一种数控机床用工装夹具的制作方法

1.本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种数控机床用工装夹具。


背景技术：

2.数控机床是常见的工件加工工具之一，数控机床具有对加工对象的适应性强、加工精度高、可进行多坐标的联动、加工零件改变时，只需要更改程序，节约加工时间、机床自动化程度高等优点，数控机床中对工件进行夹持的装置为工装夹具，其用于将工件进行固定，而后再通过机床上的刀具或磨具等对工件进行加工。
3.现有技术中，在对轴类、管类工件进行加工时，一般通过卡盘进行夹持，卡盘的卡爪一般都是同步运动，即其仅能对规则的轴类等工件提供较好的夹持，而若对偏心工件进行夹持时，一般需要人工在卡爪端面增加垫片的方式，操作繁琐，大大降低了加工效率，且在对表面不规则的工件进行夹持时，其提供的夹持力也一般，同时夹具槽内在加工时产生的金属碎屑难以清理。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中夹持效果一般、夹具槽内的金属碎屑难以清理问题，而提出的一种数控机床用工装夹具。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种数控机床用工装夹具，包括夹具主体，所述夹具主体开设有一个固定槽和四个第一空腔，所述夹具主体内设置有用于夹持工件的夹持机构；
7.所述夹持机构包括内齿圈，所述内齿圈与夹具主体通过轴承转动连接，所述内齿圈端壁焊接有第一杆件，所述第一杆件固定连接有电机，所述夹具主体通过轴承贯穿转动连接有四个第二杆件，所述第二杆件一端延伸至对应的所述第一空腔内并过盈配合第三齿轮，另一端延伸至所述夹具主体外部并过盈配合有第一齿轮，所述第一齿轮共同与内齿圈啮合，所述夹具主体贯穿滑动连接有四个螺杆，所述第一空腔内顶壁通过轴承转动连接有螺纹套筒，所述螺纹套筒与对应的螺杆螺纹连接，所述螺纹套筒通过轴承转动连接有齿盘，所述齿盘与对应的第三齿轮啮合，所述齿盘内侧壁开设有功能槽，所述螺纹套筒侧壁固定连接有两个环形板，两个所述环形板之间通过轴承转动连接有若干第三杆件，所述第三杆件过盈配合有第一板件，所述第一板件与环形板之间固定连接有扭力弹簧，所述功能槽内侧壁固定连接有第二板件。
8.进一步，所述夹持机构还包括四个第三板件，所述第三板件与对应的所述螺杆位于固定槽内的一端固定连接，所述第三板件下表面固定连接有第一弹性囊，所述第三板件贯穿固定连接有环形块，所述环形块为空心且底壁开放结构，所述环形块内密封滑动套接有第四板件，所述第四板件与环形块内顶壁之间固定连接有第一弹簧，所述环形块内顶壁固定连接有导电块，所述第一弹性囊内填充有电流变液。
9.进一步，所述夹持机构还包括四个第六板件，所述第六板件与对应的螺纹套筒侧
壁固定连接，所述第六板件侧壁固定连接有压电陶瓷，所述夹具主体外侧壁固定连接有四个指示灯，所述指示灯与对应的压电陶瓷通过导线电连接。
10.进一步，所述夹具主体内设置有用于固定槽内粉尘收集的收尘机构，所述收尘机构包括开设在夹具主体内的第二空腔，所述第二空腔内侧壁固定连接有第二弹性囊，所述第二空腔内侧壁滑动连接有两个第五板件，所述第五板件与第二空腔内壁之间固定连接有若干第二弹簧，所述夹具主体内开设有若干进尘孔，所述进尘孔连通所述固定槽与第二空腔，所述夹具主体通过轴承贯穿转动连接有第四杆件，所述第一杆件一端延伸至第二空腔内并过盈配合有转动块，另一端延伸至所述夹具主体外部并过盈配合有第二齿轮，所述第二齿轮共同与第一齿轮啮合。
11.进一步，所述夹具主体外侧壁固定连接有导尘块，所述导尘块为空心结构，所述夹具主体贯穿固定连接有若干管件，所述管件一端贯穿延伸至第二弹性囊内，另一端贯穿所述导尘块并延伸至其内部，所述管件与进尘孔内均设置有单向阀。
12.进一步，所述第二空腔远离固定槽一侧的内侧壁开设有两个滑动槽，所述滑动槽内滑动连接有滑块，所述滑块与对应的第五板件侧壁固定连接。
13.进一步，所述转动块的截面为椭圆形，所述转动块侧壁涂设有润滑油。
14.进一步，所述管件至少对称设置有四个，每个管件间的夹角为90
°
。
15.本发明具有以下优点：
16.1、通过螺纹套筒带动螺杆向工件移动从而将工件夹持，一旦一个方向的夹持力达到一定值后，第三齿轮则继续无法带动齿盘转动，而夹持力不够的方向则还会继续向工件运动进行夹持，直至各个方位的夹持力均达到一定值，从而使得四个螺杆的运动距离可以不一致，从而使得夹具可以对偏心工件也提供较好的夹持，避免现有技术通过手动增加垫片，大大提高了加工效率；
17.2、夹持时，第一弹性囊随着对工件的夹紧并形变至与工件外壁紧贴，直至电流变液通电变为固态，第一弹性囊的形状固定，从而使得第一弹性囊在夹持时，可以随工件外部形状变化而改变，从而使得夹具可以对外壁不规则的工件提供加好的夹持；
18.3、当夹持力达到一定后，第三齿轮无法继续带动齿盘转动，而是使得第一板件克服扭力弹簧弹力转动，而后再在扭力弹簧弹力下撞击压电陶瓷，从而使得指示灯点亮，指示该方位夹持到位，当四个指示灯均亮起时，即表明工件夹持完毕，从而使得工件的夹持情况一目了然；
19.4、通过椭圆形的转动块的转动并与第二弹簧配合，使得第五板件上下往复运动不断地挤压第二弹性囊，从而使得第二弹性囊在进行夹持与解除夹持的过程中，可以通过进尘孔将固定槽内的金属碎屑进行清理，从而避免了人工难以对固定槽内的碎屑进行清理。
附图说明
20.图1为本发明提出的一种数控机床用工装夹具的外观示意图；
21.图2为本发明提出的一种数控机床用工装夹具的结构示意图；
22.图3为图2中的a处放大图；
23.图4为图2中的b处放大图；
24.图5为图2中的c-c处剖面图；
25.图6为图2中的d-d处剖面图；
26.图7为本发明提出的一种数控机床用工装夹具中齿盘的剖面图；
27.图8为图7中的e处放大图；
28.图9为本发明提出的一种数控机床用工装夹具中第三齿轮与齿盘的结构示意图。
具体实施方式
29.参照图1-9，一种数控机床用工装夹具，包括夹具主体1，夹具主体1开设有一个固定槽101和四个第一空腔7，夹具主体1内设置有用于夹持工件的夹持机构；
30.夹持机构包括内齿圈2，内齿圈2与夹具主体1通过轴承转动连接，内齿圈2端壁焊接有第一杆件3，第一杆件3为十字形，第一杆件3固定连接有电机4，夹具主体1通过轴承贯穿转动连接有四个第二杆件6，第二杆件6一端延伸至对应的第一空腔7内并过盈配合第三齿轮8，另一端延伸至夹具主体1外部并过盈配合有第一齿轮5，第一齿轮5共同与内齿圈2啮合，夹具主体1贯穿滑动连接有四个螺杆11，第一空腔7内顶壁通过轴承转动连接有螺纹套筒10，螺杆11的螺纹升角小于螺杆11与螺纹套筒10组成螺旋副的当量摩擦角，从而使得螺纹连接实现自锁，避免螺纹连接处出现晃动，影响夹持稳定，螺纹套筒10与对应的螺杆11螺纹连接，螺纹套筒10通过轴承转动连接有齿盘9，齿盘9与对应的第三齿轮8啮合，齿盘9靠近第三齿轮8一侧的侧壁设置有齿，并通过侧壁的齿与第三齿轮8啮合，从而使得第三齿轮8转动可以带动齿盘9转动，齿盘9内侧壁开设有功能槽12，螺纹套筒10侧壁固定连接有两个环形板13，两个环形板13之间通过轴承转动连接有若干第三杆件14，第三杆件14过盈配合有第一板件15，第一板件15与环形板13之间固定连接有扭力弹簧16，功能槽12内侧壁固定连接有第二板件17，当齿盘9转动相对螺纹套筒10转动，齿盘9带动第二板件17与第一板件15解除，并通过第二板件17与第一板件15相抵带动其一同转动，而在未达到固定夹持力时，第二板件17所受的来自第一板件15的阻力不足以克服扭力弹簧16的弹力，因此可以带动第一板件15绕螺纹套筒10轴线转动，从而带动螺纹套筒10一同转动，而当该方向的夹持力达到确定值后，此时第二板件17所受的来自第一板件15的阻力足以克服扭力弹簧16的弹力，从而使得第二板件17此时无法再带动第一板件15绕螺纹套筒10轴线转动，则无法带动螺纹套筒10转动，而是使得第一板件15带动第三杆件14转动，并转动扭力弹簧16，此时该方向的夹持即到位，而夹持力没有到位的方向齿盘9依然可以带动螺纹套筒10转动，使得螺杆11继续向工件靠近，直至夹持力到位为止，从而使得四个螺杆11的运动距离可以不一致，但是保持每个螺杆11对工件的夹持力都是达到要求的确定值，从而使得夹具可以对偏心工件也提供较好的夹持，生产时，可以根据夹持工件所需的夹持力大小更换不同劲度系数的扭力弹簧16，从而更改夹持到位时夹持力的大小。
31.参照图1与图3，夹持机构还包括四个第三板件18，第三板件18与对应的螺杆11位于固定槽101内的一端固定连接，第三板件18下表面固定连接有第一弹性囊19，第三板件18贯穿固定连接有环形块20，环形块20为空心且底壁开放结构，环形块20同时还具有一定的限位作用，从而避免在解除夹持，螺纹套筒10转动使得螺杆11滑出固定槽101，环形块20内密封滑动套接有第四板件21，第四板件21为导电金属材质制成，环形块20顶壁还开设有通孔，通孔使得第四板件21上方的部位为开放状态，通过通孔的设置使得密封滑动套接的第四板件21可以自由上下运动，第四板件21与环形块20内顶壁之间固定连接有第一弹簧22，
环形块20内顶壁固定连接有导电块23，导电块23与外界电源连接，第一弹性囊19内填充有电流变液24，电流变液24可以在电流达到一定值时，由液态转变为固态，为现有技术，在此不做赘述，在夹持时，第一弹性囊19首先与工件外表面接触，并根据工件外表面形状进行形变，形变至与工件外表面完全接触，同时将电流变液24挤压入环形块20内，从而使得第四板件21上滑，直至与导电块23接触，第四板件21带电，使得电流变液24通入电流又液态转变为固态，使得第一弹性囊19的形状固定，与工件表面紧密接触，从而使得装置可以对不规则外表面的工件进行夹持。
32.参照图7-8，夹持机构还包括四个第六板件37，第六板件37与对应的螺纹套筒10侧壁固定连接，第六板件37侧壁固定连接有压电陶瓷38，夹具主体1外侧壁固定连接有四个指示灯39，指示灯39与对应的压电陶瓷38通过导线电连接，当一个方位夹持到位后，此时该方位的齿盘9内的第二板件17会带动第一板件15转动并转动扭力弹簧16，直至第二板件17转过第一板件15，此时第一板件15在扭力弹簧16的弹力下复位，并撞击压电陶瓷38，从而使得该方位的指示灯39点亮，而后下一个第二板件17与该第一板件15接触再次带动其转动，再次使得指示灯39点亮，即随着齿盘9的转动，夹持到位方位的指示灯39会随着齿盘9的转动闪烁，当观察到四个指示灯39均开设闪烁时，即表明夹持完成，此时即可关闭电机4，使得工件的夹持情况一目了然，避免夹持力不足时就关闭电机4导致工件夹持力不足，对加工产生影响。
33.参照图1与图5-6，夹具主体1内设置有用于固定槽101内粉尘收集的收尘机构，收尘机构包括开设在夹具主体1内的第二空腔25，第二空腔25内侧壁固定连接有第二弹性囊31，第二空腔25内侧壁滑动连接有两个第五板件29，第五板件29与第二空腔25内壁之间固定连接有若干第二弹簧30，夹具主体1内开设有若干进尘孔32，进尘孔32连通固定槽101与第二空腔25，夹具主体1通过轴承贯穿转动连接有第四杆件26，第四杆件26一端延伸至第二空腔25内并过盈配合有转动块28，另一端延伸至夹具主体1外部并过盈配合有第二齿轮27，第二齿轮27共同与第一齿轮5啮合，通过内齿圈2、四个第一齿轮5以及一个第二齿轮27组成一个行星齿轮组，此时内齿圈2的转动即可带动第二齿轮27转动，从而通过第四杆件26带动转动块28转动，从而使得第五板件29不断的挤压第二弹性囊31，第二弹性囊31再恢复原状时，产生抽吸力，将固定槽101内的金属碎屑通过进尘孔32吸入第二弹性囊31内。
34.转动块28的截面为椭圆形，椭圆形的转动块28可以在转动过程中，不断的将两个第五板件29向两侧顶，而后第五板件29在第二弹簧30的弹力下再复位，从而使得两个第五板件29不断的相向运动后再相悖运动，不断的挤压第二弹性囊31，转动块28侧壁涂设有润滑油，涂设润滑油可以进一步减小转动块28与第五板件29之间的摩擦力，从而避免摩擦力过大影响转动块28的转动，同时避免摩擦导致转动块28与第五板件29侧壁磨损。
35.夹具主体1外侧壁固定连接有导尘块34，导尘块34为空心圆环形，且其下方还开设有通孔，从而使得通过管件33吹出的金属碎屑沿导尘块34内侧壁向下运动，直至从导尘块34的通孔处排出，在通孔下方设置收集箱进行收集即可，导尘块34为空心结构，夹具主体1贯穿固定连接有若干管件33，管件33一端贯穿延伸至第二弹性囊31内，另一端贯穿导尘块34并延伸至其内部，管件33与进尘孔32内均设置有单向阀，进尘孔32内的单向阀仅允许空气与金属碎屑从固定槽101内进入第二弹性囊31内，管件33内的单向阀均允许空气与金属碎屑从第二弹性囊31进入导尘块34内，且管件33与进尘孔32内的单向阀均设置在靠近第二
空腔25一端的端部内。
36.参照图6，管件33至少对称设置有四个，每个管件33间的夹角为90
°
。
37.参照图1，第二空腔25远离固定槽101一侧的内侧壁开设有两个滑动槽35，滑动槽35内滑动连接有滑块36，滑块36与对应的第五板件29侧壁固定连接，通过滑块36与滑动槽35的设置，对第五板件29进行限位，同时保证其平稳的上下运动。
38.本发明中，将待加工的工件放入固定槽101内，并开启电机4，电机通过第一杆件3带动内齿圈2转动，从而使得与内齿圈2带动四个与其啮合的第一齿轮5转动，使得与第一齿轮5过盈配合的第二杆件6转动，第二杆件6带动与其过盈配合的第三齿轮8转动，第三齿轮8通过与齿盘9齿的啮合带动齿盘9转动，齿盘9转动带动第二板件17转动，并通过第二板件17与第一板件15相抵后带动第一板件15绕螺纹套筒10轴线转动，从而使得环形板13带动螺纹套筒10转动，通过螺纹套筒10与螺杆11的螺纹连接，使得螺杆11向工件靠近；
39.随着螺杆11向工件靠近，第一弹性囊19首先与工件表面接触，并根据工件外表面形状进行形变，形变至与工件外表面完全接触，随着第一弹性囊19的形变，多余的电流变液24被挤压入环形块20内，从而使得第四板件21上滑，直至与导电块23接触，第四板件21带电，使得电流变液24通入电流又液态转变为固态，使得第一弹性囊19的形状固定，与工件表面紧密接触；
40.螺杆11继续向工件运动，当一个方向的夹持力达到一定值后，此时第二板件17所受的来自第一板件15的阻力足以克服扭力弹簧16的弹力，从而使得第二板件17此时无法再带动第一板件15绕螺纹套筒10轴线转动，则无法带动螺纹套筒10转动，而是使得第一板件15带动第三杆件14转动，并转动扭力弹簧16，此时该方向的夹持即到位，而夹持力没有到位的方向齿盘9依然可以带动螺纹套筒10转动，使得螺杆11继续向工件靠近，直至夹持力到位为止，从而使得四个螺杆11的运动距离可以不一致，但是保持每个螺杆11对工件的夹持力都是达到要求的确定值，从而使得夹具可以对偏心工件也提供较好的夹持；
41.当一个方向方向夹持力达到一定值后，此时该方位的齿盘9内的第二板件17会带动第一板件15转动并转动扭力弹簧16，直至第二板件17转过第一板件15，此时第一板件15在扭力弹簧16的弹力下复位，并撞击压电陶瓷38，从而使得该方位的指示灯39点亮，而后下一个第二板件17与该第一板件15接触再次带动其转动，再次使得指示灯39点亮，即随着齿盘9的转动，夹持到位方位的指示灯39会随着齿盘9的转动闪烁，当观察到四个指示灯39均开设闪烁时，即表明夹持完成，此时即可关闭电机4；
42.加工完成后，需要解除夹持时，使得电机4反向转动，从而使得螺纹套筒10反向转动，使得螺杆11向远离工件的方向运动即可解除夹持，夹持解除后，使得导电块23断电，电流变液24恢复液态。
43.在夹持与解除夹持的过程中，四个第一齿轮5带动第二齿轮27转动，并通过第四杆件26带动转动块28转动，通过转动块28与第二弹簧30的配合，使得两个第五板件29不断的挤压第二弹性囊31，从而使得挤压时，将第二弹性囊31内的金属碎屑通过管件33吹入导尘块34内，并落下，而当第二弹性囊31在恢复原状时，第二弹性囊31通过进尘孔32产生抽吸力，将固定槽101内的金属碎屑吸入第二弹性囊31内，等待被排出。

技术特征：
1.一种数控机床用工装夹具，包括夹具主体(1)，其特征在于，所述夹具主体(1)开设有一个固定槽(101)和四个第一空腔(7)，所述夹具主体(1)内设置有用于夹持工件的夹持机构；所述夹持机构包括内齿圈(2)，所述内齿圈(2)与夹具主体(1)通过轴承转动连接，所述内齿圈(2)端壁焊接有第一杆件(3)，所述第一杆件(3)固定连接有电机(4)，所述夹具主体(1)通过轴承贯穿转动连接有四个第二杆件(6)，所述第二杆件(6)一端延伸至对应的所述第一空腔(7)内并过盈配合第三齿轮(8)，另一端延伸至所述夹具主体(1)外部并过盈配合有第一齿轮(5)，所述第一齿轮(5)共同与内齿圈(2)啮合，所述夹具主体(1)贯穿滑动连接有四个螺杆(11)，所述第一空腔(7)内顶壁通过轴承转动连接有螺纹套筒(10)，所述螺纹套筒(10)与对应的螺杆(11)螺纹连接，所述螺纹套筒(10)通过轴承转动连接有齿盘(9)，所述齿盘(9)与对应的第三齿轮(8)啮合，所述齿盘(9)内侧壁开设有功能槽(12)，所述螺纹套筒(10)侧壁固定连接有两个环形板(13)，两个所述环形板(13)之间通过轴承转动连接有若干第三杆件(14)，所述第三杆件(14)过盈配合有第一板件(15)，所述第一板件(15)与环形板(13)之间固定连接有扭力弹簧(16)，所述功能槽(12)内侧壁固定连接有第二板件(17)。2.根据权利要求1所述的一种数控机床用工装夹具，其特征在于，所述夹持机构还包括四个第三板件(18)，所述第三板件(18)与对应的所述螺杆(11)位于固定槽(101)内的一端固定连接，所述第三板件(18)下表面固定连接有第一弹性囊(19)，所述第三板件(18)贯穿固定连接有环形块(20)，所述环形块(20)为空心且底壁开放结构，所述环形块(20)内密封滑动套接有第四板件(21)，所述第四板件(21)与环形块(20)内顶壁之间固定连接有第一弹簧(22)，所述环形块(20)内顶壁固定连接有导电块(23)，所述第一弹性囊(19)内填充有电流变液(24)。3.根据权利要求1所述的一种数控机床用工装夹具，其特征在于，所述夹持机构还包括四个第六板件(37)，所述第六板件(37)与对应的螺纹套筒(10)侧壁固定连接，所述第六板件(37)侧壁固定连接有压电陶瓷(38)，所述夹具主体(1)外侧壁固定连接有四个指示灯(39)，所述指示灯(39)与对应的压电陶瓷(38)通过导线电连接。4.根据权利要求1所述的一种数控机床用工装夹具，其特征在于，所述夹具主体(1)内设置有用于固定槽(101)内粉尘收集的收尘机构，所述收尘机构包括开设在夹具主体(1)内的第二空腔(25)，所述第二空腔(25)内侧壁固定连接有第二弹性囊(31)，所述第二空腔(25)内侧壁滑动连接有两个第五板件(29)，所述第五板件(29)与第二空腔(25)内壁之间固定连接有若干第二弹簧(30)，所述夹具主体(1)内开设有若干进尘孔(32)，所述进尘孔(32)连通所述固定槽(101)与第二空腔(25)，所述夹具主体(1)通过轴承贯穿转动连接有第四杆件(26)，所述第四杆件(26)一端延伸至第二空腔(25)内并过盈配合有转动块(28)，另一端延伸至所述夹具主体(1)外部并过盈配合有第二齿轮(27)，所述第二齿轮(27)共同与第一齿轮(5)啮合。5.根据权利要求4所述的一种数控机床用工装夹具，其特征在于，所述夹具主体(1)外侧壁固定连接有导尘块(34)，所述导尘块(34)为空心结构，所述夹具主体(1)贯穿固定连接有若干管件(33)，所述管件(33)一端贯穿延伸至第二弹性囊(31)内，另一端贯穿所述导尘块(34)并延伸至其内部，所述管件(33)与进尘孔(32)内均设置有单向阀。6.根据权利要求4所述的一种数控机床用工装夹具，其特征在于，所述第二空腔(25)远
离固定槽(101)一侧的内侧壁开设有两个滑动槽(35)，所述滑动槽(35)内滑动连接有滑块(36)，所述滑块(36)与对应的第五板件(29)侧壁固定连接。7.根据权利要求4所述的一种数控机床用工装夹具，其特征在于，所述转动块(28)的截面为椭圆形，所述转动块(28)侧壁涂设有润滑油。8.根据权利要求5所述的一种数控机床用工装夹具，其特征在于，所述管件(33)至少对称设置有四个，每个管件(33)间的夹角为90
°
。

技术总结
本发明公开了一种数控机床用工装夹具，包括夹具主体，所述夹具主体开设有一个固定槽和四个第一空腔，所述夹具主体内设置有用于夹持工件的夹持机构；所述夹持机构包括内齿圈，所述内齿圈与夹具主体通过轴承转动连接，所述内齿圈端壁焊接有第一杆件，所述第一杆件固定连接有电机，所述夹具主体通过轴承贯穿转动连接有四个第二杆件，所述第二杆件一端延伸至对应的所述第一空腔内并过盈配合第三齿轮。优点在于：本发明相较于现有技术，可以更好的对偏心工件进行夹持，且对表面不规则的物体也可以提供较好的夹持力，同时夹持情况一目了然，还可以自动对固定槽内的金属碎屑进行清理，避免了槽内金属碎屑难以清理。槽内金属碎屑难以清理。槽内金属碎屑难以清理。


技术研发人员：冒骏
受保护的技术使用者：南通市东港机械制造有限公司
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/5/25