專利名稱：一種棒料專用夾具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種夾具，更具體地說，涉及一種在卡盤及驅動電機單元后端設置用
于夾持棒料的夾具，尤其適合加工過程中需要棒料同步轉動的車床使用，如專用軸承圓柱 滾子的數控車床等。
背景技術：
現有技術下，如圖8所示用于加工棒料的車床工作臺，包括圖中位于左側的棒料 夾具1，以及圖中右側用于夾持刀具的夾具2。夾具1的中部設置通孔，用于棒料從后側A 向送入，并送至夾具1右側，實現右側刀具5、6的加工。這種加工通常用于成型軸承設備中 的圓柱滾子。 基于軸承領域，原軸承生產廠家生產滾柱軸承設備為機械自動車床(簡稱凸輪車 床)，主要用于車削軸承內部的滾柱，工藝過程單一，刀具曲線由凸輪的外輪廓來控制，如更 換一種規格的零件就需要更換一種凸輪，這樣會使企業的整體加工成本提高而且在加工中 還不具有靈活性。 而且，原始的機床在上下料部分是由簡單的"V"型塊來限制毛坯料的空間自由度， 由于加工的棒料比較長，在旋轉的過程中棒料會甩動，這樣速度如果很高，操作人員會有很 大的危險，只有降低轉速才能保證操作工人的安全。現在正常加工的轉速只有每分鐘200 轉左右，所以加工的效率很低。送料部分，夾緊時只用了簡單的機械夾緊塊在毛坯料旋轉的 時候件一同旋轉所以經過一段時間的磨損會導致零件的外形尺寸有偏差造成廢品。
發明內容本發明旨在提供一種從卡盤中心孔后側輸送毛坯棒料實現加工的車床中使用的 夾具裝置，旨在解決高速轉動加工過程中，由于棒料長度較長，夾裝不方便，存在安全隱患 的問題。以及在加工過程中，毛坯棒料始終處于轉動狀態，為了減少夾具件的磨損，延長使 用壽命，以及提高加工效率的需要，本發明提供一種利用滾子作為夾持的受力件，同時加工 過程中，滾子輔助毛皮棒料同步轉動，從而達到減少磨損，延長使用壽命，提高加工效率的 目的。 為了達到上述目的，本發明一種棒料專用夾具，包括三排排列的持料滾子；其中兩 排持料滾子水平設置于下方由固定支腿支撐的V型固定座上；另一排持料滾子處于中部上 方位置，以浮動方式固定于上部結構體。優選方式下，每排持料滾子選用一個柱面滾子或弧 面滾子即可。 本發明棒料專用夾具，改進在于，V型固定座的一端以鉸接方式連接于上部活動扣 抓部件的一端；V型固定座)和活動扣抓部件的另一端配套設置鎖緊件。此外，位于上方的 持料滾子置于滾子座中，滾子座上端通過彈簧及彈簧座桿以浮動方式連接于活動扣抓部件 的結構體上。 優選方式下，本發明棒料專用夾具的支腿以升降結構設置。 一種優選方式下，支腿
3包括兩段對接槽鋼，以及一段置于對接槽鋼內側的調節槽鋼，在對接槽鋼和調節槽鋼的配 合位置設置鍵槽式螺栓孔，并配設螺栓、螺母，從而實現高度的調整。此外，最優方式下，V 型固定座下方與支腿之間由高度可調單元連接，其高度調節的方式也可以采用鍵槽配合螺 栓、螺母的方式實現。此外，支腿通過連接件固連于地面，所用連接件包括地腳件或螺栓類
零件。。 本發明棒料專用夾具主要用在自動加工軸承用圓柱滾子的數控車床上，也可用在 其他加工棒料需要棒料同步轉動的車床中。為了實現車床高速加工的目的，本發明改進棒 料的專用夾具，依靠滾子支撐和夾持棒料，從而減少加工中棒料轉動的摩擦，降低棒料磨損 以及支撐件、夾持件的磨損，同時適應棒料的轉動需求，符合高速轉動加工的需要。本發明 的夾具適合2000轉/分鐘以上轉速數控車床的加工，較現有技術下200轉/分鐘的傳統車 床，加工效率大大增加。而且高速切削的棒料產品具有表面光潔度好的特點。
圖1是數控車床開始加工棒料在初始狀態下工作臺的俯視結構示意圖；圖2是棒料送入夾具并確定加工長度狀態下車床工作臺的俯視結構示意圖圖3是加工棒料端面狀態下車床工作臺的俯視結構示意圖；圖4是截取棒料狀態下車床工作臺的俯視結構示意圖；圖5是回到圖1所示狀態進行一下段棒料加工、截取的工作臺俯視示意圖；圖6是接料裝置初始位置的結構示意圖；圖7是接料裝置完成接料狀態下的結構示意圖；圖8是現有技術下棒料加工車床工作臺的俯視結構示意圖；圖9是數控車床整體配置的立體結構示意圖；圖10是本發明數控車床中棒料專用夾具的立體結構示意圖；圖11是圖10棒料專用夾具上部活動扣抓部件部分結構的立體示意圖；圖12是圖11中D處的放大結構示意圖；圖13是數控車床送料單元的立體結構示意圖。
具體實施方式如圖9所示，一種自動加工軸承用圓柱滾子的數控車床，其車床主體單元包括機 座30、位于機座30上的工作臺，以及用于夾持棒料的卡盤組件14、帶動卡盤組件14轉動的 電機單元，以及工作臺上固定的用于完成端面、柱面車削加工或切斷動作的刀具組件(圖9 中未示出)。圖中，標號13表示電機單元及其主軸箱的位置。現有技術下，已經存在一種 中心孔前后貫穿的卡盤組件，及其驅動電機；該中心孔用作輸送棒料以及卡緊棒料的空間。 從而如圖8所示，棒料從后側A向送入，并送至卡盤右側，方便右側刀具的加工。 為了達到自動化生產的目的，在車床主體單元的兩側分別設置持料、送料單元和 接料單元。如圖9所示，在卡盤組件后側在一條線上間隔設置1-10個棒料專用夾具11，并 設置一個送料單元12 ;在刀具組件順著工作臺導軌方向設置接料單元16。送料單元12，優 選方式下如圖9所示，靠近數控車床的主體單元設置，而棒料專用夾具設置于最外側，優選 方式下，設置4個，以適應6米長毛坯棒料的需要。
4[0025] 每一棒料專用夾具的結構，如圖10所示，包括固定于場地的支腿24以及坐于支腿 上的夾具組件。其中，棒料專用夾具通過地腳或螺栓固定于地面。而上述夾具組件包括一 端活動鉸接的下部V型固定座20和上部活動扣抓部件。下部V型固定座20的V型口處平 行設置一對位于下部的送料滾子23，使得在支撐棒料加工過程中，棒料被支撐于兩個送料 滾子23中間的上方位置。上部活動扣抓部件包括位于中間位置的一個上部滾子23和滾子 座20，滾子座20頂部連接座桿，座桿外部繞有彈簧26，座桿頂部穿設于上部活動扣抓部件 的結構體19，并以浮動方式設置。該浮動方式的設置多種多樣，如在結構體19的中部開孔， 座桿穿設于開孔處，可上下活動，而彈簧26支頂在滾子座20和結構體19之間，從而實現浮 動。另一種浮動方式恰恰相反，滾子座20的中部開孔，座桿穿設于開孔處，可上下活動，最 低端卡接在開孔處；彈簧26同樣支頂在滾子座20和結構體19之間，實現浮動。 數控車床主要用在高速轉動加工的條件下，因此棒料專用夾具11必須為鎖定方 式設置。為此，在上述棒料專用夾具11中，如圖所示，上部活動扣抓部件的結構體19與下 部V型固定座20的一端為鉸接端，另一端配套設置鎖緊件。鎖緊件的結構如圖11和12所 示，優選方式采用銷軸連接，銷軸31上下兩端分別設置手柄28和條形卡接件32，相應V型 固定座的鎖緊結構為鍵槽形式；并且為了方便使用，還設置了彈簧件29。 在實際使用過程中，由于場地的原因，或加工棒料直徑不同等因素，優選方式下， 上述棒料專用夾具設置成高度調方式，從而便適合場地、車床、棒料狀態的要求。優選方式 下，棒料專用夾具的支腿24設置成高度可調的支腿結構，如圖所示，支腿24包括上下兩部 分，以槽鋼相互連接(圖中中部還設置了一個連接用槽鋼)，在中部開設縱向鍵槽25，槽內 設置固定螺栓.通過改變螺栓在鍵槽中的位置達到粗略調整棒料專用夾具高度的目的。此 外，最優方式下，下部V型固定座20的下部也以與上述調整方式類似，通過在高度調整塊22 上開設鍵槽，配合螺栓以及支腿上部座板的支撐實現棒料專用夾具高度的調節。通常支腿 24高度的調整，起到粗調的作用，而上述高度調整塊22的調整起到精確調整的作用。 此外，棒料專用夾具11中的三個滾子支撐被加工的棒料，滾子軸向與棒料軸向平 行，三個滾子支撐點的法線方向以對心方式通過棒料的軸線，從而加工過程中棒料通過電 機單元在卡盤組件帶動下旋轉，三個滾子可以輔助棒料的轉動，減少摩擦。 如圖13所示，數控車床為了達到自動加工功能，還專設有自動送料單元12，包括 與棒料專用夾具支腿24類似的下部支撐腿40，以及上部送料裝置。上部送料裝置包括上部 夾料組件和下部送料組件。其中，上部夾料組件包括兩側直立對設的座板架37，每一座板架 37上以上下平行方式設置兩排送料滾子36，兩組送料滾子36之間的位置用作夾持棒料的 空間，滾子36的軸向與棒料軸向平行。兩個座板架37底部設置滑道39，在液壓系統(圖中 示出油缸33和35的位置)推動下兩座板架37相互滑移靠合或張開，從而達到夾持或松開 被加工棒料的目的。此外，滑道39置于下部送料組件的下座板41上，下座板41底部設置 滑軌38，并設置沿平行棒料方向推送下座板41的液壓系統(圖中示出油缸34的位置)。 此外，送料單元12，為了達到夾緊目的，優選方式下，兩側直立對設的座板架37上 的滾子設置為兩列，從而每個座板架37上有四個送料滾子。在送料過程中同時夾持棒料， 保證送料的夾緊力足夠大。 送料單元，其重要改進在于夾持件利用滾子實現。數控車床在工作過程中，從棒料 車刀的車削加工，到卡盤組件松開棒料，送料單元夾持棒料通過中孔送料，以及卡盤再次夾
5緊棒料的過程，棒料始終處于轉動狀態。盡管車削階段的轉速遠遠高于送料階段的轉速，但 棒料始終處于轉動狀態，為了使夾持過程不讓棒料停止轉動，本發明依靠滾子的輔助，在棒 料徑向提供擠壓力，棒料柱面仍受滾動摩擦在滾子的輔助下滾動，從而棒料在送料階段無 需停止，后續的卡盤夾緊，車削加工棒料也無需從零轉速啟動，提高了棒料的加工效率，而 且減少了送料單元的磨損，提高整套設備的使用壽命。 數控車床改進還在于，根據需要設置用于檢測送料情況的位置檢測單元15。該檢
測單元可以是檢測距離的傳感器或觸發開關，當感知棒料已輸送到指定位置，或棒料碰觸
觸發開關的情況下，驅動卡盤組件夾緊棒料，而后啟動刀具開始加工棒料。 當然，數控車床某些部分還可用其他方式代替。例如接料單元也可采用V型槽口
的接料單元，但優選方式下選用圖中的接料筒形式，因為V型槽接料容易出現加工好的滾
柱發生跳落的現象。此外，送料單元的執行機構可選用同步傳動的齒輪齒條結構以及其他
傳動機構實現動作；這些機械結構或推動機構根據需要選擇設置，優選方式下，送料單元的
驅動機構以及接料單元的傳動單元均采用滑軌或滑道，以及液壓缸、柱塞和液壓供油系統
實現，這是因為液壓傳動平穩，適合高速加工的需要。。 為了達到數控自動加工的目的，數控車床的各個執行部件通過數控程序控制完成 動作，數控程序的流程如下 Sl、卡盤組件松開，送料單元夾持棒料，通過卡盤組件的中心孔送料； S2、卡盤組件前方的檢測元件感知送料到位后，送料單元松開棒料退回；同時卡盤
組件抱緊所述棒料后，刀具組件完成棒料端面、柱面的加工； S3、刀具組件開始切斷棒料，接料單元的接料筒向棒料伸出； S4、棒料切斷，接料單元接料撤回。 此后，循環重復上述步驟S1-S4。
以下結合附圖l-7，著重介紹數控車床的接料單元，及數控車床的加工過程。 首先，如圖1所示，車床上各裝置處于初始位置的狀態，其中包括圖中位于左側的 棒料夾具1、圖中右側用于夾持刀具的夾具2。夾具1的中部設置通孔，用于棒料從后側A 向送入，并送至夾具1右側，實現夾具2上刀具5、6的加工、切斷。此外，圖中車床還包括位 于夾具2相反夾具1一側的接料單元。該接料單元包括在傳動單元作用下往復移動的接料 筒4 ;以及穿設接料筒4的定位套3。圖1實施例中，接料單元16包括接料筒，以及接料筒 下部由傳動單元驅動往復移動的底座。 接料筒4為前后端開通的筒形結構。使用階段，定位套3不動，接料筒4在套內做 直線往復移動。優選方式下，實現接料筒4移動的單元選用液壓傳動單元。接料筒的后端 出料口設置有坡型槽1 (圖1所示)，并延伸至儲料區，從而辦精加工的棒料被送到下一加工 工序的位置。 車床的加工方法，參照圖2-圖5所示步驟。其中，圖2所示，刀具5移動到棒料主 軸中心處，進料裝置(圖中未示出)在夾具1的左側推料，由刀具擋住棒料9，從而確定棒料 9待加工的長度。此后轉入圖3加工階段，如圖3所示實現棒料端面車削加工，以及棒料外 圓的車削加工，由刀具5實現。 此后轉入圖4階段，由刀具6實現棒料的切斷操作。此時接料單元的接料筒4在 傳動單元作用下送至棒料前端處，且棒料前端伸入接料筒4的筒孔中。刀具6切斷棒料后，切斷部分自動落入接料筒4中。此時，如果接料筒為向后傾斜設置，則切斷的棒料可自動滑 向接料筒4的后端，并滑出接料筒，落入接料槽中。在此切斷的同時，優選方式下，還可利用 刀具6實現棒料的倒角操作。 最后，進入圖5的階段，圖5與圖2所示相同，不同點在于接料筒中有切斷的棒料。
此時，接料筒撤回，刀具移動到主軸中心處，進料裝置推料，由刀具擋住棒料，確定棒料伸出 長度，準備下一次加工。而后，重復上述圖2-圖4的步驟。如果接料筒非傾斜設置，則先前 被切斷的棒料在后續被切斷的棒料作用下從接料筒4的后端筒孔頂出，落入成品區或接料 槽中，完成最終的加工。 此外，接料單元在棒料加工階段，為了防止加工干涉，接料筒需要退回到圖6所示 狀態；而在切斷階段，接料單元中的接料筒處于伸出裝態。圖中定位套3處于固定狀態，其 作用旨在為接料筒提供移動導向作用，以及接料筒定位作用；因此定位套也可選用其他結 構實現，例如固定的滑道裝置等等。 數控車床能夠自動完成六米長棒料的加工，達到實現車床高速加工的目的。 具體說，首先，棒料專用夾具設計主要采用"O"型圈方法來限制空間自由度(尤其 適合毛坯料為六米長直徑30-50毫米的圓棒料)。下部用"V"型座來支撐，同時為了避免旋 轉是圓棒料對"V"型座的摩擦，設計時在"V"型座的斜邊上增加了圓柱滾子，或弧面圓柱滾 子，以滾動摩擦來代替滑動摩擦。而上部采用開合式結構并帶有鎖緊件。在上半開合架的 中間部分裝有浮動的滾子。浮動方式還可在滾子支架的滑動孔內裝配彈簧，加工時上半部 分的浮動滾子調整到表面距毛坯圓棒料表面卜2匪的距離，這是為了防止機械卡死，送料 部分無法拖動，這樣在加工時如果甩動太大，則浮動磙子會借彈簧力將其緩沖掉，從而使其 可在高速下穩定的旋轉切削(速度可達到每分鐘2000轉以上)。 其次，對送料單元進行改進。為了提高工作的效率，在送料的時候，卡盤雖已松開， 但是卡盤仍在處于低速旋轉的狀態。為解決該問題，夾持部分安裝了帶有兩組"V"型塊的 滾子，兩組"V"型塊是為了增加拖動圓棒料的摩擦力，而增加滾子則是為了避免毛坯料旋轉 時對兩組"V"型塊的摩擦。上料過程的動作順序如下1夾料部分夾緊、2卡盤松開、3送料 部分送料、4卡盤再次夾緊、5夾料部分松開、6送料部分退回(以上的動作都是由液壓部分 來提供動力)。因夾持部分在夾緊時的瞬間，卡盤還沒有松開，該瞬間會與兩組"V"型塊產 生很大的摩擦，"V"型塊中增加的滾子正是為了消除這種摩擦。 再次，設置位置檢測單元。因圓棒料送進主軸以后不能無限的往下送，故需增加圓 棒料的定位部分。設計時在床鞍上增加定位裝置，因在送料時圓棒料與卡盤脫離但由于慣 性，還會保持低速的旋轉，所以定位裝置的前端增加了旋轉部分(在旋轉頭的里面增加了 一組推力軸承)，以保證在定位時旋轉的圓棒料不會摩擦定位裝置的表面。當圓棒料接觸定 位裝置達到額定壓力的時候，壓力繼電器會發出信號，信號反饋給系統開始執行下步動作。 最后，增設自動接料單元(動力由液壓提供)。根據機床及軸承滾子的特點，在拖 板后面(靠近尾座的一側)增加了自動接料單元。待刀具執行到切斷動作前的時候，系統 會給出信號，接料筒向前動作，套住工件，此時，即將加工好的零件大部分已經被套住，與此 同時切斷刀開始切斷，切斷后系統給出信號，套筒退回到原位置，此時加工好的零件留在了 套筒里面。幾次往復動作，套筒滿后，則新零件會將最初加工好的零件頂進排料斜槽內，直 至滑入料箱。[0052] 以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其 發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求一種棒料專用夾具，其特征在于，包括三排軸向平行排列的持料滾子(23)；其中兩排所述持料滾子水平設置于下方由固定支腿(24)支撐的V型固定座(21)上；另一排所述持料滾子處于中部上方位置，以浮動方式固定于上部結構體(19)。
2. 根據權利要求1所述棒料專用夾具，其特征在于，所述V型固定座(21)的一端以鉸 接方式連接于上部活動扣抓部件的一端；所述V型固定座(21)和活動扣抓部件的另一端配 套設置鎖緊件。
3. 根據權利要求2所述棒料專用夾具，其特征在于，位于上方的所述持料滾子置于滾 子座(20)中，所述滾子座(20)上端通過彈簧(26)及彈簧座桿以浮動方式連接于所述活動 扣抓部件的結構體(19)上。
4. 根據權利要求l-3任一所述棒料專用夾具，其特征在于，所述支腿(24)以升降結構 設置。
5. 根據權利要求4所述棒料專用夾具，其特征在于，所述支腿(24)包括兩段對接槽鋼， 以及一段置于所述對接槽鋼內側的調節槽鋼，在所述對接槽鋼和調節槽鋼的配合位置設置 鍵槽式螺栓孔，并配設螺栓、螺母。
6. 根據權利要求5所述棒料專用夾具，其特征在于，所述V型固定座(21)下方與所述 支腿(24)之間由高度可調單元連接。
7. 根據權利要求6所述棒料專用夾具，其特征在于，所述支腿(24)設置有固連地面的 連接件。
專利摘要本實用新型公開了一種棒料專用夾具，包括三排軸向平行于排列的持料滾子(23)；其中兩排持料滾子水平設置于下方由固定支腿(24)支撐的V型固定座(21)上；另一排持料滾子處于中部上方位置，以浮動方式固定于上部結構體(19)。本實用新型棒料專用夾具主要用在自動加工軸承用圓柱滾子的數控車床上，也可用在其他加工棒料需要棒料同步轉動的車床中。為了實現車床高速加工的目的，本實用新型專用夾具，依靠滾子實現支撐和夾持，減少加工中棒料的摩擦，降低磨損以及夾具的磨損，同時適應棒料的轉動需求，符合高速轉動加工的需要。達到延長夾具使用壽命，提高使用效率的目的。
文檔編號B23B15/00GK201524966SQ20092020385
公開日2010年7月14日 申請日期2009年10月12日 優先權日2009年10月12日
發明者馮金龍, 劉翠山, 李經明 申請人:大連科德數控有限公司