CN111036948B - 一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床，涉及车床夹持装置的技术领域，其包括机架，机架的一端转动连接有主轴，主轴上设置有三爪卡盘与传动机构，三爪卡盘包括盘身、转动板与三个卡爪；传动装置包括转轴、太阳轮、内齿圈、至少三个行星轮与一个用于限制行星轮转动的限制机构。本发明不需要再车窗上再设置电机，不仅节约了资源，同时操作工人只需将工件放置在三爪卡盘上并控制主轴转动；三爪卡盘便会自动卡紧工件，并且在卡紧工件后不再需操作工人操控主轴，主轴便会自动带动工件进行转动，减少了操作工人的操作步骤，提高了加工效率。

Description

一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床

技术领域

本发明涉及车床夹持装置的技术领域，尤其是涉及一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床。

背景技术

立式车床与普通车床的区别在于其主轴是垂直的，相当于把普通车床竖直立了起来。由于其工作台处于水平位置，适用于加工直径大而长度短的重型零件。因此在加工大直径的法兰的周面和端面时，多使用立式车床。车床上多使用三爪卡盘夹紧法兰，因为三爪卡盘能够自动将法兰的轴心与车床主轴的轴心对齐。目前的三爪卡盘分为电动与手动两种，手动卡盘由于需要操作工人手动操作，因此每次夹紧法兰时的夹紧力均不同，相对于使用电动卡盘的车床而言，使用手动卡盘的车长增大了法兰的加工误差。

目前，公告日期为2017年08月08日，公告号为CN206382584U的中国实用新型专利提出了一种电动卡盘及其卡盘体，卡盘体包括端面螺纹盘和与所述端面螺纹盘连接而共同旋转的带齿离合盘，所述端面螺纹盘具有带有斜面的凹槽，且所述带齿离合盘具有与所述带有斜面的凹槽咬合连接的带有斜面的凸块，或者所述端面螺纹盘具有带有斜面的凸块，且所述带齿离合盘具有与所述带有斜面的凸块咬合连接的带有斜面的凹槽；电动卡盘包括卡盘体、卡爪及电动机构，电动机构包括依次连接的偏心轴、传动轴和电机，所述偏心轴与所述带齿离合盘连接，所述偏心轴及所述传动轴为中空结构，所述电机通过皮带、皮带轮带动所述传动轴及所述偏心轴旋转，卡爪于端面螺纹盘固定连接。在操纵卡盘夹紧时，使电机转动，之后通过皮带轮、传动轴、偏心轴、带齿离合盘与端面螺纹盘的传动，进而带动卡爪同步移动，以夹紧工件。

上述中的现有技术方案需要在车床上单独设置一个电机用以驱动三爪卡盘，而电机除了能够操纵三爪卡盘夹紧或松开外无法起到其它作用，造成了一定的资源浪费。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床，能够通过主轴的转动控制三爪卡盘的夹紧或松开，不用再额外增加电机，节省了资源。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床，包括机架，机架的一端转动连接有主轴，主轴上设置有三爪卡盘与传动机构，三爪卡盘包括盘身、转动板与三个卡爪，盘身的端面上沿垂直于自身轴心的方向均匀开设有三个滑槽，一个卡爪对应卡接入一个滑槽内，且卡爪沿滑槽的长度方向与盘身滑移连接，转动板与盘身同轴转动连接，转动板的一端面上开设有螺旋槽，卡爪插入滑槽内的一端面上开设有齿牙，转动板与卡爪啮合；传动装置包括太阳轮、内齿圈、至少三个行星轮与一个用于限制行星轮转动的限制机构；太阳轮与主轴同轴固定连接，太阳轮与行星轮啮合，行星轮与内齿圈啮合，内齿圈与三爪卡盘的盘身固定连接，限制机构与机架连接。

通过采用上述技术方案，当需要夹紧工件时，先将工件放置在三爪卡盘上，之后启动车床的主轴使主轴转动，此时再太阳轮、行星轮与齿圈的传动下，转动板与盘身发生相对转动，此时卡盘卡爪在转动板的带动下朝向盘身的轴心滑移，进而夹紧工件；在卡爪夹紧工件后，由于限制机构的限制，使转动板与盘身同轴转动，此时便可以对工件进行车削；该方案中不需要再车窗上再设置电机，不仅节约了资源，同时操作工人只需将工件放置在三爪卡盘上并控制主轴转动，三爪卡盘便会自动卡紧工件，并且在卡紧工件后不再需操作工人操控主轴，主轴便会自动带动工件进行转动，减少了操作工人的操作步骤，提高了加工效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：内齿圈靠近盘身的端面与转动板远离卡爪的一端面抵接。

通过采用上述技术方案，可以避免转动板沿自身的轴心在内齿圈与盘身之间滑移，进而导致卡爪与转动板无法啮合，提升了三爪卡盘的使用稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：内齿圈与转动板之间设置有推力轴承，内齿圈通过推力轴承与转动板抵接。

通过采用上述技术方案，减少了内齿圈与转动板之间的摩擦力，减少了能耗，同时减缓了内齿圈与转动板之间的磨损速率，提高了内齿圈与转动板的寿命。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：限制机构包括行星架、扭力限制器与限制板，行星架呈圆环形且行星架与主轴同轴转动连接，多个行星轮沿行星架的轴心均匀布置，且行星轮转动连接在行星架的端面上，限制板与车床的机架固定连接，扭力限制器的两端分别与行星架和限制板固定连接。

通过采用上述技术方案，主轴转动时，由于扭力限制器的设置，行星架与转轴相对转动，此时三爪卡盘的三个卡夹会先朝向盘身的轴心滑移，在卡爪卡紧工件后，由于扭力限制器的作用，行星架与转轴同步转动，此时工件便在主轴的带动下发生转动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：扭力限制器包括输入轴、输出轴、多个限制销、与限制销数量相同的压缩弹簧；输入轴与输出轴同轴转动连接，输入轴与限制版固定连接，输出轴与行星架同轴固定连接；输入轴靠近输出轴的端面上开设有与限制销数量相同的销孔，输出轴靠近输入轴的端面上开设有与限制销数量相同的限制槽，销孔与限制槽均沿输入轴的轴心均与分布，压缩弹簧与限制销依次插入销孔内，且限制销与压缩弹簧抵接，限制销靠近输出轴的一端设置有滑移面。

通过采用上述技术方案，在主轴转动时，由于限制销在压缩弹簧的作用下插入了限制槽内，此时输入轴与输出轴不发生相对转动，因此行星架相对于转轴转动，此时三爪卡盘的三个卡夹会先朝向盘身的轴心滑移；在卡爪卡紧工件后，外齿圈无法转动，此时强迫行星架转动，行星架在转动时输出轴压迫限制销的滑移面，给限制销一个朝向压缩弹簧的分力，迫使限制销从限制槽中脱出，此时行星架与转轴同速转动，此时工件便在主轴的带动下发生转动；在需要松开工件时，只需反向转动主轴，限制销卡入限制槽内，便可以通过传动机构的连动使三个卡爪朝远离盘身轴心的方向滑移，以松开工件。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：扭力限制器还包括与限制销数量相同的调节螺栓，调节螺栓与输入轴螺纹连接，且调节螺栓设置在输入轴远离输出轴的端面上，调节螺栓伸入输入轴的一端与压缩弹簧远离限制销的一端抵接。

通过采用上述技术方案，当调节螺栓拧紧时，压缩弹簧的弹力变大，此时只有在卡爪夹紧力更大时才可为输出轴提供更大的扭矩，进而使输出轴有更大的力压动限制销；同理可知，当调节螺栓拧松使，压缩弹簧的弹力变小，此时减小了卡爪的夹紧力；因此在需要调节三爪卡盘卡爪的夹紧力时，只需拧动调节螺栓即可。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：调节螺栓的螺栓头穿过限制板，使调节螺栓的螺栓头处于限制板与机架之间。

通过采用上述技术方案，在操作工人需要调整夹爪的夹持力时，只需在限制板与机架之间拧动调节螺栓即可，即使不将扭力限制器从限制板上拆下也可调整卡爪的夹持力，便于操作工人操作。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：主轴呈空心设置。

通过采用上述技术方案，在加工长度较长的轴类零件时，为了便于加工通常需要将轴类零件插入到车床的主轴内，将转轴设置呈中空，轴类零件仍可以穿过转轴插入到主轴内，便于车床加工轴类零件，提高了车床的适配性。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过传动装置的设置，使得车床不需要再车窗上再设置驱动三爪卡盘的电机，不仅节约了资源，同时操作工人只需将工件放置在三爪卡盘上并控制主轴转动，三爪卡盘便会自动卡紧工件，并且在卡紧工件后不再需操作工人操控主轴，主轴便会自动带动工件进行转动，减少了操作工人的操作步骤，提高了加工效率；

2.通过扭力限制器的设置，使得操作工人在操控主轴转动时，三爪卡盘便自动卡紧工件并带动工件转动；在反向站东主轴时，三爪卡盘便自动将工件松开。

3.通过调节螺栓的设置，只需在限制板与机架之间拧动调节螺栓即可调节卡爪的夹持力，不需将扭力限制器从限制板上拆下后调整，便于操作工人操作。

附图说明

图1为本实施例的整体结构示意图；

图2为本实施例的局部结构爆炸示意图；

图3为扭力限制器的爆炸示意图。

附图标记：1、机架；11、主轴；2、三爪卡盘；21、盘身；211、滑槽；22、卡爪；221、齿牙；23、转动板；231、螺旋槽；3、传动装置；31、太阳轮；32、行星轮；33、内齿圈；331、保护板；4、限制机构；41、行星架；42、限制板；421、支腿；5、推力轴承；6、扭力限制器；61、输入轴；611、销孔；62、输出轴；621、限制槽；63、限制销；64、压缩弹簧；65、调节螺栓；66、第一半壳；67、第二半壳。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，本实施例提出了一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床，包括机架1，机架1的一端转动连接有主轴11，主轴11呈空心设置，主轴11上远离机架1的一端设置有三爪卡盘2。三爪卡盘2包括盘身21与三个卡爪22，盘身21远离机架1的端面上沿垂直于自身轴心的方向均匀开设有三个滑槽211，一个卡爪22对应卡接入一个滑槽211内，且卡爪22沿滑槽211的长度方向与盘身21滑移连接。

参照图1及图2，三爪卡盘2还包括转动板23，转动板23与盘身21同轴转动连接，转动板23与车床的主轴11同轴键连接。盘身21呈中空设置，转动板23设置在盘身21内。转动板23靠近卡爪22的一端面上开设有螺旋槽231，卡爪22插入滑槽211内的一端面上开设有齿牙221，转动板23上的螺旋槽231与卡爪22上的齿牙221啮合。

主轴11上还设置有传动装置3，传动装置3包括太阳轮31、内齿圈33、至少三个行星轮32与一个用于限制行星轮32转动的限制机构4，限制机构4包括行星架41、扭力限制器6与限制板42。太阳轮31设置在机架1与转动板23之间，且太阳轮31与主轴11同轴键连接，太阳轮31与行星轮32啮合，行星轮32与内齿圈33啮合。

行星架41呈圆环形且行星架41与主轴11同轴转动连接，行星架41设置在太阳轮31与机架1之间。本实施例中行星轮32设置为三个，三个行星轮32沿行星架41的轴心均匀分布，且三个行星轮32均转动连接在行星架41靠近太阳轮31的端面上。

内齿圈33与转动板23之间设置有推力轴承5，推力轴承5同轴套设在主轴11的外周面上。推力轴承5的一端面与转动板23靠近内齿圈33的一端面抵接，推力轴承5的另一个端面与内齿圈33靠近转动板23的一端面抵接。

内齿圈33的外周面上一体成型或通过螺栓固定连接有保护板331，保护板331呈圆环形，且保护板331靠近盘身21的一端与盘身21通过螺栓固定连接。如此设置，通过内齿圈33与推力轴承5的推动，防止转动板23从盘身21内脱出。

限制板42设置在行星架41与机架1之间，且限制板42靠近机架1的一端通过螺栓固定连接有支腿421，支腿421再通过螺栓固定连接在机架1上。扭力限制器6设置在限制板42与行星架41之间，保护板331靠近限制板42的一端与限制板42抵接，进而将扭力限制器6包裹在保护板331内。

参照图2及图3，扭力限制器6包括输入轴61、输出轴62、第一半壳66、第二半壳67、多个限制销63、与限制销63数量相同的压缩弹簧64、与限制销63数量相同的调节螺栓65。输入轴61与输出轴62均套设在车床的主轴11的外周面上，且输入轴61与输出轴62均与主轴11转动连接。

输入轴61上沿自身的轴心均匀开设有多个的销孔611，且多个销孔611的轴心均平行与输入轴61的轴心。输出轴62靠近输出轴62的端面上开设有与销孔611数量相同的限制槽621，限制槽621的位置与输入轴61上销孔611的位置相对应。

限制销63靠近输出轴62的一端呈四分之一球状，限制槽621也呈四分之一球状。限制销63的球面为滑移面，当夹紧三爪卡盘2时，限制槽621的滑移面与限制销63的球面抵接；限制销63的平面为施力面，当松开三爪卡盘2时，限制销63的施力面与限制槽621的平面抵接。

在安装时先将压缩弹簧64插入销孔611内，之后将限制销63插入销孔611内，使销孔611与压缩弹簧64抵接；最后将输入轴61与输出轴62对接，使限制销63插入限制槽621内。第一半壳66与第二半壳67将输入轴61与输出轴62包裹在一起，进而使输入轴61与输出轴62的端面互相抵接，第一半壳66与第二半壳67通过螺栓固定连接。输入轴61通过键或螺栓与第一半壳66同轴固定连接，第一半壳66与限制板42通过螺栓固定连接。输出轴62远离输入轴61的一端穿过第二半壳67，且输出轴62通过螺栓或键与行星架41同轴固定连接，输出轴62与第二半壳67同轴转动连接。

调节螺栓65设置在输入轴61远离输出轴62的一端，且调节螺栓65穿过限制板42与第一半壳66后，从销孔611远离输出轴62的一端插入到销孔611内，并且调节螺栓65与销孔611螺纹连接，调节螺栓65的螺栓头处于限制板42与机架1之间，插入销孔611内的调节螺栓65与压缩弹簧64远离限制销63的一端抵接。

本实施例的实施原理为：

当需要夹紧轴类工件时，将轴类工件穿过三爪卡盘2与转动板23后插入到车床的主轴11内，之后启动车床的驱动电机使主轴11转动，由于限制销63插入在限制槽621内，行星架41无法与主轴11同步转动；此时转动板23与主轴11同步转动，而盘身21在太阳轮31、行星轮32与齿圈的带动下与主轴11发生相对转动，三爪卡盘2的三个卡爪22在螺旋槽231与齿牙221的带动下逐步朝盘身21的轴心方向运动，进而夹紧轴类工件；在三个卡爪22夹紧轴类工件后，盘身21无法与主轴11再发生相对转动，此时扭力限制器6的输出轴62在扭转力的作用下，将限制销63从限制槽621内压出；此时行星架41与主轴11同步转动，太阳轮31、行星轮32与内齿圈33均不再发生相对转动，此时盘身21与转动板23均与主轴11同步转动，如此便可以加工轴类工件；

在需要卸下轴类零件时，时车床的驱动电机反向转动，此时限制销63再次插入限制槽621内，且输出轴62的扭转力无法将限制销63从轴类工件内压出，此时再太阳轮31、行星轮32与齿圈的带动下，盘身21与转动板23发生与夹紧时方向相反的相对转动，进而使三个卡爪22松开轴类工件。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床，包括机架（1），机架（1）的一端转动连接有主轴（11），主轴（11）上设置有三爪卡盘（2），三爪卡盘（2）包括盘身（21）与三个卡爪（22），盘身（21）的端面上沿垂直于自身轴心的方向均匀开设有三个滑槽（211），一个卡爪（22）对应卡接入一个滑槽（211）内，且卡爪（22）沿滑槽（211）的长度方向与盘身（21）滑移连接，其特征在于，

三爪卡盘（2）还包括转动板（23），转动板（23）与盘身（21）同轴转动连接，转动板（23）的一端面上开设有螺旋槽（231），卡爪（22）插入滑槽（211）内的一端面上开设有齿牙（221），转动板（23）与卡爪（22）啮合；主轴（11）上还设置有传动装置（3），传动装置（3）包括太阳轮（31）、内齿圈（33）、至少三个行星轮（32）与一个用于限制行星轮（32）转动的限制机构（4）；太阳轮（31）与主轴（11）同轴固定连接，太阳轮（31）与行星轮（32）啮合，行星轮（32）与内齿圈（33）啮合，内齿圈（33）与三爪卡盘（2）的盘身（21）固定连接，限制机构（4）与机架（1）连接。

2.根据权利要求1所述的一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床，其特征在于：所述内齿圈（33）靠近盘身（21）的端面与转动板（23）远离卡爪（22）的一端面抵接。

3.根据权利要求2所述的一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床，其特征在于：所述内齿圈（33）与转动板（23）之间设置有推力轴承（5），内齿圈（33）通过推力轴承（5）与转动板（23）抵接。

4.根据权利要求1-3中任意一条所述的一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床，其特征在于：所述限制机构（4）包括行星架（41）、扭力限制器（6）与限制板（42），行星架（41）呈圆环形且行星架（41）与主轴（11）同轴转动连接，多个行星轮（32）沿行星架（41）的轴心均匀布置，且行星轮（32）转动连接在行星架（41）的端面上，限制板（42）与车床的机架（1）固定连接，扭力限制器（6）的两端分别与行星架（41）和限制板（42）固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床，其特征在于：所述扭力限制器（6）包括输入轴（61）、输出轴（62）、多个限制销（63）、与限制销（63）数量相同的压缩弹簧（64）；输入轴（61）与输出轴（62）同轴转动连接，输入轴（61）与限制板（42）固定连接，输出轴（62）与行星架（41）同轴固定连接；输入轴（61）靠近输出轴（62）的端面上开设有与限制销（63）数量相同的销孔（611），输出轴（62）靠近输入轴（61）的端面上开设有与限制销（63）数量相同的限制槽（621），销孔（611）与限制槽（621）均沿输入轴（61）的轴心均与分布，压缩弹簧（64）与限制销（63）依次插入销孔（611）内，且限制销（63）与压缩弹簧（64）抵接，限制销（63）靠近输出轴（62）的一端设置有滑移面。

6.根据权利要求5所述的一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床，其特征在于：所述扭力限制器（6）还包括与限制销（63）数量相同的调节螺栓（65），调节螺栓（65）与输入轴（61）螺纹连接，且调节螺栓（65）设置在输入轴（61）远离输出轴（62）的端面上，调节螺栓（65）伸入输入轴（61）的一端与压缩弹簧（64）远离限制销（63）的一端抵接。

7.根据权利要求6所述的一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床，其特征在于：所述调节螺栓（65）的螺栓头穿过限制板（42），使调节螺栓（65）的螺栓头处于限制板（42）与机架（1）之间。

8.根据权利要求1所述的一种通过主轴转动操控三爪卡盘夹紧的车床，其特征在于：所述主轴（11）呈空心设置。

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