外曲线径向柱塞液压马达驱动的楔式动力卡盘的制作方法

本发明涉及一种楔式动力卡盘，特别是一种多作用外曲线径向柱塞液压马达与楔式动力卡盘融为一体的前置式液(气)动高速大通孔楔式动力卡盘。

背景技术：

现有的楔式动力卡盘，包括卡盘盘体、滑座、卡爪、楔心套、短圆锥端盖、螺套、螺套端盖、楔式动力卡盘与机床法兰式主轴端部连接用的圆柱头内六角螺钉。

在盘体的前端面，径向设置有二个以上(包括二个)均布的工型槽，滑座可相对于卡盘盘体在工型槽内径向滑动，滑座和卡爪均带有梳齿，滑座与卡爪通过梳齿和T型螺母用圆柱头内六角螺钉固定。

在卡盘盘体内设置有可沿卡盘盘体轴向移动的楔心套，楔心套的移动是通过安装在机床床头箱尾部的液/气缸来实现的，液/气缸通过设置在机床主轴通孔内的拉管(杆)带动楔心套沿卡盘盘体轴向移动，楔心套上有与滑座工型导轨槽相配合的倾斜T型导轨槽，楔心套的移动带动滑座和卡爪在卡盘盘体工型槽内径向滑动，实现松开或夹紧工件，辅助机床完成各种切削工作。

现有的前置式气动动力卡盘，包括卡盘盘体、前置浮动式配气环、气动活塞、气缸盖、楔心套、滑座和卡爪。在卡盘盘体的前端面，径向设置有二个以上(包括二个)均布的工型槽，滑座可相对于卡盘盘体，在工型槽内径向滑动，每个滑座和卡爪均带有梳齿，卡爪通过梳齿和T型螺母，用圆柱头内六角螺钉固定在滑座上。卡盘盘体内，设置有气缸、气动活塞、楔心套，气缸与气缸盖用圆柱头内六角螺钉相对固定，压缩空气通过前置浮动式配气环进入气缸，推动气动活塞，带动楔心套沿卡盘盘体轴向移动，楔心套带动滑座和卡爪相对卡盘盘体径向滑动，实现夹紧或松开工件。

在卡盘盘体后端面，连接有短圆锥端盖，短圆锥端盖中孔加工有与机床法兰式主轴端部相配合的短圆锥，卡盘盘体和短圆锥端盖经短止口和短圆柱定位，用圆柱头内六角螺钉固定。楔式动力卡盘，通过短圆锥端盖的短圆锥与机床法兰式主轴端部相连接，用圆柱头内六角螺钉固定。

这两种结构的楔式动力卡盘有如下缺点：由于机床主轴通孔被连接液/气缸和楔心套的拉管(杆)占用，加工范围受到了很大限制，只能加工盘类工件(或较细的轴类零件)，无法加工长轴类零件。前置式气动动力卡盘，虽然取消了安装在机床床头箱尾部的气缸和机床主轴通孔内的拉管(杆)，将气缸前置与动力卡盘连接在一起，不占用机床主轴通孔的空间，但由于受到夹紧力和结构的限制，这种结构的动力卡盘，外圆和厚度尺寸较大，通孔直径较小，质量较大，滑座与楔心套相配合的工型导轨槽和T型导轨槽的根部为直角，应力比较集中，很容易断裂，安全方面存在隐患，由于这些因素的影响，楔式动力卡盘和前置式气动动力卡盘的强度、刚性、安全性较难提高，卡盘中孔直径较小，加工范围受到限制。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、低成本、高强度、安全性高、整体尺寸小、夹紧力大、生产效率高的多作用外曲线径向柱塞液压马达与楔式动力卡盘融为一体的前置式液/气)动高速大通孔楔式动力卡盘。

为了达到上述目的，本发明提供一种外曲线径向柱塞液压马达驱动的楔式动力卡盘，包括由中心旋转部件驱动卡盘卡爪张合实现工件松紧的卡盘盘体。所述中心旋转部件为后部连接驱动马达、前端设置工型导轨槽的楔心套；所述工型导轨槽内设置滑座，所述滑座关联所述卡盘卡爪。所述马达为外曲线径向柱塞液压马达，包括外轮廓呈曲线状的盘式转子、套于所述转子外部的定子、若干间隔在所述转子外圆周上用于支顶所述转子转动的柱塞，以及由浮动式前置配油/配气环、内配油/配气环、中心配油/配气盘、密封部件、导油槽构成的用于驱动所述柱塞上下移动的液/气压通路，并配设液/气压供给系统。

优选方式下，所述外曲线径向柱塞液压马达还包括位于所述液/气压通路中的蓄能器，所述蓄能器包括蓄能器活塞、蓄能器弹簧。

此外，卡盘后端设置有用于连接A型、C型或D型机床法兰主轴端部的连接锁定部件。

本发明卡盘结构简单、低成本、高强度、安全性高、整体尺寸小、夹紧力大、生产效率高。

附图说明

图1是本发明卡盘原理侧向剖视结构示意图；

图2是外曲线径向柱塞液压马达的驱动原理结构示意图；

图3是本发明双液控单向阀的结构示意图；

图4是本发明畜能器的结构示意图；

图5是本发明在卡盘盘体加工出的径向柱塞油缸结构示意图；

图6是本发明液/气压系统原理图；

图7是本发明浮动式前置配油环的结构示意图；

图8是图7所示的X-X向剖视示意图；

图9是卡盘盘体的立体结构示意图；

图10是中心配油/配气盘的立体结构示意图；

图11是滑座的立体结构示意图；

图12是楔心套的立体结构示意图；

图13是内配油/配气环的结构示意图；

图14是图13所示内配油/配气环的侧视结构示意图；

图15是图13所示Y-Y向剖面结构示意图；

图16是图13所示Z-Z向剖面结构示意图。

具体实施方式

如图1～16所示，本发明的前置式液/气动高速大通孔楔式动力卡盘包括：浮动式前置配油/配气环1、特制的密封圈2、内配油/配气环3(如图13～16)、卡盘盘体4、短圆锥端盖5(结构不同，分别用于A、C、D型机床法兰式主轴端部)、连接卡盘与机床法兰式主轴端部用的圆柱头内六角螺钉8(A型机床法兰式主轴端部用)、插销螺栓和带肩螺母10(C型机床法兰式主轴端部用)、拉杆11(D型机床法兰式主轴端部用)、双液控单向阀(见图3)、控制活塞12、压缩弹簧13、卸载阀阀芯14、单向阀阀芯15、(蓄能器见图3)、蓄能器活塞16、蓄能器弹簧17(见图4)、外曲线转子18、中心配油/配气盘19(如图10)、在盘体上加工出的径向柱塞油缸(见图5)、斜头柱塞20、楔心套21(如图12)、滑座22、压配式压注油杯、卡爪24、T型螺母25、密封端盖26等。

本发明原理结构如图1和2所示，外曲线径向柱塞液压马达驱动的楔式动力卡盘，包括由中心旋转部件驱动卡盘卡爪张合实现工件松紧的卡盘盘体4(如图9)；所述中心旋转部件为后部连接驱动马达、前端设置工型导轨槽的楔心套21；所述工型导轨槽内设置滑座22，所述滑座22关联所述卡盘卡爪；所述马达为外曲线径向柱塞液压马达，包括外轮廓呈曲线状的盘式转子18、套于所述转子18外部的定子、若干间隔在所述转子外圆周上用于支顶所述转子转动的柱塞20，以及由浮动式前置配油/配气环1、内配油/配气环3、中心配油/配气盘19、密封部件、导油槽构成的用于驱动所述柱塞20上下移动的液/气压通路，并配设液/气压供给系统。

其中，在卡盘盘体的前端，径向设置有均布的T型导轨槽，滑座(如图11所示)可相对于卡盘盘体在T型导轨槽内径向滑动，滑座22与卡爪24通过1.5*60 。梳齿和T型螺母用圆柱头内六角螺钉固定。

在卡盘盘体的里孔设置有楔心套21(如图12所示)，滑座22与楔心套21相配合的工型导轨槽，采用侧面楔形结构，减少卡爪上浮，增加强度。

卡盘盘体里孔还设置有外曲线转子18、内配油/配气环3、中心配油/配气盘19。外曲线转子18与内配油/配气盘3经短圆柱与短止口定位，用圆柱头内六角螺钉固定，并用圆锥销加强定位，防止产生相对转动；外曲线转子的外缘表面设有n个均匀凹槽，形状为正弦曲线面(单边)，凹槽的数目就是马达柱塞的作用次数(本实施例为n＝8)，凹槽的左右两侧面分别为进油区段(即工作区段)和回油区段。

如图7和8所示，浮动式前置配油环1的外圆有两圈间断且均布分布的凹槽作为配油槽，间断部分为封闭区，配油槽与封闭区夹角相同，A圈和B圈的配油槽和封闭区相对应，控制油路的运行，每圈的凹槽数量与转子凹槽数相同(本实施例n＝8)。与配液/气盘外圆相配合的卡盘盘体的里孔沿卡盘盘体轴线方向有两圈，沿圆周方向配有2y组油路，数量与柱塞数相等(本实施例y＝6)、压力油通过配液/气盘的凹槽与卡盘盘体内孔径向均布的2y组油路孔或对应或错开，依次控制斜头柱塞的进油或排油，斜头柱塞在压力油的作用下，沿卡盘径向向中心移动，推动外曲线转子转动；外曲线转子中孔设有内螺纹，与楔心套的外螺纹相啮合，外曲线转子转动，带动楔心套沿卡盘盘体轴向移动，楔心套带动滑座和卡爪沿卡盘盘体径向滑动，实现夹紧或松开工件。

如图4，在卡盘盘体内设置有z个储能器(本实施例z＝2个；见图4)，分别设置在卡盘的进、出液/气路上，蓄能器内设有蓄能器活塞和蓄能器弹簧，卡盘工作中的压力损失由蓄能器补充。在卡盘盘体内还设置有双液控制单向阀(见图2)，当压力油从第一腔流入时，控制活塞右行，先推开卸载阀阀芯，再推开单向阀阀芯，压力油从第一腔流入，进入卡盘油路工作系统后，从第二腔流出回油箱，反之压力油从第二腔流入，从第一腔流出，当两腔均没有压力时，左右两端单向阀在各自弹簧力的作用下将各自的阀口封闭，进出油路均被封闭，对卡盘各腔的油压进行保压锁定。

在卡盘盘体的后端，还设有短圆锥端盖5(结构不同，分别配A、C、D型机床法兰式主轴端部)，连接卡盘与机床主轴的圆柱内六角螺钉8(A型机床法兰式主轴端部用)；插销螺栓和带肩螺母10(C型机床法兰式主轴端部用)；和拉杆11(D型机床法兰式主轴端部用)，短圆锥端盖均以短圆柱与卡盘盘体的短止口定位，用圆柱头内六角螺钉固定，楔式动力卡盘经短圆锥端盖上的短圆锥与机床法兰式主轴端部相配合，分别用圆柱头内六角螺钉8(A型机床法兰式主轴端部用)，插销螺栓和带肩螺母10(C型机床法兰式主轴端部用)，拉杆11(D型机床法兰式主轴端部用)固定。

如图3，控制油/气路：在卡盘盘体外圆配置有外配油/气环，环内有A、B两条环形配油/气槽，外配油/气槽内有特制的密封圈密封。内配油/气环的内孔和外圆各有A、B两条配液/气槽。内配油/气环的外圆A槽与外配油/气环A槽相配，内配液/气环的外圆B槽与外配油/气环B槽相配，实现系统的进路和回路。A路来的压力液/气经上述A的油路进入盘体内的双液控单向阀A腔，打开A腔的单向阀阀芯，流经蓄能器、内配液/气环油路进入配油盘的A槽口，经盘体内的径向油路进入柱塞，推动柱塞运行。与此同时双液控单向阀的控制活塞(阀芯)向右移动，推动单向阀阀芯打开B腔，回液/气路打开，柱塞的回液/气经此路回油箱。

本发明的工作过程，结合图6的液压/气压供给系统说明。夹紧工件时，系统的压力液/气经1DT得电的中位卸载式三位五通电磁滑阀(见附图6液压系统原理图)，流入内配液/气环的圆环型油槽A(内配液/气环与卡盘盘体采用过盈配合压入盘体的外圆，靠过盈量对压力油进行封闭，并用圆锥销定位，防止产生相对位移)，流入设置在卡盘盘体内的双液控单向阀的A腔(见附图3)，控制活塞右行，先推开卸载阀阀芯，再推开单向阀阀芯，压力油从A腔流入，进入卡盘的油路系统后从B腔流出。卡盘盘体径向有与配液/气盘外圆液/气槽相对应的孔，压力油经双液单向阀A腔流入内配液/气环环形油槽A，转换后经卡盘盘体径向油孔A，流入配液/气盘环形油槽A，油槽接通时，再经卡盘盘体内的另一条径向油路流入设置在盘体内径向的柱塞油缸，压力油推动斜头柱塞向卡盘中心移动，进而推动外曲线转子转动，带动楔心套轴向移动，斜头柱塞移动至低点，配油盘外圆面将压力液/气路封闭，同时另一条液/气路打开，继续转动的外曲线转子将斜头柱塞推至外曲线顶点，斜头柱塞将径向柱塞油缸内的(见图5)压力油推出，进入回油油路，经内配液/气环的环形配液/气环B，经双液控制单向阀B腔回油箱，实现夹紧工件。

加工工件时，三位五通电磁滑阀处于中位卸载状态，卡盘盘体内的油压由双液控单向阀(也称“液压锁”)封闭液/气路，卡盘内的压力油处于保压状态，加工过程中的油压损失由设置在卡盘盘体内的蓄能器(见图4)补充(本专利卡盘有2个蓄能器，分别配置在回油油路和进油油路上)。因在无压状态下，前置式浮动配液/气环及特制密封圈与卡盘盘体的接触力很小，卡盘旋转过程中的摩擦力也很小。

松开工件时，三位五通电磁滑阀(见图6液压系统原理图)的2DT得电,系统的压力液/气经三位五通电磁滑阀，实现油路换向，外曲线转子反向旋转，带动楔心套反向移动，松开工件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。