一种用于卡盘的外置离心力补偿机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车床上的工件夹持机构，具体说是机床附件领域的一种用于卡盘的外置离心力补偿机构。
【背景技术】
[0002]车床是金属切削加工机床中应用较为广泛的一类。车削加工时工件被卡盘夹持定位后由主轴驱动旋转，与刀具产生相对运动实现材料的去除。卡盘的质量特性对加工精度和加工效率有重要影响。车削加工中实现更高效率的途径之一是提高主轴和工件的转速。一般情况下卡盘通过卡爪的径向运动实现夹持工件，卡爪所受径向约束较小。外夹持时，随着转速的升高，因为离心力作用导致卡爪对工件夹紧力降低。内夹持时，随着转速的升高，因为离心力作用导致卡爪对工件夹紧力增大。对刚度较差的工件，夹紧力的变化会影响加工精度。夹紧力降至一定程度时可能造成工件飞出，伤及操作人员或者设备。一般将卡盘旋转时的动态夹紧力降低至初始夹紧力的三分之一时的转速定义为卡盘的最高转速。因为卡盘的这种结构特性，普通卡盘的最高转速远远低于同规格的机床主轴能够达到的最高转速，造成机床主轴性能的浪费，限制了总体加工效率的提升。已有技术的高速卡盘解决以上问题的方法大多是在卡盘体后端增加离心力补偿机构，通过配重块旋转时产生离心力，经由杠杆或其他机构转换为向心力后传递给卡爪以补偿卡爪产生的离心力，降低动态夹紧力的损失。这种内置补偿机构的方式需要对普通卡盘结构做大幅度改造，增加了多个零件和装配关系，相关零件加工要求比较精密，其结构复杂、加工难度大、成本较高，不利于广泛的推广应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种用于卡盘的外置离心力补偿机构，结构简单、安装操作便捷、成本低，带有外置离心力补偿机构，加工上并不严格要求非常精密，可应用于现有的各种卡盘结构(楔形套式、杠杠式、楔块式或者其他基爪等)，不需要在现有卡盘结构上进行新加工和再加工，直接替换原有的卡盘爪即可。
[0004]本发明为实现上述技术目的而采用的技术方案是:
本发明的卡盘上采用具有分离式的卡爪结构，包括由基爪、顶爪以及基爪和顶爪之间的补偿块构成三组卡爪结构，三个基爪沿圆周间隔均布安装在卡盘体上，并沿卡盘体径向套入安装，三个顶爪通过补偿块和T型块与对应的基爪固定连接，螺栓依次穿过顶爪、补偿块后连接T型块，套在基爪沿径向的T形槽内，从而将顶爪、补偿块和基爪之间压紧接触，形成外置离心力补偿机构；补偿块的重心位于配重块。
[0005]所述的补偿块包括径向定位块、过渡连接件和配重块，径向定位块安装在基爪和顶爪之间，配重块安装在与径向定位块以卡盘体轴心为中心对称的一侧；径向定位块上开有通槽，螺栓穿过顶爪的通孔和径向定位块的通槽后与T型块螺纹固定连接，径向定位块与配重块之间通过过渡连接件连接。
[0006]所述的过渡连接件为中实结构或者中空结构，分别应用于中实卡盘和中空两种卡盘。
[0007]所述的过渡连接件为连接在径向定位块和配重块之间的条形板。
[0008]所述的过渡连接件为连接在径向定位块和配重块之间的中空环形板。
[0009]所述的三个补偿块的共三个过渡连接件在卡盘体中心交叉处内外依次穿套安装。
[0010]所述的补偿块的径向定位块两端与基爪、顶爪之间的接触面通过梳齿定位结构或者卡槽定位结构连接，实现径向定位。
[0011]所述的配重块为扇形，配重块扇形占据相邻径向定位块之间的圆周空间。
[0012]所述的基爪和顶爪两者整体对卡盘旋转轴的重心距与补偿块对卡盘旋转轴的重心距相等，方向相反；基爪、顶爪和补偿块三者对卡盘旋转轴合的重心距小于基爪和顶爪两者对卡盘旋转轴合的重心距。
[0013]所述的三个基爪中间装有用于防止铁肩、水、灰尘等进入的档盖。
[0014]本发明的有益效果和优点是:
本发明相对于没有离心力补偿结构的卡盘可以达到更高的旋转速度，达到更高的加工效率。
[0015]本发明充分发挥车床主轴的高速性能和机床总体的加工潜能，从而降低机床使用成本和零件加工成本。
[0016]本发明外置的补偿块可以简单快速的安装在现有的楔式、杠杠式等受离心力影响较大的普通卡盘上。
[0017]本发明通过梳齿定位结构连接的卡爪还可以根据顶爪不同的位置和大小对补偿块的径向位置进行调整以达到最佳的补偿效果；内外夹持时，卡爪对工件的夹紧力不会随着旋转速度提高而大幅度变化，实现离心力补偿。
[0018]本发明相对于已有的补偿块安装在卡盘体内部后端的形式，本发明具有无需改变已有卡盘结构、应用范围广、用户采购成本低的显著优势。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的装配剖视图。
[0020]图2是本发明具有中空过渡连接件和梳齿径向定位块结构的三个补偿块示意图。
[0021]图3是本发明补偿块与基爪和顶爪的装配爆炸视图。
[0022]图4是本发明三个补偿块的过渡连接件之间交叉穿套安装剖视图。
[0023]图5是本发明采用过渡连接件为中空结构和径向定位块为卡槽结构的补偿块示意图。
[0024]图6是本发明采用过渡连接件为中实结构和径向定位块为卡槽结构的补偿块示意图。
[0025]图7是本发明适用于中实卡盘的三个补偿块装配示意图。
[0026]图8是本发明中空卡盘卡槽型补偿块装配方式示意图。
[0027]图9是本发明中实卡盘卡槽型补偿块装配方式示意图。
[0028]图10是采用本发明中空结构装配在卡盘上的外夹持结构图。
[0029]图11是采用本发明中空结构装配在卡盘上的内夹持结构图。
[0030]图12是基爪和顶爪两者的整体重心位置移动范围与基爪、顶爪和补偿块三者的整体重心位置移动范围对比示意图。
[0031]图中:1.卡盘体，2.基爪，21.卡槽型基爪，3.T型块，4.补偿块，4a.径向定位块，4b.过渡连接件，4c.配重块，41.最外侧过渡连接件，42.中间过渡连接件，43.最里面过渡连接件，46.中空过渡连接件卡槽型径向定位块补偿块，46c.配重块本体部分，46e.配重块拆分体部分，46d.安装销，47.中实过渡连接件卡槽型径向定位块补偿块，47c.配重块本体部分，47d.安装销，5.顶爪，51.卡槽型顶爪，52.内夹持顶爪，6.螺栓，7.工件，71.环形工件，8.楔形套，9.挡盖，100.基爪和顶爪两者的整体重心移动范围，101.基爪、顶爪和补偿块三者的整体重心移动范围。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0033]如图1所示，本发明的外置离心力补偿机构是在卡盘上采用具有分离式的卡爪结构，包括由基爪2、顶爪5以及基爪2和顶爪5之间的补偿块4构成三组卡爪结构，三个基爪2沿圆周间隔均布安装在卡盘体I上，并沿卡盘体I径向套入，三个顶爪5通过补偿块4和T型块3与对应的基爪2固定连接，螺栓6依次穿过顶爪5、补偿块4后连接T型块3，套在基爪2沿径向的T形槽内，从而将顶爪5、补偿块4和基爪2之间压紧接触，形成外置离心力补偿机构；补偿块4的重心位于配重块4c。
[0034]如图2和图3所示，补偿块4从功能分为三个部分，包括径向定位块4a、过渡连接件4b和配重块4c。径向定位块4a对补偿块4相对基爪2和顶爪5作径向定位。配重块4c利用其旋转时产生的离心力抵消基爪2和顶爪5产生的离心力。过渡连接件4b将径向定位块4a和配重块4c连接在一起，传递配重块4c的离心力。径向定位块4a安装在基爪2和顶爪5之间，配重块4c安装在与径向定位块4a以卡盘体I旋转轴心为中心对称的一侧；径向定位块4a上开有通槽，螺栓6穿过顶爪5的通孔和径向定位块4a的通槽后与T型块3螺纹固定连接，径向定位块4a与配重块4c之间通过过渡连接件4b连接。
[0035]补偿块4可以是按照径向定位块4a、过渡连接件4b和配重块4c三个块进行分块，也可以是在径向定位块4a或者配重块4c中部进行分块分层，然后通过通过焊接、铆接、螺栓等方式装配在一起。
[0036]过渡连接件4b为中实结构或者中空结构，分别应用于中实卡盘和中空两种卡盘。
[0037]中实结构如图6所示，过渡连接件4b为连接在径向定位块4a和配重块4c之间的条形板，条形板的两端分别与径向定位块4a和配重块4c连接。
[0038]中空结构如图5所示，过渡连接件4b为连接在径向定位块4a和配重块4c之间的中空环形板，中空环形板的两端分别与径向定位块4a和配重块4c连接。
[0039]如图8所示，采用中空过渡连接件卡槽型径向定位块补偿块46的配重块在中部中间分块，形成配重块本体部分46c和配重块拆分体部分46e，配重块本体部分46c和配重块拆分体部分46e之间通过安装销46d定位固定。如图9所示，采用中实