CN102441687B - 多爪液压自动退料夹紧卡盘及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机床附件，具体提供了一种多爪液压自动退料夹紧卡盘，解决了工件不能自动稳固装夹、自动下料的技术问题。其包括旋转油缸、夹具体，所述夹具体内腔设置有连通器油腔，夹具体上沿其径向设置有多个夹紧柱塞，夹具体上还通过多个销轴分别设置有与夹紧柱塞相匹配的摇臂式卡爪，多个摇臂式卡爪与夹具体之间分别设置有卡爪弹簧，夹具体上还沿其轴向设置有多个顶料活塞，多个顶料活塞与夹具体之间分别设置有顶料弹簧，还包括与连通器油腔末端相通的驱动活塞，所述的驱动活塞通过顶杆与旋转油缸连接。本发明还提供了使用该装置进行加工作业的方法。

Description

多爪液压自动退料夹紧卡盘及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种机床附件，具体涉及一种多爪液压自动退料夹紧卡盘，本发明还提供了该多爪液压自动退料夹紧卡盘的使用方法。

背景技术

使用机床对工件进行切割、磨、削、铣等作业时，一般先要对工件进行夹紧。当工件本身为规则形状，例如圆筒、环形、方形等形状时，夹紧作业较为简单。但如果工件为不规则形状，或者毛坯工件存在较大公差时，夹紧较为困难。以活塞环坯料切割为例，目前国内外活塞加工行业中，一般先铸造较厚的活塞环坯料，然后通过切割工序将坯料切割为较薄的环形件。切割作业中，活塞环坯料一般采用三爪卡盘对其内腔进行固定。如图1所示，由于活塞环坯料的形状不是圆形，而是近似圆形的桃子形状，其内腔和外腔均不是规则的圆形，因此夹紧作业极其困难。目前加工过程中，都是采取手动夹紧的办法，即用人工作业，找到活塞环坯料内腔的三个距中心最远点A、B、C，然后用三爪卡盘对三个点进行固定。该种方法效率低，不适用于自动化生产；如果采用机器自动随机找点固定的办法，由于不能自动找到最理想的固定点，因此需要尽量扩大张紧力度，切割作业完成后，较薄的成品环形件因不能承受原先施加在较厚的坯料上的张紧力而弯折变形，加工废品率较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种多爪液压自动退料夹紧卡盘，能够对工件进行自动稳固装夹、自动下料。

本发明的多爪液压自动退料夹紧卡盘，包括旋转油缸，还包括夹具体，所述夹具体内腔设置有连通器油腔，夹具体上沿其径向设置有多个与连通器油腔相通的夹紧柱塞腔，夹紧柱塞腔内设置有夹紧柱塞，夹具体上还通过多个销轴分别设置有与夹紧柱塞相匹配的摇臂式卡爪，多个摇臂式卡爪与夹具体之间分别设置有卡爪弹簧，夹具体上还沿其轴向设置有多个与连通器油腔相通的顶料活塞腔，顶料活塞腔内设置有经顶料弹簧与夹具体连接的顶料活塞，还包括设置在连通器油腔末端的驱动活塞，所述的驱动活塞通过顶杆与旋转油缸连接。

所述的多个夹紧柱塞腔沿圆周均布在夹具体上。

所述的多个顶料活塞腔沿圆周均布在夹具体上。

所述的顶杆与驱动活塞之间设置有蝶形弹簧。

所述的多个夹紧柱塞腔和多个顶料活塞腔间隔设置。

所述的夹具体上设置有至少三个夹紧柱塞腔。

所述的夹具体上设置有至少三个顶料活塞腔。

所述的夹具体上设置有六个夹紧柱塞腔、三个顶料活塞腔。

本发明还提供了使用上述技术方案所述的多爪液压自动退料夹紧卡盘进行加工作业的方法：向连通器油腔加入适量液压油后，按照以下步骤进行循环作业：

A、送料：将工件由送料机构输送至摇臂式卡爪；

B、夹紧：旋转油缸驱动顶杆前进，压缩连通器油腔，通过夹紧柱塞驱动摇臂式卡爪夹紧工件；

C、送料机构退回的步骤；

D、加工步骤；

E、加工装置退回的步骤；

F、顶出工件的步骤：旋转油缸驱动顶杆后退，连通器油腔压力减小，夹紧柱塞回位，摇臂式卡爪松开工件，顶料活塞将工件顶出。

本发明的有益技术效果有以下几点：

1、工件易于固定，由于采用了多个摇臂式卡爪，并通过连通器油腔传递压力，摇臂式卡爪的行程由连通器油腔压力控制，在定位过程中可以根据工件内径进行自动补偿，找到最合适的定位点，因而易于固定。

2、实现工件自动夹紧，自动顶出。由于采用了连通器油腔传递压力，旋转油缸驱动顶杆前进即可压缩连通器油腔，驱动夹紧柱塞，再通过多个摇臂式卡爪对工件进行夹紧；作业完成后，旋转油缸驱动顶杆后退, 连通器油腔压力减小，夹紧柱塞回位，摇臂式卡爪松开工件，此时通过连通器油腔传递给顶料活塞的压力消失，顶料弹簧推动顶料活塞反向运动，将工件顶出。此种装夹和顶出方式，通过控制旋转油缸的驱动方式，可以控制工件夹紧和顶出；还可以通过旋转油缸控制稳定时间，从而控制机床加工的时间间隔；通过控制旋转油缸进给行程，可以控制连通器油腔压力，从而控制夹紧柱塞对摇臂式卡爪的压力，实现对装夹强度进行控制；此种结构和方法，为自动化生产提供了必要条件。

3、工件受力均匀，加工成品率高。本发明使用多个夹紧柱塞驱动多个摇臂式卡爪进行工件固定，在加工近似圆形的工件过程中，多个夹紧柱塞沿圆周以均布方式设置，同时连通器油腔可以对多个摇臂式卡爪的力矩进行自动平衡，工件受力均匀，因而不易出现成品弯折变形，加工成品率高。

附图说明

图1是活塞环坯料截面图；

图2是本发明多爪液压自动退料夹紧卡盘工件夹紧状态的原理示意图；

图3是本发明多爪液压自动退料夹紧卡盘工件退料状态的原理示意图；

图4是本发明多爪液压自动退料夹紧卡盘具体实施方式结构示意图；

图5是本发明多爪液压自动退料夹紧卡盘的结构示意图；

图6是图5沿A-A线的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的多爪液压自动退料夹紧卡盘及其使用方法做进一步说明。

如图4、图5、图6可见，本发明的多爪液压自动退料夹紧卡盘，包括旋转油缸1，还包括夹具体2，所述夹具体2内腔设置有连通器油腔3，夹具体2上沿其径向设置有多个与连通器油腔3相通的夹紧柱塞腔40，每个夹紧柱塞腔40内各设置有一个夹紧柱塞4。

夹具体2上还通过多个销轴5分别设置有与夹紧柱塞4相匹配的摇臂式卡爪6，多个摇臂式卡爪6与夹具体2之间分别设置有卡爪弹簧7，卡爪弹簧7的功能是为摇臂式卡爪6回位提供动力。也可以在销轴5上直接安装弹簧并与摇臂式卡爪6连接，以实现回位功能。

夹具体2上还沿其轴向设置有多个与连通器油腔3相通的顶料活塞腔80，顶料活塞腔80内设置有经顶料弹簧9与夹具体2连接的顶料活塞8。顶料活塞8的一端置于夹具体2之外，以使之能够与摇臂式卡爪6相接触。

还包括与连通器油腔3末端相通的驱动活塞10，所述的驱动活塞10通过顶杆11与旋转油缸1连接。

图2、图3给出了本发明的工作原理。如图2可见，本发明的多爪液压自动退料夹紧卡盘包括夹具体2，所述夹具体2内腔设置有连通器油腔3，在连通器油腔3中可以充注用于传递压力的液体，最好充注液压油，因为液压油不仅可以传递压力，还兼具润滑功能，同时不易挥发。

该连通器油腔3与多个夹紧柱塞腔40及多个顶料活塞腔80是相通的，同时各个腔体也不是封闭的。连通器油腔3的末端设置有驱动活塞10并为其提供合适的行程。夹紧柱塞腔40一端与连通器油腔3相连接，另一端在夹具体2的侧壁设置有开口，保证其中安装的夹紧柱塞4与摇臂式卡爪6相接触。顶料活塞腔80在其中端与连通器油腔3相通，其一端的盲孔内设置顶料弹簧9，另一端在夹具体2上设置有开口，以保证安装在其中并与顶料弹簧9连接的顶料活塞8能够向夹具体2之外伸展，从而达到下料的目的。

如图2可见，旋转油缸1工作，驱动顶杆11前进，通过驱动活塞10向连通器油腔3施加压力，此压力通过液压油进行传递，多个夹紧柱塞4沿夹具体2径向运动，并向外扩张，顶压摇臂式卡爪6，使之沿销轴5旋转，多个摇臂式卡爪6接触工件18的内壁，对工件18进行装夹。此时在液压油压力下，多个顶料活塞8克服顶料弹簧9的压力后缩。

如图3可见，旋转油缸1工作，驱动顶杆11后退，不再对驱动活塞10施压，释放其向连通器油腔3施加的压力，此时液压油回流，多个夹紧柱塞4压力消失，工件18内壁不再受到支撑。此时由于连通器油腔3的压力消失，顶料弹簧9伸展，推动顶料活塞8运动，顶压工件18，使之与摇臂式卡爪6脱离。

通过PLC对旋转油缸1的工作方式进行控制，进而控制驱动活塞10的运动，可以实现按照一定的周期对本发明多爪液压自动退料夹紧卡盘的自动装夹、自动退料。

本发明可以用于对圆形或近似圆形件进行装夹，此时将多个夹紧柱塞腔40沿圆周均布在夹具体2上，相应的多个夹紧柱塞4沿圆周均布在夹具体2上。多个顶料活塞腔80沿圆周均布在夹具体2上，相应的多个顶料活塞8也沿圆周均布在夹具体2上。采用这种布置方式，便于更准确地找到定位点进行装夹和下料。

本发明也可以用于对异形件进行装夹，此时需要对夹紧柱塞腔40的位置按照需要进行调整。

本发明的多爪液压自动退料夹紧卡盘，可以在顶杆11与驱动活塞10之间设置蝶形弹簧12，起到缓冲作用，以对顶杆11与驱动活塞10进行保护，在长时间自动作业中，避免两者频繁大力碰撞。要求蝶形弹簧12的最大压力应大于等于所有顶料弹簧和卡爪弹簧的最大压力之和。

多个夹紧柱塞腔40和多个顶料活塞腔80最好间隔设置，相应的多个夹紧柱塞4和多个顶料活塞8间隔设置，以便于进行工件装夹和下料。

如图4、图5、图6所示，本发明可以用于活塞环坯料切割。

如图1所示，活塞环坯料的截面是一种近似圆形的桃子形状。为进行活塞环坯料的装夹，夹具体2上至少应设置三个夹紧柱塞腔40，最好是设置为六个，且沿圆周均布，每个夹紧柱塞腔40对应设置有一个夹紧柱塞4和一个摇臂式卡爪6，此种方式可以保证坯料和切割以后的成品受力均匀，另外由于有多个受力点，单点压力减小，成品不易弯折变形。

为方便下料，应设置至少三个顶料活塞腔80，由于活塞环坯料直径较小，切割后成品较薄，因此本实施例中只设置三个顶料活塞腔80，每个顶料活塞腔80对应有一个顶料活塞8，三个顶料活塞腔80沿圆周布置，可以准确下料。

如图6所示，此时设置有六个夹紧柱塞腔40与三个顶料活塞腔80，每两个夹紧柱塞腔40之间设置一个顶料活塞腔80。

如图4所示，向连通器油腔3加入适量液压油后,将本发明的多爪液压自动退料夹紧卡盘通过法兰盘13安装在机床19的主轴20上，主轴20与主轴旋转机构21连接，将活塞环坯料整齐码放在料槽16中，调整好纵向送料机构14、横向送料机构15、刀具17的位置后，在PLC控制下进行循环作业加工,具体加工步骤如下：

A、送料：将工件由送料机构输送至摇臂式卡爪6；送料机构包括纵向送料机构14和横向送料机构15，料槽16中的工件18先由纵向送料机构14进行纵向输送，然后由横向送料机构15输送至摇臂式卡爪6。

B、夹紧：旋转油缸1驱动顶杆11前进，通过驱动活塞10压缩连通器油腔3，通过夹紧柱塞4驱动摇臂式卡爪6夹紧工件。

C、送料机构退回的步骤；横向送料机构15、纵向送料机构14依次退回原位，为下一次送料做好准备。

D、加工步骤；刀具17在PLC控制下进入作业位置，主轴旋转机构21带动主轴20高速旋转，由刀具17对工件18进行切割。在活塞环坯料切割作业中，刀具17上带有三个刀片，一次作业在三个刀片之间产生两个成品。

E、加工装置退回的步骤；刀具17退回原位。

F、顶出工件的步骤：旋转油缸1驱动顶杆11后退，驱动活塞10不再受到顶杆11的压力因而后退，连通器油腔3压力减小，夹紧柱塞4回位，摇臂式卡爪6松开工件，此时由于连通器油腔3压力减小，顶料弹簧9伸展，推动顶料活塞8运动，将工件顶出。

此时进入下一循环。

由于本发明的多爪液压自动退料夹紧卡盘能够实现对工件的自动装夹、自动退料，且不需要找准某几个特定点，因此为自动批量生产创造了必备条件。

本发明也可以应用于其他各种形状工件的装夹，此时需要根据工件形状对夹紧柱塞4、顶料活塞8的位置进行调整，相应的调整摇臂式卡爪6的位置，仍然能够进行自动化批量生产。

Claims (9)

1.一种多爪液压自动退料夹紧卡盘，包括旋转油缸（1），其特征在于：还包括夹具体（2），所述夹具体（2）内腔设置有连通器油腔（3），夹具体（2）上沿其径向设置有多个与连通器油腔（3）相通的夹紧柱塞腔（40），夹紧柱塞腔（40）内设置有夹紧柱塞（4），夹具体（2）上还通过多个销轴（5）分别设置有与夹紧柱塞（4）相匹配的摇臂式卡爪（6），多个摇臂式卡爪（6）与夹具体（2）之间分别设置有卡爪弹簧（7），夹具体（2）上还沿其轴向设置有多个与连通器油腔（3）相通的顶料活塞腔（80），顶料活塞腔（80）内设置有经顶料弹簧（9）与夹具体（2）连接的顶料活塞（8），还包括设置在连通器油腔（3）末端的驱动活塞（10），所述的驱动活塞（10）通过顶杆（11）与旋转油缸（1）连接。

2.如权利要求1所述的多爪液压自动退料夹紧卡盘，其特征在于：所述的多个夹紧柱塞腔（40）沿圆周均布在夹具体（2）上。

3.如权利要求1所述的多爪液压自动退料夹紧卡盘，其特征在于：所述的多个顶料活塞腔（80）沿圆周均布在夹具体（2）上。

4.如权利要求1所述的多爪液压自动退料夹紧卡盘，其特征在于：所述的顶杆（11）与驱动活塞（10）之间设置有蝶形弹簧（12）。

5.如权利要求1、2、3或4所述的多爪液压自动退料夹紧卡盘，其特征在于：所述的多个夹紧柱塞腔（40）和多个顶料活塞腔（80）间隔设置。

6.如权利要求1、2、3或4所述的多爪液压自动退料夹紧卡盘，其特征在于：所述的夹具体（2）上设置有至少三个夹紧柱塞腔（40）。

7.如权利要求1、2、3或4所述的多爪液压自动退料夹紧卡盘，其特征在于：所述的夹具体（2）上设置有至少三个顶料活塞腔（80）。

8.如权利要求7所述的多爪液压自动退料夹紧卡盘，其特征在于：所述的夹具体（2）上设置有六个夹紧柱塞腔（40）、三个顶料活塞腔（80）。

9.一种使用权利要求1至8中任意一项所述的多爪液压自动退料夹紧卡盘进行加工作业的方法，其特征在于：向连通器油腔（3）加入液压油后，按照以下步骤进行循环作业：

A、送料：将工件由送料机构输送至摇臂式卡爪（6）；

B、夹紧：旋转油缸（1）驱动顶杆（11）前进，压缩连通器油腔（3），通过夹紧柱塞（4）驱动摇臂式卡爪（6）夹紧工件；

C、送料机构退回的步骤；

D、加工步骤；

E、加工装置退回的步骤；

F、顶出工件的步骤：旋转油缸（1）驱动顶杆（11）后退，连通器油腔（3）压力减小，夹紧柱塞（4）回位，摇臂式卡爪（6）松开工件，顶料活塞（8）将工件顶出。

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