CN105643280A - 数控三辊定径孔型倒角修形机床及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控三辊定径孔型倒角修形机床及其加工方法，属于数控机床设计领域，通过数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，使刀片在第一伺服电机和第二伺服电机的作用下，沿轧辊孔型圆周方向做数控精确回转运动以及沿轧辊孔型径向做数控精确直线运动，通过旋转轴和直线轴数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作；从而克服了现有技术中的老式机床无法满足轧辊孔型的变径变曲率的加工需求的问题，也克服了现有技术中的老式机床无法进行辊边倒角的问题，不用拆卸轧辊就能满足轧辊孔型变径变曲率的加工需求，同时避免人工倒角的误差和效率低下，能快速精确的对轧辊孔型的辊边进行倒角。

Description

数控三辊定径孔型倒角修形机床及其加工方法

技术领域

本发明涉及数控专用精密加工机床设计领域，尤其涉及一种数控三辊定径孔型倒角修形机床及其加工方法。

背景技术

无缝钢管的生产制造中，三辊动力张减机、脱管机、定径机轧辊机架，是采用张力减径原理轧制无缝钢管生产线的重要设备，也是易损耗设备。由于钢管在热轧过程中产生的高温、高压和磨损，使得轧制钢管用的轧辊轧制孔型需要定期检验和加工修复，尤其是不同孔型的形状尺寸和辊边倒角，直接影响无缝钢管的产量和质量。

三辊动力脱管机、张减机、定径机轧辊机架的特殊结构是：将三个轧辊安装在一个方形或圆形的机架壳体内且轧辊中心线呈等边三角形布置，每个轧辊上都有根据张力减径原理轧制无缝钢管所需的不同曲率的孔型，三辊孔型三合一形成完整孔型。三辊的旋转运动有分别由三个动力独立驱动的形式，也有一个动力驱动三个轧辊同时旋转的形式。

截至目前，国内无缝钢管行业在加工三辊张减机、脱管机、定径机的轧辊孔型时，采用的都是刀具系统中圆周呈120°均布的三把陶瓷车刀同时车削三个高硬度、高密度的球墨、冷硬铸铁轧辊加工工艺，但这种同时加工的工艺不能沿轧辊孔型径向进刀，所以存在生产的孔型尺寸规格单一的缺陷，并且，也无法对轧辊孔型边缘进行加工倒角。曾经使用的倒角刀片无法解决问题，而不得已采用手工倒角，而手工倒角又存在不准确、效率低的缺陷。还有的企业无奈只能将三个轧辊拆卸下来，单独到数控车床上去加工，再装配回去，耗时、费力、质量差、效率低，专门组织一套拆装队伍，配备专用的拆装工具，工作极为繁杂，满地油污，工作环境是“脏、乱、差”，人员感受是“苦、累、慢”。国内的各大钢铁设计院所和各大钢管厂已呼吁十多年要求改变，无奈受原有老式机床的结构和工作原理所限，始终未找到理想的办法来加以解决。

现实留给我们的问题是：由于钢管在热轧过程中产生的高温、高压和磨损，轧辊孔型的变径变曲率加工是不可避免的加工需求，是降低设备损耗、提高轧管成材率和钢管质量的绝对要求，是大势所趋，对于想提高自身产品实力的无缝钢管企业根本无法回避这个问题；另外，辊边倒角加工必须要做到，因为这决定了钢管轧制的质量；原来已有的大量定径孔型加工老式机床不可能作废，尤其是在当前的经济形势下，这对企业、行业和国家都是巨大的浪费和负担。极少数实力企业通过采购国外新型专用机床解决问题，新进口的孔型加工机床的加工方式是三把刀分三次加工三个不同的轧辊孔型，即单把刀在单个时段加工单个轧辊，循环加工直到满足要求，每个轧辊孔型都能保证任意变曲率和辊边倒角；但花费近两千万元人民币进口一台国外设备也是绝大多数国内企业无法承担的。国家要发展、行业要振兴、企业要生存转型，现实逼迫我们要通过技术创新去适应市场需求，我们要走出一条不同与国内外企业以往的技术出路来解决上述的问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种数控三辊定径孔型倒角修形机床及其加工方法，以克服现有技术中的老式机床无法满足轧辊孔型的变径变曲率的加工需求的问题，也克服现有技术中的老式机床无法进行辊边倒角的问题，该数控三辊定径孔型倒角修形机床既能够满足在不拆卸轧辊的基础上，对轧辊孔型的变径变曲率加工需求，又能够避免人工倒角的误差和效率低下，满足快速精确的对轧辊孔型的辊边进行数控倒角加工需求；另外，原有的老式设备也无需全部替换，便能够满足轧辊孔型的变径变曲率的加工要求以及辊边倒角的加工需求，同时无需进口国外昂贵价格的机器，为企业的转型升级省下了极大笔资金，并且加工效率和精度高。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，包括：用于带动数控刀架进行滑动的运动滑台，用于驱动所述运动滑台进行滑动的驱动装置，所述数控刀架的主轴前端紧固有刀具系统，用于驱动所述刀具系统的第一伺服电机和第二伺服电机，与所述第一伺服电机和所述第二伺服电机电性连接的数控系统；

所述刀具系统包括：开设有滑槽的刀盘、设置在所述滑槽上的可滑动刀座、设置在所述可滑动刀座上的刀杆以及设置在所述刀杆前端的刀片；所述数控刀架的主轴前端紧固于所述刀盘上；

所述第一伺服电机带动双导程蜗杆蜗轮副转动，所述双导程蜗杆蜗轮副固定在所述数控刀架的箱体和主轴上，所述双导程蜗杆蜗轮副带动所述数控刀架的主轴旋转，所述数控刀架的主轴带动所述刀盘做回转运动。

所述第二伺服电机带动传动轴和螺旋伞齿轮，所述螺旋伞齿轮带动滚珠丝杠螺母副推动所述可滑动刀座做径向运动。

上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，所述可滑动刀座上设置有卡刀体，所述卡刀体上设置所述刀杆。

上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，还包括：与所述数控系统电性连接的第三伺服电机，所述第三伺服电机为所述驱动装置。

上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，还包括：设置于所述刀盘上的对中寻边装置，所述对中寻边装置与所述数控系统电性连接，所述对中寻边装置包括一楔形触头和设置于所述楔形触头两侧的通电传感元件。

上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，还包括：固定不动的加工检测基准校正装置，所述加工检测基准校正装置与所述数控系统电性连接，以对所述刀片的起始伸出径向距离和/或所述对中寻边装置的楔形触头位置进行校正。

上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，还包括：工件旋转主传动装置和工件定位夹紧装置，所述工件定位夹紧装置设置于所述刀具系统的对面。

上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，还包括：传统机床主体、工件旋转主传动装置和工件定位夹紧装置，所述工件定位夹紧装置设置于所述刀具系统的对面，所述传统机床主体的传统刀具系统中的传统刀盘上分布有三个传统刀片；

其中，所述传统刀具系统与所述刀具系统位于所述工件定位夹紧装置的两侧。

一种采用如上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床对工件进行加工的方法，其中，包括：

将如上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床放置在现有的老式机床的工件定位夹紧装置对面，老式机床的工件定位夹紧装置上固定有工件机架，所述工件机架内部放置有工件，使得刀具系统正对于工件机架；

驱动装置驱动运动滑台往工件机架的方向滑动，带动数控刀架往工件机架的方向滑动，进而带动刀具系统往工件机架的方向滑动；

数控系统控制加工检测基准校正装置和对中寻边装置，通过加工检测基准校正装置，完成对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正；而后通过对中寻边装置对工件合成孔型的多个辊缝和多个辊边进行找中心和寻边缘的检测，确定刀具系统中的刀片的起点坐标；

数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型圆周方向做回转运动，第二伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型径向做径向直线运动，通过旋转轴和直线轴的数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作。

一种采用如上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床对工件进行加工的方法，其中，包括：

将内部放置有工件的工件机架放置于工件定位夹紧装置上，工件定位夹紧装置将工件机架夹紧，工件旋转主传动装置带动工件机架内的工件旋转；

驱动装置驱动运动滑台往工件机架的方向滑动，带动数控刀架往工件机架的方向滑动，进而带动刀具系统往工件机架的方向滑动；

数控系统控制加工检测基准校正装置和对中寻边装置，通过加工检测基准校正装置，完成对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正；而后通过对中寻边装置对工件合成孔型的多个辊缝和多个辊边进行找中心和寻边缘的检测，确定刀具系统中的刀片的起点坐标；

数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型圆周方向做回转运动，第二伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型径向做径向直线运动，通过旋转轴和直线轴的数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作。

一种采用如上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床对工件进行加工的方法，其特征在于，包括：

将内部放置有工件的工件机架放置于工件定位夹紧装置上，工件定位夹紧装置将工件机架夹紧，工件旋转主传动装置带动工件机架内的工件旋转；

传统机床主体的传统驱动装置驱动传统运动滑台往工件机架的方向滑动，带动传统刀架往工件机架的方向滑动，进而带动传统刀具系统往工件机架的方向滑动；

传统刀具系统中的传统刀盘上的三个传统刀片沿轧辊孔型圆周方向做回转切削运动，完成对定径孔型的常规加工，传统驱动装置带动传统运动滑台退回，从而带动传统刀架退回，进而带动传统刀具系统退回；

驱动装置驱动运动滑台往工件机架的方向滑动，带动数控刀架往工件机架的方向滑动，进而带动刀具系统往工件机架的方向滑动；

数控系统控制加工检测基准校正装置和对中寻边装置，通过加工检测基准校正装置，完成对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正；而后通过对中寻边装置对工件合成孔型的多个辊缝和多个辊边进行找中心和寻边缘的检测，确定刀具系统中的刀片的起点坐标；

数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型圆周方向做回转运动，第二伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型径向做径向直线运动，通过旋转轴和直线轴的数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

本发明提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床通过数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，使得刀具系统的刀片在第一伺服电机和第二伺服电机的作用下，能够沿轧辊孔型圆周方向做数控精确回转运动以及沿轧辊孔型径向做数控精确直线运动，通过旋转轴和直线轴数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作；从而克服了现有技术中的老式机床无法满足轧辊孔型的变径变曲率的加工需求的问题，也克服了现有技术中的老式机床无法进行辊边倒角的问题，该数控三辊定径孔型倒角修形机床既能够满足在不拆卸轧辊的基础上，对轧辊孔型的变径变曲率加工需求，又能够避免人工倒角的误差和效率低下，满足快速精确的对轧辊孔型的辊边进行数控倒角加工需求。

本发明提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床的加工方法中，通过将该数控三辊定径孔型倒角修形机床设置在老式机床的工件定位夹紧装置对面，使得原有的老式设备无需全部替换，便能够满足轧辊孔型的变径变曲率的加工要求以及辊边倒角的加工需求，同时无需进口国外昂贵价格的机器，为企业的转型升级省下了极大笔资金，并且加工效率和精度高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明实施例1提供的待加工工件的结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床的结构示意图；

图3是本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床的数控刀架和刀具系统的侧面结构示意图；

图4是本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床的结构示意图；

图5是本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

实施例1：

图1是本发明实施例1提供的待加工工件的结构示意图；如图所示，待加工工件机架000内部为三个轧辊001、002和003，三个轧辊001、002和003上均开设有初步的孔型槽0011、0021和0031，在加工时，根据无缝钢管的直径要求，需要在三个轧辊001、002、003上的初步的孔型槽0011、0021和0031上开具出对应于无缝钢管的孔型，三个孔型三合一后为一完整的孔型，孔型的尺寸大小与无缝钢管的直径按轧管工艺的需求设定，同时，在三个辊缝之间的孔型边缘，需要进行倒角，否则在无缝钢管进行轧辊时，辊缝处的孔型边缘尖角会划伤无缝钢管，导致无缝钢管的质量不符要求，成为废品；另外，机架壳体可以是方形也可以是圆形。

图2是本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床的结构示意图；图3是本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床的数控刀架和刀具系统的侧面结构示意图；如图所示，本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床包括：

用于带动数控刀架101进行滑动的运动滑台102，用于驱动运动滑台102进行滑动的驱动装置(图中未示)，数控刀架101的主轴1011前端紧固有刀具系统103，用于驱动刀具系统103的第一伺服电机01和第二伺服电机02，与第一伺服电机01和第二伺服电机02电性连接的数控系统；

刀具系统103包括：开设有滑槽311的刀盘31、设置在滑槽311上的可滑动刀座32、设置在可滑动刀座32上的刀杆33以及设置在刀杆33前端的刀片34；数控刀架101的主轴1011前端紧固于刀盘31上；

第一伺服电机01带动双导程蜗杆蜗轮副11转动，双导程蜗杆蜗轮副11固定在数控刀架101的箱体和主轴1011外围，双导程蜗杆蜗轮副11带动数控刀架101的主轴1011旋转，数控刀架101的主轴1011带动刀盘31做回转运动。

第二伺服电机02带动传动轴21和螺旋伞齿轮22，螺旋伞齿轮22带动滚珠丝杠螺母副23推动可滑动刀座32做径向运动。

在本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，运动滑台102包括：运动滑台上体1021和运动滑台下体1022，运动滑台上体1021能够在运动滑台下体1022上直线滑行；数控刀架101设置在运动滑台102上，即：数控刀架101设置在运动滑台上体1021上且固定，通过运动滑台上体1021的滑动，便能够带动数控刀架101的滑动。

在本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，驱动装置采用数控驱动方式的装置，即：设置有第三伺服电机(图中未示，在运动滑台下体1022内部)，第三伺服电机与数控系统电性连接，第三伺服电机的输出轴与运动滑台上体1021固定，两者之间可以设置传动轴，数控系统控制第三伺服电机，从而控制运动滑台的上体1021滑动与否以及滑动距离，进而带动运动滑台102上的数控刀架101前行或者后退，数控刀架101再带动刀具系统103前行或者后退；驱动装置可以为数控驱动方式的装置也可以为液压驱动方式的装置，但是驱动装置包括这两种但不限于这两种，任何可以驱动运动滑台102滑行的装置都可以。

在本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，刀具系统103的滑槽311的朝向与刀片34沿孔型径向运动的方向一致，从而限定了设置在滑槽311上的可滑动刀座32的运动方向，进而保证了刀片34能够沿孔型做径向运动；同时，可滑动刀座32上设置有卡刀体35，卡刀体35上设置刀杆33，。

在本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，第一伺服电机01设置在数控刀架101的内部，第一伺服电机01的输出轴011上设置有双导程蜗杆蜗轮副11，双导程蜗杆蜗轮副11固定设置在数控刀架101的箱体和主轴1011的外围，第一伺服电机01的输出轴011带动双导程蜗杆蜗轮副11转动，双导程蜗杆蜗轮副11带动数控刀架101的主轴1011转动，由于数控刀架101的主轴1011与刀盘31固定连接，所以数控刀架101的主轴1011便能够带动刀盘31转动，进而带动刀盘31上的刀片34做回转运动，刀片34的回转运动便能够完成对工件的回转切削工作；另外，第一伺服电机也可以设置在数控刀架的外部，只需保证第一伺服电机01能够带动双导程蜗杆蜗轮副转动即可；再有，第一伺服电机与双导程蜗杆蜗轮副之间也可以设置一传动轴，传动轴的增加能够使得两者的强度更好，防止容易损坏。

在本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，第二伺服电机02设置在数控刀架的内部，第二伺服电机02的输出轴021上固定有一传动轴21，传动轴21的输出端头设置有螺旋伞齿轮22，螺旋伞齿轮22上设置有滚珠丝杠螺母副23，滚珠丝杠螺母副23的丝杠上固定有固定件24，丝杠上的固定24与可滑动刀座32固定(或者滚珠丝杠螺母副23上的螺母与可滑动刀座固定，滚珠丝杠螺母副的选择不同，滚珠丝杠螺母副带动可滑动刀座的方式就不同)，第二伺服电机02的输出轴021转动带动传动轴21转动，传动轴21转动带动螺旋伞齿轮22转动，螺旋伞齿轮22转动带动滚珠丝杠螺母副23的丝杠沿孔型径向方向运动，从而带动丝杠上固定的固定件24沿孔型径向方向运动(或者螺旋伞齿轮22转动带动滚珠丝杠螺母副的螺母沿孔型径向方向运动)，由于可滑动刀座32与固定件24固定(可滑动刀座与螺母固定)，因此，可带动可滑动刀座32沿孔型径向方向运动，进而带动刀片34沿孔型径向方向运动，完成对孔型变径变曲率的切削工作。

在本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，第二伺服电机02的输出轴021上固定的传动轴21设置在数控刀架101的主轴1011的内部，且传动轴21的输出端头在刀盘31内，螺旋伞齿轮22、滚珠丝杠螺母副23也在刀盘内。

在本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，数控刀架101的主轴1011的轴心与刀盘31的盘心相同；第二伺服电机02的输出轴上固定的传动轴21的轴心与数控刀架101的主轴1011的轴心相同，这样的设计使得机械结构上的传动链更短，传动的时候动态响应性更好，传动更为精确。

在本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，还包括设置于刀盘31上的对中寻边装置104，对中寻边装置104与数控系统电性连接，对中寻边装置104包括一楔形触头和设置于楔形触头两侧的通电传感元件；在使用该对中寻边装置时，楔形触头的任意一侧与孔型辊边接触时，电流导通，通电传感元件将导通的信号回传给数控系统，数控系统纪录该位置的坐标，这便说明孔型的一侧辊边已经找到，采用同样的方式，能够找到孔型的另一侧辊边，数控系统纪录另一个坐标，然后数控系统进行处理，便能够得到刀片切入的起点坐标，控制刀片插入辊缝，从而完成对中心寻边缘的工作，无需人工观察，手动操作，避免了人工手工的操作失误，提高了寻找中心和边缘的精准性，并且耗时极短。

在本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，还包括：固定不动的加工检测基准校正装置105，加工检测基准校正装置105与数控系统电性连接，通过加工检测基准校正装置能够对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正，加工检测基准校正装置的具体结构在现有设计中均能够找到，因此，在此不予赘述。

在采用本发明实施例1提供的的数控三辊定径孔型倒角修形机床对工件进行加工时，包括：

将本发明实施例1提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床放置在现有的老式机床的工件定位夹紧装置对面，老式机床的工件定位夹紧装置上固定有工件机架，工件机架内部放置有工件，使得刀具系统正对于工件机架；

第三伺服电机驱动运动滑台往工件机架的方向滑动，带动数控刀架往工件机架的方向滑动，进而带动刀具系统往工件机架的方向滑动；

数控系统控制加工检测基准校正装置和对中寻边装置，通过加工检测基准校正装置，完成对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正；而后通过对中寻边装置对工件合成孔型的多个辊缝和多个辊边进行找中心和寻边缘的检测，确定刀具系统中的刀片的起点坐标；

数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型圆周方向做回转运动，第二伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型径向做径向直线运动，通过旋转轴和直线轴的数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作。

实施例2：

图4是本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床的结构示意图；如图所示，本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床包括：

用于带动数控刀架201进行滑动的运动滑台202，用于驱动运动滑台202进行滑动的驱动装置(图中未示)，数控刀架201的主轴前端紧固有刀具系统203，用于驱动刀具系统203的第一伺服电机和第二伺服电机，与第一伺服电机和第二伺服电机电性连接的数控系统；

刀具系统203包括：开设有滑槽的刀盘、设置在滑槽上的可滑动刀座、设置在可滑动刀座上的刀杆以及设置在刀杆前端的刀片；数控刀架的主轴前端紧固于刀盘上；

第一伺服电机带动双导程蜗杆蜗轮副转动，双导程蜗杆蜗轮副固定在数控刀架201的主轴外围，双导程蜗杆蜗轮副带动数控刀架201的主轴旋转，数控刀架201的主轴带动刀盘做回转运动；

第二伺服电机带动传动轴和螺旋伞齿轮，螺旋伞齿轮带动滚珠丝杠螺母副推动可滑动刀座做径向运动。

在本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，运动滑台202包括：运动滑台上体2021和运动滑台下体2022，运动滑台上体2021能够在运动滑台下体2022上直线滑行；数控刀架201设置在运动滑台202上，即：数控刀架201设置在运动滑台上体2021上且固定，通过运动滑台上体2021的滑动，便能够带动数控刀架201的滑动。

在本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，驱动装置采用数控驱动方式的装置，即：设置有第三伺服电机(图中未示，在运动滑台下体内部)，第三伺服电机与数控系统电性连接，第三伺服电机的输出轴与运动滑台上体固定，两者之间可以设置传动轴，数控系统控制第三伺服电机，从而控制运动滑台的上体滑动与否以及滑动距离，进而带动运动滑台202上的数控刀架201前行或者后退，数控刀架201再带动刀具系统203前行或者后退；驱动装置可以为数控驱动方式的装置也可以为液压驱动方式的装置，但是驱动装置包括这两种但不限于这两种，任何可以驱动运动滑台202滑行的装置都可以。

在本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，刀具系统203的滑槽的朝向与刀片沿孔型径向运动的方向一致，从而限定了设置在滑槽上的可滑动刀座的运动方向，进而保证了刀片能够沿孔型做径向运动；同时，可滑动刀座上设置有卡刀体，卡刀体上设置刀杆。

在本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，第一伺服电机设置在数控刀架201的内部，第一伺服电机的输出轴上设置有双导程蜗杆蜗轮副，双导程蜗杆蜗轮副固定设置在数控刀架201的箱体和主轴的外围，第一伺服电机的输出轴带动双导程蜗杆蜗轮副转动，双导程蜗杆蜗轮副带动数控刀架201的主轴转动，由于数控刀架201的主轴与刀盘固定连接，所以数控刀架201的主轴便能够带动刀盘转动，进而带动刀盘上的刀片做回转运动，刀片的回转运动便能够完成对工件的回转切削工作；另外，第一伺服电机也可以设置在数控刀架的外部，只需保证第一伺服电机能够带动双导程蜗杆蜗轮副转动即可；再有，第一伺服电机与双导程蜗杆蜗轮副之间也可以设置一传动轴，传动轴的增加能够使得两者的强度更好，防止容易损坏。

在本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，第二伺服电机设置在数控刀架的内部，第二伺服电机的输出轴上固定有一传动轴，传动轴的输出端头设置有螺旋伞齿轮，螺旋伞齿轮上设置有滚珠丝杠螺母副，滚珠丝杠螺母副的丝杠上固定有固定件，丝杠上的固定与可滑动刀座固定(或者滚珠丝杠螺母副上的螺母与可滑动刀座固定，滚珠丝杠螺母副的选择不同，滚珠丝杠螺母副带动可滑动刀座的方式就不同)，第二伺服电机的输出轴转动带动传动轴转动，传动轴转动带动螺旋伞齿轮转动，螺旋伞齿轮转动带动滚珠丝杠螺母副的丝杠沿孔型径向方向运动，从而带动丝杠上固定的固定件沿孔型径向方向运动(或者螺旋伞齿轮转动带动滚珠丝杠螺母副的螺母沿孔型径向方向运动)，由于可滑动刀座与固定件固定(可滑动刀座与螺母固定)，因此，可带动可滑动刀座沿孔型径向方向运动，进而带动刀片沿孔型径向方向运动，完成对孔型变径变曲率的切削工作。

在本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，第二伺服电机的输出轴上固定的传动轴设置在数控刀架201的主轴的内部，且传动轴的输出端头在刀盘内，螺旋伞齿轮、滚珠丝杠螺母副也在刀盘内。

在本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，数控刀架201的主轴的轴心与刀盘的盘心相同；第二伺服电机的输出轴上固定的传动轴的轴心与数控刀架201的主轴的轴心相同，这样的设计使得结构上简单明了，传动的时候力的分布也较为均匀，更为方便传动。

在本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，还包括设置于刀盘上的对中寻边装置204，对中寻边装置204与数控系统电性连接，对中寻边装置204包括一楔形触头和设置于楔形触头两侧的通电传感元件；在使用该对中寻边装置时，楔形触头的任意一侧与孔型辊边接触时，电流导通，通电传感元件将导通的信号回传给数控系统，数控系统纪录该位置的坐标，这便说明孔型的一侧辊边已经找到，采用同样的方式，能够找到孔型的另一侧辊边，数控系统纪录另一个坐标，然后数控系统进行处理，便能够得到刀片切入的起点坐标，控制刀片插入辊缝，从而完成对中心寻边缘的工作，无需人工观察，手动操作，避免了人工手工的操作失误，提高了寻找中心和边缘的精准性，并且耗时极短。

在本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，还包括：固定不动的加工检测基准校正装置205，加工检测基准校正装置205与数控系统电性连接，通过加工检测基准校正装置能够对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正，加工检测基准校正装置的具体结构在现有设计中均能够找到，因此，在此不予赘述。

在本发明实施例2提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，还包括：工件旋转主传动装置和工件定位夹紧装置206，工件定位夹紧装置设置于刀具系统203的对面。工件旋转主传动装置和工件定位夹紧装置206的具体结构以及位置关系等参照现有的老式机床，在此不予赘述。

在采用本发明实施例2提供的的数控三辊定径孔型倒角修形机床对工件进行加工时，包括：

将内部放置有工件的工件机架放置于工件定位夹紧装置上，工件定位夹紧装置将工件机架夹紧，工件旋转主传动装置带动工件机架内的工件旋转；

驱动装置驱动运动滑台往工件机架的方向滑动，带动数控刀架往工件机架的方向滑动，进而带动刀具系统往工件机架的方向滑动；

数控系统控制加工检测基准校正装置和对中寻边装置，通过加工检测基准校正装置，完成对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正；而后通过对中寻边装置对工件合成孔型的多个辊缝和多个辊边进行找中心和寻边缘的检测，确定刀具系统中的刀片的起点坐标；

数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型圆周方向做回转运动，第二伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型径向做径向直线运动，通过旋转轴和直线轴的数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作。

实施例3：

图5是本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床的结构示意图；如图所示，本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床包括：

用于带动数控刀架301进行滑动的运动滑台302，用于驱动运动滑台302进行滑动的驱动装置(图中未示)，数控刀架301的主轴前端紧固有刀具系统303，用于驱动刀具系统303的第一伺服电机和第二伺服电机，与第一伺服电机和第二伺服电机电性连接的数控系统；

刀具系统303包括：开设有滑槽的刀盘、设置在滑槽上的可滑动刀座、设置在可滑动刀座上的刀杆以及设置在刀杆前端的刀片；数控刀架的主轴前端紧固于刀盘上；

第一伺服电机带动双导程蜗杆蜗轮副转动，双导程蜗杆蜗轮副固定在数控刀架301的主轴外围，双导程蜗杆蜗轮副带动数控刀架301的主轴旋转，数控刀架301的主轴带动刀盘做回转运动；

第二伺服电机带动传动轴和螺旋伞齿轮，螺旋伞齿轮带动滚珠丝杠螺母副推动可滑动刀座做径向运动。

在本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，运动滑台302包括：运动滑台上体3021和运动滑台下体3022，运动滑台上体3021能够在运动滑台下体3022上直线滑行；数控刀架301设置在运动滑台302上，即：数控刀架301设置在运动滑台上体3021上且固定，通过运动滑台上体3021的滑动，便能够带动数控刀架301的滑动。

在本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，驱动装置采用数控驱动方式的装置，即：设置有第三伺服电机(图中未示，在运动滑台下体内部)，第三伺服电机与数控系统电性连接，第三伺服电机的输出轴与运动滑台上体固定，两者之间可以设置传动轴，数控系统控制第三伺服电机，从而控制运动滑台的上体滑动与否以及滑动距离，进而带动运动滑台302上的数控刀架301前行或者后退，数控刀架301再带动刀具系统303前行或者后退；驱动装置可以为数控驱动方式的装置也可以为液压驱动方式的装置，但是驱动装置包括这两种但不限于这两种，任何可以驱动运动滑台302滑行的装置都可以。

在本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，刀具系统303的滑槽的朝向与刀片沿孔型径向运动的方向一致，从而限定了设置在滑槽上的可滑动刀座的运动方向，进而保证了刀片能够沿孔型做径向运动；同时，可滑动刀座上设置有卡刀体，卡刀体上设置刀杆。

在本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，第一伺服电机设置在数控刀架301的内部，第一伺服电机的输出轴上设置有双导程蜗杆蜗轮副，双导程蜗杆蜗轮副固定设置在数控刀架301的箱体和主轴的外围，第一伺服电机的输出轴带动双导程蜗杆蜗轮副转动，双导程蜗杆蜗轮副带动数控刀架301的主轴转动，由于数控刀架301的主轴与刀盘固定连接，所以数控刀架301的主轴便能够带动刀盘转动，进而带动刀盘上的刀片做回转运动，刀片的回转运动便能够完成对工件的回转切削工作；另外，第一伺服电机也可以设置在数控刀架的外部，只需保证第一伺服电机能够带动双导程蜗杆蜗轮副转动即可；再有，第一伺服电机与双导程蜗杆蜗轮副之间也可以设置一传动轴，传动轴的增加能够使得两者的强度更好，防止容易损坏。

在本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，第二伺服电机设置在数控刀架的内部，第二伺服电机的输出轴上固定有一传动轴，传动轴的输出端头设置有螺旋伞齿轮，螺旋伞齿轮上设置有滚珠丝杠螺母副，滚珠丝杠螺母副的丝杠上固定有固定件，丝杠上的固定与可滑动刀座固定(或者滚珠丝杠螺母副上的螺母与可滑动刀座固定，滚珠丝杠螺母副的选择不同，滚珠丝杠螺母副带动可滑动刀座的方式就不同)，第二伺服电机的输出轴转动带动传动轴转动，传动轴转动带动螺旋伞齿轮转动，螺旋伞齿轮转动带动滚珠丝杠螺母副的丝杠沿孔型径向方向运动，从而带动丝杠上固定的固定件沿孔型径向方向运动(或者螺旋伞齿轮转动带动滚珠丝杠螺母副的螺母沿孔型径向方向运动)，由于可滑动刀座与固定件固定(可滑动刀座与螺母固定)，因此，可带动可滑动刀座沿孔型径向方向运动，进而带动刀片沿孔型径向方向运动，完成对孔型变径变曲率的切削工作。

在本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，第二伺服电机的输出轴上固定的传动轴设置在数控刀架301的主轴的内部，且传动轴的输出端头在刀盘内，螺旋伞齿轮、滚珠丝杠螺母副也在刀盘内。

在本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，数控刀架301的主轴的轴心与刀盘的盘心相同；第二伺服电机的输出轴上固定的传动轴的轴心与数控刀架301的主轴的轴心相同，这样的设计使得机械结构上的传动链更短，传动的时候动态响应性更好，传动更为精确。

在本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，还包括设置于刀盘上的对中寻边装置304，对中寻边装置304与数控系统电性连接，对中寻边装置304包括一楔形触头和设置于楔形触头两侧的通电传感元件；在使用该对中寻边装置时，楔形触头的任意一侧与孔型辊边接触时，电流导通，通电传感元件将导通的信号回传给数控系统，数控系统纪录该位置的坐标，这便说明孔型的一侧辊边已经找到，采用同样的方式，能够找到孔型的另一侧辊边，数控系统纪录另一个坐标，然后数控系统进行处理，便能够得到刀片切入的起点坐标，控制刀片插入辊缝，从而完成对中心寻边缘的工作，无需人工观察，手动操作，避免了人工手工的操作失误，提高了寻找中心和边缘的精准性，并且耗时极短。

在本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，还包括：固定不动的加工检测基准校正装置305，加工检测基准校正装置305与数控系统电性连接，通过加工检测基准校正装置能够对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正，加工检测基准校正装置的具体结构在现有设计中均能够找到，因此，在此不予赘述。

在本发明实施例3提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床中，还包括：传统机床主体306、工件旋转主传动装置和工件定位夹紧装置307，工件定位夹紧装置307设置于刀具系统303的对面，传统机床主体306的传统刀具系统3061中的传统刀盘上分布有三个传统刀片；其中，传统机床主体306与刀具系统303位于工件定位夹紧装置307的两侧。传统机床主体、工件旋转主传动装置和工件定位夹紧装置参照现有的老式机床，在此不予赘述。

在采用本发明实施例3提供的的数控三辊定径孔型倒角修形机床对工件进行加工时，包括：

将内部放置有工件的工件机架放置于工件定位夹紧装置上，工件定位夹紧装置将工件机架夹紧，工件旋转主传动装置带动工件机架内的工件旋转；

传统机床主体的传统驱动装置驱动传统运动滑台往工件机架的方向滑动，带动传统刀架往工件机架的方向滑动，进而带动传统刀具系统往工件机架的方向滑动；

传统刀具系统中的传统刀盘上的三个传统刀片沿轧辊孔型圆周方向做回转切削运动，完成对定径孔型的常规加工，传统驱动装置带动传统运动滑台退回，从而带动传统刀架退回，进而带动传统刀具系统退回；

驱动装置驱动运动滑台往工件机架的方向滑动，带动数控刀架往工件机架的方向滑动，进而带动刀具系统往工件机架的方向滑动；

数控系统控制加工检测基准校正装置和对中寻边装置，通过加工检测基准校正装置，完成对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正；而后通过对中寻边装置对工件合成孔型的多个辊缝和多个辊边进行找中心和寻边缘的检测，确定刀具系统中的刀片的起点坐标；

数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型圆周方向做回转运动，第二伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型径向做径向直线运动，通过旋转轴和直线轴的数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作。

综上所述，本发明实施例提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床通过数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，使得刀具系统的刀片在第一伺服电机和第二伺服电机的作用下，能够沿轧辊孔型圆周方向做数控精确回转运动以及沿轧辊孔型径向做数控精确直线运动，通过旋转轴和直线轴数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作；从而克服了现有技术中的老式机床无法满足轧辊孔型的变径变曲率的加工需求的问题，也克服了现有技术中的老式机床无法进行辊边倒角的问题，该数控三辊定径孔型倒角修形机床既能够满足在不拆卸轧辊的基础上，对轧辊孔型的变径变曲率加工需求，又能够避免人工倒角的误差和效率低下，满足快速精确的对轧辊孔型的辊边进行数控倒角加工需求。

本发明实施例提供的数控三辊定径孔型倒角修形机床的加工方法中，通过将该数控三辊定径孔型倒角修形机床设置在老式机床的工件定位夹紧装置对面，使得原有的老式设备无需全部替换，便能够满足轧辊孔型的变径变曲率的加工要求以及辊边倒角的加工需求，同时无需进口国外昂贵价格的机器，为企业的转型升级省下了极大笔资金，并且加工效率和精度高。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种数控三辊定径孔型倒角修形机床，其特征在于，包括：用于带动数控刀架进行滑动的运动滑台，用于驱动所述运动滑台进行滑动的驱动装置，所述数控刀架的主轴前端紧固有刀具系统，用于驱动所述刀具系统的第一伺服电机和第二伺服电机，与所述第一伺服电机和所述第二伺服电机电性连接的数控系统；

所述刀具系统包括：开设有滑槽的刀盘、设置在所述滑槽上的可滑动刀座、设置在所述可滑动刀座上的刀杆以及设置在所述刀杆前端的刀片；所述数控刀架的主轴前端紧固有所述刀盘；

所述第一伺服电机带动双导程蜗杆蜗轮副转动，所述双导程蜗杆蜗轮副带动所述数控刀架的主轴旋转，所述数控刀架的主轴带动所述刀盘做回转运动。

所述第二伺服电机带动传动轴和螺旋伞齿轮，所述螺旋伞齿轮带动滚珠丝杠螺母副推动所述可滑动刀座做径向运动。

2.如权利要求1所述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其特征在于，所述可滑动刀座上设置有卡刀体，所述卡刀体上设置所述刀杆。

3.如权利要求1所述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其特征在于，还包括：与所述数控系统电性连接的第三伺服电机，所述第三伺服电机为所述驱动装置。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其特征在于，还包括：设置于所述刀盘上的对中寻边装置，所述对中寻边装置与所述数控系统电性连接，所述对中寻边装置包括一楔形触头和设置于所述楔形触头两侧的通电传感元件。

5.如权利要求4所述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其特征在于，还包括：固定不动的加工检测基准校正装置，所述加工检测基准校正装置与所述数控系统电性连接，以对所述刀片的起始伸出径向距离和/或所述对中寻边装置的楔形触头位置进行校正。

6.如权利要求1所述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其特征在于，还包括：工件旋转主传动装置和工件定位夹紧装置，所述工件定位夹紧装置设置于所述刀具系统的对面。

7.如权利要求1所述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其特征在于，还包括：传统机床主体、工件旋转主传动装置和工件定位夹紧装置，所述工件定位夹紧装置设置于所述刀具系统的对面，所述传统机床主体的传统刀具系统中的传统刀盘上分布有三个传统刀片；

其中，所述传统刀具系统与所述刀具系统位于所述工件定位夹紧装置的两侧。

8.一种采用如权利要求5所述的数控三辊定径孔型倒角修形机床对工件进行加工的方法，其特征在于，包括：

将如权利要求1所述的数控三辊定径孔型倒角修形机床放置在现有的老式机床的工件定位夹紧装置对面，老式机床的工件定位夹紧装置上固定有工件机架，所述工件机架内部放置有工件，使得刀具系统正对于工件机架；

驱动装置驱动运动滑台往工件机架的方向滑动，带动数控刀架往工件机架的方向滑动，进而带动刀具系统往工件机架的方向滑动；

数控系统控制加工检测基准校正装置和对中寻边装置，通过加工检测基准校正装置，完成对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正；而后通过对中寻边装置对工件合成孔型的多个辊缝和多个辊边进行找中心和寻边缘的检测，确定刀具系统中的刀片的起点坐标；

数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型圆周方向做回转运动，第二伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型径向做径向直线运动，通过旋转轴和直线轴的数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作。

9.一种采用如权利要求6所述的数控三辊定径孔型倒角修形机床对工件进行加工的方法，其特征在于，包括：

将内部放置有工件的工件机架放置于工件定位夹紧装置上，工件定位夹紧装置将工件机架夹紧，工件旋转主传动装置带动工件机架内的工件旋转；

驱动装置驱动运动滑台往工件机架的方向滑动，带动数控刀架往工件机架的方向滑动，进而带动刀具系统往工件机架的方向滑动；

数控系统控制加工检测基准校正装置和对中寻边装置，通过加工检测基准校正装置，完成对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正；而后通过对中寻边装置对工件合成孔型的多个辊缝和多个辊边进行找中心和寻边缘的检测，确定刀具系统中的刀片的起点坐标；

数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型圆周方向做回转运动，第二伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型径向做径向直线运动，通过旋转轴和直线轴的数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作。

10.一种采用如权利要求7所述的数控三辊定径孔型倒角修形机床对工件进行加工的方法，其特征在于，包括：

将内部放置有工件的工件机架放置于工件定位夹紧装置上，工件定位夹紧装置将工件机架夹紧，工件旋转主传动装置带动工件机架内的工件旋转；

传统机床主体的传统驱动装置驱动传统运动滑台往工件机架的方向滑动，带动传统刀架往工件机架的方向滑动，进而带动传统刀具系统往工件机架的方向滑动；

传统刀具系统中的传统刀盘上的三个传统刀片沿轧辊孔型圆周方向做回转切削运动，完成对定径孔型的常规加工，传统驱动装置带动传统运动滑台退回，从而带动传统刀架退回，进而带动传统刀具系统退回；

驱动装置驱动运动滑台往工件机架的方向滑动，带动数控刀架往工件机架的方向滑动，进而带动刀具系统往工件机架的方向滑动；

数控系统控制加工检测基准校正装置和对中寻边装置，通过加工检测基准校正装置，完成对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正；而后通过对中寻边装置对工件合成孔型的多个辊缝和多个辊边进行找中心和寻边缘的检测，确定刀具系统中的刀片的起点坐标；

数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型圆周方向做回转运动，第二伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿轧辊孔型径向做径向直线运动，通过旋转轴和直线轴的数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作。