CN105563324A - 一种外圆磨气动卡盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种外圆磨气动卡盘，属于机械技术领域。它解决了现有的卡盘在安装待加工工件时操作麻烦，效率低的问题。本外圆磨气动卡盘包括安装有顶尖的芯轴、套设在芯轴上的盘体和驱动上述盘体绕上述芯轴转动的驱动结构，盘体上设有用来夹紧待加工工件的至少两个卡爪结构、用来驱动卡爪结构张开的驱动张开结构和用来驱动卡爪结构夹紧的驱动夹紧结构，气动卡盘还包括辅助驱动装置，辅助驱动装置能分别用来辅助上述驱动张开结构和上述驱动夹紧结构工作。本外圆磨气动卡盘具有安装待加工工件方便且效率高的优点。

Description

一种外圆磨气动卡盘

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种外圆磨气动卡盘。

背景技术

现有磨床中，夹装待加工工件到顶尖一般是采用人工手动完成的，夹装前，先将连接器固定安装在待加工工件上，然后将待加工工件安装到顶尖上，最后将连接器与磨床的驱动机构连接，工作时，磨床的驱动机构工作通过连接器带动待加工工件转动工作，其存在的问题：连接器手动固定安装在待加工工件上的工序较麻烦，一般都是采用螺栓锁紧固定，在装卸时需要对螺栓松开或拧紧，从而操作复杂，工作效率低。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能够快速夹装待加工工件从而提高工作效率的外圆磨气动卡盘。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种外圆磨气动卡盘，包括安装有顶尖的芯轴、套设在芯轴上的盘体和驱动上述盘体绕上述芯轴转动的驱动结构，所述的盘体上设有用来夹紧待加工工件的至少两个卡爪结构、用来驱动上述卡爪结构张开的驱动张开结构和用来驱动上述卡爪结构夹紧的驱动夹紧结构，其特征在于，所述的气动卡盘还包括辅助驱动装置，所述的辅助驱动装置能分别用来辅助上述驱动张开结构和上述驱动夹紧结构工作。

在上述的一种外圆磨气动卡盘中，所述的卡爪结构包括固定安装在盘体上的销子、安装在销子上且能绕销子转动的摆臂和固连在摆臂上的爪子，所述摆臂包括分别位于销子两侧上的驱动端和工作端，所述驱动端位于盘体内，所述工作端上固连有上述的爪子且位于盘体外。

在上述的一种外圆磨气动卡盘中，所述的爪子和上述的摆臂工作端之间安装有滑块，所述摆臂工作端上开有与上述滑块相匹配的滑槽，上述滑块一端安装在滑槽内，另一端抵靠在爪子上，所述爪子和滑块通过调节螺栓固定安装在摆臂的工作端上，所述的滑槽为沿上述盘体径向设置。

在上述的一种外圆磨气动卡盘中，所述的爪子与摆臂工作端接触的端面上均匀设置有多个梯形齿，所述的摆臂工作端与爪子接触的端面上设有与上述梯形齿相匹配的齿槽，爪子与摆臂工作端固连时，所述的梯形齿位于对应所述的齿槽中。

在上述的一种外圆磨气动卡盘中，所述的爪子包括爪座和爪片，所述爪座上固连有转动销，上述爪片可转动套设在转动销上，所述的转动销位于爪片中心线的一侧，所述爪座和爪片之间还设有复位弹簧结构，当爪片和爪座发生相对转动时，所述的复位弹簧结构能将爪片进行复位，所述的爪片上具有用来夹持待加工工件且呈水平的夹持面。

在上述的一种外圆磨气动卡盘中，所述的盘体开有活动腔，上述摆臂驱动端安装在活动腔内，其工作端伸出活动腔位于盘体外，所述活动腔的腔口上螺栓固连有防尘挡板。

在上述的一种外圆磨气动卡盘中，所述的驱动张开结构包括复位弹簧一、固定安装在盘体上的导向套和开设在摆臂驱动端上的导向槽一，所述导向套其底部固连在盘体上，其开口部伸入上述的导向槽一中且与导向槽一之间形成一个内腔，上述复位弹簧一位于内腔内且一端抵靠在上述导向套的内底端，另一端抵靠在导向槽一的内底端，定义摆臂驱动爪子夹紧待加工工件的方向为顺时针方向，所述的复位弹簧一能通过作用摆臂驱动端使摆臂进行逆时针方向工作从而使爪子张开。

在上述的一种外圆磨气动卡盘中，所述的驱动夹紧结构包括活塞、复位弹簧二和通过轴承套设在上述芯轴上的轴套，所述的活塞套设在上述轴套上且其上开有导向槽二，所述的复位弹簧二一端固连在上述的轴套上，另一端抵靠在导向槽二的槽底部，所述的活塞通过传动结构驱动上述摆臂顺时针方向转动从而使爪子夹紧待加工工件。

在上述的一种外圆磨气动卡盘中，所述的传动结构包括设有斜面一结构的活动环和开设在上述摆臂驱动端上且与上述斜面一结构相匹配的斜面二结构，所述的活动环套设在上述的活塞上，所述活塞驱动活动环移动从而带动斜面二结构在斜面一结构上相对移动使摆臂顺时针转动。

在上述的一种外圆磨气动卡盘中，所述的辅助驱动装置包括缸体和套设在缸体上的前气路环圈、后气路环圈，所述的后气路环圈和前气路环圈上分别安装有气管接头一和气管接头二，所述的缸体上开有通气孔一和通气孔二，缸体、轴套和活塞之间形成密封的气腔一，缸体和活塞之间还形成有密封的气腔二，所述的气腔一和气腔二分别通过上述的通气孔一和通气孔二与气管接头一和气管接头二连通，所述气腔一气压升高能驱动活塞前进以驱动摆臂顺时针转动，所述气腔二气压升高能驱动活塞后退以辅助上述驱动张开结构使摆臂逆时针转动。

在上述的一种外圆磨气动卡盘中，所述的驱动结构包括通过螺栓固定安装在上述轴套的驱动块，所述驱动块上开有驱动凹槽。

在上述的一种外圆磨气动卡盘中，所述的芯轴上开有锥形孔，所述顶尖具有与上述锥形孔相匹配的锥形面，所述顶尖安装在锥形孔中且与芯轴过盈配合。

与现有技术相比，本气动卡盘具有如下几个优点：

1、待加工工件夹装比较方便，操作人员只需将待加工工件中心孔对准在顶尖上，然后操作辅助驱动装置对气腔一进行升压辅助复位弹簧二工作使爪子夹紧待加工工件，完成夹装工序，非常方便简单高效；

2、调节滑块在摆臂滑槽上的位置，可以调节爪子在盘体径向方向上的相对位置，可以更好适用夹装不同大小的待加工工件；

3、顶尖与芯轴的可拆卸连接，便于顶尖出现损坏时方便更换顶尖，而且不用连带芯轴一块更换，更换方便的同时还能节约成本。

附图说明

图1是本发明的剖视图。

图2是图1中A-A的剖视图。

图3是本发明的局部结构图。

图4是爪座和爪片没发生相对转动时的爪片与待加工工件之间的相对位置结构示意图。

图5是爪座和爪片已发生相对转动时的爪片、待加工工件和砂轮之间的相对位置结构示意图。

图6是爪片及其上的弹簧复位结构是结构示意图。

图中，1、芯轴；2、顶尖；3、盘体；31、活动腔；4、摆臂；41、驱动端；42、工作端；43、斜面二；44、导向槽一；45、滑槽；5、销子；6、滑块；7、爪子；71、梯形齿；72、爪片；73、爪座；8、调节螺栓；9、防尘挡板；10、导向套；11、复位弹簧一；12、轴套；13、轴承；14、活塞；141、导向槽二；15、复位弹簧二；16、活动环；161、斜面一；17、前气路环圈；18、后气路环圈；19、气管接头一；20、气管接头二；21、缸体；211、通气孔一；212、通气孔二；22、气腔一；23、气腔二；24、驱动块；25、固定支架；26、转动销；27、复位弹簧结构；28、待加工工件；29、砂轮。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和2所示，本外圆磨气动卡盘为应用在磨床上，主要包括安装有顶尖2的芯轴1、套设在芯轴1上的盘体3和驱动盘体3绕芯轴1转动的驱动结构。芯轴1上开有锥形孔，顶尖2具有与锥形孔相匹配的锥形面，顶尖2安装在锥形孔中且与芯轴1过盈配合从而能牢固固定在芯轴1上，除了过盈配合外，顶尖2还可以采用螺栓等常规方式来固连，即顶尖2和芯轴1上都开有螺栓孔，通过螺栓将两者固连，但这些都是本领域的惯用技术手段，不再详细叙述。顶尖2经过长时间工作后会出现磨损，为了保证加工精度需要更换顶尖2结构，此时只需更换顶尖2即可，从芯轴1上拆卸下来更换新的顶尖2，而不用将芯轴1一起更换，拆装更换方便且节约成本。

还包括三个卡爪结构、驱动张开结构、驱动夹紧结构和辅助驱动装置。

盘体3上开有三个活动腔31，三个卡爪结构安装在对应三个活动腔31上，且相互之间间隔120度均匀布设在盘体3上。卡爪结构包括销子5、摆臂4、爪子7和滑块6，如图1和2所示，销子5固定在活动腔31内壁上，摆臂4中部安装在销子5上，整体绕销子5转动，摆臂4的驱动端41位于活动腔31内，且上面开有导向槽一44和设有斜面二43结构，工作端42上开有滑槽45，滑槽45为沿上述盘体3径向设置，滑槽45内安装有滑块6，滑槽45横截面为T字型，相应的滑块6横截面也是T字型的，这个结构使得滑块6只能沿着滑槽45方向回来移动，不能从滑槽45的上方槽口脱离出。

摆臂4工作端42的端面上开有齿槽，爪子7上设有梯形齿71，梯形齿71连接在齿槽中，除了梯形齿71还可以为方齿和三角齿等，其梯形齿71和齿槽结构起到防止爪子7端面与摆臂4工作端42端面相对移动的情况发生，防止爪子7在夹紧待加工工件28时相对摆臂4走位，降低加工精度的情况发生。

如图3、4、5和6所示，本实施例中的爪子还可以为包括爪座73和爪片72，爪座73上固连有转动销26，爪片72可转动套设在转动销26上，转动销26位于爪片72中心线的一侧，即偏心设置，爪座73和爪片72之间还设有复位弹簧结构27，复位弹簧结构27为在爪片72上开有弹簧孔，螺栓安装在弹簧孔端口中，复位弹簧一端固定在螺栓上，另一端抵靠在与爪座73固定的销子上，本复位弹簧结构27为常用的现有技术，不再详细描述。爪片72上具有用来夹持待加工工件28且呈水平的夹持面。工作时，爪片72上的夹持面来夹住待加工工件28，砂轮29对待加工工件28进行加工，砂轮29转动的方向与爪片72相对于爪座73转动的方向是相同的，当待加工工件28加工时遇到阻力时，爪片72以转动轴为中心偏移，爪片72和待加工工件28的过盈量变大，使待加工工件28夹得更紧，从而对待加工工件28的夹持效果更佳，夹持更为稳定，从而提高加工精度。

爪子7和滑块6上都开有螺栓孔，通过调节螺栓8拧紧爪子7和滑块6，拧紧螺栓后，爪子7端面夹紧摆臂4工作端42端面，滑块6的T型端面夹紧摆臂4滑槽45内的台阶面从而实现滑块6和爪子7固连在摆臂4工作端42上。这不仅限于T字型，只要保证其不会从滑槽45上方槽口脱离出且能夹紧滑槽45内台阶面的结构均可，比如横截面为L字型或者Y字型。活动腔31的腔口上螺栓固连有防尘挡板9，以防止外界杂质灰尘等进入到活动腔31影响腔内其他结构的正常工作。

定义摆臂4驱动爪子7夹紧待加工工件28的方向为顺时针方向，驱动夹紧结构包括活塞14、复位弹簧二15和通过轴承13套设在芯轴1上的轴套12，盘体3套设在轴套12上，活塞14套设在轴套12上且其上开有导向槽二141，复位弹簧二15一端固连在轴套12上，另一端抵靠在导向槽二141的槽底部，轴套12上还套设有活动环16。活动环16外侧面为斜面一161结构，以活塞14前进伸出的方向为前，斜面一161为前低后高结构，斜面二43与斜面一161配合工作。复位弹簧一11初始状态为压缩状态，在形变回复力的作用下驱动活塞14前进伸出，带动活动环16前进，斜面二43沿着斜面一161往斜面一161后端移动，斜面一161后端高将摆臂4驱动端41顶起，摆臂4顺时针转动，爪子7夹紧。活动环16和摆臂4驱动端41的斜面一161和斜面二43结构不仅限于此，包括但不仅限于活动环16上是前低后高的斜面，但摆臂4驱动端41为平面，或者活动环16上是前低后高的弧面，但摆臂4驱动端41为平面，只要能实现将摆臂4驱动端41顶起实现摆臂4顺时针转动即可。其斜面一161和斜面二43结构的配合，由于面面接触力的传动更为稳定，不易打滑，且能承受较大的传动力。

驱动张开结构包括复位弹簧一11、固定安装盘体3上的导向套10和导向槽一44，导向套10其底部固连在盘体3上，其开口部伸入导向槽一44中且与导向槽一44之间形成一个内腔，复位弹簧一11位于内腔内且一端抵靠在导向套10的内底端，另一端抵靠在导向槽一44的内底端。复位弹簧一11的初始状态是压缩状态，在其形变回复力作用下将摆臂4驱动端41往下压，驱动摆臂4逆时针转动从而爪子7张开。当复位弹簧一11的作用力大于复位弹簧二15的作用力时，摆臂4逆时针转动，爪子7张开；反之，摆臂4顺时针转动，爪子7夹紧。弹簧结构因为其本身有弹性，具有伸缩量，因此具有一定的余量，不是完全机械的硬接触，因此在碰到蛮力作用时，不会对机械零件造成较大损坏，某种程度上得到一定的零件保护，同时手去扳动摆臂4时可以手动将转子张开或夹紧，操作灵活方便。

辅助驱动装置包括缸体21和套设在缸体21上的前气路环圈17、后气路环圈18，后气路环圈18和前气路环圈17上分别安装有气管接头一19和气管接头二20，缸体21上开有通气孔一211和通气孔二212，缸体21、轴套12和活塞14之间形成密封的气腔一22，缸体21和活塞14之间还形成有密封的气腔二23，气腔一22和气腔二23分别通过通气孔一211和通气孔二212与气管接头一19和气管接头二20连通。当气腔一22中的气压高于气腔二23中的气压时，气压差产生的压力方向与复位弹簧二15的回复力方向相同，辅助复位弹簧二15将活塞14前行，驱动摆臂4顺时针转动，爪子7夹紧；反之，气压差产生的压力方向与复位弹簧二15的回复力方向相反，消弱复位弹簧二15的回复力，辅助复位弹簧一11驱动摆臂4逆时针转动，爪子7张开。前气路环圈17和后气路环圈18通过螺栓固连，后气路环圈18通过螺栓固连有固定支架25，固定支架25固连在磨床机架上。磨床的驱动机构通过驱动块24带动轴套12、缸体21等转动时，前气路环圈17和后气路环圈18由于被固定支架25安装在磨床机架上，从而不转动。

在辅助时可以采用半自动方式，比如一个气源，气管接头一19和气管接头二20分别通过进气开关接头与气源连接，当要夹紧待加工工件28时，将气管接头二20进气，爪子7张开，将待加工工件28放入到顶尖2上，然后气管接头二20不进气，此时气腔二23的气压降低，然后气管接头一19进气，气腔一22气压升高，辅助爪子7夹紧，从而爪子7瞬间夹紧待加工工件28，效率高且夹紧效果好，夹紧好后，气管接头一19不进气。待加工好后，气管接头二20进气辅助爪子7张开，取下已加工好的工件，加工完成。也可以采用全自动方式，在气管接头一19和气管接头二20上分别接上气管且安装上电磁阀，气管连接到气源，电磁阀连接到控制器，配合传感器，在爪子7上或顶尖2上安装能感应能够有待加工工件28靠近的传感器，配合电控技术实现全自动操作，这些控制元件及控制原理为公知常识，不再详细叙述。

除了气压来辅助驱动外，还可以为包括但不仅限于液压等方式。

驱动结构包括通过螺栓固定安装在轴套12的驱动块24，盘体3通过螺栓固定在缸体21上，驱动块24和轴套12通过螺栓安装在缸体21上，驱动块24上开有驱动凹槽，磨床上的驱动机构通过一个限位块插入到驱动凹槽中从而驱动盘体3、缸体21、轴套12以及盘体3上的爪子7旋转。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种外圆磨气动卡盘，包括安装有顶尖(2)的芯轴(1)、套设在芯轴(1)上的盘体(3)和驱动上述盘体(3)绕上述芯轴(1)转动的驱动结构，所述的盘体(3)上设有用来夹紧待加工工件的至少两个卡爪结构、用来驱动上述卡爪结构张开的驱动张开结构和用来驱动上述卡爪结构夹紧的驱动夹紧结构，其特征在于，所述的气动卡盘还包括辅助驱动装置，所述的辅助驱动装置能分别用来辅助上述驱动张开结构和上述驱动夹紧结构工作。

2.根据权利要求1所述的一种外圆磨气动卡盘，其特征在于，所述的卡爪结构包括固定安装在盘体(3)上的销子(5)、安装在销子(5)上且能绕销子(5)转动的摆臂(4)和固连在摆臂(4)上的爪子(7)，所述摆臂(4)包括分别位于销子(5)两侧上的驱动端(41)和工作端(42)，所述驱动端(41)位于盘体(3)内，所述工作端(42)上固连有上述的爪子(7)且位于盘体(3)外。

3.根据权利要求2所述的一种外圆磨气动卡盘，其特征在于，所述的爪子(7)和上述的摆臂(4)工作端(42)之间安装有滑块(6)，所述摆臂(4)工作端(42)上开有与上述滑块(6)相匹配的滑槽(45)，上述滑块(6)一端安装在滑槽(45)内，另一端抵靠在爪子(7)上，所述爪子(7)和滑块(6)通过调节螺栓(8)固定安装在摆臂(4)的工作端(42)上，所述的滑槽(45)为沿上述盘体(3)径向设置。

4.根据权利要求2或3所述的一种外圆磨气动卡盘，其特征在于，所述的爪子(7)与摆臂(4)工作端(42)接触的端面上均匀设置有多个梯形齿(71)，所述的摆臂(4)工作端(42)与爪子(7)接触的端面上设有与上述梯形齿(71)相匹配的齿槽，爪子(7)与摆臂(4)工作端(42)固连时，所述的梯形齿(71)位于对应所述的齿槽中。

5.根据权利要求4所述的一种外圆磨气动卡盘，其特征在于，所述的盘体(3)开有活动腔(31)，上述摆臂(4)驱动端(41)安装在活动腔(31)内，其工作端(42)伸出活动腔(31)位于盘体(3)外，所述活动腔(31)的腔口上螺栓固连有防尘挡板(9)。

6.根据权利要求5所述的一种外圆磨气动卡盘，其特征在于，所述的驱动张开结构包括复位弹簧一(11)、固定安装在盘体(3)上的导向套(10)和开设在摆臂(4)驱动端(41)上的导向槽一(44)，所述导向套(10)其底部固连在盘体(3)上，其开口部伸入上述的导向槽一(44)中且与导向槽一(44)之间形成一个内腔，上述复位弹簧一(11)位于内腔内且一端抵靠在上述导向套(10)的内底端，另一端抵靠在导向槽一(44)的内底端，定义摆臂(4)驱动爪子(7)夹紧待加工工件的方向为顺时针方向，所述的复位弹簧一(11)能通过作用摆臂(4)驱动端(41)使摆臂(4)进行逆时针方向工作从而使爪子(7)张开。

7.根据权利要求6所述的一种外圆磨气动卡盘，其特征在于，所述的驱动夹紧结构包括活塞(14)、复位弹簧二(15)和通过轴承(13)套设在上述芯轴(1)上的轴套(12)，所述的活塞(14)套设在上述轴套(12)上且其上开有导向槽二(141)，所述的复位弹簧二(15)一端固连在上述的轴套(12)上，另一端抵靠在导向槽二(141)的槽底部，所述的活塞(14)通过传动结构驱动上述摆臂(4)顺时针方向转动从而使爪子(7)夹紧待加工工件。

8.根据权利要求7所述的一种外圆磨气动卡盘，其特征在于，所述的传动结构包括设有斜面一(161)结构的活动环(16)和开设在上述摆臂(4)驱动端(41)上且与上述斜面一(161)结构相匹配的斜面二(43)结构，所述的活动环(16)套设在上述的活塞(14)上，所述活塞(14)驱动活动环(16)移动从而带动斜面二(43)结构在斜面一(161)结构上相对移动使摆臂(4)顺时针转动。

9.根据权利要求7所述的一种外圆磨气动卡盘，其特征在于，所述的辅助驱动装置包括缸体(21)和套设在缸体(21)上的前气路环圈(17)、后气路环圈(18)，所述的后气路环圈(18)和前气路环圈(17)上分别安装有气管接头一(19)和气管接头二(20)，所述的缸体(21)上开有通气孔一(211)和通气孔二(212)，缸体(21)、轴套(12)和活塞(14)之间形成密封的气腔一(22)，缸体(21)和活塞(14)之间还形成有密封的气腔二(23)，所述的气腔一(22)和气腔二(23)分别通过上述的通气孔一(211)和通气孔二(212)与气管接头一(19)和气管接头二(20)连通，所述气腔一(22)气压升高能驱动活塞(14)前进以驱动摆臂(4)顺时针转动，所述气腔二(23)气压升高能驱动活塞(14)后退以辅助上述驱动张开结构使摆臂(4)逆时针转动。

10.根据权利要求1所述的一种外圆磨气动卡盘，其特征在于，所述的芯轴(1)上开有锥形孔，所述顶尖(2)具有与上述锥形孔相匹配的锥形面，所述顶尖(2)安装在锥形孔中且与芯轴(1)过盈配合。