CN103264350B - 一种可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置，包括箱体、传动装置、夹紧装置和径向定位装置，所述的传动装置包括力矩电机，力矩电机的定子安装在箱体上，力矩电机的转子安装在精密主轴上，精密主轴的通过前精密轴承和后精密轴承支承；所述的夹紧装置包括杠杆机构、油缸及活动加紧顶尖，所述的杠杆机构中部通过销轴铰接在箱体上，杠杆机构的两端分别与活动加紧顶尖和油缸的活塞杆铰接，活动夹紧顶尖轴线与精密主轴的轴线重合；所述的径向定位装置的V型块安装在V型块定位座上，V型块定位座与安装座连接，安装座位于气缸活塞杆的端部；本发明为零传动的传动方式，完全不产生传动误差，大大提高了周边磨床加工可转位刀片的回转精度。

Description

一种可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置

技术领域

本发明涉及一种刀片加工设备，具体的说是涉及一种可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置。

背景技术

随着精密可转位刀片在数控加工领域越来越广泛的应用，对可转位刀片的精度要求和可转位刀片周边磨床的加工效率要求也越来越高。在现代全功能、高精度数控周边磨床中，加工可转位刀片的工件传动装置是保证加工精度的关键部件。

可转位刀片的传动是指可转位刀片绕着夹具中心轴线的回转运动，在现有技术中，一般可转位刀片周边磨床对工件进行转位时，通常是采用蜗轮蜗杆机构。由于结构限制，蜗轮一般不能太大。为了进一步降低转速，通常在前一级增加齿轮副，这种传动方式不可避免地存在传动误差。现有技术解决此类问题的办法主要有两种途径：

其一：机械消除间隙。如采用消隙齿轮副、消隙蜗轮蜗杆副。消隙齿轮副和消隙蜗轮蜗杆副在现有技术中可以采用多种方式。如消隙齿轮副设置小齿轮和大齿轮，大齿轮为双片齿轮，用于消隙；或消隙蜗轮蜗杆副设置蜗杆的为双节式结构，但一般只能有限减少间隙和误差。

其二：补偿消除间隙。国外同类产品一般利用现代电子技术进行补偿消隙。例如CAP传感器，尽管CAP传感器在检测传动间隙的同时，还可完成其它功能，但由于间隙并未真正消除，在加工过程中对工件的精度影响依然存在。

由于该装置在完成工件传动的同时，还需对可转位刀片夹紧。可转位刀片在生产中属于大批量生产，一人值守多台机床和无人值守的加工方式已经被广泛接受，工件上料装夹一般采用自动方式。可转位刀片夹紧除了保证可转位刀片在切削力作用下，保持可转位刀片在夹具中的位置不变，既不发生相对位移且不偏转，夹紧力的稳定性和可靠性是至关重要的。但是，由于可转位刀片材质和工件大小不断变更，需要及时根据夹紧要求进行调整。加上液压系统供油管路的压力变化，对工件夹紧带来一定影响。传动机构的运动精度和夹紧的可靠性对可转位刀片的加工精度和加工效率都将有直接影响。

可转位刀片周边磨削加工是高效率和高精密的大批量生产模式，除了磨削加工的高精度要求，生产的高效率特征也是不容忽视的问题。人工检验是耗时最大的工序之一。除了人工检测的稳定性，效率低外，还有一个问题：离线检测对已经加工的工件超差可废弃；若余量未完全加工，需要重新上线加工也比较耗时，影响正常工艺流程。满足大批量生产高精度可转位刀片对设备高精度和高效率的要求，精密可转位刀片的在线测量是重要的措施。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有高传动精度，且夹紧可转位刀片时可靠性和稳定性高的可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置。

本发明采用的技术方案为:包括箱体、传动装置、夹紧装置和径向定位装置，所述的传动装置包括力矩电机，力矩电机的定子安装在箱体上，力矩电机的转子安装在精密主轴上，精密主轴通过前精密轴承和后精密轴承支承；精密主轴的前端设有轴向固定定位元件，轴向固定定位元件的中心处设有一定位芯轴，精密主轴上还安装有旋转编码器或角度编码器；

所述的夹紧装置包括杠杆机构、油缸及活动夹紧顶尖，所述的杠杆机构中部通过销轴铰接在箱体上，杠杆机构的一端与活动夹紧顶尖铰接，活动夹紧顶尖轴线与精密主轴的轴线重合；杠杆机构的另一端与油缸的活塞杆铰接；

所述的径向定位装置包括V型块、V型块定位座、气缸、导向元件及撑杆，所述的V型块安装在V型块定位座上，V型块上的V型槽开口朝向精密主轴；所述的V型块定位座与安装座连接，安装座安装在气缸活塞杆的端部；所述的导向元件套装在气缸活塞杆的外侧，固定安装在撑杆上，撑杆安装在箱体底板上；导向元件的导向方向垂直于精密主轴的轴线；所述的气缸的下部设有回位推板。

上述的可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置中，还包括在线测量装置，所述的在线测量装置靠近定位芯轴的端部水平设置。

上述的可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置中，所述的夹紧装置还包括调整机构，所述的调整机构包括螺套和螺套锁紧手柄，所述油缸的活塞杆上设有外螺纹，螺套与油缸活塞杆螺接，并通过螺套锁紧手柄锁紧。

上述的可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置中，所述的夹紧装置杠杆机构的两端均设有传力销座，传力销座与杠杆机构为平面接触，杠杆机构两端的传力销座通过支承销钉分别与活动夹紧顶尖和油缸的活塞杆铰接。

上述的可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置中，所述的夹紧装置上还设有动力检测装置。

上述的可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置中，所述的箱体上安装力矩电机处设有散热片。

本发明的有益效果是：

1）本发明的力矩电机的转子安装在精密主轴上，实现了力矩电机零传动驱动精密主轴旋转，为零传动的传动方式，完全不会产生传动误差，大大提高了周边磨床加工可转位刀片的回转精度。

2）本发明的夹紧装置的杠杆机构的两端均设有传力销座，传力销座与杠杆机构为平面接触，避免了两端与支承销钉直接连接时局部线接触的情况，减少了杠杆结构与支承销钉之间的接触应力，提高了可转位刀片夹紧时的可靠性和夹紧过程的稳定性。

3）本发明的夹紧装置还设有动力检测装置，可以根据需要预置夹紧力参数，也可以实时检测油缸的工作状态，使得本发明的夹紧装置调整方便、灵活，工作可靠。

4）本发明设有在线测量装置，在线测量装置既可以检测可转位刀片的加工精度，又可以检测可转位刀片相对于精密主轴的旋转轴线的偏心情况；不但降低了检测人员线外检测的劳动强度，大幅提高生产效率，提高了工件的检测精度，并有效地确保了可转位刀片的尺寸稳定一致和加工精度。

附图说明

图1 是本发明的外形立体图。

图2 是本发明的零传动装置的结构和工件夹紧剖视图。

图3 是本发明的杠杆机构的结构示意图。

图4 是本发明的径向定位装置的结构示意图。

图5 是本发明的工件定位、夹紧和测量示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明包括箱体6、传动装置2、夹紧装置3、在线测量装置4和径向定位装置5，如图2所示，所述的传动装置2包括力矩电机7，力矩电机7的定子71安装在箱体6上，力矩电机7的转子72安装在精密主轴8上。由于力矩电机7的转子安装在精密主轴8上，实现了力矩电机7零传动驱动精密主轴8旋转，零传动的传动方式完全不会产生传动误差，大大提高了周边磨床加工可转位刀片的回转精度。力矩电机7直接驱动精密主轴8时，力矩电机7由于高扭矩大电流的特性，容易温升至较高温度，进而影响力矩电机7的驱动性能和精度。为了不影响力矩电机7的驱动性能和精度，在箱体6上安装力矩电机7处的外部设有散热片21散热。精密主轴8通过前精密轴承14和后精密轴承15支承；精密主轴8的前端设有轴向固定定位元件10，轴向固定定位元件10的中心处设有一定位芯轴17，精密主轴8的尾端安装有旋转编码器或角度编码器16。

如图2所示，所述的夹紧装置3包括杠杆机构9、油缸26、活动夹紧顶尖11及调整机构27，如图3所示，所述的杠杆机构9中部通过销轴30铰接在箱体6上，杠杆机构9两端分别设有一传力销座28，传力销座28与杠杆机构9的两端平面接触，一端的销座28通过一支承销钉31与活动夹紧顶尖11铰接，另一端的销座28通过一支承销钉31与油缸26的活塞杆铰接，避免杠杆机构9两端与支承销钉31局部线接触，减少杠杆机构9和支承销钉31之间的局部接触应力，提高可转位刀片1的夹紧的可靠性和夹紧过程的稳定性。所述的活动夹紧顶尖11置于顶尖支承架12中，其轴线与精密主轴6的轴线重合；油缸26的活塞杆32端部设有外螺纹，并通过外螺纹与调整机构27的调整螺套33螺接，调整螺套33后端通过螺套锁紧手柄34锁紧。

调整机构27可以调整油缸26中的活塞杆32位置，通过调整螺套33调整活塞杆32的位置，并通过调整螺套锁紧手柄34锁紧调整螺套33，使夹紧顶尖11处于与工件可转位刀片1厚度相适应的位置。当夹紧动力源油缸26进入压力油时，使活塞杆32产生动力，活塞杆32上的支承销钉31带动夹紧杠杆机构9，使夹紧顶尖11处于与工件可转位刀片1夹紧的状态。当夹紧动力源油缸26压力油卸荷时，使油缸26施加于活塞杆32的力消失，与回位推板36连接的活塞回位弹簧35推动活塞杆32复位。支承销钉31带动夹紧杠杆机构9，使夹紧顶尖11处于松开位置，与可转位刀片1分离。

如图4所示，所述的径向定位装置包括V型块22、V型块定位座23、气缸37、导向元件25及撑杆38，所述的V型块22安装在V型块定位座23上，V型块22上的V型槽开口朝向精密主轴8；所述的V型定位块座23通过燕尾槽或方槽或其它单自由度的几何形状与安装座24连接，可以在水平方向调整可转位刀片1的对称度。安装座24安装在气缸37活塞杆的端部；所述的导向元件25套装在气缸37的活塞杆的外侧，固定安装在撑杆38上；撑杆38安装在箱体1的底板上；导向元件25的导向方向垂直于精密主轴8的轴线；安装座24和撑杆38之间的气缸37的活塞杆上设有护罩39；所述的气缸37的下部设有回位推板36。

利用径向定位装置的V型块22对可转位刀片1径向定位，尤其是对无孔的可转位刀片1进行径向定位。V型块22可以根据可转位刀片1的径向尺寸上下调整，V型块22调整好即可以固定在V型定位块座23上。V型块22和V型定位块座23在安装座24上，可以沿导向元件25上下移动；上下移动可以利用气缸37提供动力源，也可以手动。

如图5所示，所述的线测量装置4靠近定位芯轴17的端部水平设置。在线测量装置4既可以检测可转位刀片1的加工精度，又可以检测可转位刀片1相对于精密主轴8的旋转轴线13的偏心情况；不但降低了检测人员线外检测的劳动强度，大幅提高生产效率，提高了可转位刀片1的检测精度，并有效地确保了可转位刀片1的尺寸稳定一致和加工精度。

Claims (5)

1.一种可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置，其特征是：包括箱体、传动装置、夹紧装置和径向定位装置，所述的传动装置包括力矩电机，力矩电机的定子安装在箱体上，力矩电机的转子安装在精密主轴上，精密主轴通过前精密轴承和后精密轴承支承；精密主轴的前端设有轴向固定定位元件，轴向固定定位元件的中心处设有一定位芯轴，精密主轴上还安装有旋转编码器或角度编码器；

所述的夹紧装置包括杠杆机构、油缸及活动夹紧顶尖，所述的杠杆机构中部通过销轴铰接在箱体上，杠杆机构的一端与活动夹紧顶尖铰接，活动夹紧顶尖轴线与精密主轴的轴线重合；杠杆机构的另一端与油缸的活塞杆铰接；

所述的径向定位装置包括V型块、V型块定位座、气缸、导向元件及撑杆，所述的V型块安装在V型块定位座上，V型块上的V型槽开口朝向精密主轴；所述的V型块定位座与安装座连接，安装座安装在气缸活塞杆的端部；所述的导向元件套装在气缸活塞杆的外侧，固定安装在撑杆上，撑杆安装在箱体底板上；导向元件的导向方向垂直于精密主轴的轴线；所述的气缸的下部设有回位推板；

所述的夹紧装置还包括调整机构，所述的调整机构包括螺套和螺套锁紧手柄，所述油缸的活塞杆上设有外螺纹，螺套与油缸的活塞杆螺接，并通过螺套锁紧手柄锁紧。

2.根据权利要求1的可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置，其特征是：还包括在线测量装置，所述的在线测量装置靠近定位芯轴的端部水平设置。

3.根据权利要求1的可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置，其特征是：所述的夹紧装置杠杆机构的两端均设有传力销座，传力销座与杠杆机构为平面接触，杠杆机构两端的传力销座通过支承销钉分别与活动夹紧顶尖和油缸的活塞杆铰接。

4.根据权利要求1的可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置，其特征是：所述的夹紧装置上还设有动力检测装置。

5.根据权利要求1的可转位刀片周边磨床零传动及自动夹紧装置，其特征是：所述的箱体上安装力矩电机处设有散热片。