一种带位置检测功能的液压尾座结构的制作方法

1.本发明涉及一种液压尾座结构，具体是一种带位置检测功能的液压尾座结构。


背景技术：

2.随着自动化的发展，桁架和关节机器人在机床加工行业的应用越来越普遍。机床上下工件可分为人工上下工件和桁架（机器人）机械手自动上下工件两种。在车床加工轴类工件时，常用一夹一顶结构，即通过卡盘和尾座顶尖共同夹持工件。
3.人工操作上下工件时，尾座顶尖中心是否顶到工件中心，可由操作人员人为直接判断，基本不存在顶偏或者顶空的情况。但操作工在将尾座退回到零点位置时才能开始装卸工件，即尾座退回和装卸工件不能同时进行，需要先完成尾座完全退回的操作，才能进行装卸工件的工作，而在批量化生产时，操作工的劳动强度相对较大，上下料时间长，生产效率低。
4.采用自动化生产时，常用桁架（机器人）机械手自动上下工件。机械手抓取工件时由于工件摆放、工件尺寸等外在原因，导致机械手抓取工件发生偏离，将工件放入机床时，存在尾座顶尖顶偏或者顶空的情况，若此时主轴开始旋转加工，轻则导致撞车，造成工件报废、机床受损，重则导致工件夹持力不够、工件甩出，造成安全事故。
5.针对桁架（机器人）机械手自动上下工件存在的尾座顶尖顶偏或者顶空的情况，常采用以下方案解决：一、采用伺服电机控制的尾座，尾座的前后移动依靠电机直联丝杠驱动，电机具有力矩控制及位置控制检测功能，通过位置检测鉴别尾座顶尖是否顶正工件，该尾座结构相对较为可靠，但是由于伺服电机控制需要在机床系统新增控制模块，成本高昂；二、采用液压套筒尾座，常规标准机床采用此结构，尾座整体可以通过滑鞍带动，尾座自身带一个具有一定行程的可移动套筒，通过液压推动可移动套筒实现尾座顶尖对工件的顶紧，上自动化时，可以在可移动套筒上增加前后检测开关，实现尾座顶尖是否顶正工件的位置监测，该结构相对简单，但可移动套筒的行程比较短，部分加工工况不能满足，并且换产加工其他工件时，可能需要移动整体尾座，导致加工效率低下，不能完全满足自动化生产需要。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种带位置检测功能的液压尾座结构，该液压尾座结构兼具尾座到位检测功能和尾座快速退回功能，可缩短工件上下料时间，提高加工效率，保证工件加工精度，并扩大机床加工范围。
7.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种带位置检测功能的液压尾座结构，包括尾座、液压缸、液压缸座和位置检测装置，机床床身的前侧安装有主轴和所述的液压缸座，所述的液压缸座设置在所述的主轴的下方，所述的主轴的后侧安装有卡盘，所述的卡盘上安装有卡爪，所述的液压缸安装在所述的液压缸座上，所述的液压缸的两个油口分别经一电磁换向阀与一液压站相通，所述的液压缸的活塞杆与一连接座铰接，所述的连
接座固定在所述的尾座上，所述的尾座可滑动地安装在所述的机床床身的后侧，所述的尾座的上端的内侧固定有锥套，所述的锥套内设有锥孔，所述的尾座的顶尖的后端安装在所述的锥孔内，所述的锥套内螺纹连接有紧定螺钉，所述的紧定螺钉位于所述的顶尖的后方，所述的紧定螺钉用于将所述的顶尖顶出所述的锥孔，所述的顶尖的前端与所述的卡爪位置相对，所述的卡爪和所述的顶尖用于前后夹持固定工件，所述的位置检测装置用于检测所述的顶尖对工件是否顶紧到位，所述的位置检测装置包括第一接近开关和开关感应块，所述的尾座上通过轴承安装有t型丝杠，所述的t型丝杠的前端固定有旋钮，所述的t型丝杠的中心线沿所述的机床床身的长度方向设置，与所述的t型丝杠配套的丝母设于所述的尾座的内侧，所述的丝母的下侧固定有直立的开关座，所述的第一接近开关安装在所述的开关座的底端，所述的尾座的底端安装有所述的第二接近开关，所述的第二接近开关位于所述的第一接近开关的后方，所述的第一接近开关和所述的第二接近开关分别与机床控制系统电连接，所述的第一接近开关用于向所述的机床控制系统发出尾座顶紧到位信号，所述的第二接近开关用于向所述的机床控制系统发出尾座退回到位信号，所述的开关感应块固定在所述的机床床身上，所述的开关感应块由沿所述的机床床身的长度方向等间隔布设的多个感应凸起构成，所述的尾座退回的零点位置位于所述的开关感应块最后侧的感应凸起处。
8.区别于传统尾座结构采用的通过可移动套筒带动顶尖移动的方式，本发明液压尾座结构中尾座及顶尖的整体前后移动通过液压缸的活塞杆的长行程实现，同时本发明液压尾座结构在不需人工参与的情况下，通过位置检测装置可自动检测顶尖对工件是否顶紧到位。此外，在上下工件时，尾座无需退回到零点位置，只需快速退回至满足工件上下料所需基本空间的位置即可，一方面极大节约上下工件时间，缩短加工节拍，另一方面尾座退回行程缩短，能耗大幅降低。本发明液压尾座结构兼具尾座到位检测功能和尾座快速退回功能。
9.本发明液压尾座结构的尾座到位检测功能的实现过程：1）操作工将工件上料时，工件前端被卡爪夹紧后，液压缸通油，电磁换向阀得电，液压缸的活塞杆向前缩回，带动尾座和顶尖整体往前移动，直至顶尖顶紧工件后端端面，此时顶尖顶在工件后端端面的中心孔位置；2）在顶尖顶紧工件的情况下，手动旋转旋钮，带动第一接近开关前后移动，当第一接近开关与感应凸起接触时，第一接近开关向机床控制系统发出信号，由机床控制系统记录此时工件的位置，即为尾座的顶紧位置，以该位置作为预设位置。下次上料的工件被尾座顶紧后，第一接近开关发出信号，说明尾座顶紧到位。尾座未顶紧到位时，如顶尖顶空或顶偏，此时尾座离预设位置往前或往后，第一接近开关不发出信号，机床控制系统发出警报，提示尾座未顶紧到位。如果更换不同规格型号的工件，尾座的顶紧位置发生改变时，只需按上述步骤2）重新设定尾座的顶紧位置，即可实现尾座的到位检测功能。
10.本发明液压尾座结构的尾座快速退回功能的实现过程：a）设定第二接近开关与感应凸起接触并发出信号的次数，使第二接近开关发出信号的次数达到设定要求时，液压站停止向液压缸供油；设定完成后，即可上料并加工工件；b）加工完成后，工件下料时，液压缸的活塞杆向后伸出，推动尾座和顶尖整体往后退回，卡爪松开，当尾座和顶尖整体退回至第二接近开关发出信号的次数达到设定要求时，液压站停止向液压缸供油，尾座停止退回，即完成尾座的快速退回动作，此时操作工可进行相应的装卸工件。
11.作为优选，所述的尾座的底端固定有第三接近开关，所述的第三接近开关布设在
所述的第二接近开关的后方，所述的第二接近开关和所述的第三接近开关之间的距离小于相邻的两个所述的感应凸起之间的距离，所述的第三接近开关与所述的机床控制系统电连接，在所述的尾座退回到零点位置时，所述的第二接近开关和所述的第三接近开关向所述的机床控制系统发送信号。在检修或需要将尾座退回至零点位置时，活塞杆推动尾座和顶尖往后退，当第二接近开关和第三接近开关分别发出信号时，说明尾座退回到零点位置。
12.作为优选，所述的顶尖的前端与后端之间连接设置有宽径段，以进一步提高顶尖的刚性。
13.作为优选，所述的机床床身的长度方向安装有线轨，所述的尾座的底部安装有滑块，所述的滑块可滑动地安装在所述的线轨上。
14.与现有技术相比，本发明具有如下优点：（1）区别于传统尾座结构采用的通过可移动套筒带动顶尖移动的方式，本发明带位置检测功能的液压尾座结构没有可移动套筒，通过液压缸实现尾座及顶尖的长行程移动，可节约机床空间，加工长度较长的工件，从而扩大机床加工范围；（2）本发明液压尾座结构中的顶尖直接固定在尾座的上端，可有效提高顶尖的刚性和可靠性，保证工件加工精度；（3）本发明液压尾座结构具有尾座到位检测功能，通过位置检测装置可自动检测顶尖对工件是否顶紧到位，无需人为参与，省时省力，满足自动化生产需要；且位置检测装置的主体结构设置在尾座内部，结构紧凑，不占用机床额外空间，也不改变机床尺寸参数，不会影响尾座行程和机床防护安装；（4）本发明液压尾座结构具有尾座快速退回功能，在上下工件时，尾座无需退回到零点位置，只需快速退回至满足工件上下料所需基本空间的位置即可，一方面极大节约上下工件时间，缩短加工节拍，提高加工效率，另一方面尾座退回行程缩短，能耗大幅降低；（5）本发明液压尾座结构实现尾座到位检测功能和尾座快速退回功能所需成本较低。
附图说明
15.图1为实施例中液压尾座结构的外观图；图2为实施例中液压尾座结构的结构纵剖图；图3为图2中a处放大图；图4为实施例中位置检测装置的结构纵剖图；图5为实施例中顶尖、锥套和尾座的装配示意图。
具体实施方式
16.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
17.实施例的带位置检测功能的液压尾座结构，如图1~图5所示，包括尾座1、液压缸2、液压缸座21和位置检测装置，机床床身3的前侧安装有主轴30和液压缸座21，液压缸座21设置在主轴30的下方，主轴30的后侧安装有卡盘32，卡盘32上安装有卡爪33，液压缸2安装在液压缸座21上，液压缸2的两个油口22分别经一电磁换向阀23与一液压站24相通，本实施例中，电磁换向阀23采用三位两通o型中位电磁换向阀23，液压缸2的活塞杆25与一连接座26
铰接，连接座26固定在尾座1上，机床床身3的长度方向安装有线轨31，尾座1的底部安装有滑块11，滑块11可滑动地安装在线轨31上，尾座1可滑动地安装在机床床身3的后侧，尾座1的上端的内侧固定有锥套12，锥套12内设有锥孔13，尾座1的顶尖10的后端安装在锥孔13内，锥套12内螺纹连接有紧定螺钉14，紧定螺钉14位于顶尖10的后方，紧定螺钉14用于将顶尖10顶出锥孔13，顶尖10的前端与卡爪33位置相对，顶尖10的前端与后端之间连接设置有宽径段15，卡爪33和顶尖10用于前后夹持固定工件6，位置检测装置用于检测顶尖10对工件6是否顶紧到位，位置检测装置包括第一接近开关41和开关感应块42，尾座1上通过轴承55安装有t型丝杠51，t型丝杠51的前端固定有旋钮53，t型丝杠51的中心线沿机床床身3的长度方向设置，与t型丝杠51配套的丝母52设于尾座1的内侧，丝母52的下侧固定有直立的开关座54，第一接近开关41安装在开关座54的底端，尾座1的底端安装有第二接近开关16，第二接近开关16位于第一接近开关41的后方，第一接近开关41和第二接近开关16分别与机床控制系统电连接，第一接近开关41用于向机床控制系统发出尾座1顶紧到位信号，第二接近开关16用于向机床控制系统发出尾座1退回到位信号，开关感应块42固定在机床床身3上，开关感应块42由沿机床床身3的长度方向等间隔布设的多个感应凸起43构成，尾座1退回的零点位置位于开关感应块42最后侧的感应凸起43处。
18.本实施例中，尾座1的底端固定有第三接近开关17，第三接近开关17布设在第二接近开关16的后方，第二接近开关16和第三接近开关17之间的距离小于相邻的两个感应凸起43之间的距离，第三接近开关17与机床控制系统电连接，在尾座1退回到零点位置时，第二接近开关16和第三接近开关17向机床控制系统发送信号。
19.本发明液压尾座结构的尾座到位检测功能的实现过程：1）操作工将工件6上料时，工件6前端被卡爪33夹紧后，液压缸2通油，电磁换向阀23得电，液压缸2的活塞杆25向前缩回，带动尾座1和顶尖10整体往前移动，直至顶尖10顶紧工件6后端端面，此时顶尖10顶在工件6后端端面的中心孔位置；2）在顶尖10顶紧工件6的情况下，手动旋转旋钮53，带动第一接近开关41前后移动，当第一接近开关41与感应凸起43接触时，第一接近开关41向机床控制系统发出信号，由机床控制系统记录此时工件6的位置，即为尾座1的顶紧位置，以该位置作为预设位置。下次上料的工件6被尾座1顶紧后，第一接近开关41发出信号，说明尾座1顶紧到位。尾座1未顶紧到位时，如顶尖10顶空或顶偏，此时尾座1离预设位置往前或往后，第一接近开关41不发出信号，机床控制系统发出警报，提示尾座1未顶紧到位。如果更换不同规格型号的工件6，尾座1的顶紧位置发生改变时，只需按上述步骤2）重新设定尾座1的顶紧位置，即可实现尾座1的到位检测功能。
20.本发明液压尾座结构的尾座快速退回功能的实现过程：a）设定第二接近开关16与感应凸起43接触并发出信号的次数为2次时，液压站24即停止向液压缸2供油；设定完成后，即可上料并加工工件6；b）加工完成后，工件6下料时，液压缸2的活塞杆25向后伸出，推动尾座1和顶尖10整体往后退回，卡爪33松开，当尾座1和顶尖10整体退回至第二接近开关16发出信号的次数达到2次时，液压站24停止向液压缸2供油，尾座1停止退回，即完成尾座1的快速退回动作，此时操作工可进行相应的工件装卸操作。