一种油缸和液压站内置的双组螺旋式自定心液压卡盘的制作方法

本发明涉及卡盘装置技术领域，具体地说，涉及一种油缸和液压站内置的双组螺旋式自定心液压卡盘。

背景技术：

目前，液压卡盘主要分两种：1、前置式液压卡盘，即卡盘和回转缸一体化，油管从前端连接，因受结构设计限制，其卡盘尺寸很小；2、后拉式液压卡盘，即卡盘安装于机床主轴前端，回转液压缸安装于机床主轴后端，油缸后拉带动楔形结构件后移，楔形结构件带动滑块向轴心运动，因受结构设计限制，其活动行程小，不适合做大尺寸卡盘，一般都在10寸以内。此外，还有电动卡盘，为后置式电机旋转带动滑块向中心运动。

上述的几种卡盘结构的后面均需要有足够的安装空间，如果立车主轴为实心就无法安装，而大型立车即使主轴为空心结构，安装时也需要挖地沟，安装人员需要通过地沟到机床下面去安装后置式油缸，不仅费时费力，后期维护成本高，而且，如果台钻在台面上面安装上述的几种卡盘，其机床工作行程就会大大减小。

另外，在机床实际工作中，夹持大型工件时既需要大的滑块行程，又需要超大的夹持力，传统的楔形结构卡盘一般后拉油缸行程等于滑块行程，若要在不提高液压站压力的前提下增加滑块行程或夹持力，就只能增加卡盘的轴向尺寸，以滑块20毫米的行程计算，若要增加10倍的夹持力，卡盘轴向尺寸就需要增加200毫米，导致卡盘太厚，减小机床加工行程。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种油缸和液压站内置的双组螺旋式自定心液压卡盘，以解决上述技术问题。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种油缸和液压站内置的双组螺旋式自定心液压卡盘，包括卡盘主体，其特征在于：所述卡盘主体上安装有两个卡爪组，两个卡爪组分别包括1-4个能在卡盘主体表面径向运动的卡爪总成和装配在卡盘主体底部内腔中用于驱动同组中各卡爪总成径向运动的卡爪驱动机构。

进一步地说，所述卡盘主体的顶面设置有两个与两组卡爪组相对应的滑道组，第一滑道组包括1-4个径向的第一滑道，所述第二滑道组包括1-4个第二滑道，所述第一滑道与第二滑道数量相同且间隔排布在卡盘主体的表面。

再进一步说，所述的两个卡爪组包括内圆夹持卡爪组和外圆夹持卡爪组；所述内圆夹持卡爪组包括1-4个内圆夹持卡爪总成和内圆卡爪驱动机构；所述外圆夹持卡爪组包括1-4个外圆夹持卡爪总成和外圆卡爪驱动机构。

再进一步说，所述外圆夹持卡爪总成包括卡装在第一滑道内的外圆滑块、固定在外圆滑块上的外圆卡爪座和固定在外圆卡爪座上的外圆夹持卡爪；每个第一滑道的中部均设置有径向的外圆卡爪行程孔，每个外圆滑块的底部均安装有2个径向排布的外圆传动轴；每个外圆滑块的两个外圆传动轴向下贯穿相应第一滑道的行程孔；所述外圆卡爪驱动机构包括环形的外旋转盘和至少一组集成式外圆驱动油缸，所述外圆旋转盘位于卡盘主体的底部内腔中，且在外圆旋转盘的外圆周边与卡盘主体相接的部位均匀设置有若干个旋转盘压板；所述外圆旋转盘的盘面上均匀设置有1-4个弧形的外圆凸块，所述外圆凸块一一对应卡在每个外圆滑块的2个外圆传动轴之间；所述集成式外圆驱动油缸包括外圆油缸和为外圆油缸供油的外圆微型液压站；所述外圆微型液压站由外圆电动马达、外圆液压油箱和外圆齿轮泵构成；所述外圆油缸的缸体末端铰接在卡盘主体上，活塞杆的顶端铰接在外圆旋转盘的盘面上

再进一步说，所述内圆夹持卡爪总成包括卡装在第二滑道内的内圆滑块、固定在内圆滑块上的内圆卡爪座和固定在内圆卡爪座上的内圆夹持卡爪；每个第二滑道的中部均设置有径向的内圆卡爪行程孔，每个内圆滑块的底部均安装有2个径向排布的内圆传动轴；每个内圆滑块的两个内圆传动轴向下贯穿相应第二滑道的行程孔；所述内圆卡爪驱动机构包括圆形的内圆旋转盘和至少一组集成式内圆驱动油缸，所述内圆旋转盘位于外圆旋转盘的中心孔内，并装配在卡盘主体的中心轴上；所述内圆旋转盘的盘面上均匀设置有1-4个弧形的内圆凸块，所述内圆凸块一一对应卡在每个内圆滑块的2个内圆传动轴之间；所述内圆微型液压站由内圆电动马达、内圆液压油箱和内圆齿轮泵构成；所述内圆油缸的缸体末端铰接在卡盘主体上，活塞杆的顶端铰接在内圆旋转盘的盘面上。

再进一步说，所述卡盘主体的外壁上设有环形槽，环形槽内卡装有环形的胶木座，胶木座上固定有两个环形导线；所述卡盘主体的外侧设置有碳刷支架，碳刷支架上固定有两个碳刷，两个碳刷分别触接环形导线；所述卡盘主体的外壁上固定有环形的碳刷护罩；所述外圆电动马达和内圆电动马达的正、负极接线柱分别电连接两条环形导线。

再进一步说，所述卡盘主体内安装有用于监测外圆夹持卡爪组的压力并根据压力值控制外圆电动马达工作的外圆数显控制表和用于监测内圆夹持卡爪组的压力并根据压力值控制内圆电动马达工作的内圆数显控制表。

更进一步说，所述卡盘主体内安装有无线io模块、外圆换向继电器组和内圆换向继电器组。

有益效果：与现有技术相比，本发明所述的液压卡盘设计有两组卡爪总成和两组内置于卡盘主体底部内腔的集成式驱动油缸，采用直流12-48v低压供电，无安全隐患，电源通过碳刷架、碳刷、环形导线接入卡盘主体内部的两组集成式驱动油缸的电动马达，电动马达通过直流电源正负极转换改变供油方向，分别控制对应的油缸工作，两组油缸分别驱动两个旋转盘正反方向旋转，进而带动相应的滑块径向移动，最终实现两组卡爪夹持或释放工件。由于采用了上述的结构和原理，本发明轴向尺寸小，卡爪活动行程大，卡爪夹持力大，适合做大尺寸卡盘，直径最小0.8米，最大可以做到6米以上，并去掉了后拉式油缸，解决了机床安装问题，而且，既可以夹持同一工件的内圆或外圆，辅助机床对该工件的外圆面或内圆面进行加工，也可以同时夹持两个工件，辅助机床同时对两个工件进行加工，加工精度高、工作效率高。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为本发明一种实施例的侧视图；

图3为本发明所述内圆夹持卡爪组夹持工件内圆的示意图；

图4为本发明所述外圆夹持卡爪组夹持工件外圆的示意图；

图5为本发明的电路控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例：

参照图1-图2，本实施例所述油缸和液压站内置的双组螺旋式自定心液压卡盘，包括卡盘主体1，所述卡盘主体1上安装有两个卡爪组，两个卡爪组分别包括3个能在卡盘主体1表面径向运动的卡爪总成和装配在卡盘主体1底部内腔中用于驱动同组中各卡爪总成径向运动的卡爪驱动机构。

所述卡盘主体1的顶面设置有两个与两组卡爪组相对应的滑道组，第一滑道组包括3个径向的第一滑道，所述第二滑道组包括3个第二滑道，所述第一滑道与第二滑道间隔排布在卡盘主体1的表面。

所述的两个卡爪组包括内圆夹持卡爪组和外圆夹持卡爪组。

所述外圆夹持卡爪组包括3个外圆夹持卡爪总成和驱动3个外圆夹持卡爪总径向运动的外圆卡爪驱动机构，具体地说：

所述外圆夹持卡爪总成包括卡装在第一滑道内的外圆滑块4、固定在外圆滑块4上的外圆卡爪座42和固定在外圆卡爪座42上的外圆夹持卡爪43；每个第一滑道的中部均设置有径向的外圆卡爪行程孔，每个外圆滑块4的底部均安装有2个径向排布的外圆传动轴41；每个外圆滑块4的两个外圆传动轴41向下贯穿相应第一滑道的行程孔。

所述外圆卡爪驱动机构包括环形的外旋转盘3和至少一组集成式外圆驱动油缸，所述外圆旋转盘3位于卡盘主体1的底部内腔中，且在外圆旋转盘3的外圆周边与卡盘主体1相接的部位均匀设置有若干个旋转盘压板32；所述外圆旋转盘3的盘面上均匀设置有1-4个弧形的外圆凸块31，所述外圆凸块31一一对应卡在每个外圆滑块4的2个外圆传动轴41之间。所述集成式外圆驱动油缸包括外圆油缸71和为外圆油缸71供油的外圆微型液压站；所述外圆微型液压站由外圆电动马达73、外圆液压油箱72和外圆齿轮泵74构成；所述外圆油缸71的缸体末端铰接在卡盘主体1上，活塞杆的顶端铰接在外圆旋转盘3的盘面上。

所述内圆夹持卡爪组包括3个内圆夹持卡爪总成和驱动3个内圆夹持卡爪总成径向运动的内圆卡爪驱动机构，具体地说：

所述内圆夹持卡爪总成包括卡装在第二滑道内的内圆滑块5、固定在内圆滑块5上的内圆卡爪座52和固定在内圆卡爪座52上的内圆夹持卡爪53；每个第二滑道的中部均设置有径向的内圆卡爪行程孔，每个内圆滑块5的底部均安装有2个径向排布的内圆传动轴51；每个内圆滑块5的两个内圆传动轴51向下贯穿相应第二滑道的行程孔；

所述内圆卡爪驱动机构包括圆形的内圆旋转盘2和至少一组集成式内圆驱动油缸，所述内圆旋转盘2位于外圆旋转盘3的中心孔内，并装配在卡盘主体1的中心轴6上；所述内圆旋转盘的盘面上均匀设置有1-4个弧形的内圆凸块21，所述内圆凸块21一一对应卡在每个内圆滑块5的2个内圆传动轴51之间；所述内圆微型液压站由内圆电动马达83、内圆液压油箱82和内圆齿轮泵84构成；所述内圆油缸81的缸体末端铰接在卡盘主体1上，活塞杆的顶端铰接在内圆旋转盘2的盘面上。

本发明中所采用的集成式外圆液压油缸和集成式内圆液压油缸在市面上均有售，为现有技术，在此不再赘述其具体结构和工作原理。

所述卡盘主体1的外壁上设有环形槽，环形槽内卡装有环形的胶木座95，胶木座95上固定有两个环形导线93；所述卡盘主体1的外侧设置有碳刷支架91，碳刷支架91上固定有两个碳刷92，两个碳刷92分别触接环形导线93；所述卡盘主体1的外壁上固定有环形的碳刷护罩94；所述外圆电动马达73和内圆电动马达83的正、负极接线柱分别电连接两条环形导线93。

本实施例所述的液压卡盘采用直流12-48v低压供电，无安全隐患，将碳刷支架91固定在卡盘主体1的外侧，使其位置固定，不会随卡盘主体1转动，同时，使碳刷92触接环形导线93。电源通过碳刷支架91、碳刷92、环形导线93电极分别接入卡盘主体1内部的外圆电动马达73、内圆电动马达83。

需要对工件的内圆面和端面进行加工时，外圆电动马达73通过直流电源正负极转换改变供油方向，控制外圆油缸71伸缩，外圆油缸71带动外圆旋转盘3正、反方向旋转，外圆凸块31随外圆旋转盘3正、反方向旋转，通过外圆传动轴41驱动外圆滑块4径向移动，进而，外圆夹持卡爪43夹持工件的外圆（如图4所示）或释放工件。

需要对工件的外圆面和端面进行加工时，内圆电动马达83通过直流电源正负极转换改变供油方向，控制内圆油缸81伸缩，内圆油缸81带动内圆旋转盘2正、反方向旋转，内圆凸块81随内圆旋转盘2正、反方向旋转，通过内圆传动轴51驱动内圆滑块5径向移动，进而，内圆夹持卡爪53夹持工件的内圆（如图3所示）或释放工件。

需要对工件的内圆面、外圆面、端面同时进行加工时，可先通过外圆夹持卡爪43夹持工件的外圆，辅助机床对工件的内圆面和端面进行切削加工；然后，先由内圆夹持卡爪53夹持工件的内圆，外圆夹持卡爪43再松开工件的外圆，辅助机床对工件的外圆面进行切削加工，这样就可以实现一次装夹，完成三面加工，提高加工精度及效率。

本实施例所述的液压卡盘也可以由内圆夹持卡爪组和外圆夹持卡爪组同时夹持同一工件的内圆、外圆，辅助机床对工件进行加工，这样既能增加夹持力度，又能通过多点夹持工件以有效防止工件变形。

本实施例所述的液压卡爪还可以由内圆夹持卡爪组和外圆夹持卡爪组分别夹持一个工件，辅助机床同时对两个工件进行加工，只需将内圆夹持卡爪43的高度是外圆夹持卡爪53高度的2倍（或者外圆夹持卡爪的高度是内圆夹持卡爪高度的2倍），内圆夹持卡爪43夹持一个工件的内圆（或外圆），外圆夹持卡爪53夹持另一个工件的外圆（或内圆）。这样就可以实现一次装夹两个工件，提高工作效率。

根据卡盘主体1不同直径尺寸，各个油缸的直径一般为φ60-100之间，当电动马达压力7.1mp时，φ60油缸最大推力8000n，φ100油缸最大推力24000n，行程50-500毫米。油缸行程200毫米时，通过旋转盘将滑块移动20毫米，油缸行程是滑块行程的10倍，8000n乘10倍等于80000n。电动马达及油缸在卡盘主体1内部水平布置，根据卡盘主体1的尺寸及所需要的夹持力，安装1-9只。本发明所述液压卡盘的旋转盘结构与传统楔形相比滑块行程增加5倍时，夹持力仍然可以增加10倍以上。

本发明中，所述卡盘主体1内安装有用于监测外圆夹持卡爪组的压力并根据压力值控制外圆电动马达73工作的外圆数显控制表10a和用于监测内圆夹持卡爪组的压力并根据压力值控制内圆电动马达83工作的内圆数显控制表10b。两个数显控制表既能显示卡盘压力，又能根据设定压力分别控制接通或断开两组电动马达的电源，还可通过调节压力改变卡盘的夹持力，加工不同工件。

外圆卡爪驱动机构的各个外圆电动马达73及各个外圆油缸71采用并联结构，通过两个外圆数显控制表10a分别控制两条油路压力，外圆电动马达73只在夹持、松开动作时供电，既节约电能又能防止外圆电动马达73、液压油发热，降低外圆电动马达73的磨损，延长使用寿命，无噪音。若加工过程中压力降低，外圆数显控制表10a会自动接通外圆电动马达73的电源，外圆电动马达73运转给外圆油缸71补足压力。

同理，内圆卡爪驱动机构的各个内圆电动马达83及各个内圆油缸81采用并联结构，通过两个内圆数显控制表10b分别控制两条油路压力，内圆电动马达83只在夹持、松开动作时供电，既节约电能又能防止内圆电动马达83、液压油发热，降低内圆电动马达83的磨损，延长使用寿命，无噪音。若加工过程中压力降低，内圆数显控制表10b会自动接通内圆电动马达83的电源，内圆电动马达83运转给内圆油缸81补足压力。

此外，所述卡盘主体1内还装配有无线io模块11、外圆换向继电器组12a和内圆换向继电器组12b，所述外圆换向继电器组12a、内圆换向继电器组12b均由两个继电器组成。所述外圆电动马达73、内圆电动马达83、两个外圆数显控制表10a、两个内圆数显控制表10b，以及无线io模块、换向继电器组a和换向继电器组b的电路连接控制原理如图5所示。实际工作时，所述无线io模块11通过无线传输接收机床系统发出的工作指令，然后通过控制外圆换向继电器组12a、内圆换向继电器组12b的工作状态，进而实现各个外圆电动马达73和/或各个内圆电动马达83的通/断电、正/反转。

本发明未详细描述的技术内容均为公知技术。

本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。