CN114147627A - 磨床液压浮动卡盘头架 - Google Patents

Abstract

本发明属于数控机床技术领域，且公开了磨床液压浮动卡盘头架，包括头架箱体，所述头架箱体的内部固定安装有旋转主轴部件，所述头架箱体的底端设有锁紧螺栓，所述头架箱体的右端固定安装有力矩电机总成，所述旋转主轴部件的左端固定安装有浮动卡盘。本发明通过力矩电机转子与主轴本体和浮动卡盘之间为固定连接，光栅鼓本体通过电机法兰和光栅鼓调整环与力矩电机转子进行固定连接，力矩电机总成直接控制浮动卡盘转动，在传动中不存在联轴器弹性过度，同时搭配编码器读数头对浮动卡盘的转动进行实时精准的检测，并且传递至控制器内上，从而使控制器实现可以精准的控制头架箱体的转速和角度以及对异型轮廓工件进行精密仿型磨削。

Description

磨床液压浮动卡盘头架

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，具体为磨床液压浮动卡盘头架。

背景技术

卡盘头架是安装在数控机床上用于对工件进行夹紧的组件，是数控机床上重要的组件之一，主要应用于凸轮轴类和异型轴类零件精密磨削加工中，例如发动机凸轮轴和油泵凸轮轴等，凸轮轴零件和异型轴类零件在精密磨削过程中，头架的回转精度和刚性、回转定位精度、头架的响应速度，是影响其磨削精度、异型轮廓尺寸精度和表面质量的重要因素之一。

传统的磨床头架采用伺服电机驱动，采用联轴器与旋转主轴连接的结构，编码器集成在伺服电机内，在精密磨削过程中，由于需要通过联轴器对过渡，实际回转定位精度会存在误差和响应速度滞后的情况，不能完全满足异型轮廓精密磨削要求；另外，传统的磨床头架大多采用普通的伺服电机作为驱动组件，但普通的伺服电机低速扭矩弱，而如果选用低速大扭矩的伺服电机则会导致生产成本增加；另一方面，如图8所示，现有的磨床头架在使用时，若出现工件的夹持面为毛坯面或粗加工面的情况，会导致工件端面顶尖孔与工件夹持面不同心，传统的磨床头架大多使用刚性卡盘和刚性爪夹持工件，会导致卡爪夹偏和夹伤工件，严重影响异型轴类零件磨削的加工精度。

发明内容

本发明的目的在于提供磨床液压浮动卡盘头架，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：磨床液压浮动卡盘头架，包括头架箱体，所述头架箱体的内部固定安装有旋转主轴部件，所述头架箱体的底端设有锁紧螺栓，所述头架箱体的右端固定安装有力矩电机总成，所述旋转主轴部件的左端固定安装有浮动卡盘，所述浮动卡盘的中部固定安装有顶尖，所述浮动卡盘的左端固定安装有浮动卡爪，所述浮动卡盘的中部固定安装有定位销和定位块，所述力矩电机总成的右端固定安装有回转油缸，所述旋转主轴部件的中部设有卡盘拉杆，所述回转油缸的右端固定安装有位置信号开关；

控制终端控制数控机床上的液压油通过回转油缸上的出油口一进入，从而驱动回转油缸的活塞向右运动，由于回转油缸内的活塞与卡盘拉杆固定连接，从而可以带动卡盘拉杆右移，由于浮动卡爪是固定安装在浮动卡盘上活动连接的球头上，在卡盘拉杆右移时可以带动推拉法兰向右运动，推拉法兰右移时通过推拉法兰与球头接触的一侧凸起向右运动，将球头远离浮动卡爪的一端向远离轴线的一侧旋转，从而使球头远离浮动卡爪的一侧向轴线进行旋转运动，从而对工件进行夹紧，当工件被夹紧后，卡盘拉杆和回转油缸上的活塞不在继续运动，同时活塞运动至位置信号开关的后端，此时位置信号开关检测到活塞到达停止点，从而向控制终端传递出夹紧完毕的信号，并且控制终端接受到信号后，将信号反馈至数控机床上的控制器，使控制器进入下一工序动作，对工件进行磨削加工，从而实现自动化控制，在工件磨削完成对工件放松时，控制终端向控制器输出命令，使液压油通过回转油缸上的出油口二进入，从而控制回转油缸的活塞反向运动，使卡盘拉杆左移，从而带动安装在浮动球头上的浮动卡爪靠近轴线的一端向远离轴线的一侧运动，使浮动卡爪对工件放松，此时活塞运动至于位置信号开关上设置的另一个停止点上，使位置信号开关获得放松信号，并将信号反馈至控制器，使控制器发出进入下一工序的命令；

通过力矩电机转子与主轴本体和浮动卡盘之间为固定连接，光栅鼓本体通过电机法兰和光栅鼓调整环与力矩电机转子进行固定连接，力矩电机总成直接控制浮动卡盘转动，可以实现力矩电机总成在向浮动卡盘传递动力时没有动力损失，从而使浮动卡盘可以保持力矩电机总成原有的低速高扭矩、回转刚性好，响应速度快的特点，不需要选用低速大扭矩的伺服电机作为驱动部件，从而降低了本产品的生产成本，在传动中不存在联轴器弹性过度，同时搭配编码器读数头对浮动卡盘的转动进行实时精准的检测，并且传递至控制器内上，从而使控制器实现可以精准的控制头架箱体的转速和角度以及对异型轮廓工件进行精密仿型磨削，由于本产品采用浮动卡盘和浮动卡爪，通过顶尖和工件顶尖孔进行唯一定心，可以补偿和柔性夹持工件外圆，不会夹偏、夹伤工件，保证异型轴类工件精密磨削加工，并且可以调节对工件的夹持力，适用于对不同工件进行加工。

优选的，所述旋转主轴部件包括主轴套筒，所述主轴套筒固定安装在头架箱体的内腔中，所述主轴套筒的左端固定安装有轴承压盖，所述主轴套筒的内腔活动连接有主轴本体，所述主轴本体的左右两段分别固定安装有前角接触轴承和后角接触轴承，所述前角接触轴承的内部固定安装有隔套一和精密锁紧螺母一，所述后角接触轴承的内部固定安装有隔套二和精密锁紧螺母二，所述主轴套筒的左端设有O型密封圈一，所述主轴套筒的右端固定安装有主轴后盖，所述主轴后盖的左端贴合有O型密封圈二，所述主轴本体的左端固定安装有卡盘安装法兰，所述主轴本体的左端套接有主密封圈，所述主轴本体的右端套接有骨架油封，所述主轴后盖的右端固定安装有油封盖板，所述主轴套筒的左端固定安装有气密封盖；

将隔套一套在三个前角接触轴承的右端，然后通过旋转精密锁紧螺母一将隔套一与主轴本体锁紧，同理，将隔套二套在两个后角接触轴承的左端，然后旋转精密锁紧螺母二对隔套二进行锁紧；

通过设置隔套一和隔套二可以实现对三个前角接触轴承和两个后角接触轴承的密封，并且通过使用精密锁紧螺母一和精密锁紧螺母二锁紧隔套一和隔套二，可以实现便于拆卸和维修前角接触轴承和后角接触轴承的特点，极大程度的降低了保养维护成本。

优选的，所述前角接触轴承共有三个，三个所述前角接触轴承之间相互接触，所述后角接触轴承共有两个，两个所述后角接触轴承之间相互贴合，三个所述前角接触轴承和两个后角接触轴承均采用重载预紧，三个所述前角接触轴承为25°接触角精密轴承并采用三联配置的安装方式，两个所述后角接触轴承为15°接触角精密轴承并采用背对背的安装方式，三个所述前角接触轴承的外壁与主轴套筒的安装止口接触；

前角接触轴承的外壁与主轴套筒的安装止口接触在实现定位的同时，还可以承受径向剪切力，三个前角接触轴承可以承受径向负荷和两个轴向负荷，三个前角接触轴承和两个后角接触轴承的安装方式可以提供的前角接触轴承和后角接触轴承刚性相对较高，而且可承受倾覆力矩。

优选的，所述轴承压盖采用过盈预紧在三个前角接触轴承的左端，所述轴承压盖位于气密封盖的内部，所述轴承压盖的左端与卡盘安装法兰固定连接；

采用过盈预紧的轴承压盖可整体提升主轴回转精度和回转刚性。

优选的，所述主密封圈和O型密封圈二均采用静密封的形式进行密封，所述主轴套筒和主轴后盖将O型密封圈二压紧，所述卡盘安装法兰与轴承压盖将主密封圈压紧，所述油封盖板和主轴后盖将骨架油封压紧，所述油封盖板采用动密封的形式进行密封；

通过主轴套筒和主轴后盖将O型密封圈二压紧、卡盘安装法兰与轴承压盖将主密封圈压紧和油封盖板和主轴后盖将骨架油封压紧的方式，可以实现对O型密封圈二、主密封圈和骨架油封密封的牢固性，避免发生泄露。

优选的，所述气密封盖与卡盘安装法兰之间设有气环间隙，所述气环间隙采用迷宫密封结构；

采用迷宫密封结构形式的气环间隙，使气源在密封端面间形成刚性气膜,起到冷却、防尘、防磨削液等作用，前后采用多层密封的结构，有效防止磨削液、砂轮颗粒、铁屑进入轴承内部，从而延长主轴的寿命。

优选的，所述力矩电机总成包括电机箱套，所述电机箱套固定安装在头架箱体的右端，所述电机箱套的左端通过螺栓连接有力矩电机定子和连接盘，所述旋转主轴部件的右端固定安装有力矩电机转子、电机法兰和光栅鼓调整环，所述光栅鼓调整环的右端固定安装有光栅鼓本体，所述连接盘的右端固定安装有编码器安装板和编码器读数头，所述电机箱套的内部固定安装有油缸安装法兰，所述油缸安装法兰的外侧套接有油封组件，所述电机箱套的右侧面固定安装有后盖，所述后盖的右端固定安装有油封压板，所述电机箱套的后端固定安装有冷却液出管和冷却液进管；

对装置通电，力矩电机定子和力矩电机转子受到电力驱动，使力矩电机转子旋转，由于电机法兰与力矩电机转子固定连接，从而带动电机法兰旋转，电机法兰和油缸安装法兰、顶尖、主轴本体、卡盘安装法兰、浮动卡盘、定位销、定位块和顶尖之间均为固定连接，因此在电机法兰转动时可以带动油缸安装法兰、顶尖、主轴本体、卡盘安装法兰、浮动卡盘、定位销、定位块和顶尖一起缓慢转动；

通过电机法兰带动定位销和定位块缓慢旋转，可以有效的避免因为转动速度过快导致定位销和定位块的端部出现径向跳动的情况，并且可以保证在对齐工件后，驱动定位销和定位块的动力可以最小的减速负载达到稳定定位的效果，从而降低了力矩电机总成的负担。

优选的，所述连接盘位于力矩电机定子的右侧，所述光栅鼓调整环位于电机法兰的右侧，所述力矩电机转子位于电机法兰的内部。

优选的，所述编码器读数头位于编码器安装板的右侧，所述冷却液出管位于冷却液进管的右侧，所述冷却液出管和冷却液进管连接端的轴线处于竖直状态；

在定位销、定位块和顶尖旋转时，编码器读数头可以读取旋转角度，并将旋转角度传递至控制终端，当浮动卡盘带动定位销旋转至与工件上的定位孔对齐后，数控机床上的尾架机构向工件运动顶紧工件，使工件远离尾架的一端与顶尖接触，使定位销插入定位孔内，对工件的中心进行定位，确定工件的角度；

控制终端接受到旋转信息后，精准的控制旋转浮动卡盘的旋转角度，从而实现精准的控制控制旋转浮动卡盘在与工件对齐时的角度，保证了精准连接。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过力矩电机转子与主轴本体和浮动卡盘之间为固定连接，光栅鼓本体通过电机法兰和光栅鼓调整环与力矩电机转子进行固定连接，力矩电机总成直接控制浮动卡盘转动，在传动中不存在联轴器弹性过度，同时搭配编码器读数头对浮动卡盘的转动进行实时精准的检测，并且传递至控制器内上，从而使控制器实现可以精准的控制头架箱体的转速和角度以及对异型轮廓工件进行精密仿型磨削。

2、本发明通过采用力矩电机总成直接控制浮动卡盘转动的方式，由于不存在联轴器对动力的过度，可以实现力矩电机总成在向浮动卡盘传递动力时没有动力损失，从而使浮动卡盘可以保持力矩电机总成原有的低速高扭矩、回转刚性好，响应速度快的特点，不需要选用低速大扭矩的伺服电机作为驱动部件，从而降低了本产品的生产成本。

3、本发明通过采用浮动卡爪与浮动卡盘上的浮动球头传动连接，通过在回转油缸上设置出油口一和出油口二，通过对出油口一和出油口二分别进入液压油，可以带动回转油缸的活塞向右或向左运动，由于回转油缸内的活塞与卡盘拉杆固定连接，从而可以带动卡盘拉杆右移，从而带动浮动卡爪自动进行夹持或放松，由于本产品采用浮动卡盘和浮动卡爪，通过顶尖和工件顶尖孔进行唯一定心，可以补偿和柔性夹持工件外圆，不会夹偏、夹伤工件，保证异型轴类工件精密磨削加工，并且可以调节对工件的夹持力，适用于对不同工件进行加工。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构剖视正视示意图；

图3为本发明结构左视示意图；

图4为本发明结构右视示意图；

图5为本发明结构力矩电机总成连接示意图；

图6为本发明结构旋转主轴部件连接示意图；

图7为本发明结构主轴本体左视示意图；

图8为本发明结构工件夹持示意图；

图9为本发明结构异型轴类工件磨削示意图；

图10为本发明结构浮动卡爪夹紧放松状态示意图。

图中：1、头架箱体；2、旋转主轴部件；201、主轴套筒；202、轴承压盖；203、主轴本体；204、前角接触轴承；205、隔套一；206、精密锁紧螺母一；207、后角接触轴承；208、隔套二；209、精密锁紧螺母二；210、O型密封圈一；211、O型密封圈二；212、卡盘安装法兰；213、主密封圈；214、主轴后盖；215、油封盖板；216、骨架油封；217、气密封盖；3、力矩电机总成；301、电机箱套；302、力矩电机定子；303、连接盘；304、力矩电机转子；305、电机法兰；306、光栅鼓调整环；307、光栅鼓本体；308、编码器安装板；309、编码器读数头；310、油缸安装法兰；311、油封组件；312、后盖；313、油封压板；314、冷却液出管；315、冷却液进管；4、锁紧螺栓；5、浮动卡盘；6、顶尖；7、浮动卡爪；8、定位销；9、定位块；10、回转油缸；11、卡盘拉杆；12、位置信号开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图10所示，本发明实施例中，磨床液压浮动卡盘头架，包括头架箱体1，头架箱体1的内部固定安装有旋转主轴部件2，头架箱体1的底端设有锁紧螺栓4，头架箱体1的右端固定安装有力矩电机总成3，旋转主轴部件2的左端固定安装有浮动卡盘5，浮动卡盘5的中部固定安装有顶尖6，浮动卡盘5的左端固定安装有浮动卡爪7，浮动卡盘5的中部固定安装有定位销8和定位块9，力矩电机总成3的右端固定安装有回转油缸10，旋转主轴部件2的中部设有卡盘拉杆11，回转油缸10的右端固定安装有位置信号开关12；

控制终端控制数控机床上的液压油通过回转油缸10上的出油口一进入，从而驱动回转油缸10的活塞向右运动，由于回转油缸10内的活塞与卡盘拉杆11固定连接，从而可以带动卡盘拉杆11右移，如图10所示，由于浮动卡爪7是固定安装在浮动卡盘5上活动连接的球头上，在卡盘拉杆11右移时可以带动推拉法兰向右运动，推拉法兰右移时通过推拉法兰与球头接触的一侧凸起向右运动，将球头远离浮动卡爪7的一端向远离轴线的一侧旋转，从而使球头远离浮动卡爪7的一侧向轴线进行旋转运动，从而对工件进行夹紧，当工件被夹紧后，卡盘拉杆11和回转油缸10上的活塞不在继续运动，同时活塞运动至位置信号开关12的后端，此时位置信号开关12检测到活塞到达停止点，从而向控制终端传递出夹紧完毕的信号，并且控制终端接受到信号后，将信号反馈至数控机床上的控制器，使控制器进入下一工序动作，对工件进行磨削加工，从而实现自动化控制，在工件磨削完成对工件放松时，控制终端向控制器输出命令，使液压油通过回转油缸10上的出油口二进入，从而控制回转油缸10的活塞反向运动，使卡盘拉杆11左移，从而带动安装在浮动球头上的浮动卡爪7靠近轴线的一端向远离轴线的一侧运动，使浮动卡爪7对工件放松，此时活塞运动至于位置信号开关12上设置的另一个停止点上，使位置信号开关12获得放松信号，并将信号反馈至控制器，使控制器发出进入下一工序的命令；

通过力矩电机转子304与主轴本体203和浮动卡盘5之间为固定连接，光栅鼓本体307通过电机法兰305和光栅鼓调整环306与力矩电机转子304进行固定连接，力矩电机总成3直接控制浮动卡盘5转动，可以实现力矩电机总成3在向浮动卡盘5传递动力时没有动力损失，从而使浮动卡盘5可以保持力矩电机总成3原有的低速高扭矩、回转刚性好，响应速度快的特点，不需要选用低速大扭矩的伺服电机作为驱动部件，从而降低了本产品的生产成本，在传动中不存在联轴器弹性过度，同时搭配编码器读数头309对浮动卡盘5的转动进行实时精准的检测，并且传递至控制器内上，从而使控制器实现可以精准的控制头架箱体1的转速和角度以及对异型轮廓工件进行精密仿型磨削，由于本产品采用浮动卡盘5和浮动卡爪7，通过顶尖6和工件顶尖孔进行唯一定心，可以补偿和柔性夹持工件外圆，不会夹偏、夹伤工件，保证异型轴类工件精密磨削加工，并且可以调节对工件的夹持力，适用于对不同工件进行加工。

其中，旋转主轴部件2包括主轴套筒201，主轴套筒201固定安装在头架箱体1的内腔中，主轴套筒201的左端固定安装有轴承压盖202，主轴套筒201的内腔活动连接有主轴本体203，主轴本体203的左右两段分别固定安装有前角接触轴承204和后角接触轴承207，前角接触轴承204的内部固定安装有隔套一205和精密锁紧螺母一206，后角接触轴承207的内部固定安装有隔套二208和精密锁紧螺母二209，主轴套筒201的左端设有O型密封圈一210，主轴套筒201的右端固定安装有主轴后盖214，主轴后盖214的左端贴合有O型密封圈二211，主轴本体203的左端固定安装有卡盘安装法兰212，主轴本体203的左端套接有主密封圈213，主轴本体203的右端套接有骨架油封216，主轴后盖214的右端固定安装有油封盖板215，主轴套筒201的左端固定安装有气密封盖217；

将隔套一205套在三个前角接触轴承204的右端，然后通过旋转精密锁紧螺母一206将隔套一205与主轴本体203锁紧，同理，将隔套二208套在两个后角接触轴承207的左端，然后旋转精密锁紧螺母二209对隔套二208进行锁紧；

通过设置隔套一205和隔套二208可以实现对三个前角接触轴承204和两个后角接触轴承207的密封，并且通过使用精密锁紧螺母一206和精密锁紧螺母二209锁紧隔套一205和隔套二208，可以实现便于拆卸和维修前角接触轴承204和后角接触轴承207的特点，极大程度的降低了保养维护成本。

其中，前角接触轴承204共有三个，三个前角接触轴承204之间相互接触，后角接触轴承207共有两个，两个后角接触轴承207之间相互贴合，三个前角接触轴承204和两个后角接触轴承207均采用重载预紧，三个前角接触轴承204为25°接触角精密轴承并采用三联配置的安装方式，两个后角接触轴承207为15°接触角精密轴承并采用背对背的安装方式，三个前角接触轴承204的外壁与主轴套筒201的安装止口接触；

前角接触轴承204的外壁与主轴套筒201的安装止口接触在实现定位的同时，还可以承受径向剪切力，三个前角接触轴承204可以承受径向负荷和两个轴向负荷，三个前角接触轴承204和两个后角接触轴承207的安装方式可以提供的前角接触轴承204和后角接触轴承207刚性相对较高，而且可承受倾覆力矩。

其中，轴承压盖202采用过盈预紧在三个前角接触轴承204的左端，轴承压盖202位于气密封盖217的内部，轴承压盖202的左端与卡盘安装法兰212固定连接；

采用过盈预紧的轴承压盖202可整体提升主轴回转精度和回转刚性。

其中，主密封圈213和O型密封圈二211均采用静密封的形式进行密封，主轴套筒201和主轴后盖214将O型密封圈二211压紧，卡盘安装法兰212与轴承压盖202将主密封圈213压紧，油封盖板215和主轴后盖214将骨架油封216压紧，油封盖板215采用动密封的形式进行密封；

通过主轴套筒201和主轴后盖214将O型密封圈二211压紧、卡盘安装法兰212与轴承压盖202将主密封圈213压紧和油封盖板215和主轴后盖214将骨架油封216压紧的方式，可以实现对O型密封圈二211、主密封圈213和骨架油封216密封的牢固性，避免发生泄露。

其中，气密封盖217与卡盘安装法兰212之间设有气环间隙，气环间隙采用迷宫密封结构；

采用迷宫密封结构形式的气环间隙，使气源在密封端面间形成刚性气膜,起到冷却、防尘、防磨削液等作用，前后采用多层密封的结构，有效防止磨削液、砂轮颗粒、铁屑进入轴承内部，从而延长主轴的寿命。

其中，力矩电机总成3包括电机箱套301，电机箱套301固定安装在头架箱体1的右端，电机箱套301的左端通过螺栓连接有力矩电机定子302和连接盘303，旋转主轴部件2的右端固定安装有力矩电机转子304、电机法兰305和光栅鼓调整环306，光栅鼓调整环306的右端固定安装有光栅鼓本体307，连接盘303的右端固定安装有编码器安装板308和编码器读数头309，电机箱套301的内部固定安装有油缸安装法兰310，油缸安装法兰310的外侧套接有油封组件311，电机箱套301的右侧面固定安装有后盖312，后盖312的右端固定安装有油封压板313，电机箱套301的后端固定安装有冷却液出管314和冷却液进管315，其中，连接盘303位于力矩电机定子302的右侧，光栅鼓调整环306位于电机法兰305的右侧，力矩电机转子304位于电机法兰305的内部；

对装置通电，力矩电机定子302和力矩电机转子304受到电力驱动，使力矩电机转子304旋转，由于电机法兰305与力矩电机转子304固定连接，从而带动电机法兰305旋转，电机法兰305和油缸安装法兰310、顶尖6、主轴本体203、卡盘安装法兰212、浮动卡盘5、定位销8、定位块9和顶尖6之间均为固定连接，因此在电机法兰305转动时可以带动油缸安装法兰310、顶尖6、主轴本体203、卡盘安装法兰212、浮动卡盘5、定位销8、定位块9和顶尖6一起缓慢转动；

通过电机法兰305带动定位销8和定位块9缓慢旋转，可以有效的避免因为转动速度过快导致定位销8和定位块9的端部出现径向跳动的情况，并且可以保证在对齐工件后，驱动定位销8和定位块9的动力可以最小的减速负载达到稳定定位的效果，从而降低了力矩电机总成3的负担。

其中，编码器读数头309位于编码器安装板308的右侧，冷却液出管314位于冷却液进管315的右侧，冷却液出管314和冷却液进管315连接端的轴线处于竖直状态；

在定位销8、定位块9和顶尖6旋转时，编码器读数头309可以读取旋转角度，并将旋转角度传递至控制终端，当浮动卡盘5带动定位销8旋转至与工件上的定位孔对齐后，数控机床上的尾架机构向工件运动顶紧工件，使工件远离尾架的一端与顶尖6接触，使定位销8插入定位孔内，对工件的中心进行定位，确定工件的角度；

控制终端接受到旋转信息后，精准的控制旋转浮动卡盘5的旋转角度，从而实现精准的控制控制旋转浮动卡盘5在与工件对齐时的角度，保证了精准连接。

工作原理及使用流程：

在使用时，对装置通电，力矩电机定子302和力矩电机转子304受到电力驱动，使力矩电机转子304旋转，由于电机法兰305与力矩电机转子304固定连接，从而带动电机法兰305旋转，电机法兰305和油缸安装法兰310、顶尖6、主轴本体203、卡盘安装法兰212、浮动卡盘5、定位销8、定位块9和顶尖6之间均为固定连接，因此在电机法兰305转动时可以带动油缸安装法兰310、顶尖6、主轴本体203、卡盘安装法兰212、浮动卡盘5、定位销8、定位块9和顶尖6一起缓慢转动；

在定位销8、定位块9和顶尖6旋转时，编码器读数头309可以读取旋转角度，并将旋转角度传递至控制终端，控制终端接受到旋转信息后，精准的控制旋转浮动卡盘5的旋转角度，当浮动卡盘5带动定位销8旋转至与工件上的定位孔对齐后，数控机床上的尾架机构向工件运动顶紧工件，使工件远离尾架的一端与顶尖6接触，使定位销8插入定位孔内，对工件的中心进行定位，确定工件的角度；

然后对工件进行夹持，控制终端控制数控机床上的液压油通过回转油缸10上的出油口一进入，从而驱动回转油缸10的活塞向右运动，由于回转油缸10内的活塞与卡盘拉杆11固定连接，从而可以带动卡盘拉杆11右移，由于浮动卡爪7是传动连接在浮动卡盘5上安装的球头上，从而在卡盘拉杆11右移时可以带动安装浮动卡爪7靠近轴线的一端向工件运动，从而对工件进行夹紧，当工件被夹紧后，卡盘拉杆11和回转油缸10上的活塞不在继续运动，同时活塞运动至位置信号开关12的后端，此时位置信号开关12检测到活塞到达停止点，从而向控制终端传递出夹紧完毕的信号，并且控制终端接受到信号后，将信号反馈至数控机床上的控制器，使控制器进入下一工序动作，对工件进行磨削加工，从而实现自动化控制；

在工件磨削完成对工件放松时，控制终端向控制器输出命令，使液压油通过回转油缸10上的出油口二进入，从而控制回转油缸10的活塞反向运动，使卡盘拉杆11左移，从而带动安装在浮动球头上的浮动卡爪7靠近轴线的一端向远离轴线的一侧运动，使浮动卡爪7对工件放松，此时活塞运动至于位置信号开关12上设置的另一个停止点上，使位置信号开关12获得放松信号，并将信号反馈至控制器，使控制器发出进入下一工序的命令。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.磨床液压浮动卡盘头架，包括头架箱体(1)，其特征在于：所述头架箱体(1)的内部固定安装有旋转主轴部件(2)，所述头架箱体(1)的底端设有锁紧螺栓(4)，所述头架箱体(1)的右端固定安装有力矩电机总成(3)，所述旋转主轴部件(2)的左端固定安装有浮动卡盘(5)，所述浮动卡盘(5)的中部固定安装有顶尖(6)，所述浮动卡盘(5)的左端固定安装有浮动卡爪(7)，所述浮动卡盘(5)的中部固定安装有定位销(8)和定位块(9)，所述力矩电机总成(3)的右端固定安装有回转油缸(10)，所述旋转主轴部件(2)的中部设有卡盘拉杆(11)，所述回转油缸(10)的右端固定安装有位置信号开关(12)。

2.根据权利要求1所述的磨床液压浮动卡盘头架，其特征在于：所述旋转主轴部件(2)包括主轴套筒(201)，所述主轴套筒(201)固定安装在头架箱体(1)的内腔中，所述主轴套筒(201)的左端固定安装有轴承压盖(202)，所述主轴套筒(201)的内腔活动连接有主轴本体(203)，所述主轴本体(203)的左右两段分别固定安装有前角接触轴承(204)和后角接触轴承(207)，所述前角接触轴承(204)的内部固定安装有隔套一(205)和精密锁紧螺母一(206)，所述后角接触轴承(207)的内部固定安装有隔套二(208)和精密锁紧螺母二(209)，所述主轴套筒(201)的左端设有O型密封圈一(210)，所述主轴套筒(201)的右端固定安装有主轴后盖(214)，所述主轴后盖(214)的左端贴合有O型密封圈二(211)，所述主轴本体(203)的左端固定安装有卡盘安装法兰(212)，所述主轴本体(203)的左端套接有主密封圈(213)，所述主轴本体(203)的右端套接有骨架油封(216)，所述主轴后盖(214)的右端固定安装有油封盖板(215)，所述主轴套筒(201)的左端固定安装有气密封盖(217)。

3.根据权利要求2所述的磨床液压浮动卡盘头架，其特征在于：所述前角接触轴承(204)共有三个，三个所述前角接触轴承(204)之间相互接触，所述后角接触轴承(207)共有两个，两个所述后角接触轴承(207)之间相互贴合，三个所述前角接触轴承(204)和两个后角接触轴承(207)均采用重载预紧，三个所述前角接触轴承(204)为25°接触角精密轴承并采用三联配置的安装方式，两个所述后角接触轴承(207)为15°接触角精密轴承并采用背对背的安装方式，三个所述前角接触轴承(204)的外壁与主轴套筒(201)的安装止口接触。

4.根据权利要求2所述的磨床液压浮动卡盘头架，其特征在于：所述轴承压盖(202)采用过盈预紧在三个前角接触轴承(204)的左端，所述轴承压盖(202)位于气密封盖(217)的内部，所述轴承压盖(202)的左端与卡盘安装法兰(212)固定连接。

5.根据权利要求2所述的磨床液压浮动卡盘头架，其特征在于：所述主密封圈(213)和O型密封圈二(211)均采用静密封的形式进行密封，所述主轴套筒(201)和主轴后盖(214)将O型密封圈二(211)压紧，所述卡盘安装法兰(212)与轴承压盖(202)将主密封圈(213)压紧，所述油封盖板(215)和主轴后盖(214)将骨架油封(216)压紧，所述油封盖板(215)采用动密封的形式进行密封。

6.根据权利要求2所述的磨床液压浮动卡盘头架，其特征在于：所述气密封盖(217)与卡盘安装法兰(212)之间设有气环间隙，所述气环间隙采用迷宫密封结构。

7.根据权利要求1所述的磨床液压浮动卡盘头架，其特征在于：所述力矩电机总成(3)包括电机箱套(301)，所述电机箱套(301)固定安装在头架箱体(1)的右端，所述电机箱套(301)的左端通过螺栓连接有力矩电机定子(302)和连接盘(303)，所述旋转主轴部件(2)的右端固定安装有力矩电机转子(304)、电机法兰(305)和光栅鼓调整环(306)，所述光栅鼓调整环(306)的右端固定安装有光栅鼓本体(307)，所述连接盘(303)的右端固定安装有编码器安装板(308)和编码器读数头(309)，所述电机箱套(301)的内部固定安装有油缸安装法兰(310)，所述油缸安装法兰(310)的外侧套接有油封组件(311)，所述电机箱套(301)的右侧面固定安装有后盖(312)，所述后盖(312)的右端固定安装有油封压板(313)，所述电机箱套(301)的后端固定安装有冷却液出管(314)和冷却液进管(315)。

8.根据权利要求7所述的磨床液压浮动卡盘头架，其特征在于：所述连接盘(303)位于力矩电机定子(302)的右侧，所述光栅鼓调整环(306)位于电机法兰(305)的右侧，所述力矩电机转子(304)位于电机法兰(305)的内部。

9.根据权利要求7所述的磨床液压浮动卡盘头架，其特征在于：所述编码器读数头(309)位于编码器安装板(308)的右侧，所述冷却液出管(314)位于冷却液进管(315)的右侧，所述冷却液出管(314)和冷却液进管(315)连接端的轴线处于竖直状态。

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