一种伺服刀架结构及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控机床用刀架领域，具体为一种伺服刀架结构及其使用方法。
【背景技术】
[0002]刀架是数控机床的重要功能部件，美国专利US4，972，744和US20050247172A1公布的刀架结构采用电机和多级齿轮驱动刀盘转位，刀架制造商需要组织生产多级齿轮，刀架的箱体内需要设计多级齿轮的支撑机构并保证各级齿轮间的尺寸精度和位置精度，多级齿轮的使用增加了设计的复杂程度，同时增加了刀架零件制造和整机装配的困难程度。
[0003]欧洲专利EP0642884A1公布的刀架结构需要采用一个编码器来确定电机的转动位置，该专利公布的结构在刀架定位和转位时运动动作复杂，结构繁琐。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种伺服刀架结构及其使用方法，解决现有技术中存在的刀架定位和转位时运动动作复杂、结构繁琐，以及增加刀架零件制造和整机装配的困难程度等问题，为数控车床提供换刀装置。
[0005]本发明的技术方案:
[0006]一种伺服刀架结构，该伺服刀架设有外壳、后盖板组件、箱体组件、接近开关组件、分水盘，外壳安装在后盖板组件尾部，后盖板组件的减速器端与箱体组件的后端连接，接近开关组件安装在箱体组件的箱体中，分水盘安装在箱体组件的动齿盘上。
[0007]所述的伺服刀架结构，后盖板组的电机和减速器安装在后盖板上，用于提供动力源；箱体组件采用三片鼠牙盘结构定位，接近开关组件采用凸轮结构检测刀架锁紧状态。
[0008]所述的伺服刀架结构，其具体结构如下:后盖板组件设有后盖板零件，后盖板上有减速器腔，腔内插有减速器，减速器的前端输出端为一齿轮，减速器的尾端与电机相连，后盖板的侧边安装有电气插头，通过该电气插头将电机的电缆线与机床整机电气系统相连，后盖板上另有传感器孔，孔内插有偏心套，偏心套内安装有接近开关；
[0009]箱体组件设有箱体零件，箱体上面开有腔，与腔相通的有一孔，箱体的前面固定有定齿盘，与定齿盘同心安装有动齿盘，动齿盘通过螺钉连接在齿轮轴上，箱体内安装有与定齿盘、动齿盘和齿轮轴同心的锁紧齿盘，定齿盘、动齿盘和锁紧齿盘构成三片鼠牙盘结构，锁紧齿盘可沿轴向移动，锁紧齿盘后侧安装有弹簧，弹簧一端压在锁紧齿盘上，弹簧另一端压在与齿轮轴同轴的后活塞上，后活塞后部套有垫片，垫片后套有推力轴承，推力轴承靠在齿轮轴上，锁紧齿盘和后活塞为环状件，内环开有凹槽，凹槽内分别安装有两个减磨环，齿轮轴支撑在两个减磨环上，齿轮轴后部有一孔，孔内插有销；
[0010]接近开关组件设有凸轮轴，凸轮轴前端有柱形轴头，轴头与凸轮轴的轴线偏心，凸轮轴上依次套有垫、推力轴承、垫、下盖、上盖、垫、弹簧卡圈，下盖和上盖为法兰状零件，下盖和上盖通过螺钉一同连接在箱体的腔内，凸轮轴前端的柱形轴头插入锁紧齿盘的槽内，扇状块为弹性结构有径向开口，在螺钉的拧紧力的作用下夹紧凸轮轴的上部轴径，扇状块有两个与轴向平行的感应面，感应面对准接近开关，接近开关固定在架上，架通过螺钉固定在箱体的腔内。
[0011]所述的伺服刀架结构，电气插头插装于偏心套后端，偏心套中部有法兰，法兰上有腰孔，螺钉通过腰孔将偏心套固定在后盖板上，偏心套上安装的零点接近开关的轴线与后盖板上有传感器孔和偏心套的轴线偏心，扭动偏心套零点接近开关可绕传感器孔的轴线旋转。
[0012]所述的伺服刀架结构，箱体前端安装有水盘，水盘有水孔，水孔前端安有水塞，水塞由水孔中的弹簧预紧，弹簧的另一端顶在堵上，堵由水盘上的径向顶丝固定，水塞为耐磨材料，可与分水盘相对滑动。
[0013]所述的伺服刀架结构的使用方法，弹簧初始状态下预紧力顶紧定齿盘、动齿盘、锁紧齿盘，定位动齿盘并限制动齿盘转动，当刀架通液压油后液压推动锁紧齿盘向克服弹簧弹性力的方向移动，将定齿盘、动齿盘、锁紧齿盘脱离，电机带动减速器的齿轮旋转，齿轮和齿轮轴相互啮合并驱动齿轮轴旋转，当齿轮轴旋转过程中销与零点接近开关靠近时，零点接近开关产生感应信号检测到刀架的零点位置，偏心套上安装的零点接近开关的轴线与后盖板上有传感器孔和偏心套的轴线偏心，扭动偏心套零点接近开关可绕传感器孔的轴线旋转；
[0014]刀架转位时，电气系统发出转位指令，分析待转位置与刀架零点位置的相互关系，并发出正转或者翻转指令，发出转位步数指令，电机带动减速器的齿轮旋转，齿轮和齿轮轴相互啮合并驱动齿轮轴旋转，齿轮轴与动齿盘和分水盘同时转动，水塞与分水盘相对滑动，当到达待转位置时电机停止转动，液压油推动锁紧齿盘沿弹簧的弹力方向移动，定齿盘、动齿盘、锁紧齿盘同时啮合对动齿盘起定位作用，刀架切削时水塞为分水盘提供冷却液，动齿盘转动时水塞与分水盘间在预紧力下相对滑动有良好的防漏水作用；
[0015]锁紧齿盘在液压油的作用下可轴向移动，克服弹簧弹性力方向移动将定齿盘、动齿盘、锁紧齿盘脱离，沿弹簧弹性力方向移动将定齿盘、动齿盘、锁紧齿盘锁紧，锁紧齿盘的外径上有槽，接近开关组件凸轮轴的轴头插入槽，在锁紧齿盘的带动下沿刀架的轴向移动，接近开关组件安装在箱体组件III箱体的腔内，轴头沿刀架的轴向移动的同时又绕凸轮轴的轴线转动，凸轮轴绕轴向转动带动扇状块转动，扇状块的两个感应面分别在锁紧齿盘的松开锁紧状态下与两个接近开关靠近并产生感应信号，通过接近开关检测定齿盘、动齿盘、锁紧齿盘的松开锁紧状态。
[0016]本发明的优点及有益效果是:
[0017]1、本发明伺服刀架结构，由外壳、后盖板组件、箱体组件、接近开关组件、分水盘模块组成，电机与减速器相连，并安装在后盖板上形成后盖板组件，减速器输出轴上的齿轮与箱体组件内的齿轮轴啮合，并驱动安装在齿轮轴上的动齿盘转位，模块化结构便于刀架的安装与调试，减速器的使用简化了传动齿轮系的设计和安装调试难度，提高了传动链的传动精度。
[0018]2、本发明伺服刀架结构，后盖板组件传感器孔上插有偏心套，偏心套前端插有零点接近开关，偏心套后端插有电气插头，偏心套中部有法兰，法兰上有腰孔，螺钉通过腰孔将偏心套固定在后盖板上，偏心套上安装的零点接近开关的轴线与后盖板上有传感器孔和偏心套的轴线偏心，扭动偏心套零点接近开关可绕传感器孔的轴线旋转，齿轮轴上有销，当齿轮轴旋转过程中销与零点接近开关靠近时，零点接近开关产生感应信号检测到刀架的零点位置，偏心套的使用方便刀架出厂前安装调试过程中安装工人手动调节预设零点位置。
[0019]3、本发明伺服刀架结构，后盖板的侧边安装有电气插头，通过该电气插头将电机的电缆线与机床整机电气系统相连，电气插头的使用方便简化了刀架的电缆线的安装调试。
[0020]4、本发明伺服刀架结构，水盘有水孔，水孔前端安有水塞，水塞由水孔中的弹簧预紧，弹簧的另一端顶在堵上，堵由水盘上的径向顶丝固定，水塞为耐磨材料，可与分水盘相对滑动，刀架切削时水塞为分水盘提供冷却液，动齿盘转动时水塞与分水盘间有一定的预紧力下相对滑动有良好的防漏水作用。
[0021]5、本发明伺服刀架结构，凸轮轴前端有柱形轴头，轴头与凸轮轴的轴线偏心，柱形轴头插入锁紧齿盘的外径槽内，扇状块拧紧在凸轮轴轴径上，锁紧齿盘轴向移动松开锁紧三片鼠牙盘过程中，通