CN108421995B - 一种液压分度卡盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压分度卡盘，包括卡盘本体，卡盘本体的前端内设有夹持腔，夹持腔内设置有上下相对的上夹持座和下夹持座，上夹持座和下夹持座上分别设置有用于将工件夹紧的上夹具和下夹具，上夹持座可上下活动地设置在夹持腔内，下夹持座固定设置在夹持腔内，卡盘本体上设置有用于控制上夹持座向下将工件夹紧或向上将工件释放的液压油路，特点是液压油路上设置有压力补偿机构。优点是通过在液压油路上设置压力补偿机构，通过该压力补偿机构提供一个反向的离心力，实现对上夹持座的压力补偿，从而可避免由于夹持座和夹具的离心力所造成的夹紧力的损失，确保工件的稳定夹持，结构简单且具有较好的安全性。

Description

一种液压分度卡盘

技术领域

本发明涉及一种分度卡盘，尤其是涉及一种液压分度卡盘。

背景技术

分度卡盘是使用在数控车床上的一种高精度夹紧工装，用于夹紧工件并能够按照要求分度转动，从而实现工件在一次装夹的情况下其上的多个面可以被加工到。按照夹紧动力源来区分，分度卡盘可分为电动分度卡盘、气动分度卡盘和液压分度卡盘。

液压分度卡盘使用液压力进行夹持和分度，常规的液压分度卡盘包括卡盘本体，卡盘本体的前端设置有夹持腔，夹持腔内分别设置有上夹持座和下夹持座，上夹持座和下夹持座上分别固定安装有用于将工件夹紧的夹具，下夹持座固定设置在夹持腔内，上夹持座通过液压系统的控制可上下运动地设置在夹持腔内，通过上夹持座的运动实现工件的夹紧与释放。在工件加工过程中，夹持座和夹具随着旋转运动会产生一个离心力，若是转速达到一定程度，离心力大于液压的夹持力时，则工件易处于不被夹持的状态，导致工件容易震刀，从而对工件表面造成破坏，严重情况下可能导致工件飞出卡盘，造成生产事故。目前现有的解决方法一般有一下两种：一种是通过增加卡盘的夹持面积来增大夹持力，这样就相当于增大卡盘，使得卡盘的整体重量增加，应用在小型机床上会严重影响主轴转速；另一种是通过增加液压站的输出压力来增大夹持力，这种方式容易超出卡盘抗拉强度，长时间使用必将降低卡盘的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、可有效消除离心力的影响以确保工件得以稳定夹持的液压分度卡盘。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种液压分度卡盘，包括卡盘本体，卡盘本体的前端内设有夹持腔，所述的夹持腔内设置有上下相对的上夹持座和下夹持座，所述的上夹持座和所述的下夹持座上分别设置有用于将工件夹紧的上夹具和下夹具，所述的上夹持座可上下活动地设置在所述的夹持腔内，所述的下夹持座固定设置在所述的夹持腔内，所述的卡盘本体上设置有用于控制所述的上夹持座向下将所述的工件夹紧或向上将所述的工件释放的液压油路，所述的液压油路上设置有压力补偿机构。

所述的夹持腔内设置有用于安装所述的上夹持座的安装腔，所述的上夹持座可上下活动地设置在所述的安装腔上，所述的上夹持座与所述的安装腔之间设置有密封结构，所述的液压油路包括用于控制所述的上夹持座向下将所述的工件夹紧的夹持油路和用于控制所述的上夹持座向上将所述的工件释放的释放油路，所述的夹持油路和所述的释放油路分别与所述的安装腔相连通。上述结构设置确保了夹具对工件的稳定夹持和释放，结构简单。

所述的压力补偿机构包括一液控单向阀和压力补偿块；

所述的卡盘本体的后端自上而下设置有第一进油口和第二进油口，所述的卡盘本体的上部自前向后设置有竖向的第一安装盲孔和第二安装盲孔；

所述的第二安装盲孔内固定安装有所述的液控单向阀，所述的液控单向阀包括柱状的阀体，所述的阀体的侧壁上自上而下间隔设置有第一安装凸环、第二安装凸环和第三安装凸环，所述的第一安装凸环、所述的第二安装凸环与所述的第二安装盲孔的内侧壁之间形成一环状的第一腔室，所述的第二安装凸环、所述的第三安装凸环与所述的第二安装盲孔的内侧壁之间形成一环状的第二腔室，所述的阀体的底端面与所述的第二安装盲孔的底端面和内侧壁之间形成第三腔室，所述的第一安装凸环、所述的第二安装凸环和所述的第三安装凸环与所述的第二安装盲孔的内侧壁之间均设置有密封件，所述的阀体内设置有进油腔，所述的进油腔与所述的第三腔室相连通，所述的阀体的侧壁上设置有用于连通所述的进油腔与所述的第一腔室的第一连通孔和用于连通所述的进油腔与所述的第二腔室的第二连通孔，所述的进油腔内设置有用于控制所述的液控单向阀单向导通的阀芯组件；

所述的夹持油路包括水平设置的第一夹持过油通道、第二夹持过油通道和第三夹持过油通道，所述的第一夹持过油通道位于所述的第二夹持过油通道的下方，所述的第三夹持过油通道位于所述的第一夹持过油通道与所述的第二夹持过油通道之间，所述的第一夹持过油通道的第一端与所述的第一进油口相连通，所述的第二腔室位于所述的第一夹持过油通道的第一端与所述的第一夹持过油通道的第二端之间且与所述的第一夹持过油通道相连通，所述的第一夹持过油通道的第二端与所述的第一安装盲孔的底端相连通，所述的第一安装盲孔位于所述的第二夹持过油通道的第一端与所述的第二夹持过油通道的第二端之间且与所述的第二夹持过油通道相连通，所述的第二夹持过油通道的第一端与所述的第一腔室相连通，所述的第二夹持过油通道的第二端通过一竖向设置的第四夹持过油通道与所述的第三夹持过油通道的第一端相连通，所述的第三夹持过油通道的第二端与所述的安装腔相连通；

所述的第一安装盲孔中设置有一密封堵头，所述的密封堵头固定设置在所述的第一安装盲孔内且位于所述的第二夹持过油通道之上，所述的压力补偿块可上下活动地设置在所述的密封堵头的下方，所述的压力补偿块位于所述的第一夹持过油通道和第二夹持过油通道之间，所述的压力补偿块与所述的第一安装盲孔之间设置有密封件；

所述的释放油路包括水平设置的第一释放过油通道和第二释放过油通道，所述的第二释放过油通道位于所述的第一释放过油通道之上，且所述的第二释放过油通道位于所述的第三夹持过油通道的下方，所述的第一释放过油通道的第一端与所述的第二进油口相连通，所述的第三腔室位于所述的第一释放过油通道的第一端与所述的第一释放过油通道的第二端之间且与所述的第一释放过油通道相连通，所述的第一释放过油通道的第二端与所述的第二释放过油通道的第一端之前通过一竖向设置的第三释放过油通道相连通，所述的第二释放过油通道的第二端与所述的安装腔相连通。

上述结构，在卡盘本体上设置第一安装盲孔和第二安装盲孔分别用于安装压力补偿块和液控单向阀，不需要另外增加油路，易于加工，整体结构紧凑，且通过设置相应的密封件，可有效避免液压油的内泄，确保在对工件进行加工的过程中，压力补偿块所产生的压力全部作用于上夹持座。

所述的阀芯组件包括自上而下设置在进油腔内的阀芯、密封钢珠、控制杆和挡圈，所述的挡圈固定安装在所述的进油腔中，所述的密封钢珠安装在所述的阀芯的下方，所述的阀芯和所述的控制杆可上下活动地设置在所述的进油腔中，所述的进油腔内设置有一环状凸壁，所述的环状凸壁与所述的第二安装凸环的位置相对应，所述的环状凸壁的内径小于所述的密封钢珠的外径，所述的阀芯上套接有一弹簧，所述的弹簧的上端固定安装在所述的进油腔上，无压力状态下，所述的密封钢珠搁置在所述的环状凸壁上。上述阀芯组件结构简单，无压力状态下，油液只能从第二腔室流向第一腔室，同时截止油液反向流动，而当第三腔室的压力足够大时，可使控制杆向上运动，将搁置在环状凸壁上的密封钢珠顶开，带动阀芯向上，使得油液从第一腔室流向第二腔室，结构简单，操作方便。

所述的密封堵头与所述的压力补偿块之间设置有弹簧。弹簧的设置，保证卡盘本体在不进行加工使用时，压力补偿块处于一个合理的位置（即处于第一夹持过油通道与第二夹持过油通道之间），使压力补偿块在高速旋转下，其运动行程大于液压油的液体可压缩性。

所述的密封堵头包括与所述的第一安装盲孔紧配合的安装部，所述的安装部的下方设置有导向部，所述的弹簧套接在所述的导向部上。通过安装部用于将密封堵头安装在第一安装盲孔内，通过导向部用于安装弹簧，同时对弹簧的压缩和伸展起到导向作用。

所述的第一安装凸环的外壁上设置有安装外螺纹，所述的第二安装盲孔的内壁上设置有与所述的安装外螺纹相配合的安装内螺纹。通过安装外螺纹和安装内螺纹的配合实现将液控单向阀固定安装在第二安装盲孔内，结构简单，安装拆卸方便。

所述的密封件为密封圈。密封件选用密封圈，结构简单，成本低。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在液压油路上设置压力补偿机构，通过该压力补偿机构提供一个反向的离心力，实现对上夹持座的压力补偿，从而可避免由于夹持座和夹具的离心力所造成的夹紧力的损失，确保工件的稳定夹持，结构简单且具有较好的安全性。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为本发明中液控单向阀的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图3所示，一种液压分度卡盘，包括卡盘本体1，卡盘本体1的前端内设有夹持腔11，夹持腔11内设置有上下相对的上夹持座12和下夹持座13，上夹持座12和下夹持座13上分别设置有用于将工件2夹紧的上夹具121和下夹具131，上夹持座12可上下活动地设置在夹持腔11内，下夹持座13固定设置在夹持腔11内，卡盘本体1上设置有用于控制上夹持座12向下将工件2夹紧或向上将工件2释放的液压油路，液压油路上设置有压力补偿机构。

在此具体实施例中，夹持腔11内设置有用于安装上夹持座12的安装腔111，上夹持座12可上下活动地设置在安装腔111上，上夹持座12与安装腔111之间设置有密封结构（图中未显示），液压油路包括用于控制上夹持座12向下将工件2夹紧的夹持油路和用于控制上夹持座12向上将工件2释放的释放油路，夹持油路和释放油路分别与安装腔111相连通。上述结构设置确保了夹具对工件2的稳定夹持和释放，结构简单。

在此具体实施例中，压力补偿机构包括一液控单向阀3和压力补偿块4；

卡盘本体1的后端自上而下设置有第一进油口14和第二进油口15，卡盘本体1的上部自前向后设置有竖向的第一安装盲孔16和第二安装盲孔17；

第二安装盲孔17内固定安装有液控单向阀3，液控单向阀3包括柱状的阀体31，阀体31的侧壁上自上而下间隔设置有第一安装凸环32、第二安装凸环33和第三安装凸环34，第一安装凸环32、第二安装凸环33与第二安装盲孔17的内侧壁之间形成一环状的第一腔室311，第二安装凸环33、第三安装凸环34与第二安装盲孔17的内侧壁之间形成一环状的第二腔室312，阀体31的底端面与第二安装盲孔17的底端面和内侧壁之间形成第三腔室313，第一安装凸环32、第二安装凸环33和第三安装凸环34与第二安装盲孔17的内侧壁之间均设置有密封件5，阀体31内设置有进油腔314，进油腔314与第三腔室313相连通，阀体31的侧壁上设置有用于连通进油腔314与第一腔室311的第一连通孔315和用于连通进油腔314与第二腔室312的第二连通孔316，进油腔314内设置有用于控制液控单向阀3单向导通的阀芯组件；

夹持油路包括水平设置的第一夹持过油通道61、第二夹持过油通道62和第三夹持过油通道63，第一夹持过油通道61位于第二夹持过油通道62的下方，第三夹持过油通道63位于第一夹持过油通道61与第二夹持过油通道62之间，第一夹持过油通道61的第一端与第一进油口14相连通，第二腔室312位于第一夹持过油通道61的第一端与第一夹持过油通道61的第二端之间且与第一夹持过油通道61相连通，第一夹持过油通道61的第二端与第一安装盲孔16的底端相连通，第一安装盲孔16位于第二夹持过油通道62的第一端与第二夹持过油通道62的第二端之间且与第二夹持过油通道62相连通，第二夹持过油通道62的第一端与第一腔室311相连通，第二夹持过油通道62的第二端通过一竖向设置的第四夹持过油通道64与第三夹持过油通道63的第一端相连通，第三夹持过油通道63的第二端与安装腔111相连通；

第一安装盲孔16中设置有一密封堵头7，密封堵头7固定设置在第一安装盲孔16内且位于第二夹持过油通道62之上，压力补偿块4可上下活动地设置在密封堵头7的下方，压力补偿块4位于第一夹持过油通道61和第二夹持过油通道62之间，压力补偿块4与第一安装盲孔16之间设置有密封件5；

释放油路包括水平设置的第一释放过油通道81和第二释放过油通道82，第二释放过油通道82位于第一释放过油通道81之上，且第二释放过油通道82位于第三夹持过油通道63的下方，第一释放过油通道81的第一端与第二进油口15相连通，第三腔室313位于第一释放过油通道81的第一端与第一释放过油通道81的第二端之间且与第一释放过油通道81相连通，第一释放过油通道81的第二端与第二释放过油通道82的第一端之前通过一竖向设置的第三释放过油通道83相连通，第二释放过油通道82的第二端与安装腔111相连通。

上述结构，在卡盘本体1上设置第一安装盲孔16和第二安装盲孔17分别用于安装压力补偿块4和液控单向阀3，不需要另外增加油路，易于加工，整体结构紧凑，且通过设置相应的密封件5，可有效避免液压油的内泄，确保在对工件2进行加工的过程中，压力补偿块4所产生的压力全部作用于上夹持座12。

在此具体实施例中，阀芯组件包括自上而下设置在进油腔314内的阀芯3141、密封钢珠3142、控制杆3143和挡圈3144，挡圈3144固定安装在进油腔314中，密封钢珠3142安装在阀芯3141的下方，阀芯3141和控制杆3143可上下活动地设置在进油腔314中，进油腔314内设置有一环状凸壁3145，环状凸壁3145与第二安装凸环33的位置相对应，环状凸壁3145的内径小于密封钢珠3142的外径，阀芯3141上套接有一弹簧3146，弹簧3146的上端固定安装在进油腔314上，无压力状态下，密封钢珠3142搁置在环状凸壁3145上。上述阀芯组件结构简单，无压力状态下，油液只能从第二腔室312流向第一腔室311，同时截止油液反向流动，而当第三腔室313的压力足够大时，可使控制杆3143向上运动，将搁置在环状凸壁3145上的密封钢珠3142顶开，带动阀芯3141向上，使得油液从第一腔室311流向第二腔室312，结构简单，操作方便。

在此具体实施例中，密封堵头7与压力补偿块4之间设置有弹簧9。弹簧9的设置，保证卡盘本体1在不进行加工使用时，压力补偿块4处于一个合理的位置（即处于第一夹持过油通道61与第二夹持过油通道62之间），使压力补偿块4在高速旋转下，其运动行程大于液压油的液体可压缩性。

在此具体实施例中，密封堵头7包括与第一安装盲孔16紧配合的安装部71，安装部71的下方设置有导向部72，弹簧9套接在导向部72上。通过安装部71用于将密封堵头7安装在第一安装盲孔16内，通过导向部72用于安装弹簧9，同时对弹簧9的压缩和伸展起到导向作用。

在此具体实施例中，第一安装凸环32的外壁上设置有安装外螺纹，第二安装盲孔17的内壁上设置有与安装外螺纹相配合的安装内螺纹。通过安装外螺纹和安装内螺纹的配合实现将液控单向阀3固定安装在第二安装盲孔17内，结构简单，安装拆卸方便。

在此具体实施例中，密封件5为密封圈。密封件5选用密封圈，结构简单，成本低。

具体使用时具有以下两个状态：

（1）机床主轴未动，给第一进油口14进油，第二进油口15处于压力为零的状态，油液从第一夹持过油通道61的第一端流向第二腔室312，第二腔室312中的部分油液流向第一腔室311，第一腔室311中的油液流经第二夹持过油通道62并流向第三夹持过油通道63，油液通过第三夹持过油通道63进入到安装腔111中，上夹持座12和上夹具121冲油顶出，将工件2夹紧固定；第二腔室312中的部分油液流向第一夹持过油通道61的第二端，通过第一夹持过油通道61的第二端流向第一安装盲孔16，这部分油液受密封堵头7的作用停止继续流动，此时压力补偿块4两端的油压一致；

启动机床主轴，卡盘旋转，在高速旋转下，上夹持座12和上夹具121产生一个离心力，同时压力补偿块4也产生一个离心力，压力补偿块4产生的离心力的作用方向与上夹持座12所产生的离心力的作用方向相对，由帕斯卡定律：加在密闭液体任一部分的压强，必然按其原来的大小，由液体向各个方向传递，同一个密闭容器P相同，公式P=F/S，只要压力补偿块4所产生的压力大于上夹持座12的压力，则上夹持座12不会产生位移，能够将工件2牢牢地夹持住；

（2）机床主轴停止，此时第一进油口14的压力为零，即第一腔室311、第二腔室312和第二夹持过油通道62的第一端以及第三夹持过油通道63的第二端的压力皆为零，给第二进油口15进油，油液从第一释放过油通道81的第一端流金第三腔室313流向第一释放过油通道81的第二端，并通过第一释放过油通道81的第二端流向第二释放过油通道82，由于第三腔室313中的压力足够大，迫使第一腔室311和第二腔室312连通，使夹持油路中的油液从第三夹持过油通道63流向第二夹持过油通道62并进入到第一腔室311中，通过第一腔室311流向第二腔室312，使上夹持座12回退，此时可取出工件2。

Claims (6)

1.一种液压分度卡盘，包括卡盘本体，卡盘本体的前端内设有夹持腔，所述的夹持腔内设置有上下相对的上夹持座和下夹持座，所述的上夹持座和所述的下夹持座上分别设置有用于将工件夹紧的上夹具和下夹具，所述的上夹持座可上下活动地设置在所述的夹持腔内，所述的下夹持座固定设置在所述的夹持腔内，所述的卡盘本体上设置有用于控制所述的上夹持座向下将所述的工件夹紧或向上将所述的工件释放的液压油路，其特征在于所述的液压油路上设置有压力补偿机构；

所述的夹持腔内设置有用于安装所述的上夹持座的安装腔，所述的上夹持座可上下活动地设置在所述的安装腔上，所述的上夹持座与所述的安装腔之间设置有密封结构，所述的液压油路包括用于控制所述的上夹持座向下将所述的工件夹紧的夹持油路和用于控制所述的上夹持座向上将所述的工件释放的释放油路，所述的夹持油路和所述的释放油路分别与所述的安装腔相连通；

所述的压力补偿机构包括一液控单向阀和压力补偿块；

所述的卡盘本体的后端自上而下设置有第一进油口和第二进油口，所述的卡盘本体的上部自前向后设置有竖向的第一安装盲孔和第二安装盲孔；

所述的第二安装盲孔内固定安装有所述的液控单向阀，所述的液控单向阀包括柱状的阀体，所述的阀体的侧壁上自上而下间隔设置有第一安装凸环、第二安装凸环和第三安装凸环，所述的第一安装凸环、所述的第二安装凸环与所述的第二安装盲孔的内侧壁之间形成一环状的第一腔室，所述的第二安装凸环、所述的第三安装凸环与所述的第二安装盲孔的内侧壁之间形成一环状的第二腔室，所述的阀体的底端面与所述的第二安装盲孔的底端面和内侧壁之间形成第三腔室，所述的第一安装凸环、所述的第二安装凸环和所述的第三安装凸环与所述的第二安装盲孔的内侧壁之间均设置有密封件，所述的阀体内设置有进油腔，所述的进油腔与所述的第三腔室相连通，所述的阀体的侧壁上设置有用于连通所述的进油腔与所述的第一腔室的第一连通孔和用于连通所述的进油腔与所述的第二腔室的第二连通孔，所述的进油腔内设置有用于控制所述的液控单向阀单向导通的阀芯组件；

所述的夹持油路包括水平设置的第一夹持过油通道、第二夹持过油通道和第三夹持过油通道，所述的第一夹持过油通道位于所述的第二夹持过油通道的下方，所述的第三夹持过油通道位于所述的第一夹持过油通道与所述的第二夹持过油通道之间，所述的第一夹持过油通道的第一端与所述的第一进油口相连通，所述的第二腔室位于所述的第一夹持过油通道的第一端与所述的第一夹持过油通道的第二端之间且与所述的第一夹持过油通道相连通，所述的第一夹持过油通道的第二端与所述的第一安装盲孔的底端相连通，所述的第一安装盲孔位于所述的第二夹持过油通道的第一端与所述的第二夹持过油通道的第二端之间且与所述的第二夹持过油通道相连通，所述的第二夹持过油通道的第一端与所述的第一腔室相连通，所述的第二夹持过油通道的第二端通过一竖向设置的第四夹持过油通道与所述的第三夹持过油通道的第一端相连通，所述的第三夹持过油通道的第二端与所述的安装腔相连通；

所述的第一安装盲孔中设置有一密封堵头，所述的密封堵头固定设置在所述的第一安装盲孔内且位于所述的第二夹持过油通道之上，所述的压力补偿块可上下活动地设置在所述的密封堵头的下方，所述的压力补偿块位于所述的第一夹持过油通道和第二夹持过油通道之间，所述的压力补偿块与所述的第一安装盲孔之间设置有密封件；

所述的释放油路包括水平设置的第一释放过油通道和第二释放过油通道，所述的第二释放过油通道位于所述的第一释放过油通道之上，且所述的第二释放过油通道位于所述的第三夹持过油通道的下方，所述的第一释放过油通道的第一端与所述的第二进油口相连通，所述的第三腔室位于所述的第一释放过油通道的第一端与所述的第一释放过油通道的第二端之间且与所述的第一释放过油通道相连通，所述的第一释放过油通道的第二端与所述的第二释放过油通道的第一端之前通过一竖向设置的第三释放过油通道相连通，所述的第二释放过油通道的第二端与所述的安装腔相连通。

2.如权利要求1所述的一种液压分度卡盘，其特征在于所述的阀芯组件包括自上而下设置在进油腔内的阀芯、密封钢珠、控制杆和挡圈，所述的挡圈固定安装在所述的进油腔中，所述的密封钢珠安装在所述的阀芯的下方，所述的阀芯和所述的控制杆可上下活动地设置在所述的进油腔中，所述的进油腔内设置有一环状凸壁，所述的环状凸壁与所述的第二安装凸环的位置相对应，所述的环状凸壁的内径小于所述的密封钢珠的外径，所述的阀芯上套接有一弹簧，所述的弹簧的上端固定安装在所述的进油腔上，无压力状态下，所述的密封钢珠搁置在所述的环状凸壁上。

3.如权利要求1所述的一种液压分度卡盘，其特征在于所述的密封堵头与所述的压力补偿块之间设置有弹簧。

4.如权利要求3所述的一种液压分度卡盘，其特征在于所述的密封堵头包括与所述的第一安装盲孔紧配合的安装部，所述的安装部的下方设置有导向部，所述的弹簧套接在所述的导向部上。

5.如权利要求1所述的一种液压分度卡盘，其特征在于所述的第一安装凸环的外壁上设置有安装外螺纹，所述的第二安装盲孔的内壁上设置有与所述的安装外螺纹相配合的安装内螺纹。

6.如权利要求1所述的一种液压分度卡盘，其特征在于所述的密封件为密封圈。