具有摩擦卡紧和任意分度功能的数控刀架的制作方法

本实用新型属于数控机床领域，具体提供一种具有摩擦卡紧和任意分度功能的数控刀架。

背景技术：

数控刀架是数控车床最普遍的一种辅助装置，它可使数控车床在工件一次装夹中完成多个甚至全部的加工工序，以缩短加工的辅助时间，减少加工过程中因多次安装工件而引起的误差，从而提高机床的加工效率和加工精度。因此，刀架的性能和结构往往直接影响到机床的切削性能和切削效率。现有数控刀架主要由电机、齿盘传动机构、锁紧机构、检测装置、刀盘等组成，电机通过齿盘传动系统带动刀盘转动到相应的位置，然后通过液压单元驱动锁紧机构锁紧端齿盘，并通过端齿盘的咬合定位刀盘。

现有技术中刀盘的定位精度由端齿盘的精度决定，所以需要提高端齿盘的齿形精度和啮合精度，使得端齿盘的加工复杂，价格昂贵，并且由于端齿盘的齿间距使得刀盘不能任意分度。

相应地，本领域需要一种新的数控刀架来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有数控刀架的端齿盘加工复杂和刀盘不能任意分度的问题，本实用新型提供了一种具有摩擦卡紧和任意分度功能的数控刀架，该数控刀架包括：电机、编码器、摩擦式锁紧装置和刀盘，所述电机与所述刀盘连接，所述刀盘能够与所述摩擦式锁紧装置接合，所述编码器与所述电机连接；所述电机用于给所述刀盘提供旋转动力，所述编码器用于检测所述电机和/或所述刀盘的旋转角度，所述摩擦式锁紧装置用于锁紧所述刀盘，并且所述摩擦式锁紧装置和所述编码器使所述刀盘能够旋转到任意角度。

在上述数控刀架的优选技术方案中，所述锁紧装置包括摩擦片，所述数控刀架还包括主轴，所述主轴的一端与所述电机连接，所述主轴的另一端与所述刀盘固定连接；所述摩擦式锁紧装置包括摩擦片，所述摩擦片用于锁定所述主轴。

在上述数控刀架的优选技术方案中，所述摩擦式锁紧装置还包括驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述摩擦片并因此锁定所述主轴，进而锁定所述刀盘。

在上述数控刀架的优选技术方案中，所述数控刀架还包括主轴，所述驱动机构包括：环形活塞、第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈安装在所述环形活塞的外圆周壁上，所述第二密封圈安装在所述环形活塞的内圆周壁上。

在上述数控刀架的优选技术方案中，所述摩擦式锁紧装置还包括制动盘，所述制动盘安装在所述环形活塞与所述摩擦片相邻的一侧。

在上述数控刀架的优选技术方案中，所述电机是伺服电机，所述伺服电机通过所述主轴与所述编码器连接。

在上述数控刀架的优选技术方案中，所述数控刀架还包括刀盘支撑架，所述刀盘支撑架与所述电机固定连接，所述摩擦片、所述制动盘和所述驱动机构设置在所述刀盘支撑架上。

在上述数控刀架的优选技术方案中，所述主轴上设置有第一轴承和第二轴承，所述第一轴承安装在所述刀盘支撑架内，所述第二轴承安装在所述电机内，所述第一轴承和所述第二轴承用于旋转地支撑所述主轴。

在上述数控刀架的优选技术方案中，所述编码器包括码盘，所述码盘与所述主轴固定连接，用于检测所述主轴和所述刀盘的旋转角度。

在上述数控刀架的优选技术方案中，所述主轴上设置有一个环形凸缘，所述摩擦片通过夹紧所述环形凸缘来锁定所述主轴。

本领域技术人员能够理解的是，由于本实用新型的数控刀架采用编码器与摩擦式锁紧装置的定位方式代替了现有技术中的端齿盘定位，使得刀盘可以被精确地控制到任意转动角度，而不受端齿盘齿距的限制，从而能够实现刀盘的任意分度。此外，在本实用新型的优选技术方案中，伺服电机通过主轴与刀盘直接连接，使伺服电机直接驱动刀盘旋转，并且编码器固定在伺服电机上，用于检测刀盘旋转的角度。本实用新型的数控刀架不仅结构简单，还能实现刀盘分度的任意调节。

附图说明

图1是本实用新型的数控刀架的整体剖视图；

图2是图1中A部分的局部放大图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。例如，虽然附图中的各部件是按一定的比例关系绘制的，但这种比例关系并非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型的具有摩擦卡紧和任意分度功能的数控刀架主要包括：编码器1、编码器1固定在其上的伺服电机2、刀盘3和设置在伺服电机2与刀盘3之间的刀盘支撑架4及主轴5。刀盘支撑架4、伺服电机2和编码器1从左至右依次通过螺栓固定连接。本领域技术人员能够理解的是，上述各部件之间除了采用螺栓固定方式外，还可以采用其他连接形式，例如螺纹连接、焊接等。

继续参阅图1，刀盘支撑架4的中间设置有一个通孔，主轴5能够穿过该通孔，并且主轴5的一端与刀盘3固定连接，主轴5的另一端与伺服电机2的转子固定连接，或者与伺服电机2的转子一体制成。优选地，伺服电机2采用空心轴伺服电机。优选地，主轴5与刀盘3和伺服电机2的转子之间通过花键孔与花键轴固定连接，即，在主轴5与刀盘3配合的左轴端处设置花键，在刀盘3的中心处设置与之对应的花键孔；在主轴5与伺服电机2连接处的轴段设置花键，在伺服电机2的空心轴转子上设置与之对应的内花键。本领域技术人员可以理解的是，主轴5与刀盘3和伺服电机2之间除了采用花键孔与花键轴的连接形式外还可以有其他连接形式，例如通过平键轴与平键孔、非圆形轴与非圆形孔、法兰与螺栓、螺纹等连接形式。图1中主轴5的两端还设置有第一轴承6和第二轴承7，并且主轴5穿过第一轴承6和第二轴承7，第一轴承6安装在刀盘支撑架4上，第二轴承7安装在伺服电机2的机壳上，第一轴承6和第二轴承7用于径向固定、支撑主轴5。在主轴5与第一轴承6的连接处和主轴5与第二轴承7的连接处还设置有环形台阶用于限定第一轴承6和第二轴承7的轴向位置。并且，编码器1的码盘与主轴5的右端固定连接，用以检测和控制主轴5的旋转角度，进而检测和控制刀盘3的旋转角度。

如图2所示，刀盘支撑架4上设置有摩擦锁紧装置，摩擦锁紧装置包括两个环形的摩擦片8、用于驱动摩擦片8移动的驱动机构和环形制动盘14。刀盘支撑架4与伺服电机2之间形成环形空腔，该环形空腔用于容纳所述摩擦片8和驱动机构。在图2中所示放大区域可以看到，主轴5上还设置有一个向外延伸的环形凸缘，并且该环形凸缘位于两个环形摩擦片8之间，使得当驱动机构驱动左侧摩擦片8向右移动时能够压紧该环形凸缘，该环形凸缘因此压紧右侧摩擦片8，从而锁紧主轴5。在主轴5的环形凸缘两侧还设置有旋转密封件12和旋转密封件13，旋转密封件12位于主轴5与刀盘支撑架4之间，旋转密封件13位于主轴5与伺服电机2之间。

继续参阅图2，驱动机构包括环形活塞9以及设置在环形活塞9外侧的第一密封圈10与设置在环形活塞9内侧的第二密封圈11。第一密封圈10和第二密封圈11使得环形活塞9在刀盘支撑架4左侧无缝隙地形成一个环形液压腔91，环形液压腔91由刀盘支撑架4、环形活塞9、第一密封圈10和第二密封圈11密封而成。并且，环形液压腔91设置有一个用于进出液压油的孔，环形活塞9的左侧还设置有一个U形的环槽，该U形环槽用于防止环形活塞9的左端面与环形空腔91的左侧面接触时，液压油不能进入环形活塞9的左端面与刀盘支撑架4之间对环形活塞9施压向右的推力。

继续参阅图2，环形制动盘14与环形活塞9之间设置有蝶形弹簧15和挡圈16，挡圈16通过绕其中心轴周向布置的螺栓17固定到刀盘支撑架4上。蝶形弹簧15位于环形活塞9和挡圈16之间，通过弹簧力迫使环形活塞9抵靠在刀盘支撑架4的右侧面上。环形制动盘14通过绕其中心周向布置的销钉与刀盘支撑架4连接，并且环形制动盘14可在轴向上移动。

如图1和图2所示，本实用新型的具有摩擦卡紧和任意分度功能的数控刀架在将要换刀时，外接液压动力源泄压，蝶形弹簧15的弹簧力使环形活塞9抵靠在刀盘支撑架4的右侧面上，主轴5与摩擦片8脱离接触。数控机床的控制系统发出换刀指令，进一步控制伺服电机2驱动主轴5和刀盘3旋转，并通过编码器1将主轴5和刀盘3转过的角度与速度实时反馈给控制系统。当刀盘3转动到预定位置时，伺服电机2停止旋转。此时，控制系统使外接液压动力源(未图示)与位于环形活塞9左侧的环形液压腔91接通，并向其中注入液压油，液压油的压力克服蝶形弹簧15的弹力，推动环形活塞9向右移动，接触制动盘14并推动制动盘14向右移动压紧摩擦片8，从而锁紧主轴5和刀盘3，使主轴5和刀盘3停止转动。完成刀具更换操作之后，利用刀盘3上的刀具进行加工。当需要再次换刀时，外接液压动力源泄压，控制系统控制伺服电机2旋转，重复上述动作。

本领域技术人员能够理解的是，本实用新型的数控刀架换刀时，机床控制系统可根据当前刀位与目标刀位之间的夹角控制伺服电机2正转与反转。最重要地，由于本实用新型的数控刀架采用编码器与摩擦片的组合代替了现有技术中的端齿盘，因此，刀盘3可以被精确地控制到任意转动角度，从而实现刀盘3的任意分度。

本领域技术人员还能够理解的是，伺服电机2与刀盘3可不通过任何结构直接连接，例如在刀盘3上设置一个孔与伺服电机2(具有伸出轴的伺服电机)的转子输出轴固定配合，编码器1的码盘与伺服电机2的转子固定。此种实施方式的刀盘锁紧机构需要单独设置。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。