一种具有锁止防护的数控机床的制作方法

本发明涉及数控机床，具体而言，涉及一种具有锁止防护的数控机床。

背景技术：

1、数控机床在进行车削等金属切削加工时，通常需要通过卡盘对工件进行夹持，并由主轴带动卡盘及工件高速旋转。液压卡盘具有夹紧力较大、动作速度快以及便于实现自动控制等优点，因此在数控机床中得到广泛应用。

2、液压卡盘的夹紧状态通常依赖液压系统持续提供压力。在机床运行过程中，当液压管路破裂、液压泵故障、旋转接头密封失效或者供电异常等情况导致液压系统失压时，作用于卡盘夹持机构上的液压力会下降，严重时可能造成夹头松动。由于加工过程中工件处于高速旋转状态，一旦工件失去可靠夹持，存在工件松脱甚至飞出的风险，因此，如何在主液压系统异常失压后仍保持卡盘的夹紧状态，是液压卡盘安全防护需要解决的重要问题。

3、针对上述问题，现有技术中通常采用蓄能器、液控单向阀或者机械锁止机构等方式进行失压保护。其中，蓄能器能够在主液压系统失压后继续提供一定时间的压力，但其可储存的液压介质和能量有限，保压时间受到蓄能器容量及系统密封性能等因素影响，难以在液压系统完全失效时持续保持夹紧状态。

4、采用液控单向阀等阀件对油路进行封闭，同样能够在一定程度上实现压力保持。然而，该类锁止阀通常设置于主液压油路中，其防护效果仍受到锁止阀之后的油缸、旋转接头以及内部管路密封状态的影响。当锁止阀下游发生泄漏时，夹紧机构仍可能出现压力下降，因此难以对夹持执行部件形成相对独立的失压保护。

5、此外，旋转卡盘工作时需要随主轴高速旋转，当采用电磁阀或者其他电气执行元件对旋转侧锁止机构进行控制时，通常需要在机床静止部分与旋转部分之间设置导电滑环等电力传输结构。此类动静连接结构不仅增加了卡盘系统的结构复杂程度，而且在长期高速旋转过程中容易受到磨损、振动以及接触状态变化等因素影响，增加设备故障及维护的可能性。

6、现有部分机械锁止结构虽然能够减少对液压压力的持续依赖，但其锁止机构还需要兼顾高速旋转状态下的可靠锁止以及快速解锁。当锁止方式主要依赖摩擦作用时，锁止性能容易受到振动及接触状态变化的影响；而采用较为复杂的机械夹紧机构，又可能影响卡盘夹紧、松开动作的响应速度及自动化程度，难以兼顾失压安全防护、高速运行可靠性以及数控机床连续加工效率。

7、因此，现有数控机床的液压卡盘失压防护技术仍有进一步改进的空间，有必要提供一种能够在主液压系统发生异常失压时保持工件夹紧状态，并能够适应卡盘高速旋转工况，同时减少旋转侧电气连接结构、实现可靠锁止和解锁的数控机床。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、因此，本发明的目的在于提供了一种具有锁止防护的数控机床，包括机架，和位于机架内的旋转卡盘组件。

3、还包括随旋转卡盘组件同步旋转的失压防护组件和自锁组件，和用于驱动旋转卡盘组件转动的主轴。

4、所述旋转卡盘包括多个呈环形分布的内油筒，所述内油筒内部设置有活塞块，所述活塞块一端焊接固定有第一连接柱，所述第一连接柱另一端从内油筒内穿出并焊接固定有夹头。

5、所述失压防护组件包括套设于内油筒上的外筒体，所述外筒体内壁和内油筒外壁之间围合形成密闭的环形空腔，所述环形空腔内设置有与活塞块同步移动的活塞环，所述活塞环将环形空腔分隔为两个注入有液压油的腔室，两个所述腔室处的外筒体壁体均焊接连通有连接管，两个所述连接管与阀体法兰密封连接。

6、所述自锁组件通过连接杆与阀体上的阀杆对接，所述自锁组件用于实现阀体的锁止和解锁。

7、作为优选的技术方案：

8、如上所述的一种具有锁止防护的数控机床，所述机架内还设置有与旋转卡盘组件相配合的尾座套筒，旋转卡盘组件和尾座套筒之间设置有用于放置刀具的刀具座。

9、通过上述技术方案，机架设置有用于驱动尾座套筒和刀具座横向移动的直线丝杆机构，以及用于驱动刀具座纵向移动的直线丝杆机构，进而实现尾座套筒和刀具的进给运动。

10、如上所述的一种具有锁止防护的数控机床，所述还包括用于将油液输送至内油筒的油路组件，所述油路组件包括液压油管、回转油缸和内置油管。

11、所述机架与回转油缸轴承连接，所述回转油缸一端与液压油管通过密封旋转接头对接，所述回转油缸另一端与内置油管焊接连通，所述回转油缸与主轴一端通过法兰固定连接。

12、所述内置油管位于主轴内部，所述内置油管一端与回转油缸焊接固定并相连通。

13、通过上述技术方案，液压油管与液压站对接，液压油管、回转油缸与主轴共轴心线，这样回转油缸与主轴可以同步平稳旋转，确保油液平稳传输的同时，可以通过带动夹头带动工件高速旋转。

14、如上所述的一种具有锁止防护的数控机床，所述旋转卡盘组件还包括中空的导油环，以及圆环状的连接座，所述内置油管一端为封闭状并穿过连接座，所述内置油管的封闭端通过多个导油管与导油环相连通，所述内油筒的顶端为开口状，所述内油筒的顶端与导油环内圆壁焊接固定并相连通。

15、所述连接座与主轴一端法兰固定连接，所述连接座和卡盘外圆壁和导油环内圆壁焊接连接，所述导油管位于连接座和卡盘之间。

16、通过上述技术方案，导油管两端与内置油管和导油环焊接连通，提高整体的密封性，内置油管一端为密闭设置，确保内部油液可以通过导油管进入至导油环内部。

17、如上所述的一种具有锁止防护的数控机床，所述活塞环上焊接固定有一组第二连接柱，所述第二连接柱一端贯穿外筒体并与套环焊接固定，所述套环套设固定于第一连接柱上。

18、通过上述技术方案，活塞环内圆和外圆均设置有聚四氟乙烯密封垫片，通过密封垫片实现与内油筒外壁的密封贴合，以及与外筒体内壁的密封贴合。

19、如上所述的一种具有锁止防护的数控机床，所述自锁组件包括固定筒，以及位于固定筒内的活动块，所述固定筒两端贯穿连接座和卡盘，所述活动块一端与连接杆固定连接，所述活动块另一端开设有凹槽，所述凹槽内部设置有活动片，所述活动片外侧面镶嵌有磁铁片，所述活动片内侧面中心处焊接固定有导向柱，所述凹槽的槽底开设有用于导向柱插入的导向槽，所述导向柱上套设有第一弹簧，所述第一弹簧两端与导向柱以及凹槽的槽底均焊接连接。

20、通过上述技术方案，凹槽的开口小于活动片的尺寸，这样可以防止活动片从凹槽内脱落出，并且确保在磁力吸引时，通过活动片可以拉动活动块同步移动。

21、如上所述的一种具有锁止防护的数控机床，所述固定筒的内径与活动块的外径一致，所述固定筒内壁上开设有一组对称分布的孔槽，所述活动块外壁开设有一组对称分布的销孔，所述销孔底端与凹槽相连通。

22、所述孔槽内插入有活动销，所述活动销顶端通过第二弹簧与孔槽的槽底相连接。

23、通过上述技术方案，销孔和凹槽连通处具有台阶，这样当固定销插入至销孔内后，固定销的端部会与台阶抵合，避免固定销插入至凹槽内阻碍磁铁柱移动。

24、如上所述的一种具有锁止防护的数控机床，所述孔槽和销孔的轴线均为倾斜设置，所述孔槽和销孔的倾斜角度一致，所述孔槽和销孔的内径一致。

25、通过上述技术方案，采用倾斜设置，使得卡盘旋转时产生的离心力在固定销滑动方向上的分量被倾斜角衰减，有效降低了高速旋转工况下固定销被离心力甩出孔槽的风险。

26、如上所述的一种具有锁止防护的数控机床，所述活动片内侧面焊接固定有一组对称分布的磁铁柱，所述磁铁柱的顶部为斜面，所述活动销底端嵌有磁块，所述磁铁柱的顶部和磁块表面为同名磁极。

27、通过上述技术方案，当固定销插入至销孔内时，磁铁柱顶端移动至固定销底端下方时，由于磁铁柱顶端斜面设置，使得磁块与磁铁柱产生斥力的方向正好位于固定销的轴线上，从而可以快速的推动固定销移动至孔槽内

28、如上所述的一种具有锁止防护的数控机床，所述连接座一侧的机架轴承连接有旋转环，所述旋转环上设置有多个凹口，所述凹口内插入有活动条，所述活动条上设置有电磁铁，所述电磁铁与固定筒共轴心线。

29、通过上述技术方案，活动条通过可拆卸的方式设置于凹口内，例如采用螺栓等，这样可以实现模块化设计，当电磁铁出现故障且需要解锁时，无需拆解卡盘、夹头等部件，可直接插拔活动条来更换电磁铁，维护工序简单，大幅缩短停机维护时间，降低生产运维成本。

30、相对于现有技术，本发明至少具有如下有益效果：

31、（1）本发明在内筒体上套设外筒体。夹紧完成后，活塞环两侧腔室内的液压介质不可压缩，活塞环被两侧液压介质锁定而无法移动，夹头的夹紧力得以长期保持，不受主液压系统故障的影响，即使上游主油路破裂、旋转接头密封失效导致主夹紧力完全丢失，封闭的环形锁止容腔仍可独立维持夹紧拉力，可以从根本上解决了失压后工件飞出的安全问题。

32、（2）本发明设置有电磁铁，并且电磁铁安装于机床静止侧的可旋转环上，旋转环与旋转的卡盘无物理接触，依靠磁作用力实现非接触触发锁止与解锁，旋转部件上无任何电气元件，彻底省去了导电滑环等复杂动静过渡部件，结构更简洁，高速旋转下可靠性更高，故障率大幅降低。

33、（3）本发明采用弹簧驱动固定销与销孔硬啮合的自锁方式，替代传统摩擦式自锁，锁止状态下依靠销体的剪切承载力承担轴向载荷，不受切削振动、接触面润滑状态、温度变化的影响，锁止力稳定无衰减，抗冲击抗振动性能大幅提升。

34、（4）本发明的夹头夹紧动作与活塞环的移动同步进行，这样夹紧完成后，即意味着活塞环两侧的封闭腔室已建立，无需额外的传感器或控制逻辑来触发，简化了系统结构，提高了响应速度，并且固定销通过弹力和磁力自动插入至销孔内以及从销孔内移出，整个锁止和解锁动作迅速可靠，这样可以更好地适应于高效生产。