利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤的制作方法

本實(shí)用新型涉及工裝夾具領(lǐng)域，尤其為一種利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，為達(dá)到優(yōu)質(zhì)量和高精度的加工效果，對(duì)特殊工件特別是薄壁管材進(jìn)行快速精確的裝夾，顯得尤其重要。目前絕大部分?jǐn)?shù)控加工機(jī)床的精密旋轉(zhuǎn)軸（主軸）所采用的精密薄壁管材裝夾形式為彈簧夾頭或氣缸外置式三爪卡盤的結(jié)構(gòu)。

采用彈簧夾頭結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸（主軸）必須根據(jù)其夾持的薄壁管材外徑大小配作相應(yīng)孔徑的彈簧夾頭，這樣根據(jù)管徑頻繁的更換彈簧夾頭，不僅增加了工作量，還大大增加了生產(chǎn)成本，尤其是在夾持外徑較?。ㄐ∮?mm）的精密薄壁管材時(shí)彈簧夾頭的夾持力無(wú)法調(diào)節(jié)，容易損傷工件而且裝夾精度難以保證，這些都大大制約了數(shù)控加工機(jī)床對(duì)多規(guī)格小管徑的精密薄壁管材進(jìn)行高精密加工。

采用氣缸外置式三爪卡盤結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸（主軸），為防止氣爪的驅(qū)動(dòng)氣管在旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生纏繞，對(duì)傳統(tǒng)的氣爪結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，將機(jī)械結(jié)構(gòu)沿與旋轉(zhuǎn)軸平行的方向外置，并通過(guò)外置氣缸驅(qū)動(dòng)一個(gè)曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)控制三爪卡盤的開合，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，成本高，除特殊加工用途外很少采用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于解決上述技術(shù)問(wèn)題提供了一種氣動(dòng)式三爪卡盤，采用模塊化設(shè)計(jì)，將高精密氣動(dòng)三爪卡盤與旋轉(zhuǎn)電機(jī)集成于一體，并將三爪卡盤的控制氣路內(nèi)置密封，該結(jié)構(gòu)小巧輕便，為加工精密薄壁管零件提供了一種新型的精密旋轉(zhuǎn)軸綜合優(yōu)化解決方案，具體技術(shù)方案如下：

利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤，連接于內(nèi)部設(shè)置有進(jìn)料管的安裝座，包括回轉(zhuǎn)體、若干夾爪、氣動(dòng)活塞以及中空芯軸，所述回轉(zhuǎn)體可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于所述安裝座的一端，所述中空芯軸設(shè)置于所述回轉(zhuǎn)體的中部并且中空芯軸的一端與所述進(jìn)料管的出口同軸對(duì)接；所述氣動(dòng)活塞可沿中空芯軸滑動(dòng)地套接在該中空芯軸上，并且氣動(dòng)活塞還通過(guò)可沿中空芯軸的軸向彈性形變的彈性件與所述回轉(zhuǎn)體彈性連接；所述回轉(zhuǎn)體內(nèi)部設(shè)置有回轉(zhuǎn)氣腔，所述安裝座上設(shè)置有與所述回轉(zhuǎn)氣腔連通的進(jìn)氣孔，所述氣動(dòng)活塞的外部設(shè)置有受力面，所述回轉(zhuǎn)氣腔通過(guò)管路與所述受力面的一側(cè)連通，從而在高壓氣體經(jīng)由所述進(jìn)氣孔以及回轉(zhuǎn)氣腔作用于所述氣動(dòng)活塞的受力面時(shí)，氣動(dòng)活塞克服所述彈性件彈力沿所述中空芯軸的軸向移動(dòng)；所述若干夾爪可徑向移動(dòng)地設(shè)置在所述中空芯軸的出口端周側(cè)，并且所述氣動(dòng)活塞與所述夾爪傳動(dòng)連接，在所述氣動(dòng)活塞在高壓氣體或者彈性件的作用下沿所述中空芯軸往復(fù)移動(dòng)時(shí)，氣動(dòng)活塞驅(qū)動(dòng)所述夾爪向心運(yùn)動(dòng)或者離心運(yùn)動(dòng)。

所述的利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述氣動(dòng)活塞通過(guò)夾爪夾具與所述夾爪連接，所述氣動(dòng)活塞的外部周向?qū)ΨQ設(shè)置有若干連桿，該連桿的端部?jī)A斜設(shè)置有驅(qū)動(dòng)塊，驅(qū)動(dòng)塊具有相對(duì)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)面即第一驅(qū)動(dòng)面、第二驅(qū)動(dòng)面；所述夾爪夾具可向心或者離心運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在回轉(zhuǎn)體的外側(cè)，并且所述夾爪夾具朝向所述中空芯軸的一側(cè)設(shè)置有若干與所述驅(qū)動(dòng)塊相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)腔，所述驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)具有與所述第一驅(qū)動(dòng)面、第二驅(qū)動(dòng)面相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)傾斜設(shè)置的被動(dòng)面，并且所述驅(qū)動(dòng)腔的外側(cè)設(shè)置有槽口；所述連桿滑動(dòng)于所述槽口內(nèi)從而所述驅(qū)動(dòng)塊滑動(dòng)于所述驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)，并且所述第一驅(qū)動(dòng)面、第二驅(qū)動(dòng)面分別與所述兩個(gè)被動(dòng)面相抵。

所述的利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述回轉(zhuǎn)體在所述中空芯軸的外側(cè)徑向設(shè)置有若干與所述夾爪一一對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向槽，所述夾爪夾具滑動(dòng)連接于所述導(dǎo)向槽。

所述的利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述導(dǎo)向槽兩兩成一組，并且同組的兩個(gè)導(dǎo)向槽之間設(shè)置有滾針單元，所述滾針單元可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有若干沿所述導(dǎo)向槽方向分布的滾針，所述夾爪夾具的中部與所述滾針接觸。

所述的利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述滾針單元還包括設(shè)置于同組的兩個(gè)導(dǎo)向槽之間的滾針托架，所述若干滾針可轉(zhuǎn)動(dòng)地排列設(shè)置在所述滾針托架中。

所述的利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述一組導(dǎo)向槽以及該組導(dǎo)向槽之間的滾針單元形成一個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，任意一個(gè)夾爪夾具的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

所述的利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述回轉(zhuǎn)體內(nèi)設(shè)置有位于所述氣動(dòng)活塞外側(cè)的驅(qū)動(dòng)氣腔，所述氣動(dòng)活塞的外部固定設(shè)置有位于驅(qū)動(dòng)氣腔內(nèi)的受力塊，相應(yīng)地，該受力塊可隨氣動(dòng)活塞在所述驅(qū)動(dòng)氣腔內(nèi)滑動(dòng)；所述回轉(zhuǎn)氣腔通過(guò)管路與驅(qū)動(dòng)氣腔連通，所述受力塊朝向驅(qū)動(dòng)氣腔進(jìn)氣口的側(cè)面為所述受力面。

所述的利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述夾爪有三個(gè)，并且均勻分布于所述中空芯軸的出口端周側(cè)。

所述的利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述回轉(zhuǎn)體包括分別套接在進(jìn)料管端部、中空芯軸、氣動(dòng)活塞上的氣腔部、連接部以及作業(yè)部；所述氣腔部轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述安裝座端部，該氣腔部的外緣設(shè)置有環(huán)形槽，該環(huán)形槽與安裝座的端口配合形成所述回轉(zhuǎn)氣腔；回轉(zhuǎn)部朝向夾爪方向的側(cè)面中部設(shè)置有嵌入槽，所述連接部嵌于所述嵌入槽內(nèi)，所述作業(yè)部與所述連接部的另一側(cè)面固定連接；所述連接部、作業(yè)部的上部設(shè)置有與所述回轉(zhuǎn)氣腔連通的管路，所述作業(yè)部的下部設(shè)置有與所述管路連通的驅(qū)動(dòng)氣腔。

所述的利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述彈性件為彈簧，該彈簧套接于所述中空芯軸的外部并且其兩端分別與回轉(zhuǎn)體的內(nèi)壁以及氣動(dòng)活塞的內(nèi)側(cè)端連接。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

1）該精密旋轉(zhuǎn)軸作為數(shù)控機(jī)床及精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)行業(yè)的核心部件，采用氣動(dòng)控制卡盤的三個(gè)夾爪同步向心運(yùn)動(dòng)來(lái)夾持管材，無(wú)需更換夾頭便可適應(yīng)多種規(guī)格的管材，為國(guó)內(nèi)用戶提供性價(jià)比更高的精密旋轉(zhuǎn)軸類解決方案。

2）采用氣動(dòng)方式控制的三爪卡盤，相比于傳統(tǒng)的彈簧夾頭式結(jié)構(gòu)，具有夾持力大小可調(diào)、夾持的管材導(dǎo)向性和同心性好等的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于細(xì)長(zhǎng)徑小管材的夾持。

3）相對(duì)于彈簧夾頭結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸，該設(shè)計(jì)夾持工件部分的接觸面積大，工件不易發(fā)生變形，而且夾持過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生像彈簧夾頭和夾頭柄之間不斷的接觸發(fā)生磨損變形，使用壽命長(zhǎng)。

4）三爪卡盤采用的氣動(dòng)夾持，彈簧復(fù)位的控制方式，控制氣路內(nèi)置密封設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)不僅解決了三爪卡盤旋轉(zhuǎn)過(guò)程中纏繞氣管的問(wèn)題，而且結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便。

5）采用“迷宮”式防水設(shè)計(jì)，提高密封性能，避免加工過(guò)程中的水霧進(jìn)入到三爪卡盤和DD馬達(dá)中，可以滿足客戶對(duì)特殊管材進(jìn)行濕切的需求。

6）采用模塊化組合設(shè)計(jì)，將旋轉(zhuǎn)部分和工件夾持部分分開設(shè)計(jì)和裝配，最后將這兩個(gè)部分密封連接起來(lái)，兩者即相互獨(dú)立又具備零部件的整體互換性功能，安裝及維修方便，在保證性能條件下，合理降低了制造和維護(hù)成本，性價(jià)比高。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是回轉(zhuǎn)體、夾爪夾具以及夾爪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是氣動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是夾爪夾具結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說(shuō)明書附圖以及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖所示，該利用氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)控制的卡盤連接于內(nèi)部設(shè)置有進(jìn)料管6的安裝座5，包括回轉(zhuǎn)體1、若干夾爪2、氣動(dòng)活塞3以及中空芯軸4，回轉(zhuǎn)體1可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于安裝座的一端，中空芯軸4設(shè)置于回轉(zhuǎn)體的中部并且中空芯軸的一端與進(jìn)料管6的出口同軸對(duì)接；氣動(dòng)活塞3可沿中空芯軸4滑動(dòng)地套接在該中空芯軸上，并且氣動(dòng)活塞3還通過(guò)可沿中空芯軸4的軸向彈性形變的彈性件與回轉(zhuǎn)體1彈性連接；回轉(zhuǎn)體1內(nèi)部設(shè)置有回轉(zhuǎn)氣腔11，安裝座上設(shè)置有與回轉(zhuǎn)氣腔11連通的進(jìn)氣孔51，氣動(dòng)活塞3的外部設(shè)置有受力面，回轉(zhuǎn)氣腔11通過(guò)管路與受力面的一側(cè)連通，從而在高壓氣體經(jīng)由進(jìn)氣孔51以及回轉(zhuǎn)氣腔11作用于氣動(dòng)活塞3的受力面時(shí)，氣動(dòng)活塞3克服彈性件彈力沿中空芯軸4的軸向移動(dòng)；若干夾爪2可徑向移動(dòng)地設(shè)置在中空芯軸4的出口端周側(cè)，并且氣動(dòng)活塞3與夾爪2傳動(dòng)連接，在氣動(dòng)活塞3在高壓氣體、彈性件9的作用下沿中空芯軸4往復(fù)移動(dòng)時(shí)，氣動(dòng)活塞3驅(qū)動(dòng)夾爪2向心運(yùn)動(dòng)或者離心運(yùn)動(dòng)。

氣動(dòng)活塞3通過(guò)夾爪夾具7與夾爪2連接，氣動(dòng)活塞3的外部周向?qū)ΨQ設(shè)置有若干連桿，該連桿的端部?jī)A斜設(shè)置有驅(qū)動(dòng)塊31，驅(qū)動(dòng)塊31具有相對(duì)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)面即第一驅(qū)動(dòng)面311、第二驅(qū)動(dòng)面312；夾爪夾具7可向心或者離心運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在回轉(zhuǎn)體1的外側(cè)，并且夾爪夾具7朝向中空芯軸4的一側(cè)設(shè)置有若干與驅(qū)動(dòng)塊相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)腔71，驅(qū)動(dòng)腔71內(nèi)具有與第一驅(qū)動(dòng)面311、第二驅(qū)動(dòng)面312相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)傾斜設(shè)置的被動(dòng)面711，并且驅(qū)動(dòng)腔71的外側(cè)設(shè)置有槽口；連桿滑動(dòng)于槽口內(nèi)從而驅(qū)動(dòng)塊31滑動(dòng)于驅(qū)動(dòng)腔71內(nèi)，并且第一驅(qū)動(dòng)面311、第二驅(qū)動(dòng)面312分別與兩個(gè)被動(dòng)面711相抵。具體地，夾爪2有三個(gè)，并且均勻分布于中空芯軸4的出口端周側(cè)。彈性件為彈簧9，該彈簧套接于中空芯軸4的外部并且其兩端分別與回轉(zhuǎn)體1的內(nèi)壁以及氣動(dòng)活塞3的內(nèi)側(cè)端連接。

氣動(dòng)活塞在高壓氣體的作用下克服彈性件的阻力朝安裝座方向移動(dòng)，此時(shí)夾爪夾具受氣動(dòng)活塞驅(qū)動(dòng)向心運(yùn)動(dòng)，從而夾爪向心運(yùn)動(dòng)夾住工件；在高壓氣體撤除時(shí)，氣動(dòng)活塞在彈性件的彈力作用下回位，此時(shí)夾爪離心運(yùn)動(dòng)松開工件。

回轉(zhuǎn)體1在中空芯軸4的外側(cè)徑向設(shè)置有若干與夾爪2一一對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向槽12，夾爪夾具7滑動(dòng)連接于導(dǎo)向槽12。

導(dǎo)向槽12兩兩成一組，并且同組的兩個(gè)導(dǎo)向槽12之間設(shè)置有滾針單元8，滾針單元8可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有若干沿導(dǎo)向槽12方向分布的滾針81，夾爪夾具7的中部與滾針接觸。

滾針單元8還包括設(shè)置于同組的兩個(gè)導(dǎo)向槽12之間的滾針托架82，若干滾針可轉(zhuǎn)動(dòng)地排列設(shè)置在滾針托架中。

一組導(dǎo)向槽12以及該組導(dǎo)向槽12之間的滾針單元8形成一個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，任意一個(gè)夾爪夾具7的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

回轉(zhuǎn)體1內(nèi)設(shè)置有位于氣動(dòng)活塞3外側(cè)的驅(qū)動(dòng)氣腔16，氣動(dòng)活塞3的外部固定設(shè)置有位于驅(qū)動(dòng)氣腔內(nèi)的受力塊32，相應(yīng)地，該受力塊可隨氣動(dòng)活塞3在驅(qū)動(dòng)氣腔內(nèi)滑動(dòng)；回轉(zhuǎn)氣腔11通過(guò)管路與驅(qū)動(dòng)氣腔連通，受力塊朝向驅(qū)動(dòng)氣腔進(jìn)氣口的側(cè)面為受力面。

回轉(zhuǎn)體1包括分別套接在進(jìn)料管端部、中空芯軸4、氣動(dòng)活塞3上的氣腔部13、連接部14以及作業(yè)部15；氣腔部轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在安裝座端部，該氣腔部的外緣設(shè)置有環(huán)形槽，該環(huán)形槽與安裝座的端口配合形成回轉(zhuǎn)氣腔11；回轉(zhuǎn)部朝向夾爪2方向的側(cè)面中部設(shè)置有嵌入槽，連接部嵌于嵌入槽內(nèi)，作業(yè)部與連接部的另一側(cè)面固定連接；連接部、作業(yè)部的上部設(shè)置有與回轉(zhuǎn)氣腔11連通的管路，作業(yè)部的下部設(shè)置有與管路連通的驅(qū)動(dòng)氣腔16。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

1）該精密旋轉(zhuǎn)軸作為數(shù)控機(jī)床及精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)行業(yè)的核心部件，采用氣動(dòng)控制卡盤的三個(gè)夾爪同步向心運(yùn)動(dòng)來(lái)夾持管材，無(wú)需更換夾頭便可適應(yīng)多種規(guī)格的管材，為國(guó)內(nèi)用戶提供性價(jià)比更高的精密旋轉(zhuǎn)軸類解決方案。

2）采用氣動(dòng)方式控制的三爪卡盤，相比于傳統(tǒng)的彈簧夾頭式結(jié)構(gòu)，具有夾持力大小可調(diào)、夾持的管材導(dǎo)向性和同心性好等的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于細(xì)長(zhǎng)徑小管材的夾持。

3）相對(duì)于彈簧夾頭結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸，該設(shè)計(jì)夾持工件部分的接觸面積大，工件不易發(fā)生變形，而且夾持過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生像彈簧夾頭和夾頭柄之間不斷的接觸發(fā)生磨損變形，使用壽命長(zhǎng)。

4）三爪卡盤采用的氣動(dòng)夾持，彈簧復(fù)位的控制方式，控制氣路內(nèi)置密封設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)不僅解決了三爪卡盤旋轉(zhuǎn)過(guò)程中纏繞氣管的問(wèn)題，而且結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便。

5）采用“迷宮”式防水設(shè)計(jì)，提高密封性能，避免加工過(guò)程中的水霧進(jìn)入到三爪卡盤和DD馬達(dá)中，可以滿足客戶對(duì)特殊管材進(jìn)行濕切的需求。

6）采用模塊化組合設(shè)計(jì)，將旋轉(zhuǎn)部分和工件夾持部分分開設(shè)計(jì)和裝配，最后將這兩個(gè)部分密封連接起來(lái)，兩者即相互獨(dú)立又具備零部件的整體互換性功能，安裝及維修方便，在保證性能條件下，合理降低了制造和維護(hù)成本，性價(jià)比高。