CN104708027A - 一种数控机床尾座及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床尾座及其使用方法，由于该尾座由箱体、旋转主轴、伸缩套筒构成，并通过相互之间的主轴旋转刹紧控制装置，套筒伸缩刹紧控制装置和套筒伸缩驱动控制装置，能够具备使尾座主轴随动（随着另外一边的主动件转动）、尾座主轴定位后自动刹紧或者松开、套筒自动伸或缩以及套筒自动刹紧或松开等功能，实现顶针或工夹具的伸缩调整、活顶、死顶等动作，各种单项动作或者组合动作均可自动控制，提升了刚度、精度及自动控制手段，为加快自动化无人操作柔性生产线作重大贡献。

Description

一种数控机床尾座及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种数控机床尾座及其使用方法，尤其是NC四轴数控机床、车铣复合机床等的尾座及其使用方法。

背景技术

随着工业的不断进步和发展，制造业对于数控机床的精度要求和自动化程度要求越来越高，人们需要不断地从不同的机构改进其结构，以使符合高精度和自动化的要求。

其中，数控机床尾座是在例如NC四轴、车铣复合机、磨床等机床中重要的一部分，尾座设计、生产的优良与否，会严重影响到其精度。

目前的一种尾座，是通过手动转动手轮，带动丝杠传动，实现顶针的进退，并且通过手动锁紧装置，在调整到所需的位置后，通过人手进行锁紧，在此情况下，对工人的劳动强度要求极高，导致生产效率低下，甚至造成产品的报废。

另外，还有一种尾座，是随动旋转结构，当夹持安装工件后，会随着工件的转动，而尾座上的转盘会旋转，但是，这种尾座的转盘无法控制其进退，并且如不需要随动旋转，则需要另行加装夹紧装置，则同样存在劳动强度高和容易出现偏差的问题。

综上，如何提供一种通用性强，自动化能力高，精度高的一种数控机床尾座，应为本行业中研发人员的重要课题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用途多样、自动化程度高、刚性好、精度高的数控机床尾座及其使用方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种数控机床尾座，包括尾座箱体，尾座箱体上包括有安装支架，箱体的内腔通过轴承安装有旋转主轴，旋转主轴通过同轴导向套安装有伸缩套筒，伸缩套筒与旋转主轴之间通过同轴导向套中的旋转定位机构进行旋转定位，伸缩套筒的前端安装顶针或者工夹具，箱体与旋转主轴之间有主轴旋转刹紧控制装置，同轴导向套与伸缩套筒之间有套筒伸缩刹紧控制装置，伸缩套筒的尾端连接有套筒伸缩驱动控制装置。

上述数控机床尾座的使用方法，在该尾座使用过程中，由所述的主轴旋转刹紧控制装置，套筒伸缩刹紧控制装置和套筒伸缩驱动控制装置，根据实际使用需求采用以下一种或者多种动作，

（1）主轴旋转刹紧控制装置松开，套筒伸缩刹紧控制装置松开，套筒伸缩驱动控制装置伸出，实现顶针或者工夹具的随动旋转，并持续伸出输力；

（2）主轴旋转刹紧控制装置松开，套筒伸缩刹紧控制装置松开，套筒伸缩驱动控制装置收缩，实现工件的拆卸；

（3）主轴旋转刹紧控制装置松开，套筒伸缩驱动控制装置伸出，套筒伸缩刹紧控制装置刹紧，顶针或者工夹具随动旋转，并且抱紧伸缩套，使工件刚性强，对中性好；

（4）主轴旋转刹紧控制装置刹紧，套筒伸缩驱动控制装置伸出，套筒伸缩刹紧控制装置刹紧，顶针或者工夹具不随动旋转，使工件刚性更强，对中性更好；

（5）主轴旋转刹紧控制装置刹紧，套筒伸缩驱动控制装置收缩，套筒伸缩刹紧控制装置松开，保持尾座夹具的角度，进行旋转定位；

（6）主轴旋转刹紧控制装置刹紧，套筒伸缩刹紧控制装置松开，套筒伸缩驱动控制装置伸出，与工件旋转准确定位。

本发明的有益效果是：由于该尾座由箱体、旋转主轴、伸缩套筒构成，并通过相互之间的主轴旋转刹紧控制装置，套筒伸缩刹紧控制装置和套筒伸缩驱动控制装置，能够具备使尾座主轴随动（随着另外一边的主动件转动）、尾座主轴定位后自动刹紧或者松开、套筒自动伸或缩以及套筒自动刹紧或松开等功能，实现顶针或工夹具的伸缩调整、活顶、死顶等动作，各种单项动作或者组合动作均可自动控制，提升了刚度、精度及自动控制手段，为加快自动化无人操作柔性生产线作重大贡献。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明的立体示意图；

图2是本发明的剖面结构示意图一；

图3是图1中的A-A向剖面示意图（顶针收缩状态）；

图4是顶针伸出状态的剖面示意图；

图5是本发明的局部剖面示意图二。

具体实施方式

参照图1-图5，本发明的一种数控机床尾座，包括尾座箱体10，尾座箱体10上包括有安装支架11，箱体10的内腔通过轴承12安装有旋转主轴20，旋转主轴20通过同轴导向套21安装有伸缩套筒30，伸缩套筒30与旋转主轴20之间通过同轴导向套21中的旋转定位机构进行旋转定位，伸缩套筒30的前端可以用于安装顶针40，也可以用于安装其它工夹具，箱体10与旋转主轴20之间有主轴旋转刹紧控制装置，同轴导向套20与伸缩套筒30之间有套筒伸缩刹紧控制装置，伸缩套筒30的尾端连接有套筒伸缩驱动控制装置。

以下，分别对主轴旋转刹紧控制装置、套筒伸缩刹紧控制装置和套筒伸缩驱动控制装置进行说明。

一、对于主轴旋转刹紧控制装置，作为优选实施方式，箱体10与旋转主轴20之间的主轴旋转刹紧控制装置为与外部液压或者气压源连接、作用于主轴上的液压或气压主轴刹紧装置。当然，其中，以液压的方式来进行刹紧由于易于避免和有足够的压力，最为便于使用。

进一步，所述的液压或气压主轴刹紧装置为环抱式刹紧装置，具体可以包括在箱体10上所开通的前端与外部源连通的液压或者气压通道50，如图2、5所示，液压或者气压通道50的进入口为接头51，液压或者气压通道50的末端连通环抱于主轴外壁上的第一弹性套60，该第一弹性套60的环抱作用面65设置在箱体10的内腔壁上，作用于旋转主轴20的外侧壁。

具体工作过称为，在需要刹紧主轴20，不容许主轴20随动旋转时，由数控系统控制，通过外部源为液压或者气压通道50的物质加压，使得第一弹性套60变形，从而紧紧夹持同轴导向套21及与其固定的旋转主轴20，实现旋转主轴20的刹紧。

二、对于套筒伸缩刹紧控制装置，作为优选实施方式，同轴导向套21与伸缩套筒30之间的套筒伸缩刹紧控制装置为与外部液压或者气压源连接、作用于伸缩套筒上的液压或气压套筒伸缩刹紧装置。同样，其中，以液压的方式来进行刹紧由于易于避免和有足够的压力，最为便于使用。

优选地，所述液压或气压套筒伸缩刹紧装置为环抱式刹紧装置，具体可以包括在同轴导向套21上所开通的前端通过旋转接头71与外部源连通的液压或者气压通道70，液压或者气压通道70的末端连通环抱于伸缩套筒30外壁上的第二弹性套80，其环抱作用面设置在同轴导向21套的内腔壁上，作用于伸缩套筒30的外侧壁。

该第二弹性套80设置于同轴导向套21的前端部，其环抱作用面位于伸缩套筒30的前部，以便于更好地保证刚性和精度。

具体工作过称为，在需要刹紧伸缩套筒30，不容许伸缩套筒30轴向运动时，由数控系统控制，通过外部源为液压或者气压通道70的物质加压，使得第二弹性套80变形，从而紧紧夹持伸缩套筒30，实现伸缩套筒30的刹紧。

如不设置套筒伸缩刹紧控制装置，则会导致对长工件加工时有振纹，精度无法提高，粗加工振动。

三、所述的套筒伸缩驱动控制装置为气动伸缩驱动机构，气动伸缩驱动机构包括气缸推杆91和推力轴承95，气缸推杆91一端与气缸90连接，另一端通过通过推力轴承95与伸缩套筒30之间形成滚动摩擦，用于实现气动驱动伸缩。

另外，前面所述的旋转定位机构，为设置于同轴导向套21内腔与伸缩套筒30之间的使伸缩套筒30轴向移动的导向槽、导向键结合机构（即如图3中所示的安装在同轴导向套21内壁的导向键22和设置在伸缩套筒30外侧壁上的导向槽32），使伸缩套筒与旋转主轴之间旋转定位，目的是使得伸缩套筒30只能在同轴导向套21中轴向伸缩移动，而不能与同轴导向套21发生相对转动。

具体工作过称为，当需要伸缩调整，则松开前述的套筒伸缩刹紧控制装置，通过数控系统控制气缸的工作，从而使推杆91按照所需前进或者后退。

另外，为便于加工和装配，优选地，所述的旋转主轴20与同轴导向套21两者之间为可拆卸式分立部件，一般情况下，两者是完全固定的，在使用过程中，不会发生任何的位置变化。如果在该尾座无需复杂的功能时，只需要将同轴导向套21等部件卸下，只保留旋转主轴20，即可构成简单的随动尾座。当然，如无需考虑该拆分而来的功能，则旋转主轴20与同轴导向套21这两个部件也可以为一体化结构，比如由一整块钢板加工成型。

进一步，在旋转主轴与同轴导向套两者之间为可拆卸式分立部件的情况下，优选地，第二弹性套80设置于同轴导向套21的前端部，其安装立面81位于同轴导向套21的前端面210上，通过锁紧螺栓85穿过第二弹性套安装立面81、同轴导向套立面212锁定在主轴20的侧壁200上。

另外，本发明还描述了一种运用以上数控机床尾座的使用方法，在该尾座使用过程中，由所述的主轴旋转刹紧控制装置，套筒伸缩刹紧控制装置和套筒伸缩驱动控制装置，根据实际使用需求采用以下一种或者多种动作，

（1）主轴旋转刹紧控制装置松开，套筒伸缩刹紧控制装置松开，套筒伸缩驱动控制装置伸出，实现顶针或者工夹具的随动旋转，并持续伸出输力；

（2）主轴旋转刹紧控制装置松开，套筒伸缩刹紧控制装置松开，套筒伸缩驱动控制装置收缩，实现工件的拆卸；

（3）主轴旋转刹紧控制装置松开，套筒伸缩驱动控制装置伸出，套筒伸缩刹紧控制装置刹紧，顶针或者工夹具随动旋转，并且抱紧伸缩套，使工件刚性强，对中性好；

（4）主轴旋转刹紧控制装置刹紧，套筒伸缩驱动控制装置伸出，套筒伸缩刹紧控制装置刹紧，顶针或者工夹具不随动旋转，使工件刚性更强，对中性更好；

（5）主轴旋转刹紧控制装置刹紧，套筒伸缩驱动控制装置收缩，套筒伸缩刹紧控制装置松开，保持尾座夹具的角度，进行旋转定位；

（6）主轴旋转刹紧控制装置刹紧，套筒伸缩刹紧控制装置松开，套筒伸缩驱动控制装置伸出，与工件旋转准确定位。

上述的不同的动作，应当根据使用的实际需求而有所不同。

在使用过程中，可以设置成各种单项动作或者组合动作均可自动控制，并不限定于某一动作，在此不再一一叙述，由于不仅采用了自动控制手段，还能够进一步提升了刚度、精度，并能实现一机多用，提高了生产效率，因此，本发明创造为加快自动化无人操作柔性生产线作重大贡献。

当然，上述实施方式并不是对本发明的唯一限定，其它等同技术方案也应当在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数控机床尾座，其特征在于：包括尾座箱体，尾座箱体上包括有安装支架，箱体的内腔通过轴承安装有旋转主轴，旋转主轴通过同轴导向套安装有伸缩套筒，伸缩套筒与旋转主轴之间通过同轴导向套中的旋转定位机构进行旋转定位，伸缩套筒的前端安装顶针或者工夹具，箱体与旋转主轴之间有主轴旋转刹紧控制装置，同轴导向套与伸缩套筒之间有套筒伸缩刹紧控制装置，伸缩套筒的尾端连接有套筒伸缩驱动控制装置。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床尾座，其特征在于：箱体与旋转主轴之间的主轴旋转刹紧控制装置为与外部液压或者气压源连接、作用于主轴上的液压或气压主轴刹紧装置。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床尾座，其特征在于：所述的液压或气压主轴刹紧装置为环抱式刹紧装置，包括在箱体上所开通的前端与外部源连通的液压或者气压通道，液压或者气压通道的末端连通环抱于主轴外壁上的第一弹性套，其环抱作用面设置在箱体的内腔壁上，作用于旋转主轴的外侧壁。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种数控机床尾座，其特征在于：同轴导向套与伸缩套筒之间的套筒伸缩刹紧控制装置为与外部液压或者气压源连接、作用于伸缩套筒上的液压或气压套筒伸缩刹紧装置。

5.根据权利要求4所述的一种数控机床尾座，其特征在于：所述液压或气压套筒伸缩刹紧装置为环抱式刹紧装置，包括在同轴导向套上所开通的前端通过旋转接头与外部源连通的液压或者气压通道，液压或者气压通道的末端连通环抱于伸缩套筒外壁上的第二弹性套，其环抱作用面设置在同轴导向套的内腔壁上，作用于伸缩套筒的外侧壁。

6.根据权利要求5所述的一种数控机床尾座，其特征在于：该第二弹性套设置于同轴导向套的前端部，其环抱作用面位于伸缩套筒的前部。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种数控机床尾座，其特征在于：所述的套筒伸缩驱动控制装置为气动伸缩驱动机构，气缸推杆通过推力轴承与伸缩套筒之间形成滚动摩擦。

8.根据权利要求1所述的一种数控机床尾座，其特征在于：旋转定位机构为设置于同轴导向套内腔与伸缩套筒之间的使伸缩套筒轴向移动的导向槽、导向键结合机构，使伸缩套筒与旋转主轴之间旋转定位。

9.根据权利要求1所述的一种数控机床尾座，其特征在于：所述的旋转主轴与同轴导向套两者之间为可拆卸式分立部件，第二弹性套设置于同轴导向套的前端部，其安装立面位于同轴导向套的前端面上，通过锁紧螺栓穿过第二弹性套安装立面、同轴导向套立面锁定在主轴侧壁上。

10.权利要求1-9中任一所述数控机床尾座的使用方法，其特征在于：在该尾座使用过程中，由所述的主轴旋转刹紧控制装置，套筒伸缩刹紧控制装置和套筒伸缩驱动控制装置，根据实际使用需求采用以下一种或者多种动作，

（1）主轴旋转刹紧控制装置松开，套筒伸缩刹紧控制装置松开，套筒伸缩驱动控制装置伸出，实现顶针或者工夹具的随动旋转，并持续伸出输力；

（2）主轴旋转刹紧控制装置松开，套筒伸缩刹紧控制装置松开，套筒伸缩驱动控制装置收缩，实现工件的拆卸；

（3）主轴旋转刹紧控制装置松开，套筒伸缩驱动控制装置伸出，套筒伸缩刹紧控制装置刹紧，顶针或者工夹具随动旋转，并且抱紧伸缩套，使工件刚性强，对中性好；

（4）主轴旋转刹紧控制装置刹紧，套筒伸缩驱动控制装置伸出，套筒伸缩刹紧控制装置刹紧，顶针或者工夹具不随动旋转，使工件刚性更强，对中性更好；

（5）主轴旋转刹紧控制装置刹紧，套筒伸缩驱动控制装置收缩，套筒伸缩刹紧控制装置松开，保持尾座夹具的角度，进行旋转定位；

（6）主轴旋转刹紧控制装置刹紧，套筒伸缩刹紧控制装置松开，套筒伸缩驱动控制装置伸出，与工件旋转准确定位。