一种凸轮轴磨床的夹持机构
阅读说明：本技术 一种凸轮轴磨床的夹持机构 (Clamping mechanism of camshaft grinding machine ) 是由 徐刚强 周康康 胡火明 曹毅 阚李近 蒋文龙 李孝禄 葛金亮 王勇 何飞 叶李斌 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及凸轮轴加工设备技术领域,公开了一种凸轮轴磨床的夹持机构,包括头架和尾座,头架座上开设有横向的头架孔,头架孔内连接有头架主轴,头架主轴的一端与第一伺服连接,头架主轴连接有头架法兰盘,头架法兰盘上套设有固定环,固定环连接在头架座上；头架法兰盘固定连接有夹具；尾座包括尾架座,尾架座上固定连接有竖板和尾座套,竖板上设置有第一通孔,尾座套上设有第二通孔,竖板的第一通孔处连接有第二伺服电机,第二伺服电机的输出轴穿过第一通孔固定连接有丝杆,丝杆螺纹连接有连接板。本发明能够对凸轮轴稳定的夹持,避免串动,尾座还可以自我感知夹持力的大小和工件是否准确在位,并在磨削过程中自动调节夹持力和保证加工安全。(The invention relates to the technical field of camshaft machining equipment, and discloses a clamping mechanism of a camshaft grinding machine, which comprises a headstock and a tailstock, wherein a transverse headstock hole is formed in a headstock seat; the headstock flange is fixedly connected with a clamp; the tailstock comprises a tailstock seat, a vertical plate and a tailstock sleeve are fixedly connected to the tailstock seat, a first through hole is formed in the vertical plate, a second through hole is formed in the tailstock sleeve, a second servo motor is connected to the first through hole of the vertical plate, an output shaft of the second servo motor penetrates through a lead screw fixedly connected with the first through hole, and a connecting plate is in threaded connection with the lead screw. The invention can stably clamp the camshaft to avoid movement, the tailstock can also self-sense the clamping force and whether the workpiece is accurately in place, and the clamping force is automatically adjusted in the grinding process to ensure the processing safety.)
技术领域
本发明涉及凸轮轴加工设备技术领域，尤其涉及一种凸轮轴磨床的夹持机构。
背景技术
凸轮轴广泛应用在汽油机或柴油机等发动机中，用以控制气缸进排气门开启和关闭，其加工质量的好坏直接决定着发动机的工作性能。
凸轮轴一般通过模具铸造而成，而铸造的凸轮轴表面一般都很粗糙，但凸轮轴在发动机内高速运转，因此粗糙度要求非常高，目前凸轮轴的磨削精加工通常由数控凸轮轴磨床磨削，磨削时将凸轮轴放置在磨床的夹持机构中，由夹持机构带动工件旋转，通过磨削机构的进给运动与工件的旋转运动联动，加工出符合要求的凸轮轴。
凸轮轴磨床的夹持机构一般包括头架和尾座，两者将凸轮轴夹持在中间，头架一般还需要带动凸轮轴旋转，尾座可以调节对凸轮轴的夹持力，但目前的凸轮轴磨床头架对凸轮轴的夹持的稳定性不好，在磨削时凸轮轴容易串动，影响凸轮轴的加工精度；而目前的磨床尾座也不能自我的感知对凸轮轴的夹持力和凸轮轴准确夹持位置，在凸轮轴磨削加工时，不能对凸轮轴的夹持力进行稳定的调节和安全保护，从而不能达到对凸轮轴的柔性化加工。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种一种凸轮轴磨床的夹持机构，能够对凸轮轴稳定的夹持，避免串动，尾座还可以自我感知夹持力的大小和凸轮轴准确夹持位置，并在磨削过程中自动调节夹持力，起到安全保护，实现凸轮轴的柔性化加工。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种凸轮轴磨床的夹持机构，包括头架和尾座，所述头架包括包括头架座和第一伺服电机，所述头架座上开设有横向的头架孔，所述头架孔内转动连接有头架主轴，所述头架主轴的一端穿出头架孔与第一伺服固定连接，第一伺服电机的输出轴与头架主轴的连接处设置有减速器，所述头架主轴的另一端穿出头架孔固定连接头架顶尖，所述头架主轴位于头架顶尖的部分上固定连接有头架法兰盘，所述头架法兰盘上转动的套设有固定环，所述固定环固定连接在头架座上；所述头架法兰盘远离转动部的一侧固定连接有夹具；
所述尾座包括尾架座，所述尾架座上固定连接有竖板和尾座套，所述竖板上设置有第一通孔，所述尾座套上设置有第二通孔，所述竖板的第一通孔处固定连接有第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴穿过第一通孔固定连接有丝杆，所述丝杆螺纹连接有连接板，所述连接板上还固定连接有推杆，所述第二通孔内滑动的设置有套筒；所述套筒的一端固定连接有尾座顶尖，所述头架顶尖与尾座顶尖位于同一直线上，所述套筒远离尾座顶尖的一侧内部设置有阶梯孔，所述阶梯孔包括第一阶梯孔和第二阶梯孔，所述第二阶梯孔的直径小于第一阶梯孔的直径，所述推杆滑动的设置在第一阶梯孔内；所述推杆内设置有传感器孔，所述传感器孔的底部设置有压力传感器，所述传感器孔内设置有弹性件，所述弹性件的一端与压力传感器相抵，所述弹性件的另一端位于第二阶梯孔内并与第二阶梯孔的底部相抵；所述连接板与套筒远离尾座顶尖的一端固定连接有拉回杆；所述所述压力传感器、第一伺服电机和第二伺服电机均电连接有控制器。
进一步，所述夹具包括L型夹块，所述L型夹块的一端与头架法兰盘垂直且固定连接，所述L型夹块远离头架法兰盘的部分上设置有通槽，所述通槽内设置有滑动V型夹块和固定V型夹块，所述滑动V型夹块滑动的设置在通槽内，所述固定V型夹块与L型夹块固定连接，所述L型夹块远离头架法兰盘的一端设置有与通槽连通的螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有螺杆，所述螺杆位于通槽内的一端与滑动V型夹块相抵。当需要夹持凸轮轴时，将凸轮轴穿设放置在滑动V型夹块与固定V型夹块之间，然后旋转螺纹孔内的螺杆，螺杆转动着推动滑动V型夹块向固定V型夹块的方向运动，从而对凸轮轴稳固的夹持。
进一步，所述头架主轴的两端上均固定套设有滚动轴承，所述滚动轴承的外圈与底座上的头架孔外壁固定连接。当头架主轴转动时，头架主轴对头架孔旋转，头架主轴与头架孔之间垫设滚动轴承，可以减少头架主轴的转动摩擦力，使得头架主轴的转动更加的稳定，也可以减少转动过程中的噪音。
进一步，所述头架法兰盘远离头架主轴的一侧开设有U型凹槽，所述U型凹槽内固定连接有固定块，所述L型夹块靠近头架法兰盘的部分上开设有横槽，所述固定块固定连接在横槽内。如此，可以将L型夹块可拆卸的固定安装在头架法兰盘上，方便L型夹块的更换。
进一步，所述套筒靠近尾座顶尖的一端滑动的套设有密封套，所述密封套与尾座套靠近尾座顶尖的一端固定连接，所述尾座套上设置有与第二通孔连通的注油孔，所述注油孔上螺纹连接有密封螺丝。使用的时候，可以拧开密封螺丝，通过注油孔向第二通孔内注入润滑油，当套筒在来回尾座套的第二通孔内来回滑动的时候，具有润滑油的润滑，使得套筒带动尾座顶尖的来回运动时，更加的顺畅。
进一步，所述拉回杆为拉回螺栓，所述连接板上设置有螺纹通孔，所述套筒远离尾座顶尖的一端设置有螺纹盲孔，所述拉回螺栓螺纹连接在螺纹通孔和螺纹盲孔内。当需要收回尾座顶尖时，伺服电机带动丝杆反向旋转，从而带动连接板向远离凸轮轴的方向拉动，再利用拉回螺栓将套筒和固定在套筒上的尾座顶尖拉回。
进一步，所述连接板上开设有第三通孔和第四通孔，所述第三通孔内设置有丝杆螺母，所述丝杆螺母与连接板固定连接，所述丝杆螺纹连接在丝杆螺母内，所述推杆穿过第四通孔与连接板固定连接。如此，丝杆与丝杆螺母相对旋转运动，丝杆就可以带动连接板来回的运动，从而带动推杆来回运动。
进一步，所述伺服电机的输出轴和丝杆之间固定连接有联轴器。联轴器将伺服电机的输出轴与丝杆固定连接在一起，方便拆卸和安装。
本发明的有益效果：
1、本发明的头架在旋转时，头架法兰盘在固定环的限位作用，以及头架主轴在滚动轴承的限位作用下，使得整个头架法兰盘的传动非常平稳，避免头架法兰盘和头架主轴在转动过程中的串动，从而使得凸轮轴在转动时，能够有效夹紧和平稳旋转，进而提高凸轮轴的加工精度。
2、本发明的凸轮轴磨床尾座，使用时头架顶尖顶住凸轮轴的一端，尾座顶尖对准凸轮轴的另一端，然后控制器控制启动伺服电机，伺服电机旋转，从而带动丝杆旋转，丝杆旋转从而带动连接板可以沿着丝杆直线运动，连接板向尾座套的方向运动，进而推动套筒和尾座顶尖运动，对凸轮轴夹紧。在凸轮轴磨削时，弹性件可以起到调节缓冲的作用，避免尾座顶尖与凸轮轴的刚性相抵，从而可以实现凸轮轴的柔性化加工。
3、本发明的凸轮轴在加工时，压力传感器可以随时测量到推杆挤压套筒的作用力，即可以间接检测到尾座顶尖和头架顶尖对凸轮轴的夹持力，从而检测对凸轮轴的夹持力处于虚压或者过压状态，当压力过大或者过小时，压力传感器将检测的数据传输给控制器，控制器可以再控制伺服电机的正转或者反转，带动连接板直线运动，进而调节推杆对套筒的推力，达到调节凸轮轴的夹紧压力，使得凸轮轴一直保持在合适的夹持力下，保证凸轮轴的加工精度。
附图说明
图1是本发明一种凸轮轴磨床的夹持机构的结构示意图；
图2是图1中头架结构示意图；
图3是图2去除头架座后的结构示意图；
图4是图1中尾座的结构示意图；
图5是图4的尾座套处的局部剖面示意图。
其中，头架1、尾座2、凸轮轴3、头架座101、第一伺服电机102、头架主轴103、滚动轴承104、减速器105、头架顶尖106、头架法兰盘107、固定环108、L型夹块109、U型凹槽110、固定块111、横槽112、通槽113、滑动V型夹块114、固定V型夹块115、螺杆116、尾架座201、竖板202、尾座套203、第一通孔204、第二通孔205、第二伺服电机206、丝杆207、联轴器208、连接板209、推杆210、套筒211、丝杆螺母212、尾座顶尖213、第一阶梯孔214、第二阶梯孔215、传感器孔216、压力传感器217、弹簧218、拉回螺栓219、密封套220、密封螺丝221。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明：
如图1-5所示：
一种凸轮轴3磨床的夹持机构，包括头架1和尾座2，其中头架1包括头架座101和第一伺服电机102，头架座101上开设有横向的头架孔，头架孔内转动连接有头架主轴103，头架主轴103的两端上均过盈配合的套设有滚动轴承104，滚动轴承104的外圈与头架座101上的头架孔外壁过盈配合的固定连接，头架主轴103的一端穿出头架孔通过平键连接有减速器105，减速器105与第一伺服电机102的输出轴通过平键固定连接，头架主轴103的另一端穿出头架孔通过平键固定连接头架顶尖106，头架主轴103位于头架顶尖106的部分上通过螺栓固定连接有头架法兰盘107，头架法兰盘107上转动的套设有固定环108，固定环108通过螺栓固定连接在头架座101上。
头架法兰盘107远离第一伺服电机102的一侧固定连接有夹具；其中夹具包括L型夹块109，头架法兰盘107远离头架主轴103的一侧开设有U型凹槽110，U型凹槽110内通过螺栓固定连接有固定块111，L型夹块109靠近头架法兰盘107的部分上开设有横槽112，固定块111通过螺栓固定连接在横槽112内，L型夹块109远离头架法兰盘107的部分上设置有通槽113，通槽113内设置有滑动V型夹块114和固定V型夹块115，滑动V型夹块114滑动的设置在通槽113内，固定V型夹块115与L型夹块109固定连接，L型夹块109远离头架法兰盘107的一端设置有与通槽113连通的螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有螺杆116，螺杆116位于通槽113内的一端与滑动V型夹块114相抵；螺杆116的另一端开设有六角盲孔。
尾座2包括尾架座201，尾架座201上通过螺栓固定连接有一体成型的竖板202和尾座套203，竖板202上开设有第一通孔204，尾座套203上开设有第二通孔205，竖板202的第一通孔204处通过螺栓固定连接有第二伺服电机206，第二伺服电机206的输出轴穿过第一通孔204固定连接有丝杆207，第二伺服电机206的输出轴和丝杆207之间固定连接有联轴器208，丝杆207螺纹连接有连接板209，连接板209上还固定连接有推杆210，第二通孔205内滑动的设置有套筒211，连接板209上开设有第三通孔和第四通孔，第三通孔内设置有丝杆螺母212，丝杆螺母212与连接板209通过螺栓固定连接，丝杆207螺纹连接在丝杆螺母212内，推杆210穿过第四通孔与连接板209固定连接；套筒211的一端固定连接有尾座顶尖213，套筒211远离尾座顶尖213的一侧内部设置有阶梯孔，阶梯孔包括第一阶梯孔214和第二阶梯孔215，第二阶梯孔215的直径小于第一阶梯孔214的直径，推杆210滑动的设置在第一阶梯孔214内；推杆210内设置有传感器孔216，传感器孔216的底部设置有压力传感器217，传感器孔216内设置有弹簧218，弹簧218的一端与压力传感器217相抵，弹簧218的另一端位于第二阶梯孔215内并与第二阶梯孔215的底部相抵。
连接板209与套筒211远离尾座顶尖213的一端固定连接有拉回螺栓219，连接板209上设置有螺纹通孔，套筒211远离尾座顶尖213的一端设置有螺纹盲孔，拉回螺栓219螺纹连接在螺纹通孔和螺纹盲孔内；压力传感器217、第一伺服电机102和第二伺服电机206均电连接有控制器。
套筒211靠近尾座顶尖213的一端滑动的套设有密封套220，密封套220与尾座套203靠近尾座顶尖213的一端固定连接，尾座套203上设置有与第二通孔205连通的注油孔，注油孔上螺纹连接有密封螺丝221。
本发明的使用方法如下：
头架座101和尾架座201一般使用紧固螺栓安装在磨床上，头架顶尖106顶住凸轮轴3的一端，尾座顶尖213对准凸轮轴3的另一端。
先将凸轮轴3的一端穿设在滑动V型夹块114与固定V型夹块115之间，使得凸轮轴3的端部与头架顶尖106相抵，然后使用六角扳手等工具旋转螺杆116，螺杆116旋转的过程中，向通槽113内进给，然后推动滑动V型夹块114向固定V型夹块115的方向运动，进而利用滑动V型夹块114和固定V型夹块115对凸轮轴3实施有效的夹紧，防止凸轮轴3磨削过程中的串动。
然后控制器控制启动第二伺服电机206，第二伺服电机206旋转，从而带动丝杆207旋转，丝杆207旋转从而带动连接板209可以沿着丝杆207直线运动，连接板209向尾座套203的方向运动，进而利用推杆210推动套筒211和尾座顶尖213向前运动，对凸轮轴3夹紧。
在磨削凸轮轴3时，头架1的第一伺服电机102通过减速器105的减速后，带动头架主轴103旋转，头架主轴103旋转时，在滚动轴承104内稳定的旋转，进而带动头架法兰盘107和夹具转动，夹具转动时就带动凸轮轴3旋转，在旋转时，头架法兰盘107在固定环108的限位作用，以及头架主轴103在滚动轴承104的限位作用下，使得整个头架法兰盘107的传动非常平稳，避免头架法兰盘107和头架主轴103在转动过程中的串动，从而使得凸轮轴3在转动时，能够有效夹紧和平稳旋转，进而提高凸轮轴3的加工精度。
在凸轮轴3磨削时，弹簧218可以起到调节缓冲的作用，避免尾座顶尖213与凸轮轴3的刚性相抵，从而可以实现凸轮轴3的柔性化加工。并且，在加工时，压力传感器217可以随时测量到推杆210挤压套筒211的作用力，即可以间接检测到尾座顶尖213和头架顶尖106对凸轮轴3的夹持力，从而检测对凸轮轴3的夹持力处于虚压或者过压状态，当压力过大或者过小时，压力传感器217将检测的数据传输给控制器，控制器可以再控制第二伺服电机206的正转或者反转，带动连接板209直线运动，进而调节推杆210对套筒211的推力，达到调节凸轮轴3的夹紧压力，使得凸轮轴3一直保持在合适的夹持力下，保证凸轮轴3的加工精度。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
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