专利名称：一种任意位置锁紧平衡油缸的制作方法
技术领域：
本发明属于机械制造技术领域，特别涉及及ー种适用于高速高精度机床竖直运动部件重力平衡的可以在任意位置随时锁紧的平衡油缸。
背景技术：
立式及龙门式机床的竖直运动轴的自身重力会对机床的动特性有很大影响，同时也影响其驱动电机的功率，对竖直运动部件的重力进行平衡显得非常重要。现有的机床主要采用两种平衡方法，一是配重平衡法，即安装运动部件的重量配以同等重量的平衡块，其优点是结构简单、工作可靠，但是重物配重平衡需要占用较大的安装空间，对于竖直运动轴叠加在水平运动轴上的机床，明显提高了水平轴驱动电机的功率需求，影响了机床的动态 特性，驱动电机功率的増大也会造成机床热变形的増加。另ー种方法是液压或者气压平衡方法，实际中常常采用液压平衡，即采用液压油缸来平衡重力。但是常见的液压锁紧油缸不能在任意位置锁紧活塞杆，这就使掉电时不能锁紧造成损失。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了ー种任意位置锁紧平衡油缸，采用楔形锁紧原理，利用锥形锁紧套与锁紧套筒、碟簧的配合实现了活塞杆在任意位置的锁紧，提高了机床加工过程中掉电后的安全性。为了达到上述目的，本发明的技术方案为ー种任意位置锁紧平衡油缸，包括液压油缸和液压锁紧机构两部分，液压油缸包括缸筒2，缸筒2的端部安装上缸盖I，另一端安装下缸盖6，缸筒2内设活塞4和与之连接的活塞杆14，缸筒2的下端部内侧安装活塞杆14的导向套5，活塞杆14的另一端穿过导向套5以及下缸盖6的内孔并伸出缸筒2 ;液压锁紧机构包含锁紧套筒9以及安装在锁紧套筒9上端部的与下缸盖6连接的上端盖7，锁紧套筒9下端部安装下端盖13，锁紧套筒9的下端部内侧安装导向封油套12，导向封油套12和锁紧套筒9之间安装解锁活塞11，锁紧套筒9内安装锥形锁紧套10，锥形锁紧套10与上端盖7之间安装碟簧8，锁紧套筒9上开进油ロ b ;液压油缸的活塞杆14伸出液压油缸后，通过上端盖7的内孔进入液压锁紧机构，依次穿过液压锁紧机构的碟簧8、锥形锁紧套10、解锁活塞11和导向封油套12的内孔，并从下端盖13的内孔穿出。所述的解锁活塞11设计为阶梯形状，液压锁紧机构的进油ロ b和锁紧套筒9、解锁活塞11构成密封油腔。所述的锥形锁紧套10有一定的锥形角0，锥形锁紧套10侧面开微型槽，槽宽度为d0所述的锥形锁紧套10、导向套5和导向封油套12均采用铜为材料。本发明采用楔形锁紧原理，利用锥形锁紧套与锁紧套筒、碟簧的配合实现了活塞杆在任意位置的锁紧，提高了机床加工过程中掉电后的安全性。本发明所述的锁紧平衡油缸可并联使用，将各油缸的进油ロ联通，将压カ油引入可保证不同油缸之间具有很好的同步性。
图I为本发明的任意位置锁紧平衡油缸的结构示意图。图2为本发明的锥形锁紧套10的正视图。图3为本发明的锥形锁紧套10的剖视图。图4为本发明的解锁活塞11的剖视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进ー步详细说明。參见图1，ー种任意位置锁紧平衡油缸，包括液压油缸和液压锁紧机构两部分，液压油缸包括缸筒2，缸筒2的端部安装上缸盖I，另一端安装下缸盖6，缸筒2内设活塞4和与之连接的活塞杆14，活塞4和活塞杆14通过卡键3连接，缸筒2的下端部内侧安装活塞杆导向套5，导向套5和缸筒2之间设置密封结构，活塞杆14的另一端穿过导向套5以及下缸盖6的内孔并伸出缸筒2,活塞杆14和导向套5之间设置密封结构；液压锁紧机构包含锁紧套筒9以及安装在锁紧套筒9上端部的与下缸盖6连接的上端盖7，锁紧套筒9下端部安装下端盖13，锁紧套筒9的下端部内侧安装导向封油套12，导向封油套12和锁紧套筒9之间设置密封装置，导向封油套12和锁紧套筒9之间安装解锁活塞11，解锁活塞11与锁紧套筒9、导向封油套12之间均设置密封结构，解锁活塞11设计为阶梯形状，锁紧套筒9内安装锥形锁紧套10，參照图2，锥形锁紧套10有一定的锥度，与锁紧套筒9内的台阶锥形结构配合，锥形锁紧套10与上端盖7之间安装碟簧8，锁紧套筒9上开有进油ロ b ;液压油缸的活塞杆14伸出液压油缸后，通过上端盖7的内孔进入液压锁紧机构，依次穿过液压锁紧机构的碟簧8、锥形锁紧套10、解锁活塞11和导向封油套12的内孔，并从下端盖13的内孔穿出。參照图4和图1，解锁活塞11为阶梯状，液压锁紧机构的进油ロ b和锁紧套筒9、解锁活塞11构成密封油腔。參照图3，锥形锁紧套10有一定的锥形角0，锥形锁紧套10侧面开微型槽，槽宽度为d。所述的锥形锁紧套10、导向套5和导向封油套12均采用铜为材料。本发明的工作原理如下，在进油ロ b不通油吋，碟簧弹力8使锥形锁紧套10与锁紧套筒9配合，此时锥形锁紧套产生微变形靠摩擦カ锁紧活塞杆14。机床开始工作后，进油ロ b通油，推动解锁活塞11运动，并克服碟簧8弾力顶开锥形锁紧套10，锥形锁紧套将活塞杆释放，完成解锁。完成解锁后，进油孔a通入恒压カ油，平衡机床竖直移动轴的重力。突然掉电后，油ロ b油压达不到解锁压力，碟簧8弾力将锥形锁紧套10压入锁紧套筒9，产生微变形锁紧活塞杆14。
參照图3，若碟簧的变形量为X、弾性系数为k，锥形锁紧套的锥度为0，锥形锁紧套和活塞杆之间摩擦因数为U，则锁紧カ为F = MkX ^in W o
参照图4，若锁紧套筒内径为D1,解锁活塞外径为D2,则解锁压力
权利要求
1.ー种任意位置锁紧平衡油缸，其特征在于，包括液压油缸和液压锁紧机构两部分，液压油缸包括缸筒(2)，缸筒(2)的端部安装上缸盖(I)，另一端安装下缸盖出)，缸筒(2)内设有活塞(4)和与之连接的活塞杆(14)，缸筒(2)的下端部内侧安装活塞杆(14)的导向套(5)，活塞杆(14)的另一端穿过导向套(5)以及下缸盖(6)的内孔并伸出缸筒(2)，活塞杆(14)和导向套(5)之间设置密封结构；液压锁紧机构包含锁紧套筒(9)以及安装在锁紧套筒(9)上端部的与下缸盖(6)连接的上端盖(7)，锁紧套筒(9)下端部安装下端盖(13)，锁紧套筒(9)的下端部内侧安装导向封油套(12)，导向封油套(12)和锁紧套筒(9)之间安装解锁活塞(11)，锁紧套筒(9)内安装锥形锁紧套(10)，锥形锁紧套(10)与上端盖(7)之间安装碟簧(8)，锁紧套筒(9)上开有进油ロ(b);液压油缸的活塞杆(14)伸出液压油缸后，通过上端盖(7)的内孔进入液压锁紧机构，依次穿过液压锁紧机构的碟簧(8)、锥形锁紧套(10)、解锁活塞(11)和导向封油套(12)的内孔，并从下端盖(13)的内孔穿出。
2.根据权利要求I所述的ー种任意位置锁紧平衡油缸，其特征在于，液压锁紧机构的进油ロ(b)和锁紧套筒(9)、解锁活塞(11)构成密封油腔。
3.根据权利要求I所述的ー种任意位置锁紧平衡油缸，其特征在于，所述的锥形锁紧套(10)有一定的锥形角0，锥形锁紧套(10)侧面开微型槽，槽宽度为d。
4.根据权利要求I所述的ー种任意位置锁紧平衡油缸，其特征在于，所述的锥形锁紧套(10)、导向套(5)和导向封油套(12)均采用铜为材料。
全文摘要
一种任意位置锁紧平衡油缸，包含油缸部分和液压锁紧部分，油缸部分包含缸筒上下端部的上、下缸盖，下缸盖内的导向套，在缸筒内腔设有活塞以及与活塞连接的活塞杆，活塞杆的另一端穿过导向套和下缸盖的内孔腔伸出缸筒进入锁紧部分，液压锁紧部分包含锁紧套筒、上下端盖、导向套、锥形锁紧套、解锁活塞和碟簧；本发明可使机床在工作状态下平衡竖直移动部件的重力，减小伺服电机和精密滚珠丝杠的控制难度，提高其运动平稳性；也可使在突然掉电情况下锁紧活塞，限制与活塞连接的竖直移动部件的运动，保证切削刀具和工件不受损伤；还可在不工作状态下锁紧活塞，平衡竖直移动部件重力，减小精密滚珠丝杠的变形，提高机床的定位精度和重复定位精度。
文档编号F15B15/26GK102644633SQ20121013227
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者徐玉坤, 杨康信, 杨树明, 汪金龙, 蒋庄德, 袁光涛 申请人:西安交通大学