带液压锁的液压动力卡盘的夹紧力电液比例控制装置 【技术领域】
本发明涉及机床的夹固装置，具体地说是涉及一种带液压锁的液压动力卡盘的夹紧力电液比例控制装置。
背景技术
带液压锁的液压动力卡盘是数控车床的工件夹具，由带液压锁的回转液压缸和动力卡盘组成。带液压锁的回转液压缸内部自带由两个液控单向阀组成的液压锁，在液压泵站的输出供油管路爆裂时，液压锁对带液压锁的回转液压缸保压。带液压锁的回转液压缸的供油压力由手动可调的减压阀或溢流阀调节，供油压力初始调定后，在主轴旋转的过程中保持恒定不变，随着转速的升高，卡爪的离心力增加，动力卡盘夹持工件外圆时的夹紧力减小，夹紧力损失限制了液压动力卡盘转速的提高。
提高带液压锁的回转液压缸的初始供油压力，增加动力卡盘的初始夹紧力，让动力卡盘在高转速下仍然具有足够的夹紧力，是提高带液压锁的液压动力卡盘转速的一种有效方法。但在精加工中，过大的初始夹紧力会破坏工件表面质量，铜、铝、工程塑料等容易变形的材料在很大的初始夹紧力作用下会被夹坏。带液压锁的液压动力卡盘夹持工件内孔时，夹紧力随着转速的升高而增大，过大的夹紧力同样会破坏精加工和容易变形的工件，过低的初始供油压力又会导致动力卡盘的初始夹紧力过低，夹持不可靠。
在精密高速车削加工和易变形工件的高速车削加工中，如何使带液压锁的液压动力卡盘既可靠夹持工件，又能达到高转速，是一个难题。
【发明内容】
因此本发明的目的在于提出一种带液压锁的液压动力卡盘的夹紧力电液比例控制装置，实现带液压锁的液压动力卡盘的夹紧力在车床主轴旋转时保持恒定不变，带液压锁的回转液压缸的供油管路爆裂时，液压锁仍然能够对回转液压缸保压。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明包括带液压锁的液压动力卡盘，由供油装置、油压调节监测装置组成的液压泵站，信号采集控制系统；
1)所述的油压调节监测装置：包括两个电液比例减压阀、两个安全阀、两个三通电磁换向阀和两个压力继电器；第一电液比例减压阀的进油口与供油装置的高压出油口连接，它的出油口与第一个三通电磁换向阀的高压进油口和第一安全阀的进油口连接，它的回油口与油箱连接，第一安全阀的出油口与油箱连接，第一个三通电磁换向阀的回油口与油箱连接，第一个三通电磁换向阀的输出油口与第一压力继电器的进油口和带液压锁的回转液压缸的第一进出油口连接；
第二电液比例减压阀地进油口与供油装置的高压出油口连接，它的出油口与第二个三通电磁换向阀的高压进油口和第二安全阀的进油口连接，它的回油口与油箱连接，第二安全阀的出油口与油箱连接，第二个三通电磁换向阀的回油口与油箱连接，第二个三通电磁换向阀的输出油口与第二压力继电器的进油口和带液压锁的回转液压缸的第二进出油口连接；
2)所述的信号采集控制系统：包括控制器、转速变送器和两个继电器；转速变送器安装在车床主轴的后端部，它的电信号端与控制器电连接；第一继电器的输出电信号端与第一个三通电磁换向阀的电信号端连接，第二继电器的输出电信号端与第二个三通电磁换向阀的电信号端连接，第一继电器和第二继电器的输入电信号端分别与控制器连接；第一电液比例减压阀和第二电液比例减压阀的控制电信号端分别与控制器电连接；第一压力继电器和第二压力继电器电信号端分别与控制器电连接。
所述的一种带液压锁的液压动力卡盘夹紧力的电液比例控制装置，其特征在于：所述的第一电液比例减压阀的出油口上安装第一压力变送器，第二电液比例减压阀的出油口上安装第二压力变送器，第一压力变送器和第二压力变送器的电信号端分别与控制器电连接。
所述的液压动力卡盘的卡爪的表面安装力传感器，卡爪的外圆周面上安装无线信号发射器，力传感器的电信号端与无线信号发射器的电信号端连接，无线信号接收器面对无线信号发射器，它接受无线信号发射器发出的信号，无线信号接收器输出的电信号与控制器连接。
所述的电液比例减压阀为直动式电液比例二通减压阀、先导式电液比例二通减压阀、直动式电液比例三通减压阀或先导式电液比例三通减压阀。
本发明具有的有益效果是：
车床主轴加速和减速的过程中，可无级调节液压泵站的输出油压和带液压锁的回转液压缸的供油压力，保持带液压锁的液压动力卡盘的夹紧力恒定不变，在夹持精加工工件或易变形工件时，既能实现可靠夹持，又能实现高转速，满足高速切削的要求；采用压力反馈控制和夹紧力反馈控制，可提高液压动力卡盘夹紧力的控制精度；液压泵站的高压输出油管爆裂时，利用三通电磁换向阀使带液压锁的回转液压缸的供油油路与油箱相通，确保液压锁能够对带液压锁的回转液压缸的高压腔内油液正常保压。
【附图说明】
图1是本发明第一个实施例的结构原理示意图。
图2是本发明第二个实施例的结构原理示意图。
图中：1.棒形工件，2.卡爪，3.动力卡盘，4.车床主轴，5.拉管，6.过渡法兰，7.带液压锁的回转液压缸，8.液压锁，9.回油罩，10.支架，11.油箱，12.过滤器，13.变量泵，14.电机，15.蓄能器，16.压力表，17.单向阀，18.精密过滤器，19、20.电液比例减压阀，21、22.压力变送器，23、24.压力表，25、26.安全阀，27、28.三通电磁换向阀，29、30.压力继电器，31.力传感器，32.无线信号发射器，33.无线信号接收器，34.转速变送器，35.控制器，36、37.继电器，1’.盘形工件。
【具体实施方式】
通过附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的实施例如图1所示，本发明包括带液压锁的液压动力卡盘，由供油装置、油压调节监测装置组成的液压泵站，信号采集控制系统。
带液压锁的液压动力卡盘由动力卡盘3和带液压锁的回转液压缸7组成，带液压锁的回转液压缸7的内部自带由两个液压单向阀组成的液压锁8，动力卡盘3与车床主轴4的前端相连，带液压锁的回转液压缸7通过过渡法兰6与车床主轴4的尾端相连，拉管5的两端分别与带液压锁的回转液压缸7的活塞杆和动力卡盘3的楔心套相连，带液压锁的回转液压缸7通过拉管5驱动动力卡盘3夹紧或松开工件1，带液压锁的回转液压缸7的缸体和活塞杆与车床主轴3一起旋转，带液压锁的回转液压缸7的回油罩8通过支架9固定在车床床身上。
液压泵站的供油装置包括油箱11、过滤器12、液压泵13、电机14、蓄能器15、压力表16、内含单向阀17的精密过滤器18，液压泵站的液压泵13在电机14的驱动下，从油箱11经过滤器12吸油，液压泵13输出的高压油经蓄能器16稳压、精密过滤器18过滤后输出到供油装置的高压出油口，压力表16测量液压泵的出口压力。
液压泵站的油压调节监测装置包括两个电液比例减压阀19和20、两个压力表23和24、两个安全阀25和26、两个三通电磁换向阀27和28、两个压力继电器29和30；第一电液比例减压阀19的进油口与供油装置的高压出油口连接，它的出油口与第一个三通电磁换向阀27的高压进油口和第一安全阀25的进油口连接，它的回油口与油箱11连接，第一安全阀25的出油口与油箱11连接，第一个三通电磁换向阀27的回油口与油箱11连接，第一个三通电磁换向阀27的输出油口与第一压力继电器29的进油口和带液压锁的回转液压缸7的第一进出油口连接，第一压力表23的进油口与第一电液比例减压阀19的出油口连接。
第二电液比例减压阀20的进油口与供油装置的高压出油口连接，它的出油口与第二个三通电磁换向阀28的高压进油口和第二安全阀26的进油口连接，它的回油口与油箱11连接，第二安全阀26的出油口与油箱11连接，第二个三通电磁换向阀28的回油口与油箱11连接，第二个三通电磁换向阀28的输出油口与第二压力继电器30的进油口和带液压锁的回转液压缸7的第二进出油口连接，监测液压泵站的输出油压是否高于回转液压缸7要求的最低供油压力，第二压力表24的进油口与第二电液比例减压阀20的出油口连接。
信号采集控制系统包括控制器35(控制器可采用PLC控制器或工控机)、转速变送器34、两个继电器36、37、两个压力变送器25和26、力传感器31、无线信号发射器32、无线信号接收器33，转速变送器34安装在车床主轴4的后端部，它的电信号端与控制器35电连接，第一压力变送器21在第一电液比例减压阀19的出油口上，第二压力变送器22安装在第二电液比例减压阀20的出油口上，第一压力变送器21和第二压力变送器22的电信号端分别与控制器35电连接，力传感器31安装在液压动力卡盘的卡爪2的表面(三爪动力卡盘中，可在一个卡爪上安装一个力传感器，也可在每个卡爪上各安装一个力传感器)，卡爪2的外圆周面上安装无线信号发射器32，力传感器31的电信号端与无线信号发射器32的电信号端连接，无线信号接收器33面对无线信号发射器32，它接受无线信号发射器32发出的信号，无线信号接收器33输出的电信号与控制器35连接，两个压力继电器29和30的电信号端分别与控制器35电连接，两个电液比例减压阀19和20的控制电信号端分别与控制器35电连接，第一继电器36和第二继电器37的输出电信号端分别与第一个三通电磁换向阀27和第二个三通电磁换向阀28的电信号端连接，两个继电器36和37的输入电信号端分别与控制器35连接。
如图1所示，动力卡盘3夹持棒性工件1的外圆面。液压泵站未开启时，两个三通电磁换向阀27和28的控制线圈都未通电，三通电磁换向阀27和28都工作在左位，带液压锁的回转液压缸7的两个压力腔与油箱11相通。电机14开启后，两个电液比例减压阀19、20的出油口分别输出最低压力，控制器35输出控制信号经第一继电器36控制第一个三通电磁换向阀27换向工作在右位，第一电液比例减压阀19输出的油液经第一个三通电磁换向阀27进入带液压锁的回转液压缸7的右腔，活塞杆驱动动力卡盘3夹紧棒形工件1的外圆面，控制器35输出信号提高第一电液比例减压阀19的出油口压力至初始压力。车床主轴4开始旋转后，转速变送器34测得的主轴转速反馈给控制器35，随着车床主轴4转速的升高，控制器35输出信号控制第一电液比例溢流阀19提高第一电液比例减压阀19的出油口压力和带液压锁的回转液压缸7的右腔压力，增加活塞杆向左的拉力，弥补动力卡盘3因卡爪2受离心力作用而损失的夹紧力，保持动力卡盘3的夹紧力恒定不变。工件切削完毕，车床主轴4转速开始降低，控制器35输出控制信号经第二继电器37控制第二个三通电磁换向阀28换向工作在右位，第二电液比例减压阀20输出的油液经第二个三通电磁换向阀28进入带液压锁的回转液压缸7的左腔，随着转速的不断降低，逐渐提高第二电液比例减压阀20输出的油液压力，带液压锁的回转液压缸7的输出力逐渐降低，抵消动力卡盘3因卡爪离心力减小而增加的夹紧力，保持动力卡盘3的夹紧力恒定不变。车床主轴4停止转动后，控制器35输出控制信号经第一继电器36控制第一个三通电磁换向阀27换向工作在左位，并提高第二电液比例减压阀20输出的油液压力，带液压锁的回转液压缸7的活塞杆驱动动力卡盘3松开棒形工件1，控制器35输出控制信号降低第二电液比例减压阀20输出的油液压力至最低压力，控制器35输出控制信号经第二继电器37控制第二个三通电磁换向阀28换向工作在左位，再开始夹持下一个工件。在车床主轴旋转4时，如果第一个三通电磁换向阀27的输出油压因油管爆裂等原因突然降为零，第一压力继电器29输出信号给控制器35，控制器35输出控制信号经第二继电器37控制第二个三通电磁换向阀28换向工作在左位，第二个三通电磁换向阀28的输出油口与油箱相通，保证液压锁8正常工作。两个安全阀25和26限制液压泵站的输出油液不高于带液压锁的回转液压缸7允用的最大供油压力。
如图2所示，动力卡盘3夹持盘形工件1’的内孔面。液压泵站未开启时，两个三通电磁换向阀27和28的控制线圈都未通电，三通电磁换向阀27和28都工作在左位，带液压锁的回转液压缸7的两个压力腔与油箱11相通。电机14开启后，两个电液比例减压阀19、20的出油口分别输出最低压力，控制器35输出控制信号经第二继电器37控制第二个三通电磁换向阀28换向工作在右位，第二电液比例减压阀20输出的油液经第二个三通电磁换向阀28进入带液压锁的回转液压缸7的左腔，活塞杆向右驱动动力卡盘3撑紧盘形工件1’的内孔面，控制器35输出信号提高第二电液比例减压阀20的出油口压力至初始压力。车床主轴4开始旋转后，控制器35输出信号经第一继电器36控制三通电磁换向阀27换向工作在右位，转速变送器34测得的主轴转速反馈给控制器35，随着车床主轴4转速的升高，控制器35输出信号控制第一电液比例溢流阀19提高第一电液比例减压阀19的出油口压力和带液压锁的回转液压缸7右腔的油液压力，降低活塞杆向右的推力，抵消动力卡盘3因卡爪离心力增加而提高的夹紧力，保持动力卡盘3的夹紧力恒定不变。工件切削完毕，随着车床主轴4的转速不断降低，控制器35输出信号控制第一电液比例减压阀19逐渐降低其输出的油液压力，带液压锁的回转液压缸7的输出推力逐渐提高，弥补动力卡盘3因卡爪离心力减小而降低的的夹紧力，保持动力卡盘3的夹紧力恒定不变。车床主轴4停止转动后，控制器35输出控制信号经第二继电器37控制第二个三通电磁换向阀28换向工作在左位，并提高第一电液比例减压阀19输出的油液压力，带液压锁的回转液压缸7的活塞杆向左驱动动力卡盘3松开盘形工件1’，控制器35输出信号控制第一电液比例减压阀19降低其输出的油液压力至最低压力，第一个三通电磁换向阀27换向工作在左位，再开始夹持下一个工件。在车床主轴旋转4时，如果第二个三通电磁换向阀28的输出油压因油管爆裂等原因突然降为零，第二压力继电器30输出信号给控制器35，控制器35输出信号经第一继电器36控制第一个三通电磁换向阀27换向工作在左位，第一个三通电磁换向阀27的输出油口与油箱相通，保证液压锁8正常工作。