CN102626798A - 一种重载变负荷内嵌式机械增力卡盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到机床制造领域，公开了一种用于大、重、超重型普通数控卧式车床的重载变负荷内嵌式机械增力卡盘，包括：卡盘本体、卡爪、卡爪固定装置和卡爪移动装置。所述卡盘固定装置、卡爪移动装置内嵌到卡盘本体中。所述卡盘内设置机械楔体增力系统对卡爪移动装置施加成倍放大加紧力进行工件夹紧。解决了卡盘在安装过程中出现的装夹费力、费时，工件夹持不紧、夹紧力不能长时间保持，从而提高了工件的加工效率、加工质量。

Description

一种重载变负荷内嵌式机械增力卡盘

技术领域

本发明涉及机床制造领域，尤其涉及一种用于大型、重型、超重型普通数控卧式车床的重载变负荷内嵌式机械增力卡盘。

背景技术

机床主要有机械系统、电气系统和液压系统三个部分组成，机械系统是机床功能实现最终的执行者，而电气系统是实现功能的控制中枢，液压系统则是为系统功能实现担任了辅助角色。卡盘是机械系统中的主要的组成部分，它的基本功能是固定并驱动工件。大型、重型、超重型普通数控卧式车床的加工对象为集粗加工、精加工于一体的大、重型零件，卡盘在夹持大、重型零件时，既要承受不同载荷粗加工带来的大切削量、大进给而产生的最大切削力，又要保证精加工时的高精度。

选取卡盘铸件结构形式时，在保证结构最优化的同时，卡盘铸件重量尽量小的情况下，根据夹持直径、夹持力的范围，可标准化设计材质、主轴接口、连接接口和加强筋的布置形式，确保卡盘自身的强度、刚度和应用到机床工作中的加工精度。

目前，同类机床设备所使用的卡盘主要分为两类：一类是采用外挂卡爪体卡盘，另一类为集成式卡盘。

（1） 外挂卡爪体卡盘结构包括：卡盘、卡爪和卡爪固定座等。所述外挂卡爪体卡盘结构是在卡盘上增加卡爪或其他工装夹具。此卡盘对异型零件加工容易造成干涉；在夹持工件时主轴悬伸较长、夹紧力小、整体刚性差、夹持力保持性不长久；对于加工外形尺寸变化较大的零件或重型工件时，卡盘调整起来不方便，加工准备时间较长，劳动强度较大。

（2） 集成式卡盘结构包括：卡盘1、卡爪2、卡爪固定座7和卡爪移动机构8，如图1所示。所述集成式卡盘是在卡盘上安装卡爪固定座，卡爪驱动机构安装在所述卡爪固定座中。在装夹工件过程中，可以在不移动卡爪固定座的情况利用卡爪驱动机构实现小尺寸范围内工件锁紧，相对与外挂卡爪体卡盘，集成式卡盘锁紧力矩更大，能为加工的工件提供更大的夹持力，适合工件的重切削。但此类卡盘的卡爪固定座大多安装在卡盘外部，占用空间较大，也造成了主轴悬伸长，夹持力保持性不长久、劳动强度大等加工问题。

综上所知，在大型、重型、超重型普通数控卧式车床中，对卡盘在强度、刚度、抗震性、热变形、安全性和内应力等方面提出了更高的要求。现需求具有夹持贴面密合、易操作、并实现装夹范围大、定位精度高、刚性高、安全可靠和结构紧凑的卡盘，能够使卡爪移动后增加小力矩产生大的锁紧夹持力，来提高效率和降低劳动强度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种重载变负荷内嵌式机械增力卡盘，具有高刚性、高精度、操作安全可靠，实现了卡爪移动后增加小力矩产生大的锁紧夹持力，有效的减少工件加工过程的装夹时间，提高了工件的加工效率和保持夹紧力持久不变化。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种重载变负荷内嵌式机械增力卡盘，其中包括：卡盘本体、卡爪、卡爪固定装置和卡爪移动装置，所述卡盘内设置机械楔体增力系统，所述机械楔体增力系统对卡爪移动装置施加成倍放大加紧力，从而对工件进行持久夹紧。

在本发明较佳实施例中，所述卡爪、卡爪移动装置和机械楔体增力系统，通过卡爪固定装置内嵌在卡盘本体里。

在本发明较佳实施例中，所述卡爪为切弧硬齿面结构。

在本发明较佳实施例中，所述卡爪移动装置为通长梯形螺纹丝杠。

在本发明较佳实施例中，所述卡爪固定装置通过支座内嵌在卡盘本体里。

在本发明较佳实施例中，所述卡爪通过压板设置在支座上方。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，解决了传统结构数控重载负荷卡盘从工件的安装复杂、夹持力保持性、缩减主轴悬伸等问题。从零部件标准化出发，解决了大型、重型、异型零件在安装过程中出现的装夹费力、费时、劳动强度大、夹持不紧、夹紧力不能长时间保持。解决了对不同重量、材质、切削量的零件产生的不同的负荷、零件通用性差、结构复杂等问题，从而提高工件的加工效率、加工质量及卡盘通用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为现有技术中重型四爪单动卡盘一实例结构示意图；

图2为本发明一实例结构示意图。

图中： 1—卡盘、2—卡爪、3—压板、4—卡爪移动系统、5—机械楔体增力系统、6—支座、7—卡爪固定座、8—卡爪移动机构。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图2所示，本实施例中介绍的一种重载变负荷内嵌式卡盘，包括：卡盘1、切弧硬齿面卡爪2、压板3、卡爪移动装置4、机械楔体增力系统5和支座6。本实施例中的机械楔体增力系统5内嵌在卡爪移动装置4中，切弧硬齿面卡爪2分别通过内嵌在卡盘本体1内的卡盘移动装置4由压板3压紧，并坐落在支座6上，支座6内嵌在卡盘1本体里，压板3压紧卡爪移动装置4，防止切弧硬齿面卡爪2在移动过程中出现移动变位，使整体结构看上去更加紧凑，大大减少主轴的悬伸量，操作起来更为方便。

本实施例中的切弧硬齿面卡爪2由卡爪移动装置4通过四对梯形螺纹副来实现工件的预紧或放松，并利用螺纹副的自锁实现卡盘对工件的防松。

此外，本发明实施例中由四个切弧硬齿面卡爪2在压板3和底座6之间通过卡爪移动装置4前后移动调整，来夹持工件表面并预紧后，然后用专用工具使机械楔体增力系统5在卡爪移动装置4中对梯形螺纹外围末端施加小的锁紧力矩，接着产生成倍比例放大的力夹紧工件，并能够较长时间的保持夹紧力不变化。

本实施例中的机械楔体增力系统5亦适应在二爪卡盘、三爪卡盘中。

本发明实施例中介绍的一种重载变负荷内嵌式卡盘亦适应在其他同种类机床中，或是其它需要增力的制动装置中。

本发明实施例所选卡盘的卡爪在机床中的应用根据机床加工范围和加工精度的要求，本发明实施例优选切弧硬齿面卡爪2，而卡爪的分布有两卡爪、三卡爪和四卡爪，本发明实施例优选四卡爪。

在加工重大型工件时，由于主轴接口悬伸长造成工件在重切削时，卡盘整体振动比较大，夹持力不够长久，所以本发明实施例取代传统的外挂卡爪体卡盘或卡爪固定座大多安装在卡盘外部的安装老工艺，优选内嵌式卡爪固定装置，使卡爪2和卡爪移动装置4内嵌在卡盘1本体内。

本发明实施例中，锁紧夹持力的增加采用的方案有：在卡盘移动装置4中设置一个增力油缸、一个增力钳和机械楔体增力系统5。前两种增力机构设置在卡盘内时，增力油缸需要的安装空间大，操作中也不稳定；而增力钳本身的安装配合精度已不高，再次设置在卡盘内也会出现工作中增力不够导致夹紧力松弛。本发明实施例优选机械楔体增力系统5并内嵌安装在卡盘1中，其安装方便、与卡盘1本体和卡盘移动装置4的安装配合精度高，工作中夹持力持久稳定。

本发明实施例通过采用切弧硬齿面卡爪2标准化规范设计的切弧结构使夹持面更贴合工件表面，完全传达力矩，并配合通长梯形螺纹来快速适应不同尺寸的工件，采用切弧硬齿面卡爪2通过卡爪固定装置压紧在卡爪移动装置4中，并可对卡爪的前后贴合面进行调换压紧，用于不同结构零件的夹持，此处的卡爪固定装置由压板2、底座6和固定件组成，压板2压紧卡爪移动装置4，防止切弧硬齿面卡爪2在移动过程中移动变位，卡爪移动装置4通过四对通长梯形螺纹，并利用螺纹副的自锁实现卡盘2的防松，机械楔体增力系统5安装在卡爪移动装置4内，当工件安装到位并预紧后，利用机械楔体增力系统5，施加小的锁紧力矩就能够产生成倍比例放大的力夹紧工件，并能够较长时间的保持夹紧力不变化。

本发明实施例公开的一种用于大型、重型、超重型普通、数控机床的重载变负荷内嵌式机械增力卡盘与传统相似功能的卡盘相比具有以下优点：

1）本发明卡爪移动装置采用了通长梯形螺纹，卡爪的行程加大。当工件尺寸变化较大时，无需重新调整卡爪固定座的位置，大大缩短了工件的装夹时间，提高了加工效率，从而产生更高的效益。

2）本发明机械楔块体增力系统是内嵌安装在卡爪移动装置中。可以将较小力矩比例放大，且锁紧时所需的螺纹副轴向移动距离缩小，从而减小锁紧时卡盘自身的装夹误差，提高加工精度。由于机械楔体增力系统可以产生更大的夹持力，并能够长时间保持夹持力不变化，大大提高了卡盘的刚性。

3）本发明采用的内嵌式结构，卡盘整体外形尺寸更加紧凑，极大地简化主轴结构和减小了主轴悬伸，提高了工件加工精度及其保持性，为生产提高效率并能够安全生产。

4）本发明采用标准化设计，卡盘优化结构布置改为平行阵列筋板结构，在同规格中刚性最强，优化接口及配合口增加了通用性及互换性，简化了相关零件结构。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种重型变负荷内嵌式机械增力卡盘，包括：卡盘本体、卡爪、卡爪固定装置和卡爪移动装置，其特征在于：所述卡盘内设置机械楔体增力系统，所述机械楔体增力系统对卡爪移动装置施加成倍放大加紧力，从而对工件进行持久夹紧。

2.根据权利要求1所述的一种重型变负荷内嵌式机械增力卡盘，其特征在于：所述卡爪、卡爪移动装置和机械楔体增力系统，通过卡爪固定装置内嵌在卡盘本体里。

3.根据权利要求2所述的一种重型变负荷内嵌式机械增力卡盘，其特征在于：所述卡爪为切弧硬齿面结构。

4.根据权利要求1–3之一所述的一种重型变负荷内嵌式机械增力卡盘，其特征在于：所述卡爪移动装置为通长梯形螺纹丝杠。

5.根据权利要求4所述的一种重型变负荷内嵌式机械增力卡盘，其特征在于：所述卡爪固定装置通过支座内嵌在卡盘本体里。

6.根据权利要求5所述的一种重型变负荷内嵌式机械增力卡盘，其特征在于：所述卡爪通过压板设置在支座上方。

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