专利名称：三工位双作用双杆液压缸的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压装置，特别是双杆液压缸的技术领域。
背景技术：
随着机床制造业和液压技术的不断发展，液压技术在机床领域的应用日益广泛， 尤其是在数控机床上的应用更是普遍。当今的数控机床多是机、电、液一体化的机床，液压 技术的应用极为普遍。随着材料技术的不断发展，各种新兴材料在制造领域的应用日益广 泛，尤其是在航空制造领域，既有材质较软的铝合金，又有硬度较高的钛合金，既有新兴的 复合材料，又有普通的炭素钢。对于铝合金材料的加工需要较高的主轴转速；对于钛合金、炭素钢等这些难加工 的材料需要机床的主轴具有低速大扭矩的加工特性；而对于复合材料的加工，转速既不能 太高，也不能太低。为了提高数控机床的适应性和加工范围，就要求其必须既要具有高转速 加工的能力，又要具有低速大扭矩加工的能力，其转速范围必须能够实现几十转到上万转 的变化。因此，这样的数控机床必须具有一套变速机构，才能够实现高速加工和低速大扭矩 加工的能力。传统的普通机床的变速机构多是通过多个手柄手动控制多个拨差，拨动滑移齿轮 实现挡位变化的，从而实现多转速变换输出。数控机床如果再采用这样的手动变速机构，就 太落后了，无法实现自动控制，效率低。数控机床的变速机构多是通过液压缸控制拨差，带动滑移齿轮实现挡位自动变化 的。目前，具有变速机构的数控机床大多具有两个挡位或三个挡位，我们知道普通的液压 缸只具有两个工位(缸杆完全伸出和完全缩回两个位置)，要想通一个普通的液压缸实现 三个位置的精确控制和定位是不可能的，因此两个挡位的控制都是通过一个液压缸来实现 的，而三个挡位的控制都是通过两个液压缸相互配合来实现的。可见，具有三个挡位的数控机床，其变速机构就显得比较复杂，液压元件、管路较 多，控制起来比较烦琐，我们知道液压元件、管路越多，其泄漏点就越多，泄漏的可能性就越 大，这样势必会对工作环境造成较大的污染。
发明内容
本发明的目的是通过一个三工位液压缸实现三个工位的精确控制，使液压系统大 大简化，减少泄漏和污染，可以使机床等设备既可高速转动，又可低速大扭矩工作，从而满 足不同的工作要求。本发明实现上述目的的方案一种三工位双作用双杆液压缸，包括缸体、活塞杆、 下大活塞和上大活塞，缸体内壁中部具有环形凸台，将缸体分为上腔和下腔，下大活塞安装 于下腔，上大活塞安装于上腔。三工位双作用双杆液压缸的活塞杆中部具有台阶a，台阶a两侧具有小于台阶a的 台阶b和台阶c，台阶a外径小于凸台内径。
三工位双作用双杆液压缸的下大活塞套装于活塞杆的台阶C，上大活塞套装于活 塞杆的台阶b。 三工位双作用双杆液压缸的缸体沿凸台制有通孔。当液压缸的上下腔通入液压油的时候，液压缸的活塞及活塞杆就会移动到相应的 位置，并停留在该位置。比如当液压缸的上腔通入液压油时，活塞杆就会移动并停留在最下 端的位置；当下腔通入液压油时，活塞杆就会移动并停留在最上端的位置；而当上下腔同 时通入液压油时，活塞杆就会移动并停留在中间的位置。本发明相比于现有技术具有如下优点(1)本发明提供的一种三工位双作用双杆液压缸，一个液压缸就能够实现三个位 置的精确控制和定位。而常用的普通液压缸只具有两个工位(缸杆完全伸出和完全缩回两 个位置)，要想通一个普通的液压缸实现三个位置的精确控制和定位是不可能的，因此一个 普通的液压缸只能实现两个挡位的控制，而三个挡位的控制必须通过两个液压缸相互配合 才能实现。(2)利用本发明提供的三工位双作用双杆液压缸进行三个挡位控制的数控机床， 与利用普通的液压缸进行三个挡位控制的数控机床相比，液压系统得到了简化，液压元件、 管路较少，控制简单，可能的泄漏点少，对环境污染小。
图1三工位双作用双杆液压缸示意2三工位双作用双杆液压缸在机床处于“低速挡”时的全剖视图。图3三工位双作用双杆液压缸在机床处于“高速挡”时的全剖视图。图4三工位双作用双杆液压缸在机床处于“空挡”时的全剖视图。图中1.下端盖，2.缸体，3.下大活塞，4.活塞杆，5.上大活塞，6.上端盖，7.检 测块，8.检测开关，9.检测开关，10.检测开关，11.支架，12.B油口，13.上腔，14.台阶b， 15.凸台，16.台阶a，17.下腔，18. A油口，19.台阶c，20.变速箱体，21.花键轴，22.滑移 齿轮组，23.拨叉。
具体实施例方式下述实施例是以数控机床的应用为例，但并不限于此应用范围。见图1、三工位双作用双杆液压缸包括下端盖1、缸体2、下大活塞3、活塞杆4、上 大活塞5、上端盖6 ；下端盖1和上端盖6分别与缸体2固连在一起，上大活塞5和下大活塞 3分别装配于缸体2的上下两腔内并可上下移动，并且分别套在活塞杆4上，活塞杆4上下 分别贯穿于上端盖6和下端盖1的中心伸出缸外，可上下移动。三工位双作用双杆液压缸安装在数控机床的主轴变速箱上，在箱体外侧的活塞杆 上安装一个检测块，在同侧的油缸端盖上安装一个检测开关支架，在支架上安装三个检测 开关，同时又在箱体里面的活塞杆上安装一个拨叉，拨叉与花键轴上的滑移齿轮组相联。这三个位置，每个位置都会有一对不同的齿轮相互啮合(如果某机床有一个空挡 的位置，则此位置没有齿轮相互啮合，传动链处于完全脱离状态，用手就可以轻松的转动主 轴)，每个位置也都有一个不同的检测开关接通，并发出到位信号，从而实现了数控机床的三个挡位的精确控制。见图2、在活塞杆4的上端固定一个检测块7，同时在上端盖6上固定一个支架11， 支架11上安装三个检测开关(8、9、10)。在活塞杆的下端固连一个拨叉23，拨叉23与花键 轴21上的滑移齿轮组22相联(滑移齿轮组可沿花键轴上下移动)。当液压油经B油口 12 进入液压缸的上腔13时，液压力作用在上大活塞5上表面及活塞杆4的台阶bl4的上侧面 上，从而推动上大活塞5和活塞杆4 一同向下移动，与此同时带动活塞杆4上端的检测块7 和下端的拨叉23及与拨叉相联的滑移齿轮组22与活塞杆一起向下移动，当上大活塞5移 动到与缸体2中部的凸台15相接触时停止移动，此时活塞杆4的中部台阶al6与下大活塞 3相接触，在作用在台阶bl4上侧面上的液压力作用下，活塞杆4带动下大活塞3继续向下 移动，直到下大活塞3与下端盖1相接触，此时最下面的一对齿轮相啮合，机床进入低速挡 状态，检测块7停留在了最下面的检测开关10的位置，最下面的检测开关10接通，发出信 号告诉控制系统低速挡齿轮啮合已经到位，随时可以启动主轴，从而实现了数控机床的一 个挡位变换；如图3所示，当液压油经A油口 18进入液压缸的下腔17时，液压力作用在下大活 塞3下表面及活塞杆4的台阶cl9的下侧面上，从而推动下大活塞3和活塞杆4 一同向上 移动，与此同时带动活塞杆4上端的检测块7和下端的拨叉23及与拨叉相联的滑移齿轮组 22与活塞杆一起向上移动，当下大活塞3移动到与缸体2中部的凸台15相接触时停止移 动，此时活塞杆4中部的台阶al6的上侧面与上大活塞5相接触，在作用在活塞杆4的台阶 cl9的下侧面上的液压力作用下，活塞杆4带动上大活塞5继续向上移动，直到上大活塞5 与上端盖6相接触，此时最上面的一对齿轮相啮合，机床进入高速挡状态，检测块7停留在 了最上面的检测开关8的位置，最上面的检测开关8接通，发出信号告诉控制系统高速挡齿 轮啮合已经到位，随时可以启动主轴，从而实现了数控机床的第二个挡位变换；如图4所示，当液压油同时经B油口 12、A油口 18进入液压缸的上腔13、下腔17 时，作用在活塞杆4的台阶cl9、台阶bl4上液压作用力相互平衡，作用在下大活塞3下表 面的液压力推动下大活塞3向上移动，而作用在上大活塞5上表面的液压力推动上大活塞 5向下移动，此时如果活塞杆4处于最上端的位置，则活塞杆4就与上大活塞5 —起向下移 动，此时如果活塞杆4处于最下端的位置，则活塞杆就与下大活塞3 —起向上移动，活塞杆 上端的检测块7和下端的拨叉23及与拨叉相联的滑移齿轮组22与活塞杆4 一起移动，直 到下大活塞3和上大活塞5与缸体2中部的凸台15相接触时停止移动，此时活塞杆4停留 在中间位置，如“图三”所示，此时没有任何一对齿轮相啮合，即机床处于空挡的位置，检测 块7停留在了中间的检测开关9的位置，中间的检测开关9接通，发出信号告诉控制系统机 床处于空挡的位置，无法启动主轴，此位置可以用手转动主轴进行对刀，从而实现了数控机 床的第三个挡位变换。
权利要求
1.一种三工位双作用双杆液压缸，包括缸体( 、活塞杆(4)、下大活塞( 和上大活塞 (5)，其特征在于，缸体O)内壁中部具有环形凸台(16)，将缸体( 分为上腔(1 和下腔 (17)，下大活塞(3)安装于下腔，上大活塞(5)安装于上腔。
2.根据权利要求1所述的三工位双作用双杆液压缸，其特征在于，活塞杆中部具 有台阶a(16)，台阶a(16)两侧具有小于台阶a(16)的台阶b(14)和台阶c (19)，台阶a (16) 外径小于凸台(15)内径。
3.根据权利要求1所述的三工位双作用双杆液压缸，其特征在于，下大活塞(3)套装于 台阶c (19)，上大活塞套装于台阶b (14)。
4.根据权利要求1所述的三工位双作用双杆液压缸，其特征在于，缸体( 沿凸台 (15)制有通孔。
5.根据权利要求1至5之一所述的三工位双作用双杆液压缸，其特征在于，其设有位置 检测装置。
6.根据权利要求5所述的三工位双作用双杆液压缸，其特征在于，所述的位置检测装 置为安装于活塞杆⑷上端的检测块(7)和对应三个位置的检测开关(8、9、10)。
7.一种机床，其特征在于，主轴变速箱的档位变换采用权利要求6所述的三工位双作 用双杆液压缸。
全文摘要
本发明提供的一种三工位双作用双杆液压缸，由下端盖、缸体、下大活塞、活塞杆、上大活塞、上端盖等部分组成，它通过下端盖固定于主轴变速箱体上，下端盖和上端盖分别与缸体固连在一起，上大活塞和下大活塞分别装配于缸体的上下两腔内，可在缸体内上下移动，并且分别套在活塞杆上，活塞杆上下分别贯穿于上端盖和下端盖的中心伸出缸外，可上下移动。当液压缸的上腔通入液压油时，活塞杆就会移动并停留在最下端的位置；当下腔通入液压油时，活塞杆就会移动并停留在最上端的位置；而当上下腔同时通入液压油时，活塞杆就会移动并停留在中间的位置，这样可通过一个液压缸实现三个挡位的精确控制，特别适用于数控机床的挡位控制。
文档编号B23Q5/06GK102145466SQ20111005228
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者于方, 黄中平 申请人:成都飞机工业(集团)有限责任公司