車床氣動頂緊裝置的制作方法

本發明屬于車床技術領域，尤其涉及一種車床后座上的頂緊機構。

背景技術：

車床是機械加工領域中常用的一種加工設備，通常車床上的床頭設有卡盤，床尾設有尾座，尾座上設有頂尖，該頂尖與機床的導軌相平行設置，頂尖與尾座之間螺紋聯接或者是直接采用絲杠作為頂尖，絲杠的尾端設有手輪，加工時一般將工件放在卡盤和頂尖之間，工件一端用與車床主軸同軸的卡盤夾緊，再手動搖動手輪使絲杠進給，將頂尖頂在工件的另一端，以便車削。由于工件形狀尺寸和材料各異，所需的頂緊力也不相同，手工搖動手輪來調節頂尖的進給量，無法把握其頂緊力，容易將零件頂變形，或者是頂緊力不夠而導致切削過程中工件的頂尖一端發生晃動，導致裝夾不穩，從而使工件加工誤差變大，這種情況尤其發生在回轉類零件，例如常見的軸類零件中。另一方面，由于頂尖露在加工環節下，容易沾染鐵屑粉塵、雜質，現有頂尖采用絲杠傳動進給時，容易把鐵屑粉塵帶入底座內的螺紋孔內，造成卡滯或者絲杠偏移，從而使頂尖與卡盤軸線不在同一直線上，工件受力不穩，造成加工誤差超差。目前的機械加工零件的誤差控制，大多從刀具質量、卡盤的裝夾或者切削工序上尋找原因來提高加工精度，對于頂尖的影響除了容易被忽視之外，缺少可采用的合適的頂尖也是原因之一。要提高零件加工質量，亟待設計一種頂緊裝置來與車床相匹配。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決上述技術問題，提供一種車床氣動頂緊裝置，該裝置可調節頂尖對工件的頂緊力，且提高頂尖與車床主軸的同軸度，使工件受力更為均勻、平穩。

本發明的技術方案如下：

一種車床氣動頂緊裝置，包括尾座和頂尖，其特征在于：所述尾座的左端設有顯示工作時實時壓強的氣缸，該氣缸與調節氣壓的氣動閥門相連，在尾座的內部緊密地嵌有與車床主軸同軸的套筒，在所述套筒內壁的右端面設有密封圈，所述密封圈一端伸出所述套筒；在氣缸的輸出軸末端同軸地設有所述頂尖，所述頂尖與輸出軸直徑相同且與輸出軸一體成型，所述輸出軸伸入套筒后穿過所述密封圈，并可在套筒內伸縮移動；所述套筒內壁設有用于排屑消氣的螺旋凹槽，所述螺旋凹槽從套筒的右端向左逐步延伸并擴大，最后穿出套筒和尾座的左端側壁，以便輸出軸在套筒內伸縮移動時排出其自身所帶入的鐵屑粉塵和氣流；所述輸出軸的表面設有若干圈凹槽，每圈凹槽的槽口邊緣與輸出軸外圓面之間、槽壁和槽底之間均圓滑過渡，所述槽底為向內凹陷的圓弧底面。

進一步地，所述螺旋凹槽的槽口邊緣與套筒內壁之間、槽壁和槽底之間均圓滑過渡，所述槽底為向內凹陷的圓弧底面。

進一步地，所述頂尖與輸出軸之間圓滑過渡相接。

進一步地，所述密封圈橫截面呈等腰梯形。

進一步地，所述頂尖的尖端內部設有硬質合金制成的滾珠，所述滾珠與頂尖同軸。

進一步地，所述螺旋凹槽設有多條，每條螺旋凹槽之間間隔距離等于所述輸出軸的直徑。

進一步地，所述螺旋凹槽沿套筒內壁軸線延伸所形成的圓錐狀結構的錐角不大于10度。

進一步地，所述螺旋凹槽的螺旋角為35度到45度。

進一步地，所述氣缸與檢測氣缸壓強的壓力傳感器相連，所述傳感器與控制蜂鳴器的PLC相連。

本發明的有益效果：本發明采用氣缸推動頂尖來代替傳統的搖動手輪來推動頂尖，將憑人的感覺頂緊工件變成靠設定氣缸推力來定力頂緊工件，使工件的頂緊受力更為直觀可控，可根據不同工件需求調節最優頂緊力；還可根據加工時氣缸氣壓值的微小變化來判定工件是否裝夾不牢，因為一旦工件松動必然造成氣缸內氣壓值的突然變化。為保證頂尖能夠與車床主軸同軸，避免頂尖移動時因卡滯而變形或者發生偏擺，充分發揮上述氣動頂緊的優勢，特在尾座內設置了帶螺旋凹槽的套筒，又在套筒右端設置伸出端面的密封圈，這是由于頂尖工作完回退時，輸出軸要向左縮回套筒內，因此，相應地，本發明特將螺旋凹槽從套筒的右端(頂尖所臨近的一端)向左逐步延伸并擴大，最后穿出套筒和尾座的左端側壁，以便與排屑與消氣，保證輸出軸可平穩伸縮運動；在提升套筒本身排屑消氣作用的同時，本發明還將輸出軸做成表面具有若干圈凹槽的結構，進一步與螺旋凹槽相配合，實現排屑消氣，保證輸出軸和頂尖一起運動時一直與車床主軸同軸，配合主軸上的法蘭盤將工件完美地頂緊裝夾，為精確地加工工件奠定堅實的基礎。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

圖2為密封圈安裝結構放大視圖。

圖3為螺旋凹槽路徑示意圖。

圖4為設有凹槽的輸出軸的結構示意圖。

圖5為螺旋凹槽各邊緣圓滑過渡示意圖。

圖6為設有多條螺旋凹槽時的本發明局部外觀示意圖。

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：

如圖1所示，一種車床氣動頂緊裝置，包括尾座1和頂尖2，其特征在于：所述尾座1的左端設有可調節輸出壓強的氣缸3，氣缸3與氣動球閥相連，氣缸3與精密氣體壓力表相連，用于檢測氣缸3推動輸出軸6的壓強，在尾座1的內部緊密地嵌有與車床主軸同軸的套筒4，在所述套筒4內壁的右端面設有密封圈5，所述密封圈5一端伸出所述套筒4，如圖2所示，其伸出距離D根據需要設定。在氣缸3的輸出軸6的末端同軸地設有所述頂尖2，所述頂尖2與輸出軸6直徑相同且與輸出軸一體成型，在制作時可直接在輸出軸6的末端加工出頂尖2的圓錐結構。所述輸出軸6伸入套筒4后穿過所述密封圈5，并可在套筒4內伸縮移動，以便輸出軸6與頂尖2在收縮移動時將外界的鐵屑粉塵雜質于密封圈5處除去，這也是密封圈5一端伸出所述套筒4的原因，主要是為了在套筒4的內孔端面之外將鐵屑粉塵除去，避免帶入孔內。所述套筒4內壁設有用于排屑消氣的螺旋凹槽7，所述螺旋凹槽7從套筒4的右端向左逐步延伸并擴大，其螺旋路徑如圖3所示，即從左端看去，螺旋凹槽7的左視圖呈“蚊香形狀”，且“蚊香”的螺旋條板(類似于此處的凹槽)逐步變大。螺旋凹槽7末端最后穿出套筒4和尾座1的左端的側壁，其排屑孔為701，以便輸出軸6在套筒4內伸縮移動時排出其自身所帶入的鐵屑粉塵和氣流。如圖4所示，所述輸出軸6的表面設有若干圈凹槽8，每圈凹槽8的槽口邊緣與輸出軸外圓面之間、槽壁和槽底之間均圓滑過渡，所述槽底為向內凹陷的圓弧底面。

進一步地，如圖5所示，所述螺旋凹槽7的槽口邊緣與套筒4內壁之間、槽壁和槽底之間均圓滑過渡，所述槽底為向內凹陷的圓弧底面，以便消除螺旋凹槽7的內應力，防止螺旋凹槽7開裂，同時當輸出軸6縮回套筒4時，輸出軸6上的鐵屑粉塵進入套筒4中的螺旋凹槽7內，在各個圓滑過渡的螺旋凹槽7處排渣排氣更為順暢。

進一步地，在上述槽口邊緣與套筒4內壁之間圓滑過渡的基礎上，所述頂尖2與輸出軸6之間圓滑過渡相接，可防止頂尖2與輸出軸6之間的交界邊緣與螺旋凹槽7的槽口邊緣出現干涉，便于輸出軸6順利伸縮運動。

進一步地，所述密封圈5的橫截面呈等腰梯形，其伸出套筒4右端的一側腰有效地將輸出軸6上的鐵屑粉塵擋在套筒4之外。

進一步地，所述頂尖2的尖端內部設有硬質合金制成的滾珠9，所述滾珠9與頂尖2同軸，以免直接采用現有的圓錐狀頂尖的尖端去頂緊工件時發生崩尖，導致裝夾頂緊受影響。

進一步地，如圖6所示，所述螺旋凹槽7設有多條，并相應地設有多個排屑孔701，每條螺旋凹槽7之間間隔距離等于所述輸出軸6的直徑，將螺旋凹槽7設置為間隔的多條而非一整條是由于整條螺旋凹槽7由于延伸長度過長，容易導致鐵屑粉塵中途某處擠壓而阻斷，尤其對于較小的頂尖2(輸出軸6)；而螺旋凹槽7的分級排屑，則可以盡量避免這一缺陷，對于稍小的頂尖2和切削鐵屑粉塵較少的工件時比較實用，而且分多條螺旋凹槽7布置，由于每條螺旋凹槽7的軸向長度較短，其凹槽擴大量也相應較小，正好適應少量鐵屑粉塵的排除。

進一步地，如圖3所示，所述螺旋凹槽7沿套筒4內壁軸線延伸所形成的圓錐狀輪廓結構的錐角不大于β＝10度，以防止螺旋凹槽7的槽口隨著延伸開得過大而影響強度，且在0到10度之間時，鐵屑傳送效果較好。

進一步地，所述螺旋凹槽7的螺旋角為35度到45度，該螺旋角直接關系到螺旋凹槽7的排渣性能，結合上述圓錐狀結構的錐角不大于10度的參數設計該螺旋角的此范圍，可將螺旋凹槽7的排屑消氣作用發揮得更好。

進一步地，所述氣缸3與檢測氣缸3壓強的壓力傳感器10相連，所述壓力傳感器10與控制蜂鳴器12的PLC11相連，在壓力傳感器10檢測到工作過程中壓力變化時，蜂鳴器12報警提示工人檢查裝夾情況。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。