一种高精度柔性零点定位系统的制作方法

本发明涉及定位系统技术领域，具体为一种高精度柔性零点定位系统。

背景技术：

加工中心是一种带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高，对于加工中心夹紧定位元件的要求越来越高，加工中心老工艺采用传统的定位方式，常规夹紧定位元件定位精度无法保证，夹紧力小，在工作时需要不停的补充动力以达到保持夹紧力，大大浪费了能源，而且加装工序比较繁琐，普通的弹簧产生的弹性力随着压缩量的增加成正比增加而不能在工作过程中保持恒定压力，且伸缩行程小，很多的工艺需要恒定的夹紧力，而且普通弹簧使用的次数越多，本身的性能就会越来越低，其弹簧力也会随之降低，从而会导致锁紧力缓慢的减小，常规的夹紧定位元件给工艺设计要求带来了非常大的影响和限制，不能满足工艺需求，导致直接影响产品质量和效率，造成生产成本增加。

目前的高精度柔性零点定位系统存在下列问题：

1、目前的高精度柔性零点定位系统更换工装的时间长，并且锁紧机构采用气压或液压，因此产生气管、液压管缠绕的问题，并且其重复定位精度较低。

2、目前的高精度柔性零点定位系统，不能用目光判断定位器处于夹紧状态或放松状态，工作人员通过在夹紧状态强力的取出短锥拉钉导致短锥拉钉和与之接触的短锥膨胀管变形，产生安全方面的问题。

3、目前的高精度柔性零点定位系统在手动操作的情况下，可能会出现压力源压力不足导致定位器无法解锁的情况，操作人员在不知情的情况下降拉钉从夹紧盘中强硬拿出，会导致一些安全事故。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高精度柔性零点定位系统，解决了上述提及的目前的高精度柔性零点定位系统中存在的三个不利的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括夹紧盘、短锥膨胀管、防护嵌套和短锥拉钉，所述夹紧盘顶面的中心设有中心定位孔，所述中心定位孔的内孔中嵌合有所述短锥膨胀管，所述短锥膨胀管的顶面与所述夹紧盘的顶面齐平，所述短锥膨胀管的顶端设有十个形变槽，所述短锥膨胀管内孔的顶端设有顶锥定位面，所述中心定位孔中嵌合有所述防护嵌套，所述防护嵌套的内圈设有十个环形梳齿，十个所述环形梳齿对应嵌入十个所述形变槽中，所述短锥膨胀管的底端同心嵌合固定有锁紧环套，所述锁紧环套的中部对称设有八个圆孔，八个所述圆孔中均活动嵌合有钢球，所述短锥膨胀管的内孔活动嵌合所述短锥拉钉的外圆面，所述短锥拉钉外圆面的顶端设有上定位锥面，所述短锥拉钉的底端设有下定位锥面，所述上定位锥面和所述下定位锥面的方向相反，所述上定位锥面与所述顶锥定位面互相紧密嵌合，八个所述钢球的内侧均压合所述下定位锥面的顶端。

作为本发明的一种优选技术方案，所述夹紧盘的底面设有嵌合环槽，所述嵌合环槽同心环绕于所述锁紧环套的外侧，所述嵌合环槽的外侧等分设有八个导向孔，八个导向孔中均嵌合有弹簧，八个所述弹簧的底端弹性抵触有活动底盘，所述活动底盘顶面的中部垂直固定有环形侧壁，所述环形侧壁的顶端活动嵌入所述嵌合环槽中，所述环形侧壁顶沿的内侧设有第二锥形面，所述环形侧壁的内壁设有内凹的梯形环槽，所述梯形环槽活动抵触所述钢球的外侧。

作为本发明的一种优选技术方案，八个所述圆孔的内壁设有挡沿，所述挡沿挡接所述钢球向所述锁紧环套的内孔中滚动。

作为本发明的一种优选技术方案，所述夹紧盘的顶面设有内凹浅环，所述内凹浅环的内外两侧均为轴向零点面。

作为本发明的一种优选技术方案，所述短锥拉钉的顶端设有紧固螺纹，所述短锥拉钉的底端设有圆弧倒角。

作为本发明的一种优选技术方案，所述夹紧盘的侧壁设有加油孔，所述加油孔中嵌合有球涨式堵头。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种高精度柔性零点定位系统，具备以下有益效果：

1、该高精度柔性零点定位系统，大幅减少更换工装的时间，通过弹簧力进行机械锁紧，锁紧状态可以随时切断压力源，特别是应用在四轴、五轴等转台的机床防止了气管、液压管缠绕的问题，并且定位精度高，无论单个或者是组合使用它的重复定位精度都可以保证。

2、该高精度柔性零点定位系统，在定位器放松后，可以将短锥拉钉向上顶出，让操作人员可以视觉的观测到短锥拉钉的高度变化，从而判断定位器的夹紧或放松，有效的解决了安全方面的问题。

3、该高精度柔性零点定位系统，只需要一种短锥拉钉，避免了操作人员的区分安装错误导致精度下降问题，此系统也不会导致过定位的现象，并且短锥膨胀管可以吸收掉孔间距的误差，最多可以吸收±0.02mm。

附图说明

图1为本发明主观结构示意图；

图2为本发明夹紧盘与短锥拉钉松开状态示意图；

图3为本发明夹紧盘与短锥拉钉夹持状态示意图。

图中：1、夹紧盘；2、中心定位孔；3、短锥膨胀管；301、形变槽；302、顶锥定位面；4、防护嵌套；401、环形梳齿；5、锁紧环套；501、圆孔；502、挡沿；6、钢球；7、短锥拉钉；701、上定位锥面；702、下定位锥面；703、紧固螺纹；704、圆弧倒角；8、嵌合环槽；9、导向孔；10、弹簧；11、活动底盘；12、环形侧壁；1201、第二锥形面；1202、梯形环槽；13、内凹浅环；14、轴向零点面；15、加油孔；16、球涨式堵头。

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做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。

实施例

请参阅图1-3，本发明提供以下技术方案：一种高精度柔性零点定位系统包括夹紧盘1、短锥膨胀管3、防护嵌套4和短锥拉钉7，夹紧盘1顶面的中心设有中心定位孔2，中心定位孔2的内孔中嵌合有短锥膨胀管3，短锥膨胀管3的顶面与夹紧盘1的顶面齐平，短锥膨胀管3的顶端设有十个形变槽301，短锥膨胀管3内孔的顶端设有顶锥定位面302，中心定位孔2中嵌合有防护嵌套4，防护嵌套4的内圈设有十个环形梳齿401，十个环形梳齿401对应嵌入十个形变槽301中，短锥膨胀管3的底端同心嵌合固定有锁紧环套5，锁紧环套5的中部对称设有八个圆孔501，八个圆孔501中均活动嵌合有钢球6，短锥膨胀管3的内孔活动嵌合短锥拉钉7的外圆面，短锥拉钉7外圆面的顶端设有上定位锥面701，短锥拉钉7的底端设有下定位锥面702，上定位锥面701和下定位锥面702的方向相反，上定位锥面701与顶锥定位面302互相紧密嵌合，八个钢球6的内侧均压合下定位锥面702的顶端。

本实施例中，短锥膨胀管3采用具有弹性的钢制造，具有弹性，其内壁分布设置的十个形变槽301在受力后产生形变，以便顶锥定位面302同嵌合的短锥拉钉7的上定位锥面701紧密的配合，当活动底盘11处于施力状态，此时环形侧壁12嵌入嵌合环槽8中，梯形环槽1202与圆孔501处于同一平面，此时钢球6能够在圆孔501中自由窜动，因此当短锥拉钉7的底端与钢球6碰触时，钢球6被推动至锁紧环套5的外壁，其一部分进入梯形环槽1202中，此时短锥拉钉7就能够自由的嵌入锁紧环套5的底端，其下定位锥面702也位于圆孔501的底沿，短锥拉钉7顶端的上定位锥面701与顶锥定位面302互相接触，实现初步的定位，并且十个环形梳齿401对应嵌入十个形变槽301中，用于防止灰尘从十个形变槽301进入本发明的内部。

具体的，夹紧盘1的底面设有嵌合环槽8，嵌合环槽8同心环绕于锁紧环套5的外侧，嵌合环槽8的外侧等分设有八个导向孔9，八个导向孔9中均嵌合有弹簧10，八个弹簧10的底端弹性抵触有活动底盘11，活动底盘11顶面的中部垂直固定有环形侧壁12，环形侧壁12的顶端活动嵌入嵌合环槽8中，环形侧壁12顶沿的内侧设有第二锥形面1201，环形侧壁12的内壁设有内凹的梯形环槽1202，梯形环槽1202活动抵触钢球6的外侧。

本实施例中，弹簧10用于施加锁紧力，使得夹紧盘1和活动底盘11始终处于弹力状态，并将弹力通过钢球6传送至下定位锥面702变为短锥拉钉7的锁紧力，弹簧10推动其与夹紧盘1互相远离，此时梯形环槽1202的上壁逐渐压住钢球6的外壁，使其沿着圆孔501向锁紧环套5的内孔移动，直至与下定位锥面702接触，此时钢球6内侧的底沿压合下定位锥面702，外侧的顶沿压合梯形环槽1202的上壁，起到力的传递功能，短锥拉钉7通过下定位锥面702和钢球6被环形侧壁12上的梯形环槽1202通过钢球6对短锥拉钉7上的下定位锥面702进行压合固定，并将固定的轴向力传递至上定位锥面701，使其与短锥膨胀管3上的顶锥定位面302紧密的配合，实现轴向和径向的双方向零点定位。

具体的，八个圆孔501的内壁设有挡沿502，挡沿502挡接钢球6向锁紧环套5的内孔中滚动。

本实施例中，挡沿502挡接钢球6向锁紧环套5的内孔中滚动，使钢球6只能在挡沿502与梯形环槽1202之间窜动，从而保证本发明零点定位系统的工作稳定性。

具体的，夹紧盘1的顶面设有内凹浅环13，内凹浅环13的内外两侧均为轴向零点面14。

本实施例中，内凹浅环13的表面相对于整体结构的表面，其定位精度更好，并且在受热时热胀冷缩对工件定位精度的影响较小，因此对夹紧盘1顶面的接触面提供良好的定位精度。

具体的，短锥拉钉7的顶端设有紧固螺纹703，短锥拉钉7的底端设有圆弧倒角704。

本实施例中，紧固螺纹703用于同紧固螺母配合夹持待加工的工件，圆弧倒角704便于在短锥膨胀管3松开的状态下更顺畅的插入锁紧环套5内孔的底端。

具体的，夹紧盘1的侧壁设有加油孔15，加油孔15中嵌合有球涨式堵头16。

本实施例中，加油孔15中注入润滑油，对钢球6和下定位锥面702的接触面，以及环形侧壁12和嵌合环槽8的接触面起到润滑作用，球涨式堵头16用于定期为加油孔15进行加油，避免加入的润滑油反向流出。

本实施例中，夹紧盘1、短锥膨胀管3、防护嵌套4、短锥拉钉7和球涨式堵头16为已经公开的广泛运用于工业生产和日常生活的已知技术。

本发明的工作原理及使用流程：短锥膨胀管3采用具有弹性的钢制造，具有弹性，其内壁分布设置的十个形变槽301在受力后产生形变，以便顶锥定位面302同嵌合的短锥拉钉7的上定位锥面701紧密的配合，当活动底盘11处于施力状态，此时环形侧壁12嵌入嵌合环槽8中，梯形环槽1202与圆孔501处于同一平面，此时钢球6能够在圆孔501中自由窜动，因此当短锥拉钉7的底端与钢球6碰触时，钢球6被推动至锁紧环套5的外壁，其一部分进入梯形环槽1202中，此时短锥拉钉7就能够自由的嵌入锁紧环套5的底端，其下定位锥面702也位于圆孔501的底沿，此时解除对活动底盘11施加的力，弹簧10推动其与夹紧盘1互相远离，此时梯形环槽1202的上壁逐渐压住钢球6的外壁，使其沿着圆孔501向锁紧环套5的内孔移动，直至与下定位锥面702接触，此时钢球6内侧的底沿压合下定位锥面702，外侧的顶沿压合梯形环槽1202的上壁，起到力的传递功能，短锥拉钉7通过下定位锥面702和钢球6被环形侧壁12上的梯形环槽1202通过钢球6对短锥拉钉7上的下定位锥面702进行压合固定，并将固定的轴向力传递至上定位锥面701，使其与短锥膨胀管3上的顶锥定位面302紧密的配合，实现轴向和径向的双方向零点定位。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。