CN214980229U - 一种磨床浮动卡盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磨床浮动卡盘，包括磨床主轴死顶尖，磨床主轴死顶尖的外侧套接有轴承套，轴承套的外侧固定套接有单向轴承，单向轴承的外侧固定套接有中间环套，中间环套的外侧转动套接有滚子轴承，滚子轴承的外侧转动套接有卡盘壳体；卡盘壳体的一端面固定连接有后封盖，卡盘壳体的另一端面固定连接有环形的卡盘，卡盘的内侧同轴套设有浮动盘，浮动盘的外端面上转动连接有三个均匀分布的卡爪；三个卡爪相互靠近的侧面为弧形凸面。本实用新型在保证加工精度和稳定性的前提下，提高了磨床夹具的自动化水平，通过夹爪线型的优化，提高了自动化加工中换产的方便性和夹具夹持的稳定性。

Description

一种磨床浮动卡盘

技术领域

本实用新型涉及磨削加工夹具领域，具体为一种磨床浮动卡盘。

背景技术

现有的外圆磨床工件夹紧装置一般是利用鸡心夹头，在工件上机床前，人工夹住工件，工件带着鸡心夹头再安装到磨床的两个顶尖上，通过头架拨杆带动鸡心夹头和工件一起旋转，安装时需要考虑鸡心夹头与头架拨杆的角向位置。现有鸡心夹头采用一个圆形偏心凸轮夹紧工件，在不做人工调整的情况下夹持范围较小。对于现在日益发展的机床机器人自动上下料系统来说，这种传统的夹紧方式不能方便地适用于机床机器人自动上下料系统，极大的阻滞了磨床机器人自动上下料系统的应用推广。

随着各种机械加工设备的数控化，国内劳动力成本的不断提升及企业自身升级换代的需求，机械加工企业的自动化尤其是汽车零部件企业的加工自动化迫在眉睫。数控车床及各式加工中心等因其夹具的自动化改造及新装的便利性，上下料自动化已经大量的应用于各行各业。但是磨床因其夹具的特殊性，鸡心夹头不易替代性，致使外圆磨床的上下料自动化始终停滞不前。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，提出了一种磨床浮动卡盘，设备安装于磨床头架处、固定在主轴磨床主轴死顶尖上，由头架带动旋转，正转时夹具浮动夹持工件随着头架转动，反转时夹具打开，装卸工件；在不改变磨床现有机械结构不影响机床加工精度的条件下，实现磨床工件的自动夹紧和松开，配合机床机器人上下料系统完成磨床的自动上下料改造。

为实现上述效果，本实用新型采用的技术方案为：

一种磨床浮动卡盘，包括磨床主轴死顶尖，所述磨床主轴死顶尖的外侧套接有轴承套，所述轴承套的外侧套接有单向轴承，所述单向轴承的外侧固定套接有中间环套，所述中间环套的外侧转动套接有滚子轴承，所述滚子轴承的外侧转动套接有卡盘壳体，所述卡盘壳体的内壁和中间环套的外壁之间固定连接有至少一根拉簧；

所述卡盘壳体的一端面固定连接有与磨床头架拨杆传动连接的后封盖，卡盘壳体的另一端面固定连接有环形的卡盘，所述卡盘的内侧同轴套设有浮动连接于中间环套端面上的浮动盘，所述浮动盘的外端面上转动连接有三个均分布的卡爪，每个卡爪的另一端分别活动连接于卡盘的外端面上。

进一步的，三个所述卡爪相互靠近的侧面均为弧形凸面。

进一步的，所述轴承套的外圆面上设置有位于卡盘壳体和后封盖之间的定位凸缘。

进一步的，所述浮动盘靠近中间环套的端面上均匀设置有三个第一销轴，所述中间环套的端面上开设有与第一销轴相对应的浮动插接孔，且浮动插接孔的内径大于第一销轴的外径。

进一步的，所述浮动盘的外端面上固定设置有三个第二销轴，所述卡爪的一端转动连接于第二销轴的外侧；

所述卡盘的外端面上固定设置有三个第三销轴，所述卡爪的另一端开设有腰型槽孔，所述第三销轴活动插接于腰型槽孔内。

进一步的，所述后封盖的边缘处开设有至少一个连接槽口。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过在现有磨床顶尖上设置卡盘组件，在保证加工精度和稳定性的前提下，提高了磨床夹具的自动化水平，对现有机床无需机械改造，实现磨床工件的自动夹紧和松开，可配合机床机器人上下料系统完成磨床的自动上下料改造，即满足了机床机器人自动上下料的需求，极大的推进了磨床机器人自动上下料系统的应用推广。

2、本实用新型通过采用浮动式的夹爪，通过卡爪的曲面靠拢或远离实现对工件的夹紧和释放，提高了自动化加工中换产的方便性和夹具夹持的稳定性，同时也提高了磨削加工精度和合格率。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的立体剖视结构示意图；

图3为本实用新型的主视结构示意图；

图4为所述卡爪的立体结构示意图；

图5为本实用新型的爆炸结构示意图。

其中：1磨床主轴死顶尖、2轴承套、3单向轴承、4中间环套、401浮动插接孔、 5滚子轴承、6卡盘壳体、7拉簧、8后封盖、801连接槽口、9卡盘、10浮动盘、101 螺纹安装孔、11卡爪、111腰型槽孔、12锁紧螺钉、13第三销轴、14第二销轴。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图5，一种磨床浮动卡盘，包括磨床主轴死顶尖1。磨床主轴死顶尖 1为现有外圆磨床设备的现有结构，对现有机床头架无需做任何改动。其余部件构成卡盘组件，卡盘组件带有中心通孔，通过中心通孔套在磨床顶尖上，通孔上设有固定螺栓，将卡盘组件固定在顶尖上，同时可以方便地调整卡盘夹爪与顶尖的轴向相对位置。此结构卡盘自重放在机床顶尖上，头架拨杆只提供旋转动力，避免头架轴承的超负荷运转。

磨床主轴死顶尖1的外侧套接有轴承套2。本实施例中，将磨床主轴死顶尖1的末端外圆面铣削加工出一个扁平面，轴承套2的内径与磨床主轴死顶尖1的外径相匹配，并套设在磨床主轴死顶尖1上。轴承套2的外圆面上开设有安装锁紧螺钉12的螺纹孔，通过锁紧螺钉12实现轴承套2在磨床主轴死顶尖1上的固定连接。轴承套2内孔的尺寸可以根据顶尖的大小作相应调整。

轴承套2的外侧套接有单向轴承3，单向轴承3选用NCK fcb30型，精度及可靠性好，寿命长。单向轴承3的外侧固定套接有中间环套4，中间环套4在卡盘组件正转时，绕着轴承套2及磨床主轴死顶尖1旋转；卡盘组件反转时，因为单向轴承3的作用，中间环套4则固定不动，与轴承套2及磨床主轴死顶尖1保持同步。

中间环套4的外侧转动套接有滚子轴承5，滚子轴承5的外侧转动套接有卡盘壳体6，使得卡盘壳体6可围绕中间环套4相对转动。卡盘壳体6的内壁和中间环套4的外壁之间固定连接有一根拉簧7。卡盘组件正转及自然状态下，拉簧7处于预紧状态，将中间环套4和卡盘壳体6保持在一个固定角度，此时卡盘组件处于夹紧状态。当卡盘组件反转时，卡盘壳体6反转而中间环套4固定(单向轴承3的作用)，拉簧7被拉伸一定长度，同时卡盘壳体4与中间环套4之间的相对角度增大，此时卡盘组件处于张开状态，用于待加工工件的上料或下料。

卡盘壳体6的一端面通过螺栓固定连接有与磨床头架拨杆传动连接的后封盖8，后封盖8的边缘处开设有一个连接槽口801，方便外圆磨床的头架拨杆插入，从而带动卡盘组件的旋转，完成夹紧或张开操作。轴承套2的外圆面上设置有位于卡盘壳体6和后封盖8之间的定位凸缘，用于卡盘壳体6和后封盖8的轴向定位，使得卡盘壳体6和后封盖8可与轴承套2在轴向保持相对位置不变。

卡盘壳体6的另一端面通过螺栓固定连接有环形的卡盘9，卡盘9的内侧同轴套设有浮动盘10。卡盘9和浮动盘10相对的侧面均设置有阶梯孔，卡盘9的两个阶梯孔内径尺寸均对应地大于与其相匹配的浮动盘10的两个阶梯孔外径尺寸，使得浮动盘10 在卡盘9的内部沿着径向方向有一定的浮动空间。本实施例中，卡盘9内壁与浮动盘 10外壁的间距为3mm。

浮动盘10的外端面上转动连接有三个均匀分布的卡爪11，每个卡爪11的另一端分别活动连接于卡盘9的外端面上。具体的，浮动盘10的外端面上固定设置有三个均匀圆周分布的第二销轴14，卡爪11靠近其弧形凸面的一端转动连接于第二销轴14的外侧；卡盘9的外端面上固定设置有三个均匀圆周分布的第三销轴13，卡爪11的另一端开设有腰型槽孔111，第三销轴13活动插接于腰型槽孔111内。

三个卡爪11相互靠近的侧面为弧形凸面，弧形凸面的弧形边线可以为渐开线、对数曲线中的一种。自然状态下，在拉簧7的拉力作用下，卡盘9上的三个卡爪11相互靠拢收缩到最小直径位置，待磨削加工的工件放入三个卡爪11中间的位置后，在拉簧 7弹簧力作用下，三只卡爪11的弧形面接触工件表面并夹紧工件，保证工件在卡盘组件中不会沿着切削力方向旋转。该卡盘组件在机床高速旋转过程中，卡爪11受到离心力作用而具有向外张开的趋势，拉簧7的预紧力需要克服离心力即可保证卡爪11始终在弹簧力的作用下压在工件表面上，在摩擦角自锁范围内，卡盘组件始终能够可靠夹紧工件。手动夹紧工件测试时，夹具夹紧工件后，手动可以推动工件在浮动范围内轻松自由活动。

浮动盘10靠近中间环套4的端面上均匀设置有三个第一销轴(图中未示出)，中间环套4的端面上开设有与第一销轴相对应的浮动插接孔401，通过第一销轴与浮动插接孔401的配合，实现浮动盘10在中间环套4端面上的轴向及周向定位。浮动盘10 上的三个第一销轴放置在中间环套4端面的三个浮动插接孔401里，且浮动插接孔401 的内径大于第一销轴的外径，使得第一销轴和浮动插接孔401单边有1.5mm的浮动间隙。

卡盘组件固定在机床磨床主轴死顶尖上并随着机床头架拨杆旋转，则要求卡盘组件的整体重量尽量轻，尺寸尽量小。因此，本实施例中，卡盘壳体6及后封盖8均采用铝合金材料，中间环套4、轴承套2、浮动盘10等端面环因为参与卡爪11的夹持动作或作为轴承的内圈，材料选用钢材，但是从设计上在满足使用要求的前提下尽量减少材料用量，减小工件尺寸及重量。系统总体质量控制在1.7kg，外形尺寸控制在100mm以内，长度控制在75mm以内。

卡盘组件中，除了后封盖8配合拨杆安装位置缺口外，其余均是轴对称结构，缺口的不平衡重量在整体结构中占比非常小，因而对旋转过程中卡盘组件的整体平衡性几乎没有影响。同时，浮动盘10和卡爪11的质量越轻，旋转起来时对工件的径向扰动就越小。

本实用新型中，卡盘壳体6、卡盘9及后封盖8随着头架拨杆正/反向转动，卡盘壳体6与中间环套4之间通过拉簧7弹性连接，卡盘壳体7对中间环套4始终保持顺时针的拉紧力；中间环套4前端通过第一销轴浮动定位安装浮动盘10，卡爪11通过螺栓安装在浮动盘10上，卡爪11尾部开有腰型槽孔111并活动套接在卡盘9的第三销轴 13上。同时在浮动盘10的作用下，工件可以在径向做一定范围的浮动。工件被磨床的双顶尖顶起后，工件被定心，卡盘组件带自补偿浮动，只提供旋转动力，不对工件施加径向力，保证工件磨削精度。卡盘9、中间环套4在加工时随着机床头架一起正向转动；在工件上下料时，头架反转，中间环套4在单向轴承3的作用下，不作转动，卡盘9 则随着头架拨杆一起转动，卡盘9和中间环套4相对反转，使得三个夹爪11同时翻转打开，工件可以自如装卸。

本实用新型的外圆磨床自补偿式浮动三爪动力工件夹持装置在实际生产过程中，磨削尺寸精度稳定保持在0.002mm-0.003mm以内。无保养使用寿命最低90天(24小时工作，工件节拍约20s)，连续工作约35万件，性能良好。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种磨床浮动卡盘，包括磨床主轴死顶尖(1)，其特征在于：所述磨床主轴死顶尖(1)的外侧套接有轴承套(2)，所述轴承套(2)的外侧套接有单向轴承(3)，所述单向轴承(3)的外侧固定套接有中间环套(4)，所述中间环套(4)的外侧转动套接有滚子轴承(5)，所述滚子轴承(5)的外侧转动套接有卡盘壳体(6)，所述卡盘壳体(6)的内壁和中间环套(4)的外壁之间固定连接有至少一根拉簧(7)；

所述卡盘壳体(6)的一端面固定连接有与磨床头架拨杆传动连接的后封盖(8)，卡盘壳体(6)的另一端面固定连接有环形的卡盘(9)，所述卡盘(9)的内侧同轴套设有浮动连接于中间环套(4)端面上的浮动盘(10)，所述浮动盘(10)的外端面上转动连接有三个均分布的卡爪(11)，每个卡爪(11)的另一端分别活动连接于卡盘(9)的外端面上。

2.根据权利要求1所述的一种磨床浮动卡盘，其特征在于：三个所述卡爪(11)相互靠近的侧面均为弧形凸面。

3.根据权利要求1所述的一种磨床浮动卡盘，其特征在于：所述轴承套(2)的外圆面上设置有位于卡盘壳体(6)和后封盖(8)之间的定位凸缘。

4.根据权利要求1所述的一种磨床浮动卡盘，其特征在于：所述浮动盘(10)靠近中间环套(4)的端面上均匀设置有三个第一销轴，所述中间环套(4)的端面上开设有与第一销轴相对应的浮动插接孔(401)，且浮动插接孔(401)的内径大于第一销轴的外径。

5.根据权利要求1所述的一种磨床浮动卡盘，其特征在于：所述浮动盘(10)的外端面上固定设置有三个第二销轴(14)，所述卡爪(11)的一端转动连接于第二销轴(14)的外侧；

所述卡盘(9)的外端面上固定设置有三个第三销轴(13)，所述卡爪(11)的另一端开设有腰型槽孔(111)，所述第三销轴(13)活动插接于腰型槽孔(111)内。

6.根据权利要求1所述的一种磨床浮动卡盘，其特征在于：所述后封盖(8)的边缘处开设有至少一个连接槽口(801)。

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