专利名称：立式伺服数控刀架的制作方法
技术领域：
本实用新型属于数控刀架领域，特别涉及一种立式伺服数控刀架。
背景技术：
目前，国内立式刀架主要以电动刀架为主，其结构原理为力矩电机驱动，端齿盘定位，霍尔元件反馈工位信号，初定位销控制分度工位，大螺杆锁紧。立式数控刀架是数控机床的核心功能部件，配套于数控立车、数控卧车等，现有技术的不足之处在于电动刀架锁不紧，稳定性差以及效率低等。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种立式伺服数控刀架，解决现有技术中存在的解决了电动刀架锁不紧，稳定性差以及效率低等问题。本实用新型所采用的技术方案一种立式伺服数控刀架，该数控刀架设有箱体以及设置于箱体中的传动大齿圈、 电机齿轮、伺服电机、三组双联齿轮，伺服电机内置于箱体内的齿轮箱中，并且倒立安装，伺服电机的输出光轴与电机齿轮联接，双联齿轮为三组、一体结构，电机齿轮与第一组双联齿轮啮合，第三组双联齿轮与安装于箱体内侧的传动大齿圈啮合，第二组双联齿轮位于双联齿轮和双联齿轮之间，第二组双联齿轮分别通过齿轮与第一组双联齿轮和第三组双联齿轮相啮合。所述的立式伺服数控刀架，齿轮箱内设置法兰盘，齿轮箱上设置轴承盖，轴承盖、 齿轮箱及法兰盘构成减速箱的主体结构，轴承盖采用不同截面的定位销定位；第一组双联齿轮的齿轮轴输出端一端连接到轴承盖上，另一端连接到齿轮箱；第二组双联齿轮和第三组双联齿轮的齿轮轴输出端一端连接到轴承盖，另一端连接到法兰盘；法兰盘底部设置主轴，主轴和箱体设置于底座上，主轴和箱体之间设置定齿盘。所述的立式伺服数控刀架，法兰盘、主轴以及底座主体通过止口配合，通过螺栓紧固构成刚性联接。所述的立式伺服数控刀架，法兰盘、主轴之间设置锁紧齿盘、油缸液压腔，油缸液压腔位于锁紧齿盘的上下两侧，锁紧齿盘的底部设置动齿盘、定齿盘，动齿盘套装于定齿盘上，动齿盘与定齿盘相啮合。所述的立式伺服数控刀架，箱体与动齿盘通过螺栓紧固联接，动齿盘与箱体内圆面配合支撑箱体。所述的立式伺服数控刀架，齿轮箱下端面设置平面滚针轴承，平面滚针轴承上面支撑齿轮箱，平面滚针轴承下面支撑传动大齿圈，传动大齿圈把合在箱体上。所述的立式伺服数控刀架，法兰盘和箱体之间设置钢背轴承，钢背轴承内圈与法兰盘配合，钢背轴承外圈与箱体配合。所述的立式伺服数控刀架，锁紧齿盘上设有两个回零开关，一个为反馈锁紧齿盘锁紧信号的回零开关，另一个为反馈锁紧齿盘松开信号的回零开关。所述的立式伺服数控刀架，伺服电机设有反馈伺服电机的伺服刀架控制器回零信号的回零开关。所述的立式伺服数控刀架，第一组双联齿轮的齿轮轴一端采用深沟球轴、另一端采用滚针轴承支点定位，第二组双联齿轮和第三组双联齿轮的两端均采用深沟球轴承支点定位，轴承采用波形弹簧预紧结构。本实用新型的有益效果是1、本实用新型立式伺服数控刀架，通过采用伺服技术转位、分度和液压锁紧转位平稳精确，可以实现双向选刀。2、本实用新型采用大三联齿盘，定齿盘与动齿盘相对旋转面上移，开放式三体减速箱结构设计平面滚针轴承，以及钢背轴承的应用保证转位平稳，无抖动，定位精确。3、本实用新型回零信号的反馈伺服刀架控制器内部运算，实现回零功能。4、本实用新型齿轮箱内部传动伺服电机倒置，输出光轴通过定位键与电机齿轮联接，电机齿轮与双联齿轮I啮合，双联齿轮I与双联齿轮II啮合，双联齿轮II与双联齿轮III啮合，双联齿轮III与大齿圈啮合，通过逐级增大减速比，大减速比以实现减速增加扭矩功能。5、本实用新型立式数控刀架升级到立式伺服数控刀架，产品电气化控制程度变高，产品机械结构设计紧凑、合理，使用性能稳定。随着新产品的投入市场，得到了用户的认可。终端用户的反馈结果此立式伺服数控产品，产品性能优越，稳定性高，解决了电动刀架锁不紧，稳定性差以及效率低等问题，具有很广阔的市场前景。6、本实用新型采用全新设计理念，采用国际上先进的伺服技术分度、转位，液压系统控制松开锁紧，从而形成了一款高档数控刀架产品，主要配套于大型数控立车，重切削数控卧车。总之，本实用新型通过采用伺服技术转位、分度和液压锁紧、大三联高精度端面齿盘定位、集电机倒置、大减速比高惯量、大三联齿盘定位、定齿盘与动齿盘相对旋转面上移、 开放式三体减速箱结构设计、法兰与主轴高连接刚性、平面滚针轴承以及钢背轴承应用等全新设计理念，立式数控刀架升级到立式伺服数控刀架，产品的电气化控制程度更高，产品机械结构设计紧凑，合理，使用性能稳定。
图l(a)_(b)是五工位立式伺服数控刀架外观图；其中，图1(a)为主视图；图1(b) 为俯视图。图2(a)_(b)是本实用新型立式伺服数控刀架的结构图；图2(a)为主视图，图 2(b)为局部放大图。图中，1箱体(分为五方刀台或燕尾刀台)；2锁紧齿盘；3动齿盘；4定齿盘；5法兰盘；6主轴；7底座；8油缸液压腔；9传动大齿圈；10电机齿轮；11伺服电机；12 双联齿轮I ； 13双联齿轮II ； 14双联齿轮III ； 15齿轮箱；16轴承盖；17平面滚针轴承；18 钢背轴承；19回零开关。
具体实施方式
[0025]
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图l(a)-(b)所示，本实用新型立式伺服五工位数控刀架是根据目前汽车行业轮毂加工需求，研发出来的高性能立式伺服数控刀架，中心高160mm，刀台尺寸5_195mm，最大主切削力矩14500NM。如图2(a)_(b)所示，本实用新型立式伺服数控刀架可以分为以下模块伺服控制器模块、伺服功能执行模块、刚性联接模块、大三联齿盘精确定位模块、液压松开锁紧模块， 减速箱大减速比传动增矩模块以及辅助支撑运转模块，主要包括箱体(分为五方刀台或燕尾刀台)1以及设置于箱体1中的锁紧齿盘2、动齿盘3、定齿盘4、法兰盘5、主轴6、油缸液压腔8、传动大齿圈9、电机齿轮10、伺服电机11、双联齿轮112、双联齿轮1113、双联齿轮 11114、齿轮箱15、轴承盖16、平面滚针轴承17、钢背轴承18等，具体结构如下本实用新型选用进口伺服电机，伺服电机11内置于箱体1内的齿轮箱15中，倒立安装，联接刚性加强，刀架外形整体尺寸减小。伺服电机11的输出光轴通过定位键与电机齿轮10联接，双联齿轮112、双联齿轮1113、双联齿轮III14为三组、一体结构，电机齿轮10 与第一组双联齿轮112的一个齿轮啮合，第三组双联齿轮III14的一个齿轮与安装于箱体 1内侧的传动大齿圈9啮合，第二组双联齿轮1113位于双联齿轮112和双联齿轮III14之间，双联齿轮Π13的一个齿轮与第一组双联齿轮112的另一个齿轮相啮合，双联齿轮1113 的另一个齿轮与第三组双联齿轮III14的另一个齿轮相啮合，以达到稳定传动，大减速比降速增加扭矩功能。其中，双联齿轮112的齿轮轴一端采用深沟球轴、另一端采用滚针轴承支点定位，其余两个双联齿轮(双联齿轮1113、双联齿轮III14)两端均采用深沟球轴承支点定位，轴承采用波形弹簧预紧，波形弹簧选用Mubea品牌，保证足够预紧力，及使用寿命。 应用有限元软件ANASYS分析，保证箱体布局紧凑，结构合理。齿轮箱15上设置轴承盖16，轴承盖16、齿轮箱15及法兰盘5构成减速箱的主体结构，轴承盖采用不同截面的定位销定位。齿轮箱15内设置法兰盘5，双联齿轮112的齿轮轴输出端一端连接到轴承盖16上，另一端连接到齿轮箱15 ；双联齿轮1113、双联齿轮III14 的齿轮轴输出端一端连接到轴承盖16，另一端连接到法兰盘5 ；法兰盘5底部设置主轴6， 主轴6和箱体1设置于底座7上，主轴6和箱体1之间设置定齿盘4，法兰盘5、主轴6以及底座7主体通过止口配合，通过螺栓紧固构成刚性联接。法兰盘5、主轴6之间设置锁紧齿盘2、油缸液压腔8，油缸液压腔8位于锁紧齿盘 2的上下两侧，油缸液压腔8中设置液压油，锁紧齿盘2的底部设置动齿盘3、定齿盘4，动齿盘3套装于定齿盘4上，动齿盘3与定齿盘4相啮合。箱体1与动齿盘3通过螺栓紧固联接，动齿盘3与箱体1内圆面配合支撑箱体1转位。松开锁紧系统通过液压油控制锁紧齿盘2在油缸中的行程，以达到伺服刀架的松开锁紧。齿轮箱15下端面设置平面滚针轴承 17，平面滚针轴承17上面支撑齿轮箱15，平面滚针轴承17下面支撑传动大齿圈9，传动大齿圈9把合在箱体1上。法兰盘5和箱体1之间设置钢背轴承18，钢背轴承18内圈与法兰盘5配合，钢背轴承18外圈与箱体1配合，平面滚针轴承17和钢背轴承18的应用保证了刀架过程中平稳，以及松开锁紧时刀架的下沉。本实用新型松开锁紧以及转位信号反馈是通过回零开关19(接近开关)实现的， 回零开关19选用进口品牌，松开锁紧系统选用两个回零开关19，一个回零开关19反馈锁紧信号，另一个回零开关19反馈松开信号。回零选用其中一个回零开关，实现回零信号反馈，以及相关工位转位参考。转位过程系统上电后，伺服刀架控制器上位机控制刀架回零(伺服刀架控制器内部运算)，回零开关收到信号后，反馈到伺服刀架控制器上位机，伺服刀架控制器上位机控制刀架锁紧，当刀架接收到转位工位信号后，伺服刀架控制器控制伺服电机以零点为基准，通过计算转到相应工位。本实用新型的工作原理为机床电气系统启动，机床液压系统启动，刀架开始自动转到一工位。机床系统发出转位指令，伺服刀架控制器上位机接收到转位信号，伺服控制器上位机发出控制信号控制液压松开锁紧系统松开，伺服控制器上位机同时发出信号给电机驱动，伺服刀架箱体开始转位，伺服电机传动到齿轮传动装置，齿轮传动装置带动动齿盘，动齿盘和箱体开始转位， 工作位置回零开关作为参考零点提供转位依据，箱体转到相应工位后，伺服刀架控制器上位机控制液压松开锁紧装置锁紧。此时，立式伺服数控刀架在三联齿盘锁紧的状态下开始切削工件。本实用新型通过采用伺服技术转位、分度和液压锁紧转位平稳精确，可以实现双向选刀。
权利要求1.一种立式伺服数控刀架，其特征在于该数控刀架设有箱体以及设置于箱体中的传动大齿圈、电机齿轮、伺服电机、三组双联齿轮，伺服电机内置于箱体内的齿轮箱中，并且倒立安装，伺服电机的输出光轴与电机齿轮联接，双联齿轮为三组、一体结构，电机齿轮与第一组双联齿轮啮合，第三组双联齿轮与安装于箱体内侧的传动大齿圈啮合，第二组双联齿轮位于双联齿轮和双联齿轮之间，第二组双联齿轮分别通过齿轮与第一组双联齿轮和第三组双联齿轮相啮合。
2.按照权利要求1所述的立式伺服数控刀架，其特征在于齿轮箱内设置法兰盘，齿轮箱上设置轴承盖，轴承盖、齿轮箱及法兰盘构成减速箱的主体结构，轴承盖采用不同截面的定位销定位；第一组双联齿轮的齿轮轴输出端一端连接到轴承盖上，另一端连接到齿轮箱； 第二组双联齿轮和第三组双联齿轮的齿轮轴输出端一端连接到轴承盖，另一端连接到法兰盘；法兰盘底部设置主轴，主轴和箱体设置于底座上，主轴和箱体之间设置定齿盘。
3.按照权利要求2所述的立式伺服数控刀架，其特征在于法兰盘、主轴以及底座主体通过止口配合，通过螺栓紧固构成刚性联接。
4.按照权利要求2所述的立式伺服数控刀架，其特征在于法兰盘、主轴之间设置锁紧齿盘、油缸液压腔，油缸液压腔位于锁紧齿盘的上下两侧，锁紧齿盘的底部设置动齿盘、定齿盘，动齿盘套装于定齿盘上，动齿盘与定齿盘相啮合。
5.按照权利要求4所述的立式伺服数控刀架，其特征在于箱体与动齿盘通过螺栓紧固联接，动齿盘与箱体内圆面配合支撑箱体。
6.按照权利要求4所述的立式伺服数控刀架，其特征在于齿轮箱下端面设置平面滚针轴承，平面滚针轴承上面支撑齿轮箱，平面滚针轴承下面支撑传动大齿圈，传动大齿圈把合在箱体上。
7.按照权利要求4所述的立式伺服数控刀架，其特征在于法兰盘和箱体之间设置钢背轴承，钢背轴承内圈与法兰盘配合，钢背轴承外圈与箱体配合。
8.按照权利要求4所述的立式伺服数控刀架，其特征在于锁紧齿盘上设有两个回零开关，一个为反馈锁紧齿盘锁紧信号的回零开关，另一个为反馈锁紧齿盘松开信号的回零开关。
9.按照权利要求1所述的立式伺服数控刀架，其特征在于伺服电机设有反馈伺服电机的伺服刀架控制器回零信号的回零开关。
10.按照权利要求1所述的立式伺服数控刀架，其特征在于第一组双联齿轮的齿轮轴一端采用深沟球轴、另一端采用滚针轴承支点定位，第二组双联齿轮和第三组双联齿轮的两端均采用深沟球轴承支点定位，轴承采用波形弹簧预紧结构。
专利摘要本实用新型属于数控刀架领域，特别涉及一种立式伺服数控刀架。该数控刀架设有箱体以及设置于箱体中的传动大齿圈、电机齿轮、伺服电机、三组双联齿轮，伺服电机内置于箱体内的齿轮箱中，并且倒立安装，伺服电机的输出光轴与电机齿轮联接，双联齿轮为三组、一体结构，电机齿轮与第一组双联齿轮啮合，第三组双联齿轮与安装于箱体内侧的传动大齿圈啮合，第二组双联齿轮位于双联齿轮和双联齿轮之间，第二组双联齿轮分别通过齿轮与第一组双联齿轮和第三组双联齿轮相啮合。本实用新型立式伺服数控刀架，通过采用伺服技术转位、分度和液压锁紧转位平稳精确，可以实现双向选刀，解决了电动刀架锁不紧，及效率低等问题，具有很广阔的市场前景。
文档编号B23B21/00GK202199777SQ20112026712
公开日2012年4月25日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者史荣生, 孙千慧, 李中明, 李文伦, 杨佳庆, 沈会, 索天星, 赵尚福, 魏传良 申请人:沈阳机床股份有限公司数控刀架分公司