CN114799241A - 一种加工中心用高精密气动尾座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加工中心用高精密气动尾座，涉及工件工装设计技术领域，通过轴套组件与伸缩轴滑动连接，降低伸缩轴与伸缩方向上的摩擦力；设置推进组件实现气动控制伸缩轴的伸出与收缩；推进组件通过浮动机构与伸缩轴相连，降低安装的精度要求，使推进组件与伸缩轴在允许精度误差范围内稳定连接，维持动作平稳；制动机构对伸缩轴运动到位后锁定，限制伸缩轴发生位移，提高装夹的稳定性；轴转随动机构起到顶尖与伸缩轴的连接作用，使顶尖能相对伸缩轴旋转，减少对工件磨损，提高装夹质量；吹气组件能够将工具加工时产生并落在伸缩轴上的切屑或切削液吹落，防止进入轴套组件或座体内部造成影响；解决了气动尾座装夹质量和效果不好的问题。

Description

一种加工中心用高精密气动尾座

技术领域

本发明涉及工件工装设计技术领域，特别是指一种加工中心用高精密气动尾座。

背景技术

四轴卧式加工中心是在原三轴加工中心的基础上，加装回转工作台。回转工作台末端设置三爪卡盘等夹具实现对零件的装夹和加工。工件完成装夹后，工人摇动尾座手柄，尾座的顶尖沿轴向进给，顶紧工件，然后扳动制动器，使顶尖保持轴向位置不变，开始加工。采用手动尾座加工时，需要花费很长时间进行安装调试，并且制动的位置、顶紧力靠工人经验来保证，产品的质量受工人操作的影响较大。另一种是气动尾座，顶尖依靠气缸顶出，并在加工时气缸保持一定的顶紧力。其缺点在于，通常气动尾座传动结构摩擦力过大，无法精确对推进力和速度进行调节，从而导致某些薄壁类工件在加工时容易碰伤、压伤顶紧的部位，从而导致气动尾座的装夹质量和效果不好；并且现有技术中的加工中心在切削的时候会产生大量的切屑或切削液附着在尾座顶尖上，长时间使用会导致切屑或切削液进入尾座内部，从而造成损伤或卡死，影响尾座的气动夹紧。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种加工中心用高精密气动尾座，解决了现有技术中气动尾座装夹质量和效果不好的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种加工中心用高精密气动尾座，包括座体，座体上设有轴套组件，轴套组件与伸缩轴滑动连接，伸缩轴一端设有轴转随动机构且通过轴转随动机构连接有顶尖，伸缩轴通过浮动连接装置与推进组件相连接，推进组件设在座体上，座体侧壁设有与伸缩轴相配合的制动机构，座体上设有吹气组件，吹气组件与伸缩轴相对应。

优选的，所述轴套组件包括与伸缩轴同轴设置的衬套，衬套与座体固定连接，衬套一侧设有与伸缩轴同轴设置且与座体可拆卸连接的密封盖板，密封盖板上固定设有密封垫，密封垫与伸缩轴滑动配合。

优选的，所述衬套为铜制无油衬套，密封垫为Y型密封圈，Y型密封圈的开口朝向顶尖一侧。

优选的，所述伸缩轴包括轴体，轴体上设有滚花平面，且轴体通过滚花平面与制动机构配合，轴体中部与浮动连接装置螺栓连接，轴体一端与轴转随动机构螺纹连接。

优选的，所述制动机构包括设在座体侧壁的制动气缸，制动气缸的伸缩部上设有长度调节螺栓，长度调节螺栓与压头相连接，压头与滚花平面相对应。

优选的，所述压头为聚氨酯压头，所述长度调节螺栓包括螺栓，螺栓通过第一螺母与压头固定连接，螺栓与伸缩部螺纹连接并通过第二螺母锁紧。

优选的，所述浮动连接装置包括与轴体螺栓连接的连接件，连接件通过浮动接头与推进组件浮动连接，座体上固定设有与连接件相配合的缓冲器。

优选的，所述推进组件包括固定设在座体上的推进气缸，推进气缸的推杆部与浮动接头相连接，推进气缸的进气端设有伺服比例阀。

优选的，所述轴转随动机构包括与伸缩轴螺纹连接的连接轴，连接轴上设有轴承且通过轴承连接有转接头，所述轴承为推力滚子轴承，转接头和顶尖侧壁均设有夹装面。

优选的，所述吹气组件包括两个可拆卸设在座体上且对称设在伸缩轴两侧的气管接头，气管接头与一进两出导气管相连接，一进两出导气管的两个出气口分别设有出气嘴，出气嘴的出气方向对应伸缩轴侧壁。

本发明的有益效果：

1：利用轴套组件与伸缩轴滑动连接，实现降低伸缩轴与伸缩方向上的摩擦力；通过设置推进组件能够实现气动控制伸缩轴的伸出与收缩；推进组件通过浮动机构与伸缩轴相连，能够降低对推进组件安装的精度要求，使推进组件与伸缩轴能够在允许精度误差范围内稳定连接，维持推进组件带动伸缩轴伸出与收缩工作动作平稳；制动机构起到实现对伸缩轴运动到位后的锁定，限制伸缩轴工作时发生位移，提高装夹的稳定性；轴转随动机构起到顶尖与伸缩轴的连接作用，并且能够使顶尖能相对伸缩轴旋转，方便装夹工件时工件能够自由旋转，减少对工件磨损，提高装夹质量；吹气组件能够将工具加工时产生并落在伸缩轴上的切屑或切削液吹落，防止随伸缩轴移动进入轴套组件或座体内部，影响内部结构的传动；实现了对工件的快速装夹，解决了现有技术中气动尾座装夹质量和效果不好的问题。

2：设置Y型密封圈与伸缩轴滑动连接，能够在满足伸缩轴轴向运动运动防水的前提下，保证伸缩轴在向外伸出时结构具有更小的摩擦力，进而使伸缩轴能够在推进组件较小的气压和流量作用下使顶尖与工件无伤接触，在收回时利用较高的气压将伸缩轴快速收缩；设置伺服比例阀能够实现对气压的压力、流量和方向进行精准的控制；解决了现有技术中无法精确对推进力和速度进行调节的问题，进一步提高装夹精度和质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明立体结构纵向剖面示意图；

图3为本发明立体结构横向剖面示意图；

图4为本发明图3中A区域放大示意图；

图5为本发明图2中B区域放大示意图；

图6为本发明浮动连接装置结构示意图；

图7为本发明密封垫结构示意图。

图中：1：座体、2：轴套组件、3：伸缩轴、4：轴转随动机构、5：顶尖、6：浮动连接装置、7：推进组件、8：制动机构、9：吹气组件、21：衬套、22：密封盖板、23：密封垫、31：滚花平面、11：制动气缸、12：压头、13：长度调节螺栓、14：螺栓、15：第一螺母、16：第二螺母、17：伸缩部、61：连接件、62：浮动接头、63：缓冲器、71：推进气缸、41：连接轴、42：轴承、43：转接头、44：夹装面、91：气管接头、92：导气管、93：出气嘴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2、3所示，实施例1，一种加工中心用高精密气动尾座，包括座体1，座体1上固定设有轴套组件2且通过轴套组件2与伸缩轴3滑动连接，本实施例中，轴套组件2共设置两组，分别设在座体两端。轴套组件2能够在满足伸缩轴轴向滑动的前提下降低伸缩轴与伸缩方向上的摩擦力。伸缩轴3一端设有轴转随动机构4且通过轴转随动机构4连接有顶尖5，轴转随动机构起到顶尖与伸缩轴的连接作用，并且能够使顶尖能相对伸缩轴旋转，方便装夹工件时工件能够自由旋转，减少对工件磨损，提高装夹质量。伸缩轴的长度长于座体长度，在伸缩轴伸出时，伸缩轴一端与座体齐平，带有顶尖的一端伸出座体一定距离，当伸缩轴收缩时，伸缩轴带有顶尖的一端缩向座体，另一端伸出座体。伸缩轴3通过浮动连接装置6与固定设在座体上的推进组件7相连接，推进组件7实现气动控制伸缩轴的伸出与收缩，浮动连接装置6能够降低对推进组件安装的精度要求，使推进组件与伸缩轴能够在允许精度误差范围内稳定连接，维持推进组件带动伸缩轴伸出与收缩工作动作平稳。座体1侧壁设有与伸缩轴3相配合的制动机构8，制动机构8起到实现对伸缩轴运动到位后的锁定，限制伸缩轴工作时的轴向和周向位移，提高装夹的稳定性。座体1上设有吹气组件9，具体为吹气组件9设在座体靠近顶尖的一端，吹气组件9与伸缩轴3相对应，吹气组件能够将工具加工时产生并落在伸缩轴上的切屑或切削液吹落，防止随伸缩轴移动进入轴套组件或座体内部，影响内部结构的传动。

该实施例在应用的时候，在工件装夹前，推进组件7收缩，同时通过浮动连接装置6带动伸缩到初始位置，扩大顶尖与机床卡盘距离。装夹工件时，工件先固定在机床卡盘上，然后开启推进组件，推进组件推动浮动连接装置进而带动伸缩轴伸出，使顶尖与工件接触，接触到位同时制动机构8工作，将伸缩轴锁定，工件与顶尖相对固定，在机床卡盘带动工件旋转时，在轴转随动机构4的作用下顶尖随工件一起旋转。在拆除工件时，开启吹气组件，同时利用推进组件带动浮动连接装置进而带动伸缩轴收缩，伸缩轴上的切屑或切削液被吹下，顶尖与工件分离，进行工件拆卸。

实施例2，在实施例1的基础上，轴套组件2包括与伸缩轴3同轴设置的衬套21，衬套21与座体1固定连接，衬套21一侧设有与伸缩轴3同轴设置且与座体1可拆卸连接的密封盖板22，密封盖板22上固定设有密封垫23，密封垫23与伸缩轴3滑动配合。

进一步，衬套21为铜制无油衬套，铜制无油衬套能够具有更高的使用寿命和承载压力，适用于低速、重载场合，密封垫23为Y型密封圈，具体为丁腈橡胶材质的Y型密封圈，Y型密封圈的截面为Y字型，Y字型的开口朝向顶尖5，能够在保证伸缩轴轴向运动时防水的基础上，防水即防止伸缩轴上附着的液体通过Y型密封圈，开口方向朝向顶尖方向，能够保证伸缩轴伸出时与Y型密封圈之间有更小的摩擦力。

实施例3，在实施例2的基础上，伸缩轴3包括轴体，轴体上设有滚花平面31，且轴体通过滚花平面31与制动机构8配合，滚花平面31能够提高轴体与制动机构的配合程度及摩擦力提高制动效果，轴体中部与浮动连接装置6螺栓连接，轴体一端与轴转随动机构4螺纹连接，具体为轴体一端设有螺纹内孔，轴转随动机构4与螺纹内孔相连接。

该实施例在应用的时候，在工件装夹时，伸缩轴伸出使顶尖与工件配合之后，制动机构动作与轴体的滚花平面相接触并抵紧，限制轴体的轴向移动和周向转动，避免轴体转动或移动带来装夹精度误差。

如图4所示，实施例4，在实施例3的基础上，制动机构8包括可拆卸设在座体1侧壁的制动气缸11，制动气缸11的伸缩部17设有长度调节螺栓13，长度调节螺栓13与压头12相连接，压头12与滚花平面31相对应。

进一步，压头12为聚氨酯压头，聚氨酯压头具有更小的压缩变型性。所述长度调节螺栓13包括螺栓14，螺栓14，螺栓14通过第一螺母15与压头12锁定，螺栓14与制动气缸11的伸缩部17螺纹连接并通过第二螺母16锁紧。在使用时可将第二螺母解锁，然后调整螺栓旋入伸缩部的长度，再将第二螺母锁紧，实现长度调节功能，进而实现根据实际情况调整压头12与制动气缸的初始距离。

该实施例在应用的时候，在对伸缩轴锁定时，制动气缸的伸缩部伸出制动气缸，通过长度调节螺栓带动压头压在伸缩轴的滚花平面上，完成锁定。在解除锁定时伸缩部收缩带动压头与滚花平面分离。

如图6所示，实施例5，在实施例4的基础上，浮动连接装置6包括与轴体螺栓连接的连接件61，连接件61通过浮动接头62与推进组件7浮动连接，起到防止气缸安装时与伸缩轴和连接件因偏心、平衡度精度不良等原因造成的磨损、晃动等情况。本实施例中，浮动接头62包括固定设在连接件61上的卡块，卡块上设有卡槽，卡槽内设有浮动头，浮动头与推进组件7螺纹连接，浮动头在卡槽内的位置可微调即为浮动连接，实现推进组件7与连接件的可调连接，进而降低对推进组件的安装精度要求。座体1上固定设有与连接件61相配合的缓冲器63。缓冲器63可选空气压缩缓冲器和弹簧压缩缓冲器，本实施例中优选弹簧压缩缓冲器，包括固定设在座体上的套筒，套筒内滑动设有导杆，导杆一端设有缓冲头，缓冲头与连接件相对应，导杆与套筒之间设有弹簧，缓冲器能够起到对连接件的缓冲作用，当缓冲头与连接件接触后，导杆压缩弹簧，对连接件产生反作用力，从而使连接件减速，连接件停止后，制动机构对伸缩杆进行锁定，加工完成后制动机构解除锁定，弹簧使导杆复位。缓冲器起到对伸缩轴和推进组件在移动时的缓冲、阻尼作用，避免顶尖移动速度过快与工件接触时发生碰撞。

实施例6，在实施例5的基础上，推进组件7包括固定设在座体1上的推进气缸71，推进气缸71的推杆部与浮动接头62相连接，具体为推杆部与浮动头螺纹连接，推进气缸71的进气端设有伺服比例阀，设置伺服比例阀能够实现对气压的压力、流量和方向进行精准的控制。

该实施例在应用的时候，Y型密封圈保证伸缩轴在向外伸出时结构具有更小的摩擦力，使伸缩轴能够在伸出时仅需要较小的气压和流量，控制更加灵活，利用伺服比例阀进行气压和流量进行控制，对推进气缸的推进力和速度进行调节，进而实现对伸缩轴及顶尖的推进力和速度进行控制，使顶尖与工件无伤接触，在收回时利用较高的气压将伸缩轴快速克服摩擦力收缩，提高效率。

如图5所示，实施例7，在实施例6的基础上，轴转随动机构4包括与伸缩轴3螺纹连接的连接轴41，连接轴41上设有轴承42且通过轴承42连接有转接头43，转接头43与顶尖5螺纹连接；所述轴承42优选为推力滚子轴承，推力滚子轴承既能够承受轴向载荷，又能够承受径向载荷。转接头43和顶尖5侧壁均设有夹装面44，设置夹装面44能够便于对转接头和顶尖的安装。

该实施例在应用的时候，在装夹时，顶尖与工件接触，在工件旋转时，工件带动顶尖进而带动转接头旋转，转接头在轴承的作用下相对连接头旋转。

实施例8，在实施例7的基础上，吹气组件9包括两个可拆卸设在座体上且对称设在伸缩轴3两侧的气管接头91，气管接头与座体螺纹连接且穿过座体与气泵相连通，座体起到对气管接头的支撑固定作用，气管接头91与一进两出导气管92相连接，一进两出导气管92的两个出气口分别设有出气嘴93，本实施例中共设置四个出气嘴，四个出气嘴均布在与伸缩轴同轴线的环形面上，出气嘴93的出气方向对应伸缩轴3侧壁，使出气嘴吹出的气体刚好吹在伸缩轴表面。

该实施例在应用的时候，在工件装夹完毕后，收缩轴收缩同时，开启气泵，气泵通过气管接头及一进两出导气管从出气嘴处吹出气体，使伸缩轴表面的切屑和切削液吹下，防止进入轴套组件内或座体内部。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加工中心用高精密气动尾座，其特征在于：包括座体（1），座体（1）上设有轴套组件（2），轴套组件（2）与伸缩轴（3）滑动连接，伸缩轴（3）一端设有轴转随动机构（4）且通过轴转随动机构（4）连接有顶尖（5），伸缩轴（3）通过浮动连接装置（6）与推进组件（7）相连接，推进组件（7）设在座体（1）上，座体（1）侧壁设有与伸缩轴（3）相配合的制动机构（8），座体（1）上设有吹气组件（9），吹气组件（9）与伸缩轴（3）相对应。

2.根据权利要求1所述的加工中心用高精密气动尾座，其特征在于：所述轴套组件（2）包括与伸缩轴（3）同轴设置的衬套（21），衬套（21）与座体（1）固定连接，衬套（21）一侧设有与伸缩轴（3）同轴设置且与座体（1）可拆卸连接的密封盖板（22），密封盖板（22）上固定设有密封垫（23），密封垫（23）与伸缩轴（3）滑动配合。

3.根据权利要求3所述的加工中心用高精密气动尾座，其特征在于：所述衬套（21）为铜制无油衬套，密封垫（23）为Y型密封圈，Y型密封圈的开口朝向顶尖（5）一侧。

4.根据权利要求1~3任一项所述的加工中心用高精密气动尾座，其特征在于：所述伸缩轴（3）包括轴体，轴体上设有滚花平面（31），且轴体通过滚花平面（31）与制动机构（8）配合，轴体中部与浮动连接装置（6）螺栓连接，轴体一端与轴转随动机构（4）螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的加工中心用高精密气动尾座，其特征在于：所述制动机构（8）包括设在座体（1）侧壁的制动气缸（11），制动气缸（11）的伸缩部（17）上设有长度调节螺栓（13），长度调节螺栓（13）与压头（12）相连接，压头（12）与滚花平面（31）相对应。

6.根据权利要求5所述的加工中心用高精密气动尾座，其特征在于：所述压头（12）为聚氨酯压头，所述长度调节螺栓（13）包括螺栓（14），螺栓（14）通过第一螺母（15）与压头（12）固定连接，螺栓（14）与伸缩部（17）螺纹连接并通过第二螺母（16）锁紧。

7.根据权利要求6所述的加工中心用高精密气动尾座，其特征在于：所述浮动连接装置（6）包括与轴体螺栓连接的连接件（61），连接件（61）通过浮动接头（62）与推进组件（7）浮动连接，座体（1）上固定设有与连接件（61）相配合的缓冲器（63）。

8.根据权利要求7所述的加工中心用高精密气动尾座，其特征在于：所述推进组件（7）包括固定设在座体（1）上的推进气缸（71），推进气缸（71）的推杆部与浮动接头（62）相连接，推进气缸（71）的进气端设有伺服比例阀。

9.根据权利要求1~3、5~8任一项所述的加工中心用高精密气动尾座，其特征在于：所述轴转随动机构（4）包括与伸缩轴（3）螺纹连接的连接轴（41），连接轴（41）上设有轴承（42）且通过轴承（42）连接有转接头（43），所述轴承（42）为推力滚子轴承，转接头（43）和顶尖（5）侧壁均设有夹装面（44）。

10.根据权利要求9所述的加工中心用高精密气动尾座，其特征在于：所述吹气组件（9）包括两个可拆卸设在座体（1）上且对称设在伸缩轴（3）两侧的气管接头（91），气管接头（91）与一进两出导气管（92）相连接，一进两出导气管（92）的两个出气口分别设有出气嘴（93），出气嘴（93）的出气方向对应伸缩轴（3）侧壁。

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