CN104097101A

CN104097101A - 转差式机床进给系统

Info

Publication number: CN104097101A
Application number: CN201410334311.1A
Authority: CN
Inventors: 党金行
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2014-10-15

Abstract

转差式机床进给系统，用于带平旋盘、或类似于平旋盘机构的机床中；平旋盘的旋转动力由主马达通过一组主传动件输入；平旋盘的滑块上装有刀具，平旋盘的进给由随平旋盘一起转动的行星进给装置驱动，行星进给装置的动力由伺服电机通过一组进给传动件输入，伺服电机由机床的数控系统控制；编码器通过另一组传动件与平旋盘相连，编码器时时为机床的数控系统提供平旋盘的转速信息；伺服电机、平旋盘、行星进给装置、编码器与机床的数控系统形成闭环连接；利用机床数控系统对进给伺服电机转速的精准控制，通过平旋盘与伺服电机的转速差实现对平旋盘、或类似于平旋盘机构的进给驱动。

Description

转差式机床进给系统

技术领域

本发明涉及机床工具领域，尤其是机床进给系统。

背景技术

机床的运动主要有两种，主运动和进给运动；对于不同类型的机床而言，主运动、进给运动的运动部件也有所不同，例如：卧式车床的主运动是主轴转动、进给运动是刀架运动；立式车床的主运动是工作台转动、进给运动也是刀架运动；铣床的主运动是主轴转动、进给运动是工作台运动。但是，有些复杂机床，进给运动也比较复杂，例如：刨床、镗床、镗铣床、制齿机床等等，以卧式镗床为例，其主运动是主轴转动，进给运动是工作台水平运动、主轴升降运动，如果主轴中心含有镗杆，镗杆的伸缩运动也是进给运动，如果再有平旋盘，平旋盘上的滑块移动也是进给运动，因此，整个进给系统相当复杂。

随着数控技术的迅速发展，数控机床已经逐步取代了普通机床，数控机床进给系统中的大多数复杂机械结构已经被伺服电机所取代，其结构得到简化，精度得以提升。但是，到目前为止，有些机床上某些进给机构由于过于复杂，还没能直接被伺服电机所代替，比如上述镗床上平旋盘的进给运动，如图1所示，平旋盘114套装在主轴上，平旋盘114的旋转动力通过P轴103、P离合器104、Q齿轮105和R齿轮106输入，平旋盘114的P滑块112上装有P刀具113，P滑块112沿导轨的运动就是平旋盘114的进给运动，平旋盘114的进给系统主要由四部分构成：一是随平旋盘114一起转动的P滑块112、齿条111、U齿轮110、变速机构109和T齿轮108等一组零件所构成的行星进给装置；二是行星轮机构116；三是连接行星进给装置和行星轮机构116的S双联齿轮107、V齿轮115等；四是进给动力源。

通常状况下，带平旋盘、或类似于平旋盘机构的机床，都具有车削加工功能，对于需要局部车削、或需要锥孔加工的大型工件来说，采用平旋盘、或类似于平旋盘机构的车削方法完成加工是性价比较高的选择，所以，这一机构现在仍然得以保留，甚至还专门利用这一机构设计出镗车类机床；对于平旋盘、或类似平旋盘机构的进给系统来说，它们都具有两个突出特点：一是为了解决运动中的进给问题必须具有行星进给装置；二是为了解决行星进给装置的动力输入问题又必须设有复杂的行星轮机构。

发明内容

为了解决机床中平旋盘、或类似于平旋盘进给机构的数控化问题，本发明提供一种转差式机床进给系统，该进给系统利用机床的数控系统对进给伺服电机转速的精准控制，通过机床主运动和进给运动的转速差实现其进给运动，减除了原有的行星轮机构。

本发明采取的技术方案是：在带平旋盘、或类似于平旋盘机构的机床中，平旋盘的旋转动力由主马达通过一组主传动件输入；平旋盘的滑块上装有刀具，平旋盘的进给由随平旋盘一起转动的行星进给装置驱动，行星进给装置的动力由伺服电机通过一组进给传动件输入，伺服电机由机床的数控系统控制；编码器通过另一组传动件与平旋盘相连，编码器时时为机床的数控系统提供平旋盘的转速信息；伺服电机、平旋盘、行星进给装置、编码器与机床的数控系统形成闭环连接；利用机床数控系统对进给伺服电机转速的精准控制，通过平旋盘与伺服电机的转速差实现对平旋盘、或类似于平旋盘机构的进给驱动。

本发明的有益效果是，利用机床数控系统对进给伺服电机转速的精准控制，通过平旋盘与伺服电机的转速差，解决平旋盘、或类似于平旋盘机构的伺服进给问题，使该进给系统实现数控化。

附图说明

图1是原有镗床主轴箱传动机构示意图。

图2是转差式机床进给系统传动机构示意图。

图3是转差式机床进给系统一实施例结构示意图。

图4是图3的左视示意图。

图5是图3的局部放大示意图。

图6是转差式机床进给系统二实施例结构示意图。

图7是转差式机床进给系统三实施例结构示意图。

图8是图7的N-N剖视示意图。

图9是图7的左视示意图。

图10是转差式机床进给系统四实施例结构示意图。

图11是图10的另一状态结构示意图。

图中：1.镗杆，2.A齿条，3.齿轮轴，4.A齿轮，5.A轴，6.B齿轮，7.A同步带轮，8.A同步带，9.B同步带轮，10.伺服电机，11.A主轴，12.C带轮，13.C皮带，14.D带轮，15.主马达，16.C同步带轮，17.编码器，18.B同步带，19.D同步带轮，20.滑块，21.压板，22.双联齿轮，23.C齿轮，24.A轴承，25.B轴，26.B轴承，27.箱体，28.C轴承，29.D轴承，30.滑枕，31.A锥齿轮，32.A丝杠，33.B锥齿轮，34.E轴承，35.A丝母，36.F轴承，37.B主轴，38.G轴承，39.C锥齿轮，40.C轴，41.接套，42.B丝母，43.B丝杠，44.滑套，45.螺栓，46.A刀具，47.H轴承，48.I轴承，49.D锥齿轮，50.J轴承，51.E锥齿轮，52.螺钉，53.T形块，54.F锥齿轮，55.K轴承,56.L轴承,101.镗床主轴，102.P齿轮，103.P轴，104.P离合器，105.Q齿轮，106.R齿轮，107.S双联齿轮，108.T齿轮，109.蜗轮蜗杆副，110.U齿轮，111.齿条，112.P滑块，113.P刀具，114.平旋盘，115.V齿轮，116.行星轮机构，117.Q轴，118.P主轴箱体，119.W齿轮，120.P镗杆，121.X齿轮,122.R轴。

具体实施方式

如图2所示，在带平旋盘机构的机床中，平旋盘（114）的旋转动力由主马达（15）通过一组主传动件输入；平旋盘（114）的P滑块（112）上装有P刀具（113），平旋盘（114）的进给由随平旋盘（114）一起转动的行星进给装置驱动，行星进给装置的动力由伺服电机（10）通过一组进给传动件输入，伺服电机（10）由机床的数控系统控制；编码器（17）通过另一组传动件与平旋盘（114）相连，编码器（17）时时为机床的数控系统提供平旋盘（114）的转速信息；伺服电机（10）、平旋盘（114）、行星进给装置、编码器（17）与机床的数控系统形成闭环连接；利用机床数控系统对进给伺服电机转速的精准控制，通过平旋盘（114）与伺服电机（10）的转速差实现对平旋盘、或类似于平旋盘机构的进给驱动；也就是说，伺服电机（10）在行星进给装置之前与平旋盘（114）之间有一转数比，当服电机（10）与平旋盘（114）以等于此转数比的速比转动时，行星进给装置的进给输入速度恰好为0，此时，平旋盘的进给也为0；当服电机（10）与平旋盘（114）以大于此转数比的速比转动时，行星进给装置的进给输入速度就大于0、正转，此时，平旋盘的进给为正向进给；当服电机（10）与平旋盘（114）以小于此转数比的速比转动时，行星进给装置的进给输入速度就小于0、反转，此时，平旋盘的进给为反向进给；电机（10）与平旋盘（114）的转速差越大，平旋盘（114）的进给速度也就越快。此结构减除了原有的行星轮机构。

在图3、图4、图5所示的一实施例中，平旋盘与A主轴（11）为一体结构，A主轴（11）由B轴承（26）、C轴承（28）支承，A主轴（11）的动力由主马达（15）通过D带轮（14）、C皮带（13）和C带轮（12）输入；C同步带轮（16）固定在A主轴（11）上，编码器（17）通过D同步带轮（19）、B同步带（18）、C同步带轮（16）与A主轴（11）连接；双联齿轮（22）套装在A主轴（11）上，双联齿轮（22）与A主轴（11）为滑动配合，进给动力由伺服电机（10）通过B同步带轮（9）、A同步带（8）、A同步带轮（7）、A轴（5）、B齿轮（6）和双联齿轮（22）传至行星进给装置；行星进给装置的主要零件为A齿轮（4）、齿轮轴（3）、K轴承(55)、L轴承(56)、A齿条（2）和滑块（20）；A齿轮（4）固定装在齿轮轴（3）上，齿轮轴（3）通过K轴承(55)、L轴承(56)装在A主轴（11）的平旋盘内，齿轮轴（3）与A齿条（2）啮合，A齿条（2）固定在滑块（20）上，滑块（20）嵌装在由压板（21）构成的导轨内。

在图6所示的二实施例中，A同步带轮（7）固定在B轴（25）的外端，行星进给装置的动力由伺服电机（10）通过B同步带轮（9）、A同步带（8）、A同步带轮（7）和B轴（25）输入；B轴（25）通过A轴承（24）和D轴承（29）装在A主轴（11）的中心，B轴（25）的內端固装有C齿轮（23），C齿轮（23）与A齿条（2）啮合，A齿条（2）固定装在滑块（20）上，通过齿条（2）直接驱动滑块（20）作进给运动。

在图7、图8、图9所示的三实施例中，B轴（25）的內端固装着B锥齿轮（33），B锥齿轮（33）与A锥齿轮（31）啮合，A锥齿轮（31）固装在A丝杠（32）上，A丝杠（32）通过E轴承（34）、F轴承（36）装在A主轴（11）的平旋盘上，A丝杠（32）与A丝母（35）组成丝杠丝母副，A丝母（35）固装在滑块（20）上；通过丝杠丝母副实现平旋盘的进给运动，提高了加工精度和切削力。

在图10、图11所示的四实施例中，在B主轴（37）的前端设有45°斜面、止口和T形环槽，接套（41）的后部设有与B主轴（37）前端对应的45°斜面、凸台和螺钉孔，B主轴（37）与接套（41）通过螺钉（52）和T形块（53）能够固定连接，并且二者的轴线可以同轴、也可以在0～90°范围内呈任意角度；F锥齿轮（54）固装在B轴（25）上，F锥齿轮（54）与C锥齿轮（39）啮合，C锥齿轮（39）固装在C轴（40）上，C轴（40）通过G轴承（38）和J轴承（50）分别装在B主轴（37）和接套（41）上，C轴（40）的另一端固装着E锥齿轮（51），E锥齿轮（51）与D锥齿轮（49）啮合，D锥齿轮（49）固装在B丝杠（43）上，B丝杠（43）通过H轴承（47）、I轴承（48）装在接套（41）上，B丝杠（43）与B丝母（42）组成丝杠丝母副，B丝母（42）固装在滑套（44）上，滑套（44）不能转动、只能作伸缩运动，滑套（44）上通过螺栓（45）固装有A刀具（46）；滑套（44）的伸缩就是A刀具（46）的进给运动，滑套（44）的动力由伺服电机（10）通过B同步带轮（9）、A同步带（8）、A同步带轮（7）、B轴（25）、F锥齿轮（54）、C锥齿轮（39）、C轴（40）、E锥齿轮（51）、D锥齿轮（49）、B丝杠（43）和B丝母（42）输入，滑套（44）能够随接套（41）在0～90°范围内任意角度工作，所以，通过A刀具（46）就能加工不同的平面、锥面或锥孔。

Claims

1.转差式机床进给系统，其平旋盘（114）的旋转动力由主马达（15）通过一组主传动件输入；其特征是：平旋盘（114）的P滑块（112）上装有P刀具（113），平旋盘（114）的进给由随平旋盘（114）一起转动的行星进给装置驱动，行星进给装置的动力由伺服电机（10）通过一组进给传动件输入，伺服电机（10）由机床的数控系统控制；编码器（17）通过另一组传动件与平旋盘（114）相连，编码器（17）时时为机床的数控系统提供平旋盘（114）的转速信息；伺服电机（10）、平旋盘（114）、行星进给装置、编码器（17）与机床的数控系统形成闭环连接；利用机床数控系统对进给伺服电机转速的精准控制，通过平旋盘（114）与伺服电机（10）的转速差实现对平旋盘、或类似于平旋盘机构的进给驱动。

2.根椐权利要求1所述的转差式机床进给系统，平旋盘与A主轴（11）为一体结构，A主轴（11）由B轴承（26）、C轴承（28）支承，A主轴（11）的动力由主马达（15）通过D带轮（14）、C皮带（13）和C带轮（12）输入；C同步带轮（16）固定在A主轴（11）上，编码器（17）通过D同步带轮（19）、B同步带（18）、C同步带轮（16）与A主轴（11）连接；双联齿轮（22）套装在A主轴（11）上，双联齿轮（22）与A主轴（11）为滑动配合，进给动力由伺服电机（10）通过B同步带轮（9）、A同步带（8）、A同步带轮（7）、A轴（5）、B齿轮（6）和双联齿轮（22）传至行星进给装置；其特征是：行星进给装置的主要零件为A齿轮（4）、齿轮轴（3）、K轴承(55)、L轴承(56)、A齿条（2）和滑块（20）；A齿轮（4）固定装在齿轮轴（3）上，齿轮轴（3）通过K轴承(55)、L轴承(56)装在A主轴（11）的平旋盘内，齿轮轴（3）与A齿条（2）啮合，A齿条（2）固定在滑块（20）上，滑块（20）嵌装在由压板（21）构成的导轨内。

3.根椐权利要求1所述的转差式机床进给系统，A同步带轮（7）固定在B轴（25）的外端，行星进给装置的动力由伺服电机（10）通过B同步带轮（9）、A同步带（8）、A同步带轮（7）和B轴（25）输入；其特征是：B轴（25）通过A轴承（24）和D轴承（29）装在A主轴（11）的中心，B轴（25）的內端固装有C齿轮（23），C齿轮（23）与A齿条（2）啮合，A齿条（2）固定装在滑块（20）上，通过齿条（2）直接驱动滑块（20）作进给运动。

4.根椐权利要求1所述的转差式机床进给系统，其特征是：B轴（25）的內端固装着B锥齿轮（33），B锥齿轮（33）与A锥齿轮（31）啮合，A锥齿轮（31）固装在A丝杠（32）上，A丝杠（32）通过E轴承（34）、F轴承（36）装在A主轴（11）的平旋盘上，A丝杠（32）与A丝母（35）组成丝杠丝母副，A丝母（35）固装在滑块（20）上。

5.根椐权利要求1所述的转差式机床进给系统，其特征是：在B主轴（37）的前端设有45°斜面、止口和T形环槽，接套（41）的后部设有与B主轴（37）前端对应的45°斜面、凸台和螺钉孔，B主轴（37）与接套（41）通过螺钉（52）和T形块（53）能够固定连接，并且二者的轴线可以同轴、也可以在0～90°范围内呈任意角度；F锥齿轮（54）固装在B轴（25）上，F锥齿轮（54）与C锥齿轮（39）啮合，C锥齿轮（39）固装在C轴（40）上，C轴（40）通过G轴承（38）和J轴承（50）分别装在B主轴（37）和接套（41）上，C轴（40）的另一端固装着E锥齿轮（51），E锥齿轮（51）与D锥齿轮（49）啮合，D锥齿轮（49）固装在B丝杠（43）上，B丝杠（43）通过H轴承（47）、I轴承（48）装在接套（41）上，B丝杠（43）与B丝母（42）组成丝杠丝母副，B丝母（42）固装在滑套（44）上，滑套（44）不能转动、只能作伸缩运动，滑套（44）上通过螺栓（45）固装有A刀具（46）；滑套（44）的伸缩就是A刀具（46）的进给运动，滑套（44）的动力由伺服电机（10）通过B同步带轮（9）、A同步带（8）、A同步带轮（7）、B轴（25）、F锥齿轮（54）、C锥齿轮（39）、C轴（40）、E锥齿轮（51）、D锥齿轮（49）、B丝杠（43）和B丝母（42）输入，滑套（44）能够随接套（41）在0～90°范围内任意角度工作，所以，通过A刀具（46）就能加工不同的平面、锥面或锥孔。