CN104889427A - 一种用于异形面加工的直线伺服刀架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及异形面加工领域，公开了一种用于异形面加工的直线伺服刀架，其包括安装支架、动磁组件、线圈组件、刀夹和刀具；所述动磁组件包括导磁板、磁体和磁轨底板，所述磁轨底板上设有安装孔，所述导磁板通过连接件安装在所述安装孔中，所述磁体对称粘贴在所述导磁板的两侧，所述线圈组件包括多组线圈，每组所述线圈与相应的所述磁体相对间隔设置，所述刀具通过刀夹安装在所述磁轨底板的前端，所述磁轨底板沿所述安装支架的长度方向安装在所述安装支架中，由所述线圈与磁体之间产生的电磁力驱动所述磁轨底板和刀具沿所述安装支架前后移动。本发明可动部件质量轻、驱动力大，从而加速度更大，响应速度更高。

Description

一种用于异形面加工的直线伺服刀架
技术领域
本发明涉及异形面加工技术领域，特别是涉及一种用于异形面加工的直线伺服刀架。
背景技术
例如现有的活塞异形外圆(非圆形横截面、纵截面的外圆)车削用伺服刀架，在文献及实际应用中，有如下几种结构：
音圈式直线伺服刀架(专利号：98230554.0)，其优点是一体化设计，可动部分质量轻，频响(频率响应)高；缺点是出力较小，行程较小，较难满足活塞新技术发展的要求。
双直线电机驱动高频响微进给伺服刀架(申请号：201110078621.8、201320343997.1等)其驱动原理是：采用市场上的标准直线电机产品(永磁同步带铁芯平板直线电机，也有采用永磁同步U形直线电机的)，经连接板与刀架形成整体，其优点：直线电机均为标准产品，出力可以较大，缺点：由于有连接板，在同等电机性能的前提下，可动部分质量很大，故频响不会高，较难满足活塞新技术发展的要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种可动部件质量轻、加速度更大的用于异形面加工的直线伺服刀架。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于异形面加工的直线伺服刀架，其包括安装支架、动磁组件、线圈组件、刀夹和刀具；所述动磁组件包括导磁板、磁体和磁轨底板，所述磁轨底板上设有安装孔，所述导磁板通过连接件安装在所述安装孔中，所述磁体对称粘贴在所述导磁板的两侧，所述线圈组件包括多组线圈，每组所述线圈与相应的所述磁体相对间隔设置，所述刀具通过刀夹安装在所述磁轨底板的前端，所述磁轨底板沿所述安装支架的长度方向安装在所述安装支架中，由所述线圈与磁体之间产生的电磁力驱动所述磁轨底板和刀具沿所述安装支架前后移动。
其中，所述线圈组件包括第一线圈组件和第二线圈组件，所述第一线圈组件和第二线圈组件分别包括A相、B相、C相三组线圈，所述第一线圈组件的三组线圈和第二线圈组件的三组线圈关于所述导磁板的竖向中心线对称设置，所述第一线圈组件的A相、B相、C相线圈分别与第二线圈组件的A相、B相、C相线圈对应串联连接，整体组成Y形接法。
其中，所述磁轨底板竖直设置在所述安装支架中，所述磁轨底板的两端的上下两侧分别设有独立的滚动支撑导轨副，位于所述上侧的所述滚动支撑导轨副中的滑块通过弹性连接块与所述安装支架固定连接。
其中，所述安装支架中固定设有限位杆，所述磁轨底板上的水平对称中心线上设有穿过所述限位杆的限位孔，所述限位孔的长度大于所述限位杆的宽度，所述限位杆的宽度方向的两侧设有与所述限位孔相对的缓冲块。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种用于异形面加工的直线伺服刀架，通过将导磁板、磁体、刀夹和刀具一体化集成在磁轨底板上，连接可靠，无多余的转接部件，保证了动磁组件质量轻，运动时加速度大，利用线圈与磁体相对间隔设置，通电后在两者之间形成电磁力，驱动磁轨底板和刀具沿安装支架前后移动，能够保证刀具高加速度和可靠位移。
附图说明
图1为本发明一种实施例用于异形外圆车削的直线伺服刀架的整体轴向纵剖图；
图2为图1的轴向横剖图；
图3为图1去除防护罩和安装支架之后的左视图。
图中：1：安装支架；2：动磁组件；21：磁轨底板；22：导磁板；23：磁体；3：线圈组件；31：线圈；32：矽钢片；4：滚动支撑导轨副；41：导轨；42：滑块；43：弹性连接块；5：刀夹；6：刀具；7：转接座；8：限位杆；9：缓冲块；10：限位孔；11：防护罩；12：前盖板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的的一种实施例：“异形外圆车削的直线伺服刀架”，具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”是以刀具的移动方向定义的，刀具沿轴线的伸出方向为“前”，回退方向为“后”，另外“上”、“下”、“中心”、“纵向”、“横向”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
如图1和2所示，为本发明提供的一种用于异形外圆车削的直线伺服刀架，当改变切削刀具与对应的刀夹形式后，可用于其它工件的异形外圆、异形孔的车削、铣削、磨削加工；其包括安装支架1、动磁组件2、线圈组件3、刀夹5和刀具6；所述动磁组件2包括导磁板22、磁体23和磁轨底板21，所述磁轨底板21上设有安装孔，所述导磁板22通过连接件安装在所述安装孔中，具体地，所述导磁板22的两侧通过多个圆柱销与所述磁轨底板21的安装孔侧壁连接，并采用树脂胶胶封连接；所述磁体23具体可以为永磁铁对称粘贴在所述导磁板22的两侧，所述永磁铁的磁极也对称设置，所述线圈组件3包括多组线圈31，每组所述线圈31与相应的所述磁体23相对间隔设置，当线圈通电后，所述线圈31与磁体23之间产生电磁力，所述线圈组件3固定不动，所述磁体23以及导磁板22、磁轨底板21移动，其工作原理与直线电机相同；所述刀具6通过刀夹5安装在所述磁轨底板21的前端，所述磁轨底板21沿所述安装支架1的长度方向通过四个滚动支撑导轨副4安装在所述安装支架1中，由所述线圈31与磁体23之间产生的电磁力驱动所述磁轨底板21和刀具6沿所述安装支架1前后移动，从而车削异形外圆；刀具6与动磁组件2、导磁板22、磁体23与磁轨底板21融为一体设置，质量轻、运动加速度大，安装占用空间小。
其中，所述线圈组件3包括第一线圈组件和第二线圈组件，所述第一线圈组件和第二线圈组件分别包括A相、B相、C相三组线圈31，所述第一线圈组件的三组线圈31和第二线圈组件的三组线圈31关于所述导磁板的竖向中心线对称设置，所述第一线圈组件的A相、B相、C相线圈分别与第二线圈组件的A相、B相、C相线圈对应串联连接，整体组成Y形接法，保证每相电流一样，从而使两组线圈组件3对动磁组件产生的电磁力一样，从而能够使两组线圈组件3对动磁组件之间的法向力可以相互抵消(理论上)，与传统直线电机比较，可以大大减轻因支撑刚度需要的可动部分质量，从而获得更大的加速度(加速度a＝F/m，力F不变，质量m减小，故加速度a增大)。
具体地，所述磁轨底板21优选竖直设置在所述安装支架1中，如图3所示，所述磁轨底板21的两端的上下两侧分别设有独立的滚动支撑导轨副4，用于限制磁轨底板21五个方向的自由度，只允许其前后方向移动；所述滚动支撑导轨副4包括导轨41和滑块42，，本实施例中，利用弹性连接块43的弹性来解决上下滚动支撑导轨副4的过定位安装问题。
其中，还包括位移实时检测组件、伺服驱动器、计算机和限位传感器，所述位移实时检测组件优选为带零位的光栅尺，其优选设于所述磁轨底板21的长度方向的上侧，用于测量磁轨底板21移动过程中的位移，并与所述伺服驱动器相连形成闭环控制，所述伺服驱动器与所述计算机相连，位移的快慢及距离由计算机软件通过伺服驱动器进行控制，所述限位传感器设于所述安装支架1上的后端两侧，用于感测磁轨底板21的前后最大位移量，本实施例中，当动磁组件2的移动距离超过±3mm时，限位传感器产生报警信号。
其中，所述安装支架1中固定设有限位杆8，所述磁轨底板21的水平对称中心线上设有穿过所述限位杆8上的限位孔10，所述限位孔10的长度大于所述限位杆8的宽度，便于磁轨导板在设定范围内移动，所述限位杆8的宽度方向的两侧设有与所述限位孔10相对的缓冲块9，本实施例中，限位杆8通过缓冲块9限制动磁组件2的设定移动距离，当位移实时检测组件出问题时，可以防止动磁组件2超行程，以起到防护作用，同时，限位作用力与电磁推力合力矢量抵消，不会产生附加弯矩。
其中，该刀架还包括防护罩11，所述动磁组件2、线圈组件3通过安装支架1设置在所述防护罩11内；进一步地，所述安装支架1的前端与防护罩11之间设有前盖板12，所述前盖板12上安装有防尘密封圈，防止水、灰尘等进入安装支架1内，所述刀夹5延伸出所述前盖板12。
由以上实施例可以看出，本发明结构简单，安装占用空间小，质量轻，驱动力大。
以上所述仅为本发明的用于异形外圆车削实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于异形面加工的直线伺服刀架，其特征在于，包括安装支架、动磁组件、线圈组件、刀夹和刀具；所述动磁组件包括导磁板、磁体和磁轨底板，所述磁轨底板上设有安装孔，所述导磁板通过连接件安装在所述安装孔中，所述磁体对称粘贴在所述导磁板的两侧，所述线圈组件包括多组线圈，每组所述线圈与相应的所述磁体相对间隔设置，所述刀具通过刀夹安装在所述磁轨底板的前端，所述磁轨底板沿所述安装支架的长度方向安装在所述安装支架中，由所述线圈与磁体之间产生的电磁力驱动所述磁轨底板和刀具沿所述安装支架前后移动。
2.如权利要求1所述的用于异形面加工的直线伺服刀架，其特征在于，所述线圈组件包括第一线圈组件和第二线圈组件，所述第一线圈组件和第二线圈组件分别包括A相、B相、C相三组线圈，所述第一线圈组件的三组线圈和第二线圈组件的三组线圈关于所述导磁板的竖向中心线对称设置，所述第一线圈组件的A相、B相、C相线圈分别与第二线圈组件的A相、B相、C相线圈对应串联连接。
3.如权利要求1所述的用于异形面加工的直线伺服刀架，其特征在于，所述磁轨底板竖直设置在所述安装支架中，所述磁轨底板的两端的上下两侧分别设有独立的滚动支撑导轨副，位于所述上侧的所述滚动支撑导轨副中的滑块通过弹性连接块与所述安装支架固定连接。
4.如权利要求1所述的用于异形面加工的直线伺服刀架，其特征在于，所述安装支架中固定设有限位杆，所述磁轨底板的水平对称中心线上设有穿过所述限位杆的限位孔，所述限位孔的长度大于所述限位杆的宽度，所述限位杆的宽度方向的两侧设有与所述限位孔相对的缓冲块。
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