专利名称：电液比例压力阀控制的液压动力卡盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及机床的夹固装置，具体地说是涉及一种电液比例压力阀控制的液压动
力卡盘。
背景技术：
液压动力卡盘是数控车床的工件夹具，由回转液压缸和动力卡盘组成。传统液压 动力卡盘的供油压力由手动可调的减压阀或溢流阀调节，供油压力初始调定后，在主轴旋 转的过程中保持恒定不变，随着转速的升高，卡爪的离心力增加，动力卡盘夹持工件外圆时 的夹紧力减小，夹紧力损失限制了液压动力卡盘转速的提高。 调高初始供油压力，增加动力卡盘的初始夹紧力，让动力卡盘在高转速下仍然具 有足够的夹紧力，是提高液压动力卡盘转速的一种有效方法。但在精加工中，过大的初始夹 紧力会破坏工件表面质量，铜、铝、工程塑料等容易变形的材料在很大的初始夹紧力作用下 会被夹坏。 液压动力卡盘夹持工件内孔时，夹紧力随着转速的升高而增大，过大的夹紧力同 样会破坏精加工和容易变形的工件，过低的初始供油压力又会导致动力卡盘的初始夹紧力 过低，夹持不可靠。 在精密高速车削加工和易变形工件的高速车削加工中，如何使液压动力卡盘既可 靠夹持工件，又能达到高转速，是一个难题，传统的技术方案不能解决这一难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电液比例压力阀控制的液压动力卡盘，实现液压动力
卡盘的夹紧力在车床主轴旋转时保持恒定不变。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 本发明包括液压动力卡盘，由供油装置、油压调节装置、供油方向控制装置和供油 压力监测装置组成的液压泵站，信号采集控制系统； 1)所述的油压调节装置包括电液比例溢流阀和安全阀；电液比例溢流阀的进油 口与供油装置的高压出油口和供油方向控制装置的电磁换向阀的高压进油口连接，它的出 油口与油箱连接，安全阀的进油口与电液比例溢流阀的进油口连接，它的出油口与油箱连 接；或所述的油压调节装置包括电液比例减压阀和安全阀，电液比例减压阀的进油口与 供油装置的高压出油口连接，它的出油口与供油方向控制装置的电磁换向阀的高压进油口 连接，它的回油口与油箱连接，安全阀的进油口与电液比例减压阀的出油口连接，它的出油 口与油箱连接； 2)所述的信号采集控制系统包括控制器和转速变送器；转速变送器安装在车床 主轴的端部，它的电信号端与控制器电连接；电液比例溢流阀或电液比例减压阀的控制电 信号端与控制器电连接。 所述的供油方向控制装置的电磁换向阀的高压进油口上安装压力变送器，压力变送器的电信号端与控制器电连接。 所述的液压动力卡盘的卡爪的表面安装力传感器，卡爪的外圆周面上安装无线信号发射器，力传感器的电信号端与无线信号发射器的电信号端连接，无线信号接收器面对无线信号发射器，它接受无线信号发射器发出的信号，无线信号接收器输出的电信号与控制器连接。 所述的电液比例溢流阀为直动式电液比例溢流阀或先导式电液比例溢流阀，电液比例减压阀为直动式电液比例二通减压阀、先导式电液比例二通减压阀、直动式电液比例三通减压阀或先导式电液比例三通减压阀。 本发明具有的有益效果是车床主轴加速和减速的过程中，可无级调节液压泵站的输出油压和回转液压缸的供油压力，保持液压动力卡盘的夹紧力恒定不变，在夹持精加工工件或易变形工件时，既能实现可靠夹持，又能实现高转速，满足高速切削的要求；采用压力反馈控制和夹紧力反馈控制，可提高液压动力卡盘夹紧力的控制精度；采用安全阀限制液压泵站的输出油压不超过回转液压缸的最大供油压力。
图1是本发明的一种结构原理示意 图2是本发明的另一种结构原理示意图 图3是本发明的夹紧力和车床主轴转速关系与背景技术的对比图 图中1.工件，2.卡爪，3.动力卡盘，4.车床主轴，5.拉管，6.过渡法兰，7.回转液
压缸，8.回油罩，9.支架，IO.控制器，ll.油箱，12.过滤器，13.液压泵，14.电机，15.压力
表，16.蓄能器，17.单向阀，18.精密过滤器，19.电液比例溢流阀，20.压力表，21.电磁换
向阀，21a、21b.电磁换向阀的控制线圈，22、23.压力继电器，24.安全阀，25.压力变送器，
26.转速变送器，27.力传感器，28.无线信号发射器，29.无线信号接收器，19'.电液比例
减压阀。
具体实施例方式
通过附图和实施例对本发明作进一步说明。 本发明的第一个实施例如图1所示，本发明包括液压动力卡盘，由供油装置、油压调节装置、供油方向控制装置、供油压力监测装置组成的液压泵站，信号采集控制系统；液压动力卡盘由动力卡盘3和回转液压缸7组成，动力卡盘3与车床主轴4的前端相连，回转液压缸7通过过渡法兰6与车床主轴4的尾端相连，拉管5的两端分别与回转液压缸7的活塞杆和动力卡盘3的楔心套相连，回转液压缸7通过拉管5驱动动力卡盘3夹紧或松开工件1，回转液压缸7的缸体和活塞杆与车床主轴3 —起旋转，回转液压缸7的回油罩8通过支架9固定在车床床身上；液压泵站的供油装置包括油箱11、过滤器12、液压泵13、电机14、压力表15、蓄能器16、内含单向阀17的精密过滤器18，液压泵站的液压泵13在电机14的驱动下，从油箱11经过滤器12吸油，液压泵13输出的高压油经蓄能器16稳压、精密过滤器18过滤后输出到供油装置的高压出油口 ，压力表15测量液压泵的出口压力；液压泵站的油压调节装置包括电液比例溢流阀19和安全阀24，电液比例溢流阀19的进油口与供油装置的高压出油口连接，它的出油口与油箱11连接，安全阀24的进油口与电液比例溢流阀19的进油口连接，它的出油口与油箱连接，安全阀24限制液压泵站的输出供油压力不超过 回转液压缸7允许的最大供油压力；液压泵站的供油方向控制装置为电磁换向阀21，它的 高压进油口与供油装置的高压出油口和电液比例溢流阀19的进油口连接，它的回油口与 油箱11连接，电磁换向阀21的两个输出油口分别与回转液压缸的两个进出油口相连，电磁 换向阀21通过控制线圈21a、21b改变油液流向控制回转液压缸7的活塞运动方向，压力表 20测量电磁换向阀21的高压进油口压力；液压泵站的供油压力监测装置是压力继电器22、 23，它们分别与电磁换向阀21的两个输出油口相连，监测液压泵站的输出油压是否高于回 转液压缸7要求的最低供油压力；信号采集控制系统包括控制器10 (控制器可采用PLC控 制器或工控机)、转速变送器26、压力变送器25、力传感器27、无线信号发射器28、无线信 号接收器29，转速变送器26安装在车床主轴4的端部，它的电信号端与控制器10电连接， 压力变送器25安装在供油方向控制装置的电磁换向阀21的高压进油口上，压力变送器25 的电信号端与控制器10电连接，力传感器27安装在液压动力卡盘的卡爪2的表面，卡爪2 的外圆周面上安装无线信号发射器28，力传感器27的电信号端与无线信号发射器28的电 信号端连接，无线信号接收器29面对无线信号发射器28，它接受无线信号发射器28发出的 信号，无线信号接收器29输出的电信号与控制器10连接，电液比例溢流阀19的控制电信 号端与控制器10电连接。 如图1、图3所示，液压泵13工作后，调节电液比例溢流阀使电磁换向阀21高压进 油口的初始压力为P。，电磁换向阀21的线圈21b通电，线圈21a失电，液压泵站输出的高压 油液进入回转液压缸7的右腔，回转液压缸7驱动动力卡盘3夹紧棒形工件1的外圆面，夹 紧力为F。。车床主轴4开始旋转后，转速变送器26测得的主轴转速反馈给控制器10，随着 车床主轴4转速的升高，控制器10输出信号控制电液比例溢流阀19提高电磁换向阀21的 高压进油口压力和回转液压缸7右腔的油液压力，弥补动力卡盘3因卡爪2受离心力作用 而损失的夹紧力；在车床主轴4的转速从0升高至6000rpm的过程中，控制器10输出信号 控制电液比例溢流阀19调节电磁换向阀21的高压进油口压力和回转液压缸7右腔的油液 压力由P。升至Pp始终保持动力卡盘3的夹紧力为F。，在车床主轴4的转速从6000rpm降至 0的过程中，控制器IO输出信号控制电液比例溢流阀19调节电磁换向阀21的高压进油口 压力和回转液压缸7右腔的油液压力由&降低至P。，保持动力卡盘的夹紧力恒定为F。；压 力变送器25将测得的电液比例溢流阀19的进油口压力信号反馈给控制器IO，形成电液比 例溢流阀19的进油口压力的闭环控制，可提高动力卡盘3的夹紧力控制精度；力传感器27 将测得的动力卡盘3的夹紧力信号通过无线信号发射器28和无线信号接受器29反馈给控 制器IO，形成动力卡盘3的夹紧力闭环控制，可进一步提高动力卡盘3的夹紧力控制精度。 车床主轴4停止旋转后，电磁换向阀21的线圈21a通电，线圈21b失电，电磁换向阀21换 向，液压泵站输出的高压油液进入回转液压缸7的左腔，回转液压缸7驱动动力卡盘3松开 棒形工件l。 动力卡盘3夹持圆盘形工件的内孔时，电磁换向阀21的线圈21a通电，线圈21b 失电，液压泵站输出的高压油液进入回转液压缸7的左腔，回转液压缸7驱动动力卡盘3夹 紧圆盘形工件的内孔。车床主轴4的转速升高时，控制器10输出信号控制电液比例溢流阀 19降低电磁换向阀21的高压进油口压力和回转液压缸7左腔的油液压力，抵消动力卡盘3 因卡爪2受离心力作用而增加的夹紧力；车床主轴4的转速降低时，控制器10输出信号控制电液比例溢流阀19提高电磁换向阀21的高压进油口压力和回转液压缸7左腔的油液压力，始终保持动力卡盘3的夹紧力恒定不变。车床主轴4停止旋转后，电磁换向阀21的线圈21b通电，线圈21a失电，电磁换向阀21换向，液压泵站输出的高压油液进入回转液压缸7的右腔，回转液压缸7驱动动力卡盘3松开盘形工件。 本发明的第二个实施例如图2所示，液压泵站的油压调节装置包括电液比例减压阀19'和安全阀24，电液比例减压阀19'的进油口与供油装置的高压出油口连接，它的出油口与供油方向控制装置的电磁换向阀21的高压进油口连接，安全阀24的进油口与电液比例减压阀19'的出油口连接，它的出油口与油箱11连接，安全阀24限制液压泵站的输出供油压力不超过回转液压缸7允许的最大供油压力。电液比例减压阀19'的控制电信号端与控制器10电连接，控制器10输出信号控制电液比例溢流阀19调节电磁换向阀21的高压进油口压力和回转液压缸7腔内的油液压力，保持动力卡盘3的夹紧力恒定不变。
上述具体实施方式
用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
一种电液比例压力阀控制的液压动力卡盘，包括液压动力卡盘，由供油装置、油压调节装置、供油方向控制装置和供油压力监测装置组成的液压泵站，信号采集控制系统；其特征在于1)所述的油压调节装置包括电液比例溢流阀(19)和安全阀(24)；电液比例溢流阀(19)的进油口与供油装置的高压出油口和供油方向控制装置的电磁换向阀(21)的高压进油口连接，它的出油口与油箱(11)连接，安全阀(24)的进油口与电液比例溢流阀(19)的进油口连接，它的出油口与油箱(11)连接；或所述的油压调节装置包括电液比例减压阀(19’)和安全(24)，电液比例减压阀(19’)的进油口与供油装置的高压出油口连接，它的出油口与供油方向控制装置的电磁换向阀(21)的高压进油口连接，它的回油口与油箱(11)连接，安全阀(24)的进油口与电液比例减压阀(19’)的出油口连接，它的出油口与油箱(11)连接；2)所述的信号采集控制系统包括控制器(10)和转速变送器(26)；转速变送器(26)安装在车床主轴(4)的后端部，它的电信号端与控制器(10)电连接；电液比例溢流阀(19)或电液比例减压阀(19’)的控制电信号端与控制器(10)电连接。
2. 根据权利要求1所述的一种电液比例压力阀控制的液压动力卡盘，其特征在于所述的供油方向控制装置的电磁换向阀(21)的高压进油口上安装压力变送器(25)，压力变送器(25)的电信号端与控制器(10)电连接。
3. 根据权利要求1或2所述的一种电液比例压力阀控制的液压动力卡盘，其特征在于所述的液压动力卡盘的卡爪(2)的表面安装力传感器(27)，卡爪(2)的外圆周面上安装无线信号发射器(28)，力传感器(27)的电信号端与无线信号发射器(28)的电信号端连接，无线信号接收器(29)面对无线信号发射器(28)，它接受无线信号发射器(28)发出的信号，无线信号接收器(29)输出的电信号与控制器(10)连接。
4. 根据权利要求1或2所述的一种电液比例压力阀控制的液压动力卡盘，其特征在于所述的电液比例溢流阀(19)为直动式电液比例溢流阀或先导式电液比例溢流阀，电液比例减压阀(19')为直动式电液比例二通减压阀、先导式电液比例二通减压阀、直动式电液比例三通减压阀或先导式电液比例三通减压阀。
全文摘要
本发明公开了一种采用电液比例压力阀控制的液压动力卡盘。包括液压动力卡盘，由供油装置、油压调节装置、供油方向控制装置和供油压力监测装置组成的液压泵站，信号采集控制系统。油压调节装置采用电液比例溢流阀或电液比例减压阀实现；信号采集控制系统包括控制器和安装在车床主轴的端部的转速变送器，转速变送器的控制电信号端、电液比例溢流阀或电液比例减压阀的控制电信号端分别与控制器电连接。车床主轴变速时，可无级调节液压泵站的输出油压和回转液压缸的供油压力，保持液压动力卡盘的夹紧力恒定不变，在夹持精加工工件或易变形工件时，既能实现可靠夹持，又能实现高转速，满足高速切削的要求。
文档编号B23B31/08GK101695765SQ20091015333
公开日2010年4月21日 申请日期2009年10月15日 优先权日2009年10月15日
发明者周城, 杨利奎, 杨华勇 申请人:浙江大学;