CN103111640B - 直驱式伺服刀架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直驱式伺服刀架，包括主轴、箱体、内齿圈、外齿圈和锁紧齿圈，外齿圈固定连接在箱体上，锁紧齿圈可轴向移动地套装在主轴上，内齿圈可旋转地安装在外齿圈内，内齿圈固定套装在主轴的一端，还包括油缸和力矩电机，主轴的另一端套装在力矩电机的电机轴上，力矩电机安装在箱体上，油缸套装在主轴上，并且油缸的活塞杆与锁紧齿圈连接以便锁紧齿圈可在主轴上轴向移动与内齿圈和外齿圈啮合或脱离。本发明能够采用力矩电机直接驱动刀架工作，提高刀架的可靠性及定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种直驱式伺服刀架，属于数控机床用刀架技术领域。
背景技术
目前，车削加工中心及车铣复合加工中心是航空、航天、军工等工业领域的重要加工设备。数控刀架是车削加工中心及车铣复合加工中心的核心功能部件，其性能和结构直接影响机床的切削性能和切削效率，体现了机床的设计和制造水平。刀架的基本功能：一是固定刀具，二是实现自动换刀。根据实现换刀动作的驱动方式，可以把刀架分为手动刀架、电动刀架（普通电机驱动）、液压刀架（液压马达驱动）、伺服刀架（伺服电机驱动）等。中国发明专利93110072. 0公开了一种齿盘定位刀架，该刀架是靠人工转动刀架手柄使上、下齿盘快速啮合，这种驱动形式难以达到较高的效率。中国发明专利98113481. 5公开了一种普通电机驱动数控刀架，该刀架的刀盘靠普通电机带动凸轮实现转位和初定位，靠齿盘实现精确定位，这种刀架可靠性低，一般用于低端数控机床。中国发明专利200710156376. 1公开了一种新型液压刀架，该刀架通过定趴油缸对刀盘进行定位，通过液压马达带动刀盘转动,其体积较大。论文《基于DSP下的伺服刀架控制系统设计》提到了一种伺服刀架，该刀架由伺服电机通过齿轮系统驱动刀盘转位，并实现刀盘初定位，靠三联齿盘实现齿盘精确定位，这种刀架受到传动系统的影响在初定位时精度较差，在精定位时容易产生冲击和振动，影响加工精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种直驱式伺服刀架，它能够采用力矩电机直接驱动刀架工作，提高刀架的可靠性及定位精度。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种直驱式伺服刀架，包括主轴、箱体、内齿圈、外齿圈和锁紧齿圈，外齿圈固定连接在箱体上，锁紧齿圈可轴向移动地套装在主轴上，内齿圈可旋转地安装在外齿圈内，内齿圈固定套装在主轴的一端，还包括油缸和力矩电机，主轴的另一端套装在力矩电机的电机轴上，力矩电机安装在箱体上，油缸套装在主轴上，并且油缸的活塞杆与锁紧齿圈连接以便锁紧齿圈可在主轴上轴向移动与内齿圈和外齿圈啮合或脱离。
进一步，所述的内齿圈的外部设置有冷却机构，所述的冷却机构包括水孔板和接水盘，水孔板和接水盘均套装在内齿圈的外壁上，并且接水盘位于水孔板和外齿圈之间。
进一步，所述的锁紧齿圈上安装有卡板，并且该卡板与外齿圈卡接。
更进一步，所述的主轴与力矩电机的电机轴之间通过键槽与键的配合方式连接。
采用了上述技术方案后，开机时，油缸使锁紧齿圈向后运动，锁紧齿圈与内齿圈和外齿圈脱离，力矩电机驱动主轴旋转，带动内齿圈旋转，当内齿圈转到理想位置时，力矩电机停止转动，刀架实现了初定位,此时, 油缸使锁紧齿圈向前运动，锁紧齿圈与内齿圈和外齿圈啮合，刀架实现了精确定位，可进行切削动作，本发明采用力矩电机直接驱动内齿圈旋转，采用油缸来使三齿盘啮合来实现精确定位，省去了齿轮机构、蜗杆机构、凸轮机构等中间环节，避免了中间传动环节带来的传动误差，有效地提高了刀架的可靠性和精度；本发明还设置了冷却机构，有效地减少了内齿圈的热变形，进一步增加本刀架的可靠性；卡板的设置，能够防止锁紧齿圈在主轴上转动；该刀架的力矩电机与主轴采用键（花键、单键、双键等）的连接方式，从而减少了由于切削产生的震动对力矩电机的影响；该刀架结构简单、紧凑；占用空间小；拆装方便；传动效率高；运行平稳；噪音小。
附图说明
图1为本发明的直驱式伺服刀架的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种直驱式伺服刀架，包括主轴5、箱体7、内齿圈3、外齿圈6和锁紧齿圈9，外齿圈6固定连接在箱体7上，锁紧齿圈9可轴向移动地套装在主轴5上，内齿圈3可旋转地安装在外齿圈6内，内齿圈3固定套装在主轴5的一端，还包括油缸10和力矩电机12，主轴5的另一端套装在力矩电机12的电机轴上，力矩电机12安装在箱体7上，油缸10套装在主轴5上，并且油缸10的活塞杆与锁紧齿圈9连接以便锁紧齿圈9可在主轴5上轴向移动与内齿圈3和外齿圈6啮合或脱离。本发明采用力矩电机12直接驱动内齿圈3旋转，采用油缸10来使三齿盘啮合来实现精确定位，省去了齿轮机构、蜗杆机构、凸轮机构等中间环节，避免了中间传动环节带来的传动误差，有效地提高了刀架的可靠性和精度。
为了有效地减少了内齿圈的热变形，进一步增加本刀架的可靠性，如图1所示，内齿圈3的外部设置有冷却机构，冷却机构包括水孔板1和接水盘2，水孔板1和接水盘2均套装在内齿圈3的外壁上，并且接水盘2位于水孔板1和外齿圈6之间。
为了能够防止锁紧齿圈在主轴上转动，如图1所示，锁紧齿圈9上安装有卡板4，并且该卡板4与外齿圈6卡接。
为了能够减少由于切削产生的震动对力矩电机的影响，如图1所示，主轴5与力矩电机12的电机轴之间通过键槽与键的配合方式连接。
本发明的工作原理如下：
开机时，油缸10使锁紧齿圈9向后运动，锁紧齿圈9与内齿圈3和外齿圈6脱离，力矩电机12驱动主轴5旋转，带动内齿圈3旋转，当内齿圈3转到理想位置时，力矩电机12停止转动，刀架实现了初定位，此时，油缸10使锁紧齿圈9向前运动，锁紧齿圈9与内齿圈3和外齿圈6啮合，刀架实现了精确定位，可进行切削动作。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种直驱式伺服刀架，包括主轴（5）、箱体（7）、内齿圈（3）、外齿圈（6）和锁紧齿圈（9），外齿圈（6）固定连接在箱体（7）上，锁紧齿圈（9）可轴向移动地套装在主轴（5）上，内齿圈（3）可旋转地安装在外齿圈（6）内，内齿圈（3）固定套装在主轴（5）的一端，其特征在于：还包括油缸（10）和力矩电机（12），主轴（5）的另一端套装在力矩电机（12）的电机轴上，力矩电机（12）安装在箱体（7）上，油缸（10）套装在主轴（5）上，并且油缸（10）的活塞杆与锁紧齿圈（9）连接以便锁紧齿圈（9）可在主轴（5）上轴向移动与内齿圈（3）和外齿圈（6）啮合或脱离，锁紧齿圈（9）上安装有卡板（4），并且该卡板（4）与外齿圈（6）卡接，所述的内齿圈（3）的外部设置有冷却机构，所述的冷却机构包括水孔板（1）和接水盘（2），水孔板（1）和接水盘（2）均套装在内齿圈（3）的外壁上，并且接水盘（2）位于水孔板（1）和外齿圈（6）之间，所述的主轴（5）与力矩电机（12）的电机轴之间通过键槽与键的配合方式连接。
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Denomination of invention: Direct drive servo tool holder Effective date of registration: 20200909 Granted publication date: 20151028 Pledgee: Changzhou Ruicheng CNC Equipment Co., Ltd Pledgor: JIANGSU HONGDA NUMERICAL CONTROL SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020980005841 |
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