阅读说明：本技术 车床用工件快换工装 (Workpiece quick-change tool for lathe ) 是由 戚晓楠 孙先海 赵光裕 陈然 赵俊杰 董方昱 胡浩 闫泽旺 娄郑君 高振 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及车床用工件快换工装。车床用工件快换工装包括：筒夹夹具、主轴连接座和夹头拉爪,筒夹夹具包括筒夹夹头和筒夹螺母,筒夹螺母螺纹连接在筒夹夹头的前端,用于在旋紧时将弹性筒夹压紧到定位内锥面上；拉头,设置在筒夹夹头的后侧；主轴连接座包括夹头定位孔,筒夹夹头具有外锥面,筒夹夹头的外锥面与夹头定位孔的形状吻合以对筒夹夹头定位；夹头拉爪包括拉杆连接结构,设置在夹头拉爪后端；瓣状爪体,瓣状爪体的径向外侧面具有锥度且朝向斜后方,径向外侧面用于在夹头拉爪向后运动时使瓣状爪体径向收缩而抱住拉头并向后拉动拉头。上述方案解决了现有技术中的车床装卸工件占用时间长、影响生产效率的问题。(The invention relates to a workpiece quick-change tool for a lathe. The lathe is with work piece quick change frock includes: the collet chuck clamp comprises a collet chuck and a collet chuck nut, and the collet chuck nut is in threaded connection with the front end of the collet chuck and is used for pressing the elastic collet chuck onto the positioning inner conical surface when the collet chuck is screwed tightly; the pull head is arranged on the rear side of the collet chuck; the main shaft connecting seat comprises a collet positioning hole, the collet chuck is provided with an outer conical surface, and the outer conical surface of the collet chuck is matched with the shape of the collet positioning hole so as to position the collet chuck; the chuck pull claw comprises a pull rod connecting structure and is arranged at the rear end of the chuck pull claw; the radial outer side surface of the petal-shaped claw body is provided with a taper and faces towards the oblique rear direction, and the radial outer side surface is used for enabling the petal-shaped claw body to contract radially to hold the pull head and pull the pull head backwards when the chuck pull claw moves backwards. By the scheme, the problems that the time for loading and unloading the workpiece by the lathe in the prior art is long and the production efficiency is influenced are solved.)

车床用工件快换工装

技术领域

本发明涉及车床用工件快换工装。

背景技术

车床的利用率和加工效率是企业生产时需要考虑的重要因素。目前，弹性筒夹是车床加工中的一种常见装夹工具，例如CN209303753U公开的一种弹簧夹头，该弹簧夹头是一种拉式弹簧夹头，用于在车床拉杆后拉时夹紧，使用时与弹性筒夹片配合，能够实现较大的工件规格适用范围。

上述弹簧夹头包括夹头座，夹头座固定在车床主轴的端面上，夹头座上设有弹簧夹头，筒夹夹具通过连接筒与车床上自带的液压拉杆或者气动拉杆连接，拉杆动作时能够带动筒夹夹具动作，利用筒夹法兰上的锥面将筒夹夹具夹紧，从而使筒夹夹具内的弹性筒夹收缩以夹持工件。弹性筒夹的前端还设有卡接头，用于避免弹性筒夹脱出。

但是，将工件装入弹性筒夹目前还是依靠人工进行，自动化程度不够高，生产线人员数量需求大，并且人工装夹时间长，对机床稼动率和整体加工效率影响较大。另外，对于一些工件来说，装夹完成后还需要检测器装夹精度，而这一过程也需要占用较长时间，也会影响生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种车床用工件快换工装，解决现有技术中装卸工件占用时间长、影响生产效率的问题。

本发明中采用如下技术方案：

车床用工件快换工装，包括：

筒夹夹具，用于装夹弹性筒夹，所述筒夹夹具包括：

筒夹夹头，筒夹夹头内设有筒夹安装腔，筒夹安装腔供弹性筒夹置入；筒夹安装腔具有定位内锥面，定位内锥面用于与筒夹的外锥面适配以定位弹性筒夹；

筒夹螺母，螺纹连接在筒夹夹头的前端，用于在旋紧时将弹性筒夹压紧到定位内锥面上，使得弹性筒夹产生径向收缩以夹紧工件；

拉头，设置在筒夹夹头的后侧，所述拉头的后端设有大径部分，大径部分用于承受向后的拉力；

车床用快换工装还包括主轴连接座，所述主轴连接座用于固定到车床主轴上，包括：

夹头定位孔，夹头定位孔为锥形孔，锥形孔为开口朝前的扩口结构；

筒夹夹头具有外锥面，筒夹夹头的外锥面与所述夹头定位孔的形状吻合以对筒夹夹头定位；

车床用快换工装还包括夹头拉爪，夹头拉爪包括：

拉杆连接结构，设置在夹头拉爪后端，用于与车床拉杆连接以使夹头拉爪随车床拉杆前后移动；

瓣状爪体，设置在夹头拉爪前端，各瓣状爪体围成缩口内腔，缩口内腔用于在瓣状爪体沿夹头拉爪径向收缩时抱住拉头的大径部分；

瓣状爪体的径向外侧面具有锥度且朝向斜后方，径向外侧面用于与车床主轴或主轴连接座上设置的适配内锥面适配，以在夹头拉爪向后运动时使瓣状爪体径向收缩而抱住拉头并向后拉动拉头。

有益效果：采用上述技术方案，弹性筒夹置入筒夹夹具中的筒夹夹头后，旋紧筒夹螺母时能够利用筒夹夹头内的定位内锥面定位到筒夹夹头内并夹紧工件，而筒夹夹具是一个单独零件，可以在车床外实现工件的预装夹，并且在需要时可以对装夹精度进行检测，不占用车床的加工时间；同时，夹头拉爪的瓣状爪体能够与车床主轴或主轴连接座上设置的适配内锥面配合，使得夹头拉爪在车床拉杆的带动下抱紧筒夹夹具后部的拉头并向后拉动拉头，进而使得筒夹夹具定位和固定到主轴连接座上的夹头定位孔内，方便地实现对筒夹夹具的装夹，即实现了对工件的装夹；与现有技术相比，工件在筒夹夹头内的装夹不会占用车床的加工时间，筒夹夹具也能够通过夹头拉爪实现快速更换，从而能够大大节省装卸工件所占用的时间，从而提高生产效率和机床稼动率，降低生产成本。

作为一种优选的技术方案：所述主轴连接座包括：

环形法兰部分，用于通过螺栓固定在车床主轴的端面上；

爪体适配部分，设置在环形法兰部分的径向内侧，所述夹头定位孔设置在爪体适配部分上；

连接部分，连接在爪体适配部分的前端与环形法兰部分的前端，用于使爪体适配部分向后嵌入车床主轴的内孔中。

有益效果：采用上述技术方案有利于减少筒夹夹头向前伸出车床主轴的距离，从而有利于提高整体刚度和保证加工精度；另外，设置爪体适配部分有利于减小瓣状爪体的整体径向尺寸，结构紧凑，也有利于减轻重量。

作为一种优选的技术方案：所述环形法兰部分的径向内侧壁为锥面，用于与车床主轴端部的外锥面定位配合。

有益效果：采用上述技术方案有利于提高主轴连接座的装配精度，从而更好地保证筒夹夹头的定位精度和工件的装夹精度。

作为一种优选的技术方案：所述拉头包括：

连接柱，连接柱向后凸出筒夹夹头的后端面；

套状主体，中心设有固定孔，通过固定孔套设在连接柱上；

拉头的大径部分设置在所述套状主体上，所述套状主体与连接柱之间设有轴向定位结构；

所述固定孔的直径大于连接柱的直径，使得套状主体能够在连接柱上径向浮动。

有益效果：采用上述技术方案，通过套状主体的径向浮动能够避免形成过定位，使得筒夹夹具的定位完全由主轴连接座上的夹头定位孔保证，避免制造、装配误差对筒夹夹具的定位精度造成影响，有利于提高筒夹夹具的定位准确性和装夹牢固程度，进而能够更好地保证工件的加工精度。

作为一种优选的技术方案：连接柱的后端面上设有螺钉孔，螺钉孔内固定有拉头螺钉，拉头螺钉的头部与套状主体沿轴向挡止配合，形成所述轴向定位结构。

有益效果：采用上述技术方案，通过拉头螺钉形成轴向定位结构结构简单，便于加工。

作为一种优选的技术方案：所述筒夹夹头的后端面上设有螺纹孔，所述连接柱与筒夹夹头分体设置并螺纹连接固定在螺纹孔内。

有益效果：采用上述技术方案便于对筒夹夹头进行加工。

作为一种优选的技术方案：所述主轴连接座上设有定位销孔，所述筒夹夹头的后端面上设有定位销；

所述定位销孔沿前后方向延伸，定位销孔供定位销***以在主轴连接座与筒夹夹头之间传递扭矩。

有益效果：采用上述技术方案，定位销孔和定位销能够在筒夹夹具未被夹头拉爪拉紧时起到辅助定位作用，并且能够在主轴连接座与筒夹夹头之间传递扭矩，更好地满足工件在车床上的转动加工需求。

作为一种优选的技术方案：所述夹头定位孔的内壁上设有环形凹槽，环形凹槽的槽底壁上设有通气孔，通气孔用于连通到主轴连接座的径向外侧以供气体进入。

有益效果：采用上述技术方案能够避免筒夹夹头拔出时在主轴连接座内形成负压，便于筒夹夹头顺利拔出，特别是在存在切削液浸润的情况下，负压现象更为明显，可能导致主轴连接座较难拔出，从而影响到正常加工。

作为一种优选的技术方案：所述筒夹夹头的外周面上设有定位平面，定位平面供机械手夹持以实现筒夹夹具的自动上下料。

有益效果：采用上述技术方案能够实现筒夹夹具的自动化上下料，从而能够进一步提高加工效率，减少人力消耗。

作为一种优选的技术方案：所述夹头拉爪包括筒状主体，筒状主体用于沿主轴内孔导向设置；

筒状主体的外周面上设有键槽，键槽沿筒状主体轴向延伸。

有益效果：采用上述技术方案便于与车床主轴内的键结构适配，也有利于对筒状主体进行周向定位，保证夹头拉爪与车床拉杆的可靠连接。

上述各优选的技术方案可以单独采用，在能够组合的情况下也可以将两个以上方案任意组合，组合形成的技术方案此处不再具体描述，以此形式包含在本专利的记载中。

附图说明

图1是本发明中车床用工件快换工装的实施例1的结构示意图；

图2是筒夹夹具与主轴连接座处于分离状态的示意图；

图3是图1中A处的局部放大图；

图4是图1的右视图；

图5是筒夹夹具的立体图；

图6是主轴连接座的立体图；

图7是主轴连接座的剖视图；

图8是夹头拉爪的立体图一；

图9是夹头拉爪的立体图二。

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：10-筒夹夹具，11-筒夹夹头，12-筒夹安装腔，13-定位内锥面，14-筒夹螺母，15-拉头，16-外六方结构，17-连接柱，18-套状主体，19-拉头螺钉，110膨凸结构，111定位销，20-主轴连接座，21-环形法兰部分，22-爪体适配部分，23-连接部分，24-夹头定位孔，25-环形凹槽，26-通气孔，27-定位销孔，30-夹头拉爪，31-筒状主体，32-瓣状爪体，33-键槽，34-中部环槽，40-弹性筒夹，50-车床主轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，本发明的具体实施方式中可能出现的术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明中车床用工件快换工装的实施例1：如图1、图2和图4所示，车床用工件快换工装包括三大部分，分别为筒夹夹具10、主轴连接座20和夹头拉爪30。筒夹夹具10用于装夹弹性筒夹40，进而实现对弹性筒夹40内的工件的装夹；主轴连接座20用于固定连接到车床主轴50的前端面上，并为筒夹夹具10提供定位，能够作为筒夹夹具10的固定基础；夹头拉爪30用于连接到车床拉杆（图中未示出，是数控车床上普遍采用的结构，一般可以分为液压拉杆和气动拉杆类型）上，从而在随车床拉杆前后动作时夹紧和释放筒夹夹具10，实现对工件的装夹和下料。车床主轴50的端部结构如图1和图2所示，具有内锥面和外锥面，这种端部结构是一种常见的车床主轴结构，具体此处不再详细说明。弹性筒夹40是机床上常见的夹具，本实施例中为ER筒夹，其形状可参考图1和本发明背景技术所引用的CN209303753U中所使用的筒夹，能够在外力作用下产生径向弹性收缩和扩张，从而实现对工件的夹持和释放；弹性筒夹40并非本发明中车床用工件快换工装的一部分，加工时与本工装配合使用，具体结构此处不再详细说明。

如图1、图2和图5，筒夹夹具10包括筒夹夹头11、筒夹螺母14和拉头15。筒夹夹头11内设有筒夹安装腔12，筒夹安装腔12供弹性筒夹40置入；筒夹安装腔12具有定位内锥面13，定位内锥面13用于与筒夹的外锥面适配以定位弹性筒夹40。筒夹夹头11前端的外周面上设有外螺纹，筒夹螺母14是与ER筒夹适配的ER螺母，螺纹连接在筒夹夹头11的前端，用于在旋紧时将弹性筒夹40压紧到定位内锥面13上，使得弹性筒夹40产生径向收缩以夹紧工件。当然，作为公知的结构，筒夹螺母14的中心孔的前端设有筒夹挡止凸缘，能够与弹性筒夹40适配。所述筒夹夹头11的外周面上设有外六方结构16，外六方结构16形成定位平面，供机械手夹持以实现筒夹夹具10的高精度快换，满足自动上下料要求。

拉头15设置在筒夹夹头11的后侧，用于在夹头拉爪30的作用下向后拉动筒夹夹具10。如图3，拉头15包括连接柱17、套状主体18和拉头螺钉19；具体地，筒夹夹头11的后端面的中心位置设有螺纹孔，连接柱17的前端设有外螺纹并通过外螺纹装配在螺纹孔内。连接柱17的轴向中部设有轴肩，轴肩与筒夹夹头11的后端面挡止配合，保证连接柱17连接到位并固定牢固，连接柱17装配到位后向后凸出筒夹夹头11的后端面。连接柱17以上述方式与筒夹夹头11分体布置，便于对筒夹夹头11进行加工。套状主体18的中心设有固定孔，通过固定孔套设在连接柱17上；套状主体18的后端设有膨凸结构110，膨凸结构110具有前侧锥面和后侧锥面，形成大径部分，大径部分用于承受向后的拉力。固定孔的后端具有大径段，形成沉孔；连接柱17的后端面上设有螺钉孔，螺钉孔内固定有拉头螺钉19，拉头螺钉19的头部与套状主体18通过大径段沿轴向挡止配合，形成轴向定位结构，能够将套状主体18受到的向后拉力通过拉头螺钉19传递给筒夹夹头11。套状主体18上的固定孔的直径大于连接柱17的直径，使得套状主体18能够在连接柱17上径向浮动。

如图2、图6和图7所示，主轴连接座20包括环形法兰部分21、爪体适配部分22和连接部分23，环形法兰部分21和爪体适配部分22同轴布置且爪体适配部分22设置在环形法兰部分21的径向内侧。环形法兰部分21用于通过螺栓固定在车床主轴50的端面上，所述环形法兰部分21的径向内侧壁为锥面，用于与车床主轴50端部的外锥面定位配合，有利于提高主轴连接座20的装配精度，从而更好地保证筒夹夹头11的定位精度和工件的装夹精度。爪体适配部分22上设有夹头定位孔24，夹头定位孔24为锥形孔，锥形孔为开口朝前的扩口结构；筒夹夹头11具有外锥面，筒夹夹头11的外锥面与所述夹头定位孔24的形状吻合以对筒夹夹头11定位。连接部分23连接在爪体适配部分22的前端与环形法兰部分21的前端，用于使爪体适配部分22向后嵌入车床主轴50的内孔中。环形法兰部分21的前部与爪体适配部分22的前部之间通过连接部分23连接，使得爪体适配部分22能够内缩到车床主轴50内，从而能够减少筒夹夹头11向前伸出车装主轴的距离。主轴连接座20上的夹头定位孔24的孔壁和环形法兰部分21的径向内侧壁这两处内锥面均进行精磨加工，能够保证配合精度，进而保证工件在车床主轴50上的装夹精度。所述夹头定位孔24的内壁上设有环形凹槽25，环形凹槽25的槽底壁上沿周向均布有通气孔26，通气孔26用于连通到主轴连接座20的径向外侧以供气体进入，能够避免筒夹夹头11拔出时在主轴连接座20内形成负压，便于筒夹夹头11顺利拔出。

为了满足工件加工时所承受的扭矩，所述主轴连接座20上设有定位销孔27，所述筒夹夹头11的后端面上设有定位销111；所述定位销孔27沿前后方向延伸，定位销孔27和定位销111能够在筒夹夹具10未被夹头拉爪30拉紧时起到辅助定位作用，并且能够在主轴连接座20与筒夹夹头11之间传递扭矩，更好地满足工件在车床上的转动加工需求。本实施中，定位销孔27和定位销111分别设有三处，并在周向上均匀分布。

如图8、图9，夹头拉爪30包括筒状主体31和瓣状爪体32，筒状主体31用于沿主轴内孔导向设置，筒状主体31的外周面上设有键槽33，键槽33沿筒状主体31轴向延伸。筒状主体31的周向中部还设有中部环槽34，键槽33和中部环槽34均用于与车床主轴50内的键结构进行适配。其中键槽33便于与车床主轴50内的键结构适配，也有利于对筒状主体31进行周向定位，保证夹头拉爪30与车床拉杆的可靠连接。筒状主体31的后端部分设有外螺纹，外螺纹形成拉杆连接结构，用于与车床拉杆连接以使夹头拉爪30随车床拉杆前后移动。瓣状爪体32与筒状主体31之间设有锥状筒体部分，通过锥状筒体部分过渡性地连接。各瓣状爪体32围成缩口内腔，缩口内腔用于在瓣状爪体32沿夹头拉爪30径向收缩时抱住拉头15的大径部分；瓣状爪体32的径向外侧面具有锥度且朝向斜后方，径向外侧面用于与主轴连接座20上设置的适配内锥面适配，以在夹头拉爪30向后运动时使瓣状爪体32径向收缩而抱住拉头15并向后拉动拉头15。

在车床拉杆未拉紧时，夹头拉爪30的瓣状爪体32处于松开状态，此时拉爪的内径略大于拉头15的外径，拉头15可以自由出入夹头拉爪30的缩口内腔；在自动化生产线运行之前，在线外，利用筒夹夹具10和置入其内的弹性筒夹40对棒类物料进行装夹。然后，机械手能够夹持筒夹夹头11上的外六方结构16，对工件自动化上下料。具体地，当数控车床需要上料时，自动化设备或机械手将筒夹夹具10和其上的工件运转至车床主轴50附近，车床拉杆松开，夹头拉爪30的瓣状爪体32增大，将筒夹夹具10运送到如图1状态时，机械手松开筒夹夹具10，此时筒夹夹头11上的定位销111***主轴连接座20上的定位销孔27内，通过定位销111和定位销孔27起临时支撑作用；当上料完成时，车床拉杆向左拉紧，夹头拉爪30在主轴连接座20上设置的适配内锥面的作用下内径缩紧，拉紧拉头15和筒夹夹具10。主轴法兰上的夹头定位孔24和筒夹夹头11的外周面配合，起到高精密定位作用。

本发明中的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中拉头15包括连接柱17和套状主体18，连接柱17与筒夹夹头11是分体布置，而本实施例中，连接柱17一体设置在筒夹夹头11上。

本发明中的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中拉头15的套状主体18以径向浮动的方式套设在连接柱17上，而本实施例中，套状主体18与连接柱17在径向上定位配合，依靠瓣状爪体32的细微变形避免过定位问题。当然，在其他实施中，拉头15也可以是单一零件。

本发明中的实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中拉头15的大径部分两侧均为柱面，而本实施例中，拉头15的大径部分由套状主体18上的外凸缘形成，外凸缘的前侧端面用于与夹头拉爪30上的瓣状主体沿轴向挡止配合。

本发明中的实施例5：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中瓣状爪体32的径向外侧面用于与主轴连接座20上设置的适配内锥面适配，以在夹头拉爪30向后运动时使瓣状爪体32径向收缩而抱住拉头15并向后拉动拉头15，而本实施例中，主轴连接座20上未设置适配内锥面，使用时瓣状爪体32的径向外侧面直接与车床主轴50上的适配内锥面适配。

本发明中的实施例6：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中主轴连接座20包括环形法兰部分21和爪体适配部分22，爪体适配部分22向后凸出设置，而本实施例中，主轴连接座20设置在环形法兰部分21的前侧，能够较为方便地对主轴连接座20进行加工。

本发明中的实施例7：

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中主轴连接座20通过内锥面与车床主轴50上的外锥面适配，而本实施例中，主轴连接座20上设有外锥定位面，通过外锥定位面与车床主轴50内孔上的内锥面适配。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，本申请的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本申请的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本申请的保护范围内。