專利名稱：一種分段式數(shù)控自定心中心架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控機床附件，特別涉及一種分段式數(shù)控自定心中心架。
背景技術(shù)：
中心架一般采用液壓或氣動控制，在控制系統(tǒng)的控制下，實現(xiàn)對不同直徑規(guī)格的工件的自動定心夾緊，其原理是靠一個精密加工的凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)。當(dāng)加工的工件長度與直徑比超過2. 5倍以上，由于工件的剛性減弱，切削力使工件變形加大，在加工過程中，容易發(fā)生震動、加工出現(xiàn)較大的誤差、甚至造成工件掉落的惡性事故。所以采用中心架作為輔助支撐，增加工件的剛性和切削的穩(wěn)定性。特別是細長軸，長度與直徑之比大于10的工件，磨削時，細長軸在磨削力和磨削熱的作用下容易產(chǎn)生變形；當(dāng)工件長徑比超過40后，由于工件自重產(chǎn)生的擾度會使工件在加工中產(chǎn)生讓刀現(xiàn)象，導(dǎo)致被加工表面出現(xiàn)素線不直的缺陷。由于自身剛度較差，磨削過程中容易產(chǎn)生受迫振動自激振動，使表面產(chǎn)生直波振紋和多角振紋并出現(xiàn)徑向跳動誤差。因此，影響磨削加工精度的主要因素是工件自身剛性不足和加工中的磨削力和磨削熱。磨削細長軸的關(guān)鍵是如何增加工件的支撐剛度，減小磨削力和磨削熱。磨削這類特殊零件的時候，采用方法之一就是中心架支撐。中心架的數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件長度和直徑來確定，安裝中心架時應(yīng)注意支持中心與工件中心相重合。為了保證托架與工件的理想外圓表面接觸，應(yīng)預(yù)先在工件的支撐處磨出一小段支撐外圓，并要留有精磨余量，必須隨機床加工。支撐圓制作的優(yōu)劣，將直接影響細長軸加工后的尺寸精度和形狀精度。傳統(tǒng)的中心架一般具有三個120度分體式螺桿，用以人工調(diào)節(jié)，但是這種定心方式并不十分可靠，往往依賴于操作人員的操作與感覺。而自定心中心架則采用了完全不同的工作原理，它具有三個輥筒分別在接近120度左右的角度固定工件，這三個輥筒之間始終都能圍繞著一個同心圓行進。這種功能以及內(nèi)部補償系統(tǒng)可以有效地防止因為夾持壓力的變化導(dǎo)致的工件中心偏移，因此也就能提高定心的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種夾持工件尺寸范圍寬，實現(xiàn)準(zhǔn)確夾持，可靠性高的分段式數(shù)控自定心中心架。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種分段式數(shù)控自定心中心架，包括本體，兩個側(cè)臂，驅(qū)動凸輪，橫臂，本體蓋，兩個回程機構(gòu)和推動油缸總成，所述本體四周的`邊緣設(shè)置有凸起的外沿，在所述本體頂部外沿上的兩端處各設(shè)置有兩處開口，兩個所述側(cè)臂上設(shè)置有圓孔，所述側(cè)臂內(nèi)側(cè)為弧形，所述驅(qū)動凸輪自底部中央向頂部形成平面凸起，所述驅(qū)動凸輪的頂部到底部通過過渡曲線過渡，所述回程機構(gòu)的頂端設(shè)置有從動槽，底部設(shè)置有主動槽；
兩個所述側(cè)臂相對上的圓孔分別通過兩個回轉(zhuǎn)支承活動固定于所述本體頂部外沿的開口中，兩個所述側(cè)臂的底端分別與所述回程機構(gòu)的從動槽活動連接，兩個所述驅(qū)動凸輪底部的兩端分別與所述回程機構(gòu)的主動槽活動連接，所述回程機構(gòu)的底端與所述本體底部活動連接，所述本體蓋覆蓋于本體的外沿上，在所述本體內(nèi)部設(shè)置有直槽，所述直槽連通所述本體的頂部及底部，在所述直槽內(nèi)部設(shè)置有橫臂，所述橫臂與所述驅(qū)動凸輪的底端中部固定，所述推動油缸總成固定于所述本體蓋的外壁中部并與所述橫臂固定。本發(fā)明的有益效果是在通過推動油缸總成帶動橫臂，橫臂帶動凸輪，凸輪進而迫使側(cè)臂繞回轉(zhuǎn)中心發(fā)生轉(zhuǎn)動，各個部件間剛性連接，使側(cè)臂能夠靈活快速張開，提高了產(chǎn)品的可靠性。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明 還可以做如下改進。進一步，所述推動油缸總成包括油缸，推動連接塊，活塞和傳感器限位模塊，所述油缸的內(nèi)部設(shè)置有活塞，所述活塞的活塞桿與所述推動連接塊通過連接螺釘垂直固定，所述活塞桿活動的空腔為活塞桿腔，位于活塞桿腔內(nèi)的所述推動連接塊與所述橫臂垂直固定，所述傳感器限位模塊位于所述活塞桿腔內(nèi)。采用上述進一步方案的有益效果是采用內(nèi)部活塞帶動橫臂，將液壓轉(zhuǎn)化為活塞的機械運動，實現(xiàn)了運動方式的轉(zhuǎn)化。進一步，所述傳感器限位模塊包括發(fā)信塊，傳感器支架，電連接器和非接觸式傳感器，所述發(fā)信塊固定于所述活塞頂部，所述傳感器支架固定于所述活塞桿腔的側(cè)壁上，所述非接觸式傳感器活動固定于所述傳感器支架頂部的另一端，所述電連接器固定于所述傳感器支架的底部，并與所述非接觸式傳感器電連接。采用上述進一步方案的有益效果是增加傳感器限位模塊，采集活塞的位置信息并傳送給主機，使主機準(zhǔn)確的控制側(cè)臂的張開程度，減少了中心架的空動作，提高了動行效率。進一步，所述驅(qū)動凸輪通過與所述主動槽的聯(lián)動，帶動分段式數(shù)控自定心中心架上各運動副發(fā)生運動，該運動無干涉且總自由度為I。采用上述進一步方案的有益效果是驅(qū)動凸輪與主動槽運動軌跡相吻合，可使回程機構(gòu)帶動側(cè)臂張開時，能夠保證動作的一致性，避免了干涉現(xiàn)象。進一步，在所述本體蓋的外側(cè)還設(shè)置有護罩，所述護罩將所述活塞桿腔包覆于內(nèi)。采用上述進一步方案的有益效果是保護發(fā)信裝置，防止碰撞損壞，增加整個機構(gòu)的支承剛性。


圖I為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2為本發(fā)明推動油缸總成A-A向剖面圖；圖3為本發(fā)明護罩內(nèi)部K向剖面圖；圖4為本發(fā)明驅(qū)動凸輪及橫臂結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明回程機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下I、側(cè)臂，2、回轉(zhuǎn)支撐承3、本體，4、驅(qū)動凸輪，5、橫臂，6、回程機構(gòu)，7、發(fā)信塊，8、傳感器支架，9、電連接端，10、非接觸式傳感器，11、連接螺釘，12、推動連接塊，13、護罩，14、油缸，15、活塞。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。如圖I所示，為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2為本發(fā)明推動油缸總成A-A向剖面圖；圖3為本發(fā)明護罩內(nèi)部K向剖面圖；圖4為本發(fā)明驅(qū)動凸輪及橫臂結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明回程機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。實施例I
一種分段式數(shù)控自定心中心架，包括本體3，兩個側(cè)臂1，驅(qū)動凸輪4，橫臂5，本體蓋，兩個回程機構(gòu)6和推動油缸總成，所述本體3四周的邊緣設(shè)置有凸起的外沿，在所述本體3頂部外沿上的兩端處各設(shè)置有兩處開口，兩個所述側(cè)臂I上設(shè)置有圓孔，所述側(cè)臂I內(nèi)側(cè)為弧形，所述驅(qū)動凸輪4自底部中央向頂部形成平面凸起，所述驅(qū)動凸輪4的頂部到底部通過過渡曲線過渡，所述回程機構(gòu)6的頂端設(shè)置有從動槽6-1，底部設(shè)置有主動槽6-2 ；兩個所述側(cè)臂I相對上的圓孔分別通過兩個回轉(zhuǎn)支承2活動固定于所述本體3頂部外沿的開口中，兩個所述側(cè)臂I的底端分別與所述回程機構(gòu)6的從動槽6-1活動連接，兩個所述驅(qū)動凸輪4底部的兩端分別與所述回程機構(gòu)6的主動槽6-2活動連接，所述回程機構(gòu)6的底端與所述本體3底部活動連接，所述本體蓋覆蓋于本體3的外沿上，在所述本體3內(nèi)部設(shè)置有直槽，所述直槽連通所述本體3的頂部及底部，在所述直槽內(nèi)部設(shè)置有橫臂5，所述橫臂5與所述驅(qū)動凸輪4的底端中部固定，所述推動油缸總成固定于所述本體3的外壁中部并與所述橫臂固定。所述推動油缸總成包括油缸14，推動連接塊12，活塞15和傳感器限位模塊，所述油缸的內(nèi)部設(shè)置有活塞，所述活塞15的活塞桿與所述推動連接塊12通過連接螺釘垂直固定，所述活塞桿活動的空腔為活塞桿腔，位于活塞桿腔內(nèi)的所述推動連接塊12與所述橫臂5垂直固定，所述傳感器限位模塊位于所述活塞桿腔內(nèi)。所述傳感器限位模塊包括發(fā)信塊7，傳感器支架8，電連接器9和非接觸式傳感器10，所述發(fā)信塊7固定于所述活塞15的活塞桿頂部，所述傳感器支架8固定于所述活塞桿腔的側(cè)壁上，所述非接觸式傳感器10活動固定于所述傳感器支架8頂部的另一端，所述電連接器9固定于所述傳感器支架8的底部，并與所述非接觸式傳感器10電連接。所述驅(qū)動凸輪4通過與所述主動槽6-2的聯(lián)動，帶動分段式數(shù)控自定心中心架上各運動副發(fā)生運動，該運動無干涉且總自由度為I。在所述本體蓋的外側(cè)還設(shè)置有護罩13，所述護罩13將所述活塞桿腔包覆于內(nèi)?；窘Y(jié)構(gòu)及原理描述如圖2所示中心架通過液壓推動總成推動活塞15運動，活塞15與推動連接塊7、橫臂5依次連接，最終使橫臂5隨活塞15運動；如圖I所示，當(dāng)橫臂5向上運動時，因驅(qū)動凸輪4與橫臂5固定在一起，故橫臂5帶動驅(qū)動凸輪4沿直槽做直線運動。同時，由驅(qū)動凸輪4的兩個曲線面推動側(cè)臂1，迫使側(cè)臂I繞回轉(zhuǎn)支承2進行轉(zhuǎn)動。在這個狀態(tài)下，側(cè)臂I與橫臂5要完全滿足所需要的聯(lián)動關(guān)系，以達到使用需要；同時，側(cè)臂I上的銷釘帶動回程機構(gòu)6上的從動槽6-1，迫使回程機構(gòu)6繞I處所接的銷子進行轉(zhuǎn)動，同時又要保證聯(lián)動板上的主動槽6-2和從動槽6-1時刻不與槽內(nèi)的銷釘干涉；當(dāng)橫臂5向下運動時，驅(qū)動凸輪4的銷釘隨驅(qū)動凸輪4在回程機構(gòu)6的主動槽6-2內(nèi)運動，因為槽是曲線，所以銷釘會迫使回程機構(gòu)6繞I處所接的銷子進行轉(zhuǎn)動，而回程機構(gòu)6上的從動槽槽6-1通過安裝在側(cè)臂上的銷釘則迫使側(cè)臂I繞圖中II處的回轉(zhuǎn)支承2進行轉(zhuǎn)動，在這個狀態(tài)下，側(cè)臂I與回程機構(gòu)6要完全滿足聯(lián)動關(guān)系，同時又要保證側(cè)臂I上的回轉(zhuǎn)支承2與驅(qū)動凸輪4不能干涉；非接觸式傳感器10在傳感器支架8的長槽內(nèi)任意移動位置，進而調(diào)節(jié)發(fā)信塊7與 非接觸式傳感器10的距離S，當(dāng)活塞15帶動發(fā)信塊7行至非接觸式傳感器10附近時，非接觸式傳感器10發(fā)出信號給主機，此時由主機控制電磁閥停止給活塞供油，活塞15動作停止。所以，調(diào)節(jié)S值的大小，即可調(diào)節(jié)活塞15的動作行程。分段工作設(shè)定描述從動作上來講，本發(fā)明在油缸整個行程的恒速運動中，側(cè)臂I會較明顯的分為三個動作段I)小直徑工件夾持段，范圍是Φ50-Φ 100，此段內(nèi)橫臂橫向運動距離S與側(cè)臂擺角A之間的關(guān)系為F (A) =G (S)；2)快速打開階段，范圍是Φ120 — Φ400，此段內(nèi)橫臂橫向運動距離S與側(cè)臂擺角A之間的關(guān)系為:F(A)=4*G(S)；3)大工件夾持段，范圍是Φ400 - Φ500,此段內(nèi)橫臂橫向運動距離S與側(cè)臂擺角A之間的關(guān)系恢復(fù)到正常=F(A)=G(S)；其中，F(xiàn)㈧與G(S)分別為側(cè)臂轉(zhuǎn)動與橫臂平動的參數(shù)方程。其他尺寸段內(nèi)是過渡動作。如圖4所示，驅(qū)動凸輪上各段曲線a-b段曲線小直徑工件夾持段；b_c段曲線快速打開段；c-d段曲線大直徑工件夾持段；驅(qū)動凸輪4上這幾個曲線段，即要保證計算準(zhǔn)確，又需要過渡合理。更重要的是，在快速張開段必須保證此曲線內(nèi)所有的點對軸承的壓加角不大于某數(shù)值，這樣才能保證中心架在整個動作中不會存在“死點”即無干涉。如圖5所示為中心架的回程機構(gòu)6。其動作原理是銷釘在主動槽內(nèi)隨驅(qū)動凸輪作平動，迫使回程機構(gòu)6繞回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動，從而帶動從動槽6-1繞回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動，當(dāng)從動槽6-1轉(zhuǎn)動時，將帶動從動槽內(nèi)的銷釘，因銷釘與側(cè)臂I為固定連接，所以帶動側(cè)臂I繞側(cè)臂I回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn).從而實現(xiàn)側(cè)臂I的張開.為了保證動作的一致性，所以其各曲線段與凸輪的每個曲線段要嚴(yán)格對應(yīng)，否則將會出現(xiàn)干涉。本發(fā)明采用傳感器來反饋活塞15的位置，從而使主機能方便的控制所需的活塞15行程，減少不必要的空動做，提高了加工效率。非接觸式傳感器10安裝在油缸罩內(nèi)的傳感器支架8上。僅需要一個常開或常閉型傳感器來反饋活塞15的位置。
以上所 述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種分段式數(shù)控自定心中心架，其特征在于包括本體(3)，兩個側(cè)臂(1)，驅(qū)動凸輪(4)，橫臂(5)，本體蓋，兩個回程機構(gòu)(6)和推動油缸總成，所述本體(3)四周的邊緣設(shè)置有凸起的外沿，在所述本體(3)頂部外沿上的兩端處各設(shè)置有兩處開口，兩個所述側(cè)臂(I)上設(shè)置有圓孔，所述側(cè)臂(I)內(nèi)側(cè)為弧形，所述驅(qū)動凸輪(4)自底部中央向頂部形成平面凸起，所述驅(qū)動凸輪(4)的頂部到底部通過過渡曲線過渡，所述回程機構(gòu)(6)的頂端設(shè)置有從動槽(6-1)，底部設(shè)置有主動槽(6-2)； 兩個所述側(cè)臂(I)相對上的圓孔分別通過兩個回轉(zhuǎn)支承(2)活動固定于所述本體(3)頂部外沿的開口中，兩個所述側(cè)臂(I)的底端分別與所述回程機構(gòu)(6)的從動槽(6-1)活動連接，兩個所述驅(qū)動凸輪(4)底部的兩端分別與所述回程機構(gòu)(6)的主動槽(6-2)活動連接，所述回程機構(gòu)(6)的底端與所述本體(3)底部活動連接，所述本體蓋覆蓋于本體(3)的外沿上，在所述本體(3)內(nèi)部設(shè)置有直槽，所述直槽連通所述本體(3)的頂部及底部，在所述直槽內(nèi)部設(shè)置有橫臂(5)，所述橫臂(5)與所述驅(qū)動凸輪(4)的底端中部固定，所述推動油缸總成固定于所述本體蓋的外壁中部并與所述橫臂(5)固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分段式數(shù)控自定心中心架，其特征在于所述推動油缸總成包括油缸(14)，推動連接塊(12)，活塞(15)和傳感器限位模塊，所述油缸的內(nèi)部設(shè)置有活塞，所述活塞(15)的活塞桿與所述推動連接塊(12)通過連接螺釘垂直固定，所述活塞桿活動的空腔為活塞桿腔，位于活塞桿腔內(nèi)的所述推動連接塊(12)與所述橫臂(5)垂直固定，所述傳感器限位模塊位于所述活塞桿腔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分段式數(shù)控自定心中心架，其特征在于所述傳感器限位模塊包括發(fā)信塊(7)，傳感器支架(8)，電連接器(9)和非接觸式傳感器(10)，所述發(fā)信塊(7)固定于所述活塞(15)的活塞桿頂部，所述傳感器支架(8)固定于所述活塞桿腔的側(cè)壁上，所述非接觸式傳感器(10)活動固定于所述傳感器支架(8)頂部的另一端，所述電連接器(9)固定于所述傳感器支架(8)的底部，并與所述非接觸式傳感器(10)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分段式數(shù)控自定心中心架，其特征在于所述驅(qū)動凸輪(4)通過與所述主動槽(6-2 )的聯(lián)動，帶動分段式數(shù)控自定心中心架上各運動副發(fā)生運動，該運動無干涉且總自由度為I。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分段式數(shù)控自定心中心架，其特征在于在所述本體蓋的外側(cè)還設(shè)置有護罩(13)，所述護罩(13)將所述活塞桿腔包覆于內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分段式數(shù)控自定心中心架，包括本體，兩個側(cè)臂，驅(qū)動凸輪，橫臂，兩個回程機構(gòu)和推動油缸總成，兩個所述側(cè)臂圓孔分別通過兩個回轉(zhuǎn)支承活動固定于所述本體頂部外沿的開口中，兩個所述側(cè)臂的底端分別與所述回程機構(gòu)的從動槽活動連接，所述驅(qū)動凸輪底部的兩端分別與所述回程機構(gòu)的主動槽活動連接，所述回程機構(gòu)的底端與所述本體底部活動連接，在所述本體內(nèi)部設(shè)置有直槽，所述直槽連通所述本體的頂部及底部，在所述直槽內(nèi)部設(shè)置有橫臂，所述橫臂與所述驅(qū)動凸輪的底端中部固定，所述推動油缸總成固定于所述本體的外壁中部并與所述橫臂固定。本發(fā)明具有夾持工件尺寸范圍寬，準(zhǔn)確夾持，可靠性高等特點。
文檔編號B23Q1/76GK102922311SQ201210424629
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者初福春, 劉青春, 吳培堅, 王家曉, 臧克寶, 房秀麗 申請人:煙臺環(huán)球機床附件集團有限公司