本發明涉及數控車床領域，具體涉及一種隨速調節夾緊力的車床卡盤。

背景技術：

數控車床由于具有加工精度高以及效率高的特點從而得到了廣泛的普及，但是數控車床在加工零件時一般需要先粗車后精車的流程工藝，粗車時，車床主軸轉速低而車道吃刀量大從而需要車床卡盤的卡爪以較大的壓緊力壓緊工件，但是精車時，車床主軸轉速大幅提高，吃刀量減小，此時工件的轉速很高，如果程序錯誤導致啃刀情況發生時，由于工件在高轉速下的慣性大，從而壓緊的卡爪會在工件表面形成劃痕，從而導致工件的報廢。

技術實現要素：

本發明為了克服以上技術的不足，提供了一種隨著車床卡盤轉速提高卡爪的夾緊力降低的隨速調節夾緊力的車床卡盤。

本發明克服其技術問題所采用的技術方案是：

一種隨速調節夾緊力的車床卡盤，包括車床床身、通過軸承Ⅰ轉動安裝于車床床身內的主軸、設置于主軸尾端帶輪以及設置于主軸前端的卡盤盤體，所述帶輪通過傳動皮帶與車床電機傳動連接，N個卡爪通過滑槽滑動安裝于卡盤盤體上，各個卡爪通過卡爪驅動機構驅動其相互同步向外側打開或同步向內側收縮，還包括安裝于主軸上的齒輪Ⅰ、安裝于車床床身上的液壓馬達、安裝于液壓馬達輸出軸上的齒輪Ⅲ、超越離合器、用于檢測齒輪Ⅲ轉速的速度檢測機構、閥板、設置于閥板內的流量調節閥以壓力調節閥、通過軸承Ⅲ轉動安裝于閥板上的驅動軸、設置于流量調節閥上的進油口Ⅱ以及出油口Ⅱ、設置于壓力調節閥上的進油口Ⅰ和出油口Ⅰ、分別設置于驅動軸上的凸輪Ⅰ和凸輪Ⅱ以及用于使驅動軸定角度轉動的驅動機構，所述超越離合器的外圈通過齒輪Ⅳ與齒輪Ⅲ相嚙合，轉軸一端轉動安裝于車床床身上，其另一端與超越離合器內圈相連接，所述轉軸上固定有齒輪Ⅱ，所述齒輪Ⅱ與齒輪Ⅰ相嚙合，所述卡爪驅動機構驅動為液壓驅動機構，進油口Ⅰ以及進油口Ⅱ分別通過油管連接于油泵，液壓驅動機構通過油管連接于出油口Ⅰ，液壓馬達通過油管連接于出油口Ⅱ，當驅動機構驅動驅動軸轉動時凸輪Ⅰ推動流量調節閥的閥桿向內側運動過程中，凸輪Ⅱ推動壓力調節閥的閥桿向內側運動，所述速度檢測機構以及驅動機構連接于PLC。

上述液壓驅動機構包括通過軸承Ⅱ水平安裝于主軸內的滑套、水平滑動插裝于滑套內孔中的驅動桿、安裝于車床床身上的旋轉油缸，所述滑套的外側端與車床床身相連接，所述驅動桿的尾端連接于旋轉油缸的活塞桿，其頭端連接有套筒，所述套筒內設置有錐孔，各個卡爪的尾端設置有與錐孔錐度相配的錐頭，卡爪與卡盤盤體之間通過彈簧相連，所述錐頭滑動插入于錐孔內，當旋轉油缸推動驅動桿向前端運動時，套筒驅動各個卡爪沿滑槽向下滑動并拉伸彈簧。

上述速度檢測機構包括設置于齒輪Ⅲ外表面上的觸發塊及光電開關，所述光電開關連接于PLC，所述齒輪Ⅲ每旋轉一周，觸發塊使光電開關產生一次觸發信號。

上述驅動機構包括為伺服電機以及蝸輪蝸桿減速機，所述伺服電機的輸出軸與蝸輪蝸桿減速機的輸入端傳動連接，所述驅動軸與蝸輪蝸桿減速機的輸出端傳動連接，所述驅動軸上設置有反扭力裝置，所述反扭力裝置作用于驅動軸的扭力與伺服電機轉動輸出的扭力相反。

為了實現壓力調節閥及流量調節閥開度的反饋，還包括連接于驅動軸的用于檢測驅動軸轉動角度的編碼器，所述編碼器連接于PLC。

上述反扭力裝置包括分別安裝于驅動軸上且相互旋向相反的扭轉彈簧Ⅰ和扭轉彈簧Ⅱ，所述扭轉彈簧Ⅰ和扭轉彈簧Ⅱ的一端均固定于閥板上，其另一端均固定于驅動軸上。

本發明的有益效果是：粗車工藝時主軸的轉速較低，液壓馬達通過齒輪Ⅲ帶動超越離合器的外圈旋轉，此時液壓馬達的轉速比主軸的轉速高，因此超越離合器的外圈轉速大于其內圈轉速，此時超越離合器不結合。當粗車完畢后，再進行精車前，數控車床將主軸的轉速大幅提高，此時超越離合器的內圈轉速突然提高并超過其外圈轉速，此時超越離合器結合，其內圈驅動外圈同步轉動，此時齒輪Ⅲ的轉速提高，速度檢測機構檢測到齒輪Ⅲ的轉速變快并反饋至PLC，PLC控制驅動機構驅動驅動軸轉動，驅動軸轉動通過凸輪Ⅱ驅動壓力調節閥的閥桿向內運動，此時壓力調節閥的壓力變小，從而液壓驅動機構處的油壓降低，各個卡爪對工件的夾緊力降低，防止在精車工藝時，由于啃刀造成卡爪對工件表面形成劃痕。驅動軸轉動時同時通過凸輪Ⅰ驅動流量調節閥的閥桿向內運動，此時流量調節閥的流量變大，從而使液壓馬達的轉速提高，使超越離合器的外圈轉速再次大于其內圈轉速，不但避免液壓馬達轉速過低導致其對主軸旋轉產生的阻力，同時使超越離合器再次脫離可以確保數控車床主軸的轉速再次提高時，整個系統可以再次使驅動軸改變偏轉角度，從而使壓力調節閥的壓力進一步降低而同時使流量調節閥的流量進一步提高。

附圖說明

圖1為本發明的主視剖面結構示意圖；

圖2為本發明的閥板部位安裝結構示意圖；

圖中，1.車床床身 2.軸承Ⅰ 3.主軸 4.軸承Ⅱ 5.滑套 6.驅動桿 7.卡盤盤體 8.滑槽 9.卡爪 10.彈簧 11.錐頭 12.套筒 13.錐孔 14.帶輪 15.齒輪Ⅰ 16.轉軸 17.齒輪Ⅱ 18.超越離合器 19.液壓馬達 20.齒輪Ⅲ 21.光電開關 22.觸發塊 23.閥板 24.壓力調節閥 25.流量調節閥 26.進油口Ⅰ 27.出油口Ⅰ 28.進油口Ⅱ 29.出油口Ⅱ 30.軸承Ⅲ 31.驅動軸 32.凸輪Ⅰ 33.凸輪Ⅱ 34.伺服電機 35.蝸輪蝸桿減速機 36.扭轉彈簧Ⅰ 37.扭轉彈簧Ⅱ 38.齒輪Ⅳ 39.旋轉油缸。

具體實施方式

下面結合附圖1、附圖2對本發明做進一步說明。

一種隨速調節夾緊力的車床卡盤，包括車床床身1、通過軸承Ⅰ 2轉動安裝于車床床身1內的主軸3、設置于主軸3尾端帶輪14以及設置于主軸3前端的卡盤盤體7，帶輪14通過傳動皮帶與車床電機傳動連接，N個卡爪9通過滑槽8滑動安裝于卡盤盤體7上，各個卡爪9通過卡爪驅動機構驅動其相互同步向外側打開或同步向內側收縮，還包括安裝于主軸3上的齒輪Ⅰ 15、安裝于車床床身1上的液壓馬達19、安裝于液壓馬達19輸出軸上的齒輪Ⅲ 20、超越離合器18、用于檢測齒輪Ⅲ 20轉速的速度檢測機構、閥板23、設置于閥板23內的流量調節閥25以壓力調節閥24、通過軸承Ⅲ 30轉動安裝于閥板23上的驅動軸31、設置于流量調節閥25上的進油口Ⅱ 28以及出油口Ⅱ 29、設置于壓力調節閥24上的進油口Ⅰ 26和出油口Ⅰ 27、分別設置于驅動軸31上的凸輪Ⅰ 32和凸輪Ⅱ 33以及用于使驅動軸31定角度轉動的驅動機構，超越離合器18的外圈通過齒輪Ⅳ 38與齒輪Ⅲ 20相嚙合，轉軸16一端轉動安裝于車床床身1上，其另一端與超越離合器18內圈相連接，轉軸16上固定有齒輪Ⅱ 17，齒輪Ⅱ 17與齒輪Ⅰ 15相嚙合，卡爪驅動機構驅動為液壓驅動機構，進油口Ⅰ 26以及進油口Ⅱ 28分別通過油管連接于油泵，液壓驅動機構通過油管連接于出油口Ⅰ 27，液壓馬達19通過油管連接于出油口Ⅱ 29，當驅動機構驅動驅動軸31轉動時凸輪Ⅰ 32推動流量調節閥25的閥桿向內側運動過程中，凸輪Ⅱ 33推動壓力調節閥24的閥桿向內側運動，速度檢測機構以及驅動機構連接于PLC。車削前，油泵將液壓油經壓力調節閥24輸送至液壓驅動機構處，液壓驅動機構驅動N個卡爪動作將待車削的工件夾緊，車床電機通過皮帶利用帶輪14驅動主軸3旋轉，由于先進行的是粗車工藝，主軸3的轉速較低。油泵將液壓油同時經流量控制閥25輸送至液壓馬達19中，使液壓馬達19旋轉，液壓馬達19通過齒輪Ⅲ帶動超越離合器18的外圈旋轉，此時液壓馬達19的轉速比主軸3的轉速高，因此超越離合器18的外圈轉速大于其內圈轉速，此時超越離合器18不結合。當粗車完畢后，再進行精車前，數控車床將主軸3的轉速大幅提高，此時超越離合器18的內圈轉速突然提高并超過其外圈轉速，此時超越離合器18結合，其內圈驅動外圈同步轉動，此時齒輪Ⅲ 20的轉速提高，速度檢測機構檢測到齒輪Ⅲ 20的轉速變快并反饋至PLC，PLC控制驅動機構驅動驅動軸31轉動，驅動軸31轉動通過凸輪Ⅱ 33驅動壓力調節閥24的閥桿向內運動，此時壓力調節閥24的壓力變小，從而液壓驅動機構處的油壓降低，各個卡爪9對工件的夾緊力降低，防止在精車工藝時，由于啃刀造成卡爪9對工件表面形成劃痕。驅動軸31轉動時同時通過凸輪Ⅰ 32驅動流量調節閥25的閥桿向內運動，此時流量調節閥25的流量變大，從而使液壓馬達19的轉速提高，使超越離合器18的外圈轉速再次大于其內圈轉速，不但避免液壓馬達19轉速過低導致其對主軸3旋轉產生的阻力，同時使超越離合器18再次脫離可以確保數控車床主軸3的轉速再次提高時，整個系統可以再次使驅動軸31改變偏轉角度，從而使壓力調節閥24的壓力進一步降低而同時使流量調節閥25的流量進一步提高。

液壓驅動機構可以為如下機構，其包括通過軸承Ⅱ 4水平安裝于主軸3內的滑套5、水平滑動插裝于滑套5內孔中的驅動桿6、安裝于車床床身1上的旋轉油缸39，滑套5的外側端與車床床身1相連接，驅動桿6的尾端連接于旋轉油缸39的活塞桿，其頭端連接有套筒12，套筒12內設置有錐孔13，各個卡爪9的尾端設置有與錐孔13錐度相配的錐頭11，卡爪9與卡盤盤體7之間通過彈簧10相連，錐頭11滑動插入于錐孔13內，當旋轉油缸39推動驅動桿6向前端運動時，套筒12驅動各個卡爪9沿滑槽8向下滑動并拉伸彈簧10。旋轉油缸39的活塞桿向外伸出時，套筒12的錐孔13擠壓卡爪9向內收縮將工件夾緊，當旋轉油缸39的活塞桿內縮回時，彈簧10拉動各個卡爪9向外側打開，從而實現松開對工件的夾緊。

速度檢測機構可以為如下結構，其包括設置于齒輪Ⅲ 20外表面上的觸發塊22及光電開關21，光電開關21連接于PLC，齒輪Ⅲ 20每旋轉一周，觸發塊22使光電開關21產生一次觸發信號。PLC在一個特定周期內根據光電開關21發出的觸發信號即可計算出齒輪Ⅲ 20的轉動速度，結構簡單，運轉可靠。

驅動機構可以為如下結構，其包括為伺服電機34以及蝸輪蝸桿減速機35，伺服電機34的輸出軸與蝸輪蝸桿減速機35的輸入端傳動連接，驅動軸31與蝸輪蝸桿減速機35的輸出端傳動連接，驅動軸31上設置有反扭力裝置，反扭力裝置作用于驅動軸31的扭力與伺服電機34轉動輸出的扭力相反。伺服電機34通過蝸輪蝸桿減速機35使驅動軸31精確轉動一定角度，從而實現精確控制流量調節閥25的閥桿和壓力調節閥24的閥桿向內移動，從而調整其開度，實現液壓油流量和壓力的精準調節。由于蝸輪蝸桿減速機35具有自鎖特性，因此當伺服電機34停止轉動后，驅動軸31可以在任意位置鎖止，實現流量調節閥25和壓力調節閥24開度的固定。上述反扭力裝置包括分別安裝于驅動軸31上且相互旋向相反的扭轉彈簧Ⅰ 36和扭轉彈簧Ⅱ 37，扭轉彈簧Ⅰ 36和扭轉彈簧Ⅱ 37的一端均固定于閥板23上，其另一端均固定于驅動軸31上。當驅動軸31正轉或反轉時其分別驅動扭轉彈簧Ⅰ 36或扭轉彈簧Ⅱ 37轉動，由于扭轉彈簧Ⅰ 36和扭轉彈簧Ⅱ 37旋向相反，因此在驅動軸31正轉或反轉時扭轉彈簧Ⅰ 36或扭轉彈簧Ⅱ 37其中一個處于壓縮狀態，從而提供反扭力，可以確保驅動軸31實現快速復位。

進一步的，還包括連接于驅動軸31的用于檢測驅動軸31轉動角度的編碼器，編碼器連接于PLC。編碼器可以精準檢測驅動軸31的轉動角度，并反饋至PLC于伺服電機34形成閉環控制，進一步確保驅動軸31轉動角度的精準性。