專利名稱：車床用氣動夾緊裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車床輔助裝置，尤其是車床主軸尾部增設斜楔機構的氣動夾緊裝置。
背景技術：
現(xiàn)有氣動車床夾緊裝置，經濟適用，方便可靠，已在機械行業(yè)中廣泛采用，特別是應用于專用或半自動車床中。其安裝形式分為兩種1.氣缸安裝在主軸上，氣缸隨主軸一道旋轉，后面配置一個受換向閥控制的分配器，且分配器不隨主軸旋轉，這種安裝方式，其氣缸的作用力在主軸本身而不在主軸座上；2.氣缸安裝在機床上，通過特設的接頭把氣缸活塞桿和夾簧的拉桿連起來，這種安裝方式，其氣缸的作用力全部作用在主軸座上。
上述兩種安裝方式的特點是第一種主軸本身承受氣缸夾緊產品的作用力，因此軸承壽命高，但分配器不能旋轉。70年代，一般車床(專用)轉速在1200轉/分左右，密封材料雖易磨損，但當時還能滿足生產，隨著轉速要求提高到2000轉/分時，有的生產廠家便把分配器設計為依靠間隙控制漏氣，采用兩個小軸承支撐分配器，來適應2000轉/分的速度。由于間隙的存在，一定會漏氣。為了有效保證氣缸的夾緊和換向，設計者在分配器的兩端分別鉆了直徑為Φ3mm的孔，讓漏氣排空，氣缸做成內徑Φ160mm的雙活塞結構，作用在活塞桿上的拉力，約1700多kgf。如想進一步提高主軸轉速時，專門生產該氣缸的廠家認為存在一定的難度。
第二種有生產廠家為軸承加工廠做的專機就是這種形式，經實際使用證明，氣缸的作用力為1000kgf，傳遞到1600轉/分的軸承上，主軸壽命大多數只一年，使用者急切希望能提高到五年以上。

發(fā)明內容
針對上述情況，本實用新型的目的是提供一種車床用氣動夾緊裝置，它既能有效節(jié)約壓縮空氣又能提高主軸轉速，而且結構緊湊合理、使用安全可靠、壽命顯著延長。
為實現(xiàn)上述目的，一種車床用氣動夾緊裝置，主軸經其上的前、后端蓋及設置在主軸座前、后端內壁的軸座軸承并通過主軸尾部上的鎖緊螺母與主軸座固聯(lián)于一體，所述主軸的中心設一拉桿，所述拉桿的前端設有夾簧，所述拉桿的后部設有松夾機構，該松夾機構包括由設置在主軸尾部內壁拉桿上的鋼珠套、位于鋼珠套徑向通孔中的鋼珠、適配于鋼珠套內的拉桿套和位于拉桿套中部的鋼珠環(huán)槽及拉桿套長、短端，適配于鋼珠套外的滑套組成的斜楔機構和適配于鋼珠套前外端的松夾彈簧，適配于鋼珠套內的調整套，適配于鋼珠套外的輔助套與設置在拉桿尾部上的墊套、拉桿螺母組成，所述松夾彈簧設置在鋼珠套前外端與拉桿定位凸臺之間，拉桿套長端的端部與鋼珠套內端臺階相靠，拉桿套短端的端部與鋼珠套內調整套的一端靠緊，并經調整套的另一端與拉桿尾部上的墊套、拉桿螺母直接固聯(lián)于拉桿上，所述滑套的徑向耳環(huán)兩側設有固聯(lián)活塞組件的平面軸承，所述活塞組件的兩端部外徑上設有固聯(lián)氣缸組件的錐度軸承，所述氣缸組件的缸套上設有定向桿和進、出氣嘴。
為了實現(xiàn)結構優(yōu)化，其進一步的措施是斜楔機構至少設有二級，第一級斜楔機構主要包括鋼珠套、鋼珠和滑套；第二級斜楔機構主要包括鋼珠套、鋼珠和拉桿套。
所述滑套內壁設有至少二級配合楔面，其第一級楔面的斜度為45°，第二級楔面的斜度為5°-15°。
所述拉桿套的鋼珠環(huán)槽斜度為15°-45°。
所述松夾彈簧設置在鋼珠套內端臺階與拉桿套短端的端部之間，拉桿套長端的端部與鋼珠套內的調整套的一端靠緊，并經調整套的另一端與拉桿尾部上的墊套、拉桿螺母直接固聯(lián)于拉桿上。
所述固聯(lián)氣缸組件的錐度軸承的外圈，一個設置在主軸尾部處皮帶輪的端面，另一個設置在鋼珠套尾部處調節(jié)螺母的內端。
本實用新型采用于車床主軸尾部內壁的拉桿上設置由鋼珠套、位于鋼珠套徑向通孔中的鋼珠、適配于鋼珠套內的拉桿套和位于拉桿套中部的鋼珠環(huán)槽及拉桿套長、短端，適配于鋼珠套外的滑套組成的斜楔機構以及適配于斜楔機構的活塞組件、氣缸組件的技術方案，它不但克服了現(xiàn)有專用或半自動車床主軸與氣缸固聯(lián)結構不合理的缺陷，而且有效解決了車床氣缸泄氣，主軸轉速低，密封材料易磨損，使用壽命短，產品夾持受限制的難題。本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有1)氣缸結構緊湊、小巧，通用性好，主軸使用壽命長；2)活塞組件密封性能好，節(jié)能降耗效果顯著；3)、松夾機構的夾緊級數多，夾緊力量大，夾緊快捷、可靠、安全；4)松夾彈簧具有多種安裝方式，它較好地解決了產品內外加工的夾持問題，擴展了車床的使用范圍。它適用于不同型號車床的配套使用。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。


圖1為本實用新型氣動夾緊裝置及松夾彈簧第一個具體實施方式
的主視圖。
圖2為本實用新型氣動夾緊裝置及松夾彈簧另一個具體實施方式
的主視圖。
圖3為圖1所示滑套的實施方式主視圖。
圖4為圖1所示滑套二級斜楔機構的楔面放大示意圖。
圖5為圖1所示拉桿套外徑上鋼珠環(huán)槽斜度及拉桿套長、短端的放大示意圖。
其中1、主軸，12、前、后端蓋，13、主軸座，14、軸座軸承，15、鎖緊螺母，16、主軸尾部皮帶輪，2、拉桿，21、夾簧，22、松夾彈簧，23、墊套，24、拉桿螺母，25、拉桿定位凸臺，3、鋼珠套，31、鋼珠套徑向通孔，32、鋼珠，33、鋼珠套內端臺階，34、調節(jié)螺母，35、緊固螺母，4、拉桿套，41、拉桿套鋼珠環(huán)槽，42、拉桿套長端，43、拉桿套短端，44、調整套，5、滑套，51、輔助套，52、徑向耳環(huán)，53、第一級楔面，54、第二級楔面，6、活塞組件，61、平面軸承，7、氣缸組件，71、錐度軸承，72、定向桿，73、進、出氣嘴。
具體實施方式
附圖所示的一種車床用氣動夾緊裝置，主軸1經其上的前、后端蓋12及設置在主軸座13前、后端內壁的軸座軸承14并通過主軸1尾部上的鎖緊螺母15與主軸座13固聯(lián)于一體。主軸1的中心設一拉桿2，拉桿2的前端設有夾簧21，拉桿2的后部設有松夾機構，該松夾機構包括由設置在主軸1尾部內壁拉桿2上的鋼珠套3、位于鋼珠套3徑向通孔31中的鋼珠32、適配于鋼珠套3內的拉桿套4和位于拉桿套4中部的鋼珠環(huán)槽41及拉桿套長、短端42、43，適配于鋼珠套3外的滑套5組成的斜楔機構和適配于鋼珠套3前外端的松夾彈簧22，適配于鋼珠套3內的調整套44，適配于鋼珠套3外的輔助套51與設置在拉桿2尾部上的墊套23、拉桿螺母24組成。
斜楔機構的工作原理是位于拉桿套4中部鋼珠環(huán)槽41內的鋼珠32經鋼珠套3徑向通孔31與鋼珠套3外部滑套5的楔面配合。
參見圖1，松夾彈簧的第一個實施方式是松夾彈簧22設置在鋼珠套3前外端與拉桿定位凸臺25之間，拉桿套長端42的端部與鋼珠套內端臺階33相靠，拉桿套短端43的端部與位于鋼珠套3內的調整套44的一端靠緊，并經調整套44的另一端與拉桿2尾部上的墊套23、拉桿螺母24直接固聯(lián)于拉桿2上。
參見圖2，松夾彈簧的另一個實施方式是松夾彈簧22設置在鋼珠套內端臺階33與拉桿套短端43的端部之間，拉桿套長端42的端部與鋼珠套3內的調整套44的一端靠緊，并經調整套44的另一端與拉桿2尾部上的墊套23、拉桿螺母24直接固聯(lián)于拉桿2上。
由附圖可見，為了擴大夾緊范圍和增加夾緊力，斜楔機構至少設有二級，第一級斜楔機構主要包括鋼珠套3、鋼珠32和滑套5；第二級斜楔機構主要包括鋼珠套3、鋼珠32和拉桿套4。拉桿套4的鋼珠環(huán)槽41斜度為15°-45°，此為第二級斜楔機構主要控制參數。其鋼珠環(huán)槽41內放置6個Φ14的鋼珠，鋼珠通過對應鋼珠環(huán)槽41處鋼珠套3徑向上的6個Φ14的鋼珠套徑向通孔31與鋼珠套3外部滑套5的楔面配合。滑套5內壁設有至少二級配合楔面，其第一級楔面53的斜度為45°，主要用于預夾緊，第二級楔面54的斜度為5°-15°，主要用于增力夾緊。
為了使本實用新型結構更加緊湊、可靠，采用在滑套5前端內壁設置與主軸1尾端適配的輔助套51，滑套5的徑向耳環(huán)52兩側設有固聯(lián)活塞組件6的8112平面軸承61一對，故活塞組件6由前、后兩個半活塞經8112平面軸承61夾持滑套5的耳環(huán)52構成活塞組件6整體。
活塞組件6的兩端部外徑上即活塞組件6的前、后端部外徑上設有固聯(lián)氣缸組件7的2007114錐度軸承71一對，該錐度軸承71的外圈，一個設置在主軸尾部處皮帶輪16的端面，另一個設置在鋼珠套3尾部處調節(jié)螺母34的內端，使氣缸組件7的兩端分別由2007114錐度軸承71限定在與主軸同軸的皮帶輪16與調節(jié)螺母34之間，并經調節(jié)螺母34調整，在該調節(jié)螺母34的外部還設有緊固螺母35，所以，氣缸組件7相對于主軸1只能轉動，但不能移動。當主軸1旋轉時，氣缸組件7的缸套上設置定向桿72。為了實現(xiàn)有效夾緊，在氣缸組件7的端蓋處設置與氣控換向閥聯(lián)接的進、出氣嘴73。
本實用新型工作原理及特點是1.氣缸組件7的兩端由一對2007114錐度軸承71的外圈鎖定于主軸1尾部的相對位置上，氣缸組件7通過2007114錐度軸承71的外圈可以轉動，但不能移動，氣缸的作用力全部作用于自身主軸上，故主軸軸承與軸承座均不受力，確保了主軸使用壽命在五年以上。
2.活塞組件6由滑套5的徑向耳環(huán)52將其分成兩半，中間配置的兩個8112平面軸承61夾持滑套5的耳環(huán)52，使前、后活塞組件6各自單獨運行，其上的密封圈不需要與高速旋轉件產生摩擦，極大地提高了密封圈的使用壽命，密封性能好，減少了漏氣，降低了能耗。
3.松夾機構中的二級斜楔機構具有使氣缸結構既小巧、緊湊，又通用性大，且第一級斜楔機構中又設二級配合楔面，使夾緊力得到明顯的增大。第一級斜楔機構出鋼珠套、鋼珠和滑套構成；其第一級楔面53的斜度為45°，第二級楔面54的斜度為5°-15°，它利用斜楔增力原理，把最需要夾緊的角度設計在最小處，其夾緊斜角為7-8°，夾緊力卻可增加7-8倍。其夾緊斜角是7-8°時，氣缸內徑為Φ125mm，氣缸行程為18mm，卻可以與內徑Φ180mm的氣缸夾緊力相當。第二級斜楔機構由鋼珠套、鋼珠和拉桿套構成，拉桿套4的鋼珠環(huán)槽41斜度為15°-45°。它的主要作用是根據夾具口夾緊產品所需變化量的多少選定拉桿套的錐角度；針對現(xiàn)有夾簧錐角為40度時，若設定錐角為90度時，行程為5mm，夾具口變化量3.6mm；當錐角為150度時，行程為1.5mm，夾具口變化量1mm；在錐角由90度向150度變化的過程中進一步擴大了夾緊的力量。
4.松夾彈簧既可設置在鋼珠套的外前端部也可設置在鋼珠套內端臺階處，較好解決了產品內外加工的夾持問題；使用時，只要更換一根拉桿并把拉桿套反向組裝，其松夾彈簧從鋼珠套的外前端部移裝至鋼珠套內端臺階處，它大大擴展了車床加工產品的范圍。
5、本實用新型主要技術參數(1)空氣的工作壓力為(0.3-0.5)Mpa，按0.5Mpa考慮設計，按0.3mpa實際加工。
(2)夾簧的錐角按(30-40)°考慮，這時夾簧口徑變化量在(2.4-3.3)mm，使用時只需裝夾產品的夾簧口徑比產品外徑大0.5mm，就完全可以滿足生產要求。
(3)若設計的氣缸內徑為125mm，行程為18mm，經斜楔增力7倍以后，活塞的推動力421kgf到拉桿上的拉力為2947kgf，18mm的行程在拉桿上為4.5mm。
(4)主軸轉速應按軸承允許的轉速為依據來分析、選取由手冊查得(i)平面軸承8112 允許轉速3200轉/分 允許靜負荷7800kgf(ii)錐度軸承2007114 允許轉速3400轉/分 允許動負荷6360kg上述平面軸承上的氣缸作用力是421kg，它是2007114錐度軸承允許的靜負荷的1/15，是8112平面軸承的1/18.5。因此，主軸轉速可以在3000轉/分以上范圍實現(xiàn)順利工作。
本實用新型的車床用氣動夾緊裝置還具有1.結構合理更換調整夾簧的夾緊力度非常方便，卸掉尾端兩個拉桿螺母，把夾簧，拉桿從主軸中取出，就很方便的取出舊夾簧；同樣，更換完新夾簧后，只要旋轉兩個拉桿螺母，就可以任意調整夾簧的前后位置，保證可靠的夾緊度。
2.氣缸小，重量輕，裝拆輕松松開調節(jié)螺母和兩個拉桿螺母，就可以拆下氣缸更換密封圈。
本實用新型的車床用氣動夾緊裝置不僅對新生產的設備可以配套，以標準化來實現(xiàn)互換，對以前的舊設備，也可按主軸具體情況，在主軸尾端配置鋼珠套，對皮帶輪做適度修改，就可以使用。該結構不僅適應氣動系統(tǒng)，同樣也可以應用到油壓系統(tǒng)中，為此，將按加工物件大小，設備的不同特點，以此原理設計大小不同，規(guī)格不同的一系列機床附件產品，滿足機械加工行業(yè)的需要。
本實用新型的具體操作是先將氣缸組件7缸套上的定向桿72固定好，使其不隨主軸旋轉，工作中壓縮氣體從氣缸組件7端蓋處的進、出氣嘴73輸入或輸出，使活塞組件前進或后退，同時帶動滑套沿主軸前進或后退，滑套的楔面(內錐面)迫使鋼珠套通孔中的鋼珠沿鋼珠環(huán)槽的斜面(外錐面)徑向前進或后退，從而推動拉桿套沿主軸后退或前進，使拉桿牽動夾簧夾緊產品或卸載產品。上述為夾住產品外徑進行機械加工的情形；當要漲緊產品的內孔加工產品的外表面時僅更換一根拉桿，把松夾彈簧從鋼珠套的外前端部移裝至鋼珠套內端臺階處，調節(jié)拉桿套的位置，使鋼珠壓進時，能迫使拉桿套推著拉桿前頂，拉桿前面配置錐度芯桿，把夾簧漲開，就可以夾住產品內孔進行產品外部加工。
以上僅僅是本實用新型的較佳實施例，根據本實用新型的上述構思，本領域的熟練人員還可對此做出各種修改和變換。例如，松夾彈簧的位置變換，滑套結構的變化等等。然而，類似的這種變換和修改均屬于本實用新型的實質。
權利要求1.一種車床用氣動夾緊裝置，其特征在于主軸(1)經其上的前、后端蓋(12)及設置在主軸座(13)前、后端內壁的軸座軸承(14)并通過主軸(1)尾部上的鎖緊螺母(15)與主軸座(13)固聯(lián)于一體，所述主軸(1)的中心設一拉桿(2)，所述拉桿(2)的前端設有夾簧(21)，所述拉桿(2)的后部設有松夾機構，該松夾機構包括由設置在主軸(1)尾部內壁拉桿(2)上的鋼珠套(3)、位于鋼珠套(3)徑向通孔(31)中的鋼珠(32)、適配于鋼珠套(3)內的拉桿套(4)和位于拉桿套(4)中部的鋼珠環(huán)槽(41)及拉桿套長、短端(42、43)，適配于鋼珠套(3)外的滑套(5)組成的斜楔機構和適配于鋼珠套(3)前外端的松夾彈簧(22)，適配于鋼珠套(3)內的調整套(44)，適配于鋼珠套(3)外的輔助套(51)與設置在拉桿(2)尾部上的墊套(23)、拉桿螺母(24)組成，所述松夾彈簧(22)設置在鋼珠套(3)前外端與拉桿定位凸臺(25)之間，拉桿套長端(42)的端部與鋼珠套內端臺階(33)相靠，拉桿套短端(43)的端部與鋼珠套(3)內調整套(44)的一端靠緊，并經調整套(44)的另一端與拉桿(2)尾部上的墊套(22)、拉桿螺母(23)直接固聯(lián)于拉桿(2)上，所述滑套(5)的徑向耳環(huán)(52)兩側設有固聯(lián)活塞組件(6)的平面軸承(61)，所述活塞組件(6)的兩端部外徑上設有固聯(lián)氣缸組件(7)的錐度軸承(71)，所述氣缸組件(7)的缸套上設有定向桿(72)和進、出氣嘴(73)。
2.根據權利要求1所述的一種車床用氣動夾緊裝置，其特征在于斜楔機構至少設有二級，第一級斜楔機構主要包括鋼珠套(3)、鋼珠(32)和滑套(5)；第二級斜楔機構主要包括鋼珠套(3)、鋼珠(32)和拉桿套(4)。
3.根據權利要求2所述的一種車床用氣動夾緊裝置，其特征在于所述滑套(5)內壁設有至少二級配合楔面，其第一級楔面(53)的斜度為45°，第二級楔面(54)的斜度為5°-15°。
4.根據權利要求2所述的一種車床用氣動夾緊裝置，其特征在于所述拉桿套(4)的鋼珠環(huán)槽(41)斜度為15°-45°。
5.根據權利要求1所述的一種車床用氣動夾緊裝置，其特征在于所述松夾彈簧(22)設置在鋼珠套內端臺階(33)與拉桿套短端(43)的端部之間，拉桿套長端(42)的端部與鋼珠套(3)內的調整套(44)的一端靠緊，并經調整套(44)的另一端與拉桿(2)尾部上的墊套(23)、拉桿螺母(24)直接固聯(lián)于拉桿(2)上。
6.根據權利要求1所述的一種車床用氣動夾緊裝置，其特征在于所述固聯(lián)氣缸組件(7)的錐度軸承(71)的外圈，一個設置在主軸尾部處皮帶輪(16)的端面，另一個設置在鋼珠套(3)尾部處調節(jié)螺母(34)的內端。
專利摘要一種車床用氣動夾緊裝置，主軸經軸承與主軸座固聯(lián)于一體，主軸中心設拉桿，拉桿前端連接夾簧，拉桿的后部設有松夾機構及設置在主軸內壁拉桿上的鋼珠套，一松夾彈簧設置在鋼珠套前外端與拉桿定位凸臺之間，鋼珠套內設拉桿套，拉桿套上設鋼珠環(huán)槽及拉桿套長、短端，鋼珠環(huán)槽內的鋼珠經鋼珠套徑向通孔與鋼珠套外部滑套的楔面配合，滑套的徑向耳環(huán)兩側設有固聯(lián)活塞組件的平面軸承，活塞組件的兩端部外徑上設有固聯(lián)氣缸組件的錐度軸承，氣缸組件的缸套上設定向桿和進、出氣嘴。本實用新型具有結構緊湊、合理，密封性能好，完全解決了氣缸泄氣；二級斜楔機構及滑套內壁的二級楔面增力效果好，夾緊快捷、可靠；適用于不同型號車床的配套使用。
文檔編號B23Q3/12GK2936505SQ20062005205
公開日2007年8月22日 申請日期2006年8月24日 優(yōu)先權日2006年8月24日
發(fā)明者賓煥南, 賓蓮潔 申請人:賓煥南