CN106077729A - 用于车床卡盘开闭及锁紧的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于车床领域，具体提供一种用于车床卡盘开闭及锁紧的装置。本发明旨在解决现有车床卡盘装卡工件时效率低、液压卡盘加工工件时耗能高的问题。为此目的，本发明的装置包括：弹簧拉紧装置和液压缸，所述弹簧拉紧装置的一端与所述卡盘固定连接，所述弹簧拉紧装置的另一端能够被所述液压缸轴向驱动，所述弹簧拉紧装置包括第一弹簧，所述第一弹簧能够对所述卡盘提供拉紧力并因此使所述卡盘的活动卡爪合拢，所述液压缸用于沿轴向推动所述弹簧拉紧装置的所述另一端，以便克服所述第一弹簧的弹力并因此使所述卡盘的活动卡爪张开。由于常态下通过弹簧给卡盘施加拉紧力，本发明的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置有效地降低了卡盘卡紧时的能耗。

Description

用于车床卡盘开闭及锁紧的装置

技术领域

本发明属于车床领域，具体提供一种用于车床卡盘开闭及锁紧的装置。

背景技术

早在20世纪50年代，就已经出现了用于磨削小孔的高频电主轴，当时的变频器采用真空电子管，虽然转速高，但功率小，转矩也小。随着高速切削发展的需要和功率电子器件、微电子器件的计算机技术的发展，产生了全固态原件的变频器和矢量控制驱动器；加上混合陶瓷轴承的出现，使得在20世纪80年代末、90年代初出现了用于铣削、车削、加工中心等加工的大功率、大转矩、高转速的电主轴。而这些车削电主轴在应用上一般是直接连接手动卡盘或者液压卡盘配旋转缸一起使用，这样不但在加工换件上效率低、液压站一直工作，很是耗能，并且回转油缸容易漏油给环境带来一定程度的污染。

相应地，本领域需要一种新的卡盘装夹结构来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的车床手动卡盘装卡工件时效率低、液压卡盘加工工件时能耗高的问题，本发明提供了一种用于车床卡盘开闭及锁紧的装置。所述装置包括弹簧拉紧装置和液压缸，所述弹簧拉紧装置的一端与所述卡盘固定连接，所述弹簧拉紧装置的另一端能够被所述液压缸轴向驱动，所述弹簧拉紧装置包括第一弹簧，所述第一弹簧能够对所述卡盘提供拉紧力并因此使所述卡盘的活动卡爪合拢，所述液压缸用于沿轴向推动所述弹簧拉紧装置的所述另一端，以便克服所述第一弹簧的弹力并因此使所述卡盘的活动卡爪张开。

在上述用于车床卡盘开闭及锁紧的装置的优选实施方式中，所述弹簧拉紧装置还包括拉杆，所述拉杆的一端与所述卡盘固定连接，所述拉杆的另一端邻近所述液压缸并且能够被所述液压缸的活塞沿轴向推动。

在上述用于车床卡盘开闭及锁紧的装置的优选实施方式中，所述车床包括电主轴，所述电主轴包括壳体和设置在该壳体内的旋转轴，所述旋转轴与所述卡盘固定连接。

在上述用于车床卡盘开闭及锁紧的装置的优选实施方式中，所述旋转轴上设置有通孔，所述通孔沿所述旋转轴的轴线方向贯穿所述旋转轴，所述拉杆和所述第一弹簧设置在所述通孔内，并且所述第一弹簧的一端与所述通孔的内壁抵靠。

在上述用于车床卡盘开闭及锁紧的装置的优选实施方式中，所述弹簧拉紧装置还包括设置在所述拉杆上的锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述拉杆通过螺纹固定连接，所述锁紧螺母的一端与所述第一弹簧抵接。

在上述用于车床卡盘开闭及锁紧的装置的优选实施方式中，所述弹簧拉紧装置还包括套设在所述拉杆上的导向套，所述导向套介于所述第一弹簧与所述锁紧螺母之间。

在上述用于车床卡盘开闭及锁紧的装置的优选实施方式中，所述第一弹簧是蝶簧。

在上述用于车床卡盘开闭及锁紧的装置的优选实施方式中，所述装置还包括锁紧装置，当所述液压缸沿轴向推动所述拉杆并因此撑开所述卡盘时，所述锁紧装置锁紧所述旋转轴，阻止所述卡盘旋转。

在上述用于车床卡盘开闭及锁紧的装置的优选实施方式中，所述锁紧装置包括相邻设置的正扣体和反扣体，所述正扣体与所述液压油缸的缸体固定连接，所述反扣体与所述旋转轴固定连接，当所述液压缸沿轴向推动所述拉杆并因此撑开所述卡盘时，所述正扣体与所述反扣体接合并因此锁紧所述旋转轴。

在上述用于车床卡盘开闭及锁紧的装置的优选实施方式中，所述锁紧装置还包括第二弹簧和弹簧压盖，所述第二弹簧的一端抵靠在所述正扣体上，所述第二弹簧的另一端抵靠在所述弹簧压盖上，所述弹簧压盖与所述电主轴的壳体固定连接。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，电主轴的旋转轴内设置有通孔，通孔内安装有拉杆和弹簧，拉杆的一端与卡盘固定连接，拉杆的另一端与液压油缸的活塞抵靠，弹簧的一端与旋转轴抵接，弹簧的另一端与拉杆抵接。在常态下，借助弹簧的弹力将卡盘拉紧，使卡爪合拢。当卡盘需要被撑开时，液压缸克服弹簧的作用力推动拉杆，使卡爪张开，此时与液压缸缸体相连的正扣体与连接到旋转轴的反扣体彼此接合，形成相互作用力实现自锁紧。当卡盘需要卡紧时，液压缸的活塞缩回，由弹簧的弹力驱动拉杆复位，拉紧卡盘并因此使卡爪合拢。一方面，由于在常态下通过弹簧给卡盘施加拉紧力，本发明的装置能够大幅度降低卡盘卡紧时的能耗。另一方面，在使卡爪张开的过程中，本发明的装置能够借助正扣体与反扣体的巧妙设置来实现自锁，因此能够有效减轻轴承在轴向上承受的推力，提高其使用寿命。

附图说明

图1是本发明的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置的机构示意图。

图2是本发明的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置的局部放大图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然附图中各个构件及其位置关系是按一定比例绘制的，但这种位置关系非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置主要包括：卡盘1、液压缸9和用于固定、驱动卡盘1的电主轴3，电主轴3的上端与卡盘1的下端固定连接，电主轴3的下端与液压缸9的上端连接。液压缸9又包括：第一液压接头901、第二液压接头902、缸体903、活塞904和缸座905。卡盘1又包括卡盘体101、卡爪驱动机构102和活动卡爪103。关于图1的方位，需要指出的是，尽管图1中整体上按照竖直方向示出了本发明的车床卡盘开闭及锁紧装置，但是这种图示仅仅是为了方便描述，在实际应用中该装置实际上是水平设置的。

继续参阅图1，电主轴3包括壳体301和放置在其内的旋转轴302，壳体301的下端与缸体903连接，优选地采用螺栓连接，并且液压缸9可沿旋转轴302的轴线方向略微浮动。旋转轴302的上端与卡盘体101的下端固定连接。旋转轴302的内部设置有一个通孔，该通孔沿旋转轴302的轴线方向贯穿旋转轴302，并且该通孔上设置有一个环形凸阶3021。在该通孔的内部又设置有连杆2，连杆2的上端通过螺栓12与卡爪驱动机构102固定连接。连杆2的下端设置有螺纹，并且连杆2的下端面能够与活塞904抵靠。

本领域技术人员能够理解的是，旋转轴302与卡盘体101的连接方式可根据不同形式的电主轴进行选择，例如，通过螺栓、平键轴、花键轴等方式固定连接。本领域技术人员还能够理解的是，连杆2与卡爪驱动机构102除了通过螺栓的固定连接方式外还可以采用其他的固定连接方式，例如通过螺纹、销钉等固定连接方式。

继续参阅图1，连杆2上安装有第一弹簧4、导向套5和锁紧螺母6。优选地，第一弹簧4采用蝶形弹簧。锁紧螺母6与连杆2设置有螺纹的下端螺纹连接。导向套5可滑动地套在连杆2上，并且位于锁紧螺母6的上面。第一弹簧4套在连杆2上，第一弹簧4的一端抵靠在导向套5上，第一弹簧4的另一端抵靠在环形凸阶3021上，并且第一弹簧4的内径大于连杆2的直径，第一弹簧4的外径小于旋转轴302的通孔内径。优选地，可以在第一弹簧4和环形凸阶3021之间设置一个垫片。本领域技术人员能够理解的是，锁紧螺母6可用于调整第一弹簧4，以便调整拉杆2施加到卡爪驱动机构102上的拉紧力大小。本领域技术人员还能够理解的是，导向套5与锁紧螺母6可以做成一个整体。在组装好的状态下，第一弹簧4处于压缩状态，因此借助连杆2和螺栓12将拉紧力施加到卡爪驱动机构102上，使活动卡爪103处于合拢状态。

需要说明的是，锁紧螺母6的外缘直径需小于旋转轴302的通孔内径；导向套5的外径略小于旋转轴302的通孔内径，并且导向套5的外圆周上设置有至少一条环形槽，用以减少导向套5与旋转轴302的通孔的接触面积，同时也能够防止导向套5出现卡死现象。进一步，导向套5与旋转轴302的通孔之间设置有润滑油，或者在导向套5的外圆周上设置固体润滑剂。

继续参阅图1，本发明的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置还包括位于电主轴3与液压缸9之间的锁紧机构，该锁紧机构又包括正扣体7、反扣体8、第二弹簧10和弹簧压盖11，优选地第二弹簧10采用波形弹簧。

如图1和图2所示，正扣体7与缸座905固定连接，反扣体8与旋转轴302固定连接，正扣体7位于反扣体8的上侧，并且正扣体7和反扣体8上均设置有一个能够使两者贴合的环形面。弹簧压盖11与电主轴3的壳体301固定连接，并且弹簧压盖11上还设置有一个孔，该孔用于使缸座905穿过，与正扣体7连接。第二弹簧10设置在正扣体7和弹簧压盖11之间，并且具有一定的预紧力，用于压紧正扣体7，使其与反扣体8脱离。

需要说明的是，正扣体7与缸座905的连接，优选地采用螺栓连接，或者本领域技术人员可以根据具体情况采用其他连接方式，例如螺纹连接、焊接等。反扣体8与旋转轴302的连接，优选地采用螺纹连接，或者本领域技术人员可以根据具体情况采用其他的连接方式，例如过盈配合、螺栓连接、焊接等。弹簧压盖11与电主轴3的壳体301之间的连接，优选地采用螺栓连接，或者本领域技术人员可以根据具体情况采用其他连接方式，例如螺纹连接、焊接等。本领域技术人员能够理解的是，弹簧压盖11上的孔还具有一定的导向作用和防尘作用，优选地，可在该孔的内壁或缸座905的外圆周上设置固体润滑剂。

综上所述，当卡盘1需要撑开时，第二液压接头902接高压油，第一液压接头901接回油管路，在高压油的作用下，活塞904推动连杆2向上运动，进而连杆2推动卡爪驱动机构102使活动卡爪103张开，卡盘1被撑开。与此同时，被压缩的第一弹簧4会给拉杆2施加一个反作用力，并且通过拉杆2将该反作用力传递给活塞904，进而使液压缸9(具体是缸体903和缸座905)受到一个向下的作用力，在这个力的作用下正扣体7与液压缸9一起(具体是与缸座905一起)克服第二弹簧11的压力，向下运动，使得正扣体7与反扣体8的环形面相贴合，进而锁死旋转轴302和卡盘1。

当卡盘1需要卡紧时，第一液压接头901接高压油，第二液压接头902接回油管路，在高压油的作用下，活塞904向下退回缸体903复位。在活塞904缩回缸体903的过程中，拉杆2和卡爪驱动机构102在第一弹簧4的作用下向下运动，因此使活动卡爪103合拢。同时，正扣体7由于高压油的反作用在第二弹簧10的作用下与反扣体8脱离，旋转轴302和卡盘1被解锁。

需要说明的是，由于卡盘1旋转时会带动拉杆2一起旋转，可在旋转轴302的通孔下端设置一个卡簧，该卡簧通过限定锁紧螺母6最下端的位置来限定拉杆2运动到最下端的位置，使拉杆2与活塞904之间不接触。本领域技术人员能够理解的是，也可以在旋转轴302的下端面处安装一个中间有孔的垫片，该垫片通过反扣体8与旋转轴302固定连接，使得拉杆2能够穿过垫片的中间孔，锁紧螺母6不能穿过垫片的中间孔，以此来实现卡盘1旋转时，拉杆2与活塞904不接触。或者本领域技术人员还可以对拉杆2的长度进行合理的设计，使得卡盘1未放置工件时，拉杆2与活塞904抵靠，卡盘1放置工件时，拉杆2不与活塞904接触，或者拉杆2在任何情况下都不与活塞904接触。

本领域技术人员应该理解的是，虽然上述具体实施方式是根据图1和图2中竖直绘制、布局的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置进行描述的，但这并不影响其水平安装和使用效果。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于车床卡盘开闭及锁紧的装置，其特征在于，所述装置包括弹簧拉紧装置和液压缸，所述弹簧拉紧装置的一端与所述卡盘固定连接，所述弹簧拉紧装置的另一端能够被所述液压缸轴向驱动，

所述弹簧拉紧装置包括第一弹簧，所述第一弹簧能够对所述卡盘提供拉紧力并因此使所述卡盘的活动卡爪合拢，

所述液压缸用于沿轴向推动所述弹簧拉紧装置的所述另一端，以便克服所述第一弹簧的弹力并因此使所述卡盘的活动卡爪张开。

2.根据权利要求1所述的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置，其特征在于，所述弹簧拉紧装置还包括拉杆，所述拉杆的一端与所述卡盘固定连接，所述拉杆的另一端邻近所述液压缸并且能够被所述液压缸的活塞沿轴向推动。

3.根据权利要求2所述的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置，其特征在于，所述车床包括电主轴，所述电主轴包括壳体和设置在该壳体内的旋转轴，所述旋转轴与所述卡盘固定连接。

4.根据权利要求3所述的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置，其特征在于，所述旋转轴上设置有通孔，所述通孔沿所述旋转轴的轴线方向贯穿所述旋转轴，所述拉杆和所述第一弹簧设置在所述通孔内，并且所述第一弹簧的一端与所述通孔的内壁抵靠。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置，其特征在于，所述弹簧拉紧装置还包括设置在所述拉杆上的锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述拉杆通过螺纹固定连接，所述锁紧螺母的一端与所述第一弹簧抵接。

6.根据权利要求5所述的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置，其特征在于，所述弹簧拉紧装置还包括套设在所述拉杆上的导向套，所述导向套介于所述第一弹簧与所述锁紧螺母之间。

7.根据权利要求6所述的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置，其特征在于，所述第一弹簧是蝶簧。

8.根据权利要求7所述的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置，其特征在于，所述装置还包括锁紧装置，当所述液压缸沿轴向推动所述拉杆并因此撑开所述卡盘时，所述锁紧装置锁紧所述旋转轴，阻止所述卡盘旋转。

9.根据权利要求8所述的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置，其特征在于，所述锁紧装置包括相邻设置的正扣体和反扣体，所述正扣体与所述液压油缸的缸体固定连接，所述反扣体与所述旋转轴固定连接，

当所述液压缸沿轴向推动所述拉杆并因此撑开所述卡盘时，所述正扣体与所述反扣体接合并因此锁紧所述旋转轴。

10.根据权利要求9所述的用于车床卡盘开闭及锁紧的装置，其特征在于，所述锁紧装置还包括第二弹簧和弹簧压盖，所述第二弹簧的一端抵靠在所述正扣体上，所述第二弹簧的另一端抵靠在所述弹簧压盖上，所述弹簧压盖与所述电主轴的壳体固定连接。