一种非等分液压分度卡盘的制作方法

本发明涉及机床夹具，特别涉及一种非等分液压分度卡盘。

背景技术：

分度卡盘是一种应用于数控机床上的夹具，主要通过油压进行控制，在装夹工件的过程中，能够根据加工要求，随时切换加工面，做到快速、灵敏、精确，因此在机械加工领域应用非常广泛。

目前，授权公告号为cn208117407u的中国发明公开了一种分度卡盘，包括卡盘本体、卡盘本体内可转动设置有分度轴，分度轴的一端的中心位置设置有分度卡块，分度卡块的两边设置有第一顶杆和第二顶杆，第一顶杆和第二顶杆可上下活动地设置在卡盘本体内，第一顶杆与第二顶杆的上端头相互靠近，第一顶杆与第二顶杆的下端头相互远离，分度卡块的侧部设置有第一分度贴合面和第二分度贴合面，第一分度贴合面和第二分度贴合面，第一分度贴合面和第二分度贴合面为相邻的平端面，且第一分度贴合面和第二分度贴合面相互垂直，第一顶杆的上端头与第二顶杆的上端头相对的内侧部分别设置有与卡盘本体的上端面相垂直的第一分度锁紧面和第二分度锁紧面。

如上所述的分度卡盘，在调节分度轴的角度时，当第一顶杆向前顶出时，第二顶杆会向后退，并在第一顶杆与分度卡块相接触时，第二顶杆会与分度卡块脱离接触，然后在第一顶杆继续向前运动的过程中会推动分度卡块旋转，直至第一顶杆上的第一分度锁紧面和第一分度贴合面相抵紧，分度卡块即被锁定。而在这个过程中，分度轴会随着分度卡块一起旋转，进而实现对工件加工面的调整，但是这种分度结构只能进行固定角度的调整，即只能按照相邻两个分度贴合面之间的夹角进行切换，这样的结构使得该分度卡盘可分度的角度数量很少，故而当工件上的待加工面之间的角度并不是呈均匀分布时，就很难进行切换，从而导致这种分度卡盘的适用性狭窄。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种非等分液压分度卡盘，能够进行多种角度的调节，增加分度卡盘的角度定位范围，从而达到提高分度卡盘适用性的目的。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种非等分液压分度卡盘，包括卡盘本体、开设于卡盘本体上的装夹腔、至少两个对称开设于卡盘本体的圆周侧壁上且与装夹腔连通的卡座腔、分别转动连接于两个卡座腔内且相互之间形成夹持口的分度卡座和夹紧卡座，还包括用于驱使分度卡座旋转的分度机构，所述分度机构包括开设于卡盘本体上且分别位于分度卡座两侧的分度腔、穿设于分度腔内且沿分度腔深度方向运动的分度齿条、开设于分度卡座的旋转轴上且围绕该旋转轴分布的啮合齿，所述分度齿条与啮合齿相互啮合，且在卡盘本体上设置有用于对分度卡座进行固定的定位组件。

通过采用上述方案，卡盘本体用于与数控机床的卡盘主轴相连，装夹腔用于供工件放入，分度卡座与夹紧卡座用于夹持工件，并且分度卡座能够主动旋转，带动工件旋转，进而方便调整工件的加工面；当需要调整工件的加工面时，首先分度卡座两侧的分度齿条产生相错运动，在分度齿条运动的过程中会通过啮合齿带动分度卡座旋转，在将工件旋转到需要的角度后，定位组件卡住分度卡座，对工件进行固定，从而使得工件在切削加工的过程中不容易发生晃动；并且通过齿轮齿条进行驱动的方式使得分度卡座能够进行任意角度旋转，相比起普通分度卡盘来说，能够进行更多角度的调节，从而达到提高分度卡盘适用性的目的。

本发明的进一步设置为：所述定位组件包括至少两个开设于卡盘本体上且与装有分度卡座的卡座腔相连通的定位腔、伸缩安装于定位腔内的定位卡块、开设于分度卡座的旋转轴上的分度面，所述分度卡座的旋转轴位于两个定位卡块之间，所述定位卡块上开设有用于与分度面配合的定位斜面，所述分度面至少设置有三个，且各分度面之间围绕分度卡座的旋转轴分布。

通过采用上述方案，在实际使用过程中，为了保证角度定位的准确性，分度卡座是需要根据待加工零件的加工面数量进行更换的，工件的加工面有几个，就会在分度卡座的旋转轴上开设几个分度面，根据分度面围绕分度卡座的旋转轴分布，且定位卡块上的定位斜面与分度面相配合可知，定位卡块与分度卡座的旋转轴一定是相互交叉的，故而当定位卡块与分度面相抵触时，就能够对旋转轴的转动起到限位作用，从而达到固定工件加工角度的目的。

本发明的进一步设置为：所述分度齿条通过驱动件进行驱动，所述驱动件可以是液压油缸，所述分度齿条的两端均连接有驱动件，且位于分度卡座旋转轴两侧的分度齿条始终做同步反向运动。

通过采用上述方案，其实对于分度齿条来说，不管是油缸、气缸还是其他动力源，只要能够驱使其做往复运动就都可以，这里选择液压油缸，是因为分度卡盘本身就是由液压油进行驱动的，故而只需要分出一条油路给油缸即可，并且油缸反应灵敏，输出动力大，便于对工件的旋转角度进行精确控制；而在分度卡座的两侧均设置分度齿条则是为了使分度卡座受力均匀，同时减小单个分度齿条的受力，减小分度卡座旋转轴以及分度齿条的疲劳变形，从而使分度卡座能够具有更久的精度保持性。

本发明的进一步设置为：所述卡盘本体上还设置有用于限制分度齿条运动行程的限程组件，所述限程组件包括开设于卡盘本体上且与分度腔连通的限程腔、伸缩安装于限程腔内的限程活塞杆、开设于分度齿条上的限程槽，所述限程活塞杆的一端嵌设于限程槽内，所述限程活塞杆的侧壁与限程腔的内壁之间形成有复位油腔，所述限程活塞杆远离分度齿条的一端上开设有推力槽，所述推力槽内嵌设有弹性推动件，所述卡盘本体上固定有用于封堵限程腔开口的限程盖，且弹性推动件远离限程活塞杆的一端抵紧在限程盖上。

通过采用上述方案，由于限程活塞杆嵌设于分度齿条的限程槽内，因此分度齿条在运动的过程中，只能在限程槽的长度范围内进行运动，而分度齿条的运动行程又关乎分度卡座的旋转角度，进而实现控制分度卡座旋转范围的目的。

本发明的进一步设置为：所述分度卡座包括分度台、套设于分度台的旋转轴上且位于分度台和装夹腔的内壁之间的分度定位镶套、设置于分度台的旋转轴穿过卡盘本体一端上的防脱组件，所述啮合齿和分度面均位于分度台的旋转轴上。

通过采用上述方案，分度台作为夹持工件的施力件，分度定位镶套则用于为分度台提供润滑，减小分度台的旋转摩擦，使得分度台的旋转更加顺畅、调节更加灵敏，从而达到提高分度台调节效率的目的。

本发明的进一步设置为：所述分度定位镶套包括用于与装夹腔内壁相抵触的外环部以及一体设置于外环部上且直径小于外环部直径的内环部，所述分度台上开设有用于供内环部嵌入的嵌合槽，且在内环部和嵌合槽的内壁之间嵌装有向心滚柱。

通过采用上述方案，外环部用于与卡盘本体进行抵触，对分度台进行支撑；内环部则用于供分度台套设定位，阻挡分度台在工件加工过程中可能产生的晃动；而向心滚柱则用于对分度台和分度定位镶套之间的接触形成润滑及定位，从而使得分度台的旋转更加顺畅。

本发明的进一步设置为：所述防脱组件包括开设于卡盘本体的外圆侧壁上且与装有分度卡座的卡座腔相连通的轴承槽、套设于分度台上且位于轴承槽内的润滑轴承、开设于卡盘本体上且与轴承槽相连通的封盖槽、通过螺栓固定于分度台的旋转轴上且抵触在润滑轴承内圈上的调整盖、固定于卡盘本体上且罩住调整盖的挡环端盖，所述轴承槽的底部开设有直径大于润滑轴承内圈直径且小于润滑轴承外圈直径的内陷槽，所述调整盖上一体设置有凸环，所述挡环端盖上开设有凹槽，且凸环位于凹槽内。

通过采用上述方案，防脱组件实际有两个作用，一是对分度台形成限制，防止其从卡盘本体上脱落，二是对分度台的旋转轴形成定位，限制其在旋转过程中发生偏斜，从而达到使分度台更好地进行旋转的目的；在轴承槽内再开设内陷槽，能够隔开卡盘本体与润滑轴承内圈之间的接触，使得润滑轴承不容易与卡盘本体之间产生磨损；挡盖则用于拉住分度台，限制分度台朝向装夹腔的一侧运动，从而使得分度台能够正常使用。

本发明的进一步设置为：所述夹紧卡座包括夹紧定位镶套、紧密穿设于夹紧定位镶套中心的夹紧活塞套、开设于卡盘本体的外圆侧壁上且与装有夹紧定位镶套的卡座腔连通的端盖槽、固定于卡盘本体上且位于端盖槽内的夹紧端盖，所述卡座腔的内壁上且远离夹紧端盖的一端一体设置有定位环，所述夹紧定位镶套上开设有定位槽，夹紧定位镶套的定位槽与定位环形成插接配合，所述夹紧活塞套朝向夹紧端盖一侧的表面上开设有凹陷的进油槽，进油槽在夹紧活塞套和夹紧端盖之间形成进油腔，所述夹紧活塞套的侧壁上还开设有出油槽，所述出油槽在夹紧活塞套和夹紧定位镶套之间形成出油腔，且在夹紧活塞套朝向夹紧定位镶套一侧的表面上一体设置有嵌设于夹紧端盖的导向槽内的导向柱。

通过采用上述方案，夹紧定位镶套用于供夹紧活塞套安装；夹紧活塞套则能够产生伸缩，而在其伸缩的过程中，能够引起其与分度台之间距离的变化，进而达到对工件进行夹持的目的；夹紧端盖则与定位环一起对夹紧定位镶套进行锁定，限制夹紧定位镶套在卡座腔内产生轴向位移；而导向柱则在夹紧活塞套运动的过程中对其进行导向，从而使得加紧活塞套对工件的夹持更加平稳；夹紧活塞套的运动过程大致为：当液压油往进油腔内灌入时，会导致进油腔体积增大，此时出油腔内的液压油受到压力作用会排出，在这个过程中，夹紧活塞套会在液压油的推动下朝向分度卡座一侧运动，进而对工件形成夹持。

本发明的进一步设置为：所述夹紧活塞套包括活塞套主体、开设于活塞套主体朝向分度台一侧表面上的转动槽、转动安装于活塞套主体上且位于转动槽内的旋转盘，所述转动槽的槽底以及内侧壁和旋转盘之间均紧密嵌装有向心滚柱。

通过采用上述方案，活塞套主体用于与夹紧定位镶套形成配合，旋转盘则用于对工件形成夹持，并且旋转盘和活塞套主体之间的向心滚柱能够为旋转盘提供润滑，使旋转盘能够随分度卡座一起旋转，从而使得工件能够正常进行加工面调整。

本发明的进一步设置为：所述卡盘本体上还设置有保压机构，所述保压机构包括开设于卡盘本体上且与进油腔连通的保压腔、嵌设于保压腔内的保压阀套、安装于保压阀套内的保压阀芯、安装于保压腔内且与保压阀芯相铰接的泄压活塞、固定于卡盘本体上且用于封闭保压腔开口的保压端盖，所述保压阀芯的运动方向与进油腔的油路方向相垂直，所述保压阀芯的侧壁上开设有贯穿的通油孔，且通油孔与进油腔的油路相错开。

当设备遇到突然断电时，夹紧卡座会失去来自液压系统的动力，工件就夹不牢，容易从液压卡盘上掉落，通过采用上述方案，当液压系统遭遇断电时，由于保压阀芯上的上的通油孔与进油腔的油路是错开的，故此时进油腔的油路实际是被阻断的，因此进油腔内的液压油是无法被排出的，此时夹紧卡座的活塞套主体始终处于伸出状态，这样工件就始终处于被夹紧的状态；只有等到接上电，由液压系统控制泄压活塞动作，让泄压活塞带动保压阀芯上的通油孔和出油腔的油路相对准，液压油才能从进油腔内排出，对夹紧活塞套进行放松，从而减少断电对工件加工精度的负面影响。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.采用齿轮齿条系统进行传动的分度机构能够实现更加精细的调节，拥有更多更大的角度调节范围，使得液压卡盘能够进行更多角度的定位，从而达到提高液压卡盘适用性的目的；

2.定位卡块能够在分度卡座转到需要的角度后与分度卡座旋转轴上的分度面相贴合，限制分度卡座的旋转，从而实现工件加工面的定位；

3.限程组件能够对分度齿条的运动行程进行限制，使得分度卡座只能在有限的范围内进行旋转，从而达到控制工件加工面的角度范围的目的。

附图说明

图1是本发明的剖面示意图；

图2是图1中位于a-a处的剖面视图；

图3是本发明的剖面视图（与图1镜像对应）；

图4是图3中位于b-b处的剖面视图；

图5是图3中位于c-c处的剖面视图。

图中：1、卡盘本体；2、装夹腔；21、定位环；3、卡座腔；4、分度卡座；41、分度台；411、嵌合槽；42、分度定位镶套；421、外环部；422、内环部；43、防脱组件；431、轴承槽；432、润滑轴承；433、封盖槽；434、调整盖；4341、凸环；435、挡环端盖；4351、凹槽；436、内陷槽；5、夹紧卡座；51、夹紧定位镶套；52、夹紧活塞套；521、活塞套主体；5211、导向柱；5212、进油槽；522、转动槽；523、旋转盘；524、出油腔；53、端盖槽；54、夹紧端盖；541、进油腔；542、导向槽；6、分度机构；61、分度腔；62、分度齿条；63、啮合齿；64、驱动件；7、向心滚柱；8、定位组件；81、定位腔；82、定位卡块；821、注油空间；822、定位斜面；83、分度面；9、限程组件；91、限程腔；92、限程活塞杆；921、复位油腔；922、推力槽；93、限程槽；94、弹性推动件；95、限程盖；10、保压机构；101、保压腔；102、保压阀套；103、保压阀芯；104、泄压活塞；105、保压端盖；11、通油孔；12、油路块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，一种非等分液压分度卡盘，包括卡盘本体1、装夹腔2、卡座腔3、分度卡座4、夹紧卡座5、分度机构6，卡盘本体1与普通液压卡盘的形状相似，呈圆柱状；装夹腔2开设于卡盘本体1的其中一个端面上；卡座腔3设置有两个，开设于卡盘本体1的圆周侧壁上，并与装夹腔2相连通，两个卡座腔3关于卡盘本体1的中心对称，且其中一个卡座腔3靠近装夹腔2一侧的内壁上一体设置有环绕分布的定位环21。

分度卡座4和夹紧卡座5分别转动安装于两个卡座腔3内，在工作时是这样的，首先将工件放入装夹腔2内，并使工件处于分度卡座4和夹紧卡座5之间，然后启动液压系统，让夹紧卡座5朝向分度卡座4靠近，将工件夹住，然后再由分度机构6控制分度卡座4旋转，将工件调整到需要的加工角度。

先对分度卡座4进行介绍，其包括分度台41、分度定位镶套42、防脱组件43，分度台41穿设于与定位环21相对的那个卡座腔3内；分度定位镶套42包括外环部421和内环部422，内环部422一体设置于外环部421一侧的表面上，且内环部422与外环部421同心；在分度台41与自身旋转轴相连一侧的表面上开设有围绕其旋转轴分布的嵌合槽411，内环部422嵌设于嵌合槽411内，且在内环部422和分度台41之间填充有多组向心滚柱7，向心滚柱7一方面用于对分度台41进行润滑，另一方面也对分度台41起定位作用。

防脱组件43包括轴承槽431、润滑轴承432、封盖槽433、调整盖434、挡环端盖435，轴承槽431的直径大于卡座腔3，其开设于卡盘本体1的外圆侧壁上，且与装有分度台41的卡座腔3同圆心；在卡盘本体1上且位于轴承槽431的槽底部分还开设有与卡座腔3相通的内陷槽436，内陷槽436的直径大于润滑轴承432的内圈直径且小于润滑轴承432的外圈直径；润滑轴承432紧密嵌设于轴承槽431内，且与分度台41的旋转轴形成套接关系，从而对分度台41形成定位以及润滑。

封盖槽433的直径大于轴承槽431，开设于卡盘本体1的外圆侧壁上，且与轴承槽431同圆心；调整盖434的直径小于封盖槽433直径，其通过螺栓固定于分度台41的旋转轴上且位于封盖槽433内，且在调整盖434靠近分度台41旋转轴一端的侧壁上一体形成有一圈凸环4341；挡环端盖435呈圆环状，固定于卡盘本体1上且位于封盖槽433内；在挡环端盖435上且朝向调整盖434一侧的表面上开设有与其中心的孔洞相通的凹槽4351，挡环端盖435安装于卡盘本体1上时，调整盖434穿设于挡环端盖435的孔洞内，且凸环4341容纳于凹槽4351内。

如图3和图4所示，分度机构6包括分度腔61、分度齿条62、啮合齿63、驱动件64，分度腔61设置有两个，开设于卡盘本体1上，其与装有分度台41的卡座腔3垂直连通，且两个分度腔61分别位于分度台41旋转轴的两侧；在每个分度腔61内分别安装有两个驱动件64，驱动件64可以是液压油缸，这样驱动件64就能够直接从液压卡盘上分得一条油路进行驱动。

分度齿条62安装于分度腔61内，其两端分别与两个驱动件64的输出轴相固定，且分度台41两侧的分度齿条62始终做反向相错运动；啮合齿63开设于分度台41的旋转轴侧壁上，啮合齿63围绕分度台41的旋转轴分布，且分度台41旋转轴两侧的分度齿条62同时与啮合齿63相啮合。

如图5所示，在卡盘本体1上还设置有用于固定分度台41的定位组件8，定位组件8包括定位腔81、定位卡块82、分度面83，定位腔81设置有两个，开设于卡盘本体1上，且位于分度台41旋转轴的两侧；定位腔81的一端与卡盘本体1的外部相连通，另一端与装有分度台41的卡座腔3相连通；定位卡块82密封嵌装于定位腔81内，此时在定位卡块82和定位腔81的内壁之间形成注油空间821，且卡盘本体1上有油路与注油空间821相连通；在两个定位卡块82靠近分度台41的一端且相互面对的一侧均开设有定位斜面822，并且定位卡块82在装好后，再在定位腔81与外部相通的一端上安装油路块12，以封闭定位腔81，且在油路块12内设置有油路，从而在液压油注入油路块12内时，能够将定位卡块82朝向分度台41的旋转轴一侧推动。

分度面83设置有三个以上，开设于分度台41的旋转轴上，且多个分度面83围绕分度台41的旋转轴分布。定位时，定位卡块82在液压油的推动下朝向分度台41的旋转轴靠近，并以定位斜面822与分度面83相贴合，此时分度台41的旋转轴受到两侧定位卡块82的限制，就无法产生转动，从而达到固定分度台41角度的目的。

如图4所示，在卡盘本体1上还设置有用于限制分度齿条62运动行程的限程组件9，限程组件9包括限程腔91、限程活塞杆92、限程槽93，限程腔91开设于卡盘本体1上，且与分度腔61垂直连通；限程活塞杆92紧密安装于限程腔91内，且沿限程腔91的深度方向做活塞运动；限程活塞杆92的侧壁与限程腔91的内壁之间形成有复位油腔921，且复位油腔921与卡盘本体1上的液压油路相连通，在限程活塞杆92远离分度齿条62的一端上还开设有推力槽922，在推力槽922内嵌装有弹性推动件94，弹性推动件94为弹簧，且在卡盘本体1上固定有用于封堵限程腔91开口的限程盖95，此时复位油腔921位于弹性推动件94和分度齿条62之间，这样在无液压油注入复位油腔921的情况下，弹性推动件94会将限程活塞杆92推向分度齿条62，而当有液压油注入复位油腔921时，液压油会推动限程活塞杆92朝向远离分度齿条62的一侧运动。

限程槽93开设于分度齿条62的表面上，其长度方向平行于分度齿条62的运动方向，且限程活塞杆92在弹性推动件94的作用下嵌设于限程槽93内，使得分度齿条62在运动的过程中，限程槽93的长度值就是其运动的最大行程。

如图2所示，夹紧卡座5包括夹紧定位镶套51、夹紧活塞套52、端盖槽53、夹紧端盖54，夹紧定位镶套51的一端开设有环形的定位槽，其在装入空余的那个卡座腔3内时，定位槽与定位环21形成插接配合，进而限制夹紧定位镶套51掉入装夹腔2内。

夹紧活塞套52包括活塞套主体521、转动槽522、旋转盘523，活塞套主体521密封嵌设于夹紧定位镶套51的中心，此时活塞套主体521与夹紧定位镶套51之间形成出油腔524，且在卡盘本体1上分出一条油路与出油腔524相连通；在活塞套主体521背对分度台41一侧表面的中心一体设置有导向柱5211，在活塞套主体521上还开设有围绕在导向柱5211外侧的进油槽5212；转动槽522开设于活塞套主体521朝向分度台41一侧的表面上；旋转盘523转动安装于转动槽522内，且在转动槽522的内壁和旋转盘523的侧壁之间紧密嵌装有多组向心滚柱7。

端盖槽53开设于卡盘本体1上且与装有夹紧定位镶套51的卡座腔3相连通；夹紧端盖54固定于卡盘本体1上且位于端盖槽53内，此时夹紧端盖54和夹紧活塞套52之间在进油槽5212的位置形成进油腔541，并且卡盘本体1同样分出一条油路与进油腔541相连通，且导向柱5211嵌设于夹紧端盖54上的导向槽542内；在分度卡座4和夹紧卡座5都装好后，两者之间在装夹腔2内形成夹持口。

在卡盘本体1上还设置有保压机构10，保压机构10包括保压腔101、保压阀套102、保压阀芯103、泄压活塞104、保压端盖105，保压腔101开设于卡盘本体1上，且保压腔101的深度方向与进油腔541的油路方向垂直连通；保压阀套102密封嵌设于保压腔101内；保压阀芯103密封嵌装于保压阀套102内，且与保压阀套102之间形成活塞运动关系；在保压阀芯103上开设有贯通的通油孔11，且通油孔11与进油腔541的油路相错开，这样在断电情况下进油腔541内的液压油就不容易排出，从而使得夹紧卡座5能够始终对工件施加夹持力。

泄压活塞104密封嵌装于保压阀套102内，且与保压阀套102之间形成活塞运动关系；泄压活塞104与保压阀芯103之间形成相互铰接关系，这样在泄压活塞104被液压油推动的时候，能够带着保压阀芯103一起运动，使得通油孔11能够与进油腔541的油路相连通，使得进油腔541内的液压油能够被排出，从而使得工件加工完成后能够取下。

保压端盖105固定于卡盘本体1上，且将保压腔101的开口封闭，从而使得泄压活塞104在运动的过程中不容易从卡盘本体1上脱落。

具体实施过程：当需要调整工件的加工面时，首先分度台41两侧的分度齿条62产生相错运动，在分度齿条62运动的过程中会通过啮合齿63带动分度卡座4旋转，在将工件旋转到需要的角度后，定位卡块82卡住分度台41，对工件进行固定，从而使得工件在切削加工的过程中不容易发生晃动；并且通过齿轮齿条进行驱动的方式使得分度卡座4能够进行任意角度旋转，相比起普通分度卡盘来说，能够进行更多角度的调节，从而达到提高分度卡盘适用性的目的。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。