CN110303172A - 一种带智能控制尾座的斜床身数控车床及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带智能控制尾座的斜床身数控车床，包括固定在机架上的主轴机构和尾座机构，尾座直线导轨固定在机架上，尾座直线导轨与尾座箱体相连接，尾座传动副固定在机架上，尾座箱体通过尾座传动副上的固定座进行连接，尾座箱体上设有顶尖，Z轴直线导轨与尾座直线导轨平行设置，X轴直线导轨与Z轴直线导轨垂直设置；带智能控制尾座的斜床身数控车床的使用方法，包括如下步骤：夹持零件后启动机床，尾座传动副驱动丝杆副旋转，带动固定座做直线位移动作，顶针顶住工件末端，对工件进行定位、加工。本发明通过可程式控制位置、速度、扭矩及套筒整体旋转式结构，在稳定性、刚性、精度、效率上有极大提升，保证中长轴类工件的高精度加工。

Description

一种带智能控制尾座的斜床身数控车床及其使用方法

技术领域

本发明涉及数控车床技术领域，具体为一种带智能控制尾座的斜床身数控车床及其使用方法。

背景技术

随着装备制造业技术的不断发展，车床的使用越来越广泛，斜床身数控车床是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。

目前，市面上所使用的数控车床多使用手动尾座或者液压尾座，当使用手动尾座时，需要工人手动调整尾座位置，锁紧螺栓后，用液压缸将尾座芯轴顶出；当使用液压尾座时，通过液压油缸推动尾座前进后退，通过使用上述技术会有以下不足：

一、工人手工调整尾座位置，使用较多的时间，不能精确确定位置，会存在较大的误差，使得生产的零件精度低，效率低；

二、油缸推出行程有限，操作起来繁琐，并且反应时间较长，使用起来稳定性较差，效率较低。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种带智能控制尾座的斜床身数控车床及其使用方法，可程式控制位置、速度、扭矩及套筒整体旋转式结构，在稳定性、刚性、精度、效率上有极大提升，保证中长轴类工件的高精度加工。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种带智能控制尾座的斜床身数控车床，其特征在于：包括主轴机构和尾座机构，所述主轴机构固定在机架上，所述尾座机构包括尾座直线导轨、尾座传动副和尾座箱体，所述尾座直线导轨固定在机架上，所述尾座直线导轨上设有滑块，所述尾座箱体通过滑块与尾座直线导轨相连接，所述尾座传动副固定在机架上，所述尾座传动副上设有固定座，所述尾座箱体通过固定座与尾座传动副相连接，所述尾座箱体上设有顶尖，还包括Z轴直线导轨和第一托板，所述Z轴直线导轨固定在车床机架上，所述第一托板上固定有X轴直线导轨，所述Z轴直线导轨与尾座直线导轨平行设置，所述X轴直线导轨与Z轴直线导轨垂直设置。

优选的，所述Z轴直线导轨上设有滑块，所述第一托板通过滑块与Z轴直线导轨相连接。

优选的，还包括Z轴传动副，所述Z轴传动副固定在车床机架上，所述Z轴传动副上设有固定座，所述第一托板通过固定座与Z轴传动副相连接。

优选的，还包括第二托板和X轴传动副，所述X轴直线导轨上设有滑块，所述第二托板通过滑块与X轴直线导轨相连接，所述X轴传动副上设有固定座，所述X轴传动副通过固定座与第二托板相连接。

优选的，所述主轴机构包括主轴箱和第一主轴，所述第一主轴固定在主轴箱内，所述第一主轴端部设有卡盘，所述第一主轴另一端设有油缸。

优选的，还包括传动机构，所述传动机构包括同步带和主电机，所述第一主轴上设有同步轮，所述主电机安装在机架上，所述主电机通过同步带与同步轮相连。

一种根据权利要求1所述的带智能控制尾座的斜床身数控车床的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1.将零件夹持在卡盘上，启动机床，通过程序指令经驱动器控制尾座机构开始启动；

步骤2.尾座传动副开始运转，尾座传动副驱动丝杆副旋转，带动固定座做直线位移动作，顶针顶住工件末端，对工件进行定位；

步骤3.调整机架上控制系统，使得控制系统处于转矩控制模式，控制尾座机构输出的扭矩；

步骤4.运行控制系统中的程序控制数控车床的X轴及Z轴的移动，对工件进一步车削加工；

步骤5.完成对工件的加工，关闭机床。

优选的，在步骤1中，所述控制系统处于位置模式，所述位置模式对速度和位置进行控制。

优选的，在步骤3中，所述转矩控制模式通过外部模拟量的输入、直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的值。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的带智能控制尾座的斜床身数控车床及其使用方法，具有如下有益效果：采用本发明的带智能控制尾座的斜床身数控车床及其使用方法，程式控制尾座的位置、速度和扭矩，保证了机床的稳定性，也提高了生产工件的刚性和精度。

附图说明

图1为本发明带智能控制尾座的斜床身数控车床实施例的结构示意图；

图2为本实施例中带智能控制尾座的斜床身数控车床的正面示意图；

图3为本实施例中带智能控制尾座的斜床身数控车床的俯面示意图；

图4为本实施例中传动副的结构示意图。

附图标记：1、机架；2、Z轴直线导轨；3、Z轴传动副；4、第一托板；5、X轴直线导轨；6、X轴传动副；7、第二托板；8、主轴机构；81、主轴箱；82、第一主轴；83、卡盘；84、油缸；9、传动机构；91、同步带；92、主电机；10、尾座机构；101、尾座直线导轨；102、尾座传动副；103、尾座箱体；104、顶尖；11、丝杆副；12、电机支撑座；13、轴承座；14、电机；15、固定座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1为所示的带智能控制尾座的斜床身数控车床的结构示意图，包括主轴机构8和尾座机构10，主轴机构8固定在机架1上，尾座机构10包括尾座直线导轨101、尾座传动副102和尾座箱体103，尾座直线导轨101固定在机架1上，尾座直线导轨101上设有滑块，尾座箱体103通过滑块与尾座直线导轨101相连接，尾座传动副102固定在机架1上，尾座传动副102上设有固定座15，尾座箱体103通过固定座15与尾座传动副102相连接，尾座箱体103上设有顶尖104。

还包括Z轴直线导轨2和第一托板4，如图2为所示的带智能控制尾座的斜床身数控车床的正面示意图，Z轴直线导轨2固定在车床机架1上，第一托板4上固定有X轴直线导轨5，Z轴直线导轨2与尾座直线导轨101平行设置，Z轴直线导轨2上设有滑块，第一托板4通过滑块与Z轴直线导轨2相连接。还包括Z轴传动副3，Z轴传动副3固定在车床机架1上，Z轴传动副3上设有固定座15，第一托板4通过固定座15与Z轴传动副3相连接。

还包括第二托板7和X轴传动副6，如图3为所示的带智能控制尾座的斜床身数控车床的俯面示意图，X轴直线导轨5与Z轴直线导轨2垂直设置。X轴直线导轨5上设有滑块，第二托板7通过滑块与X轴直线导轨5相连接，X轴传动副6上设有固定座15，X轴传动副6通过固定座15与第二托板7相连接。

主轴机构8包括主轴箱81和第一主轴82，主轴机构8通过主轴箱81螺栓固定于机床机架1上，第一主轴82通过轴承、封盖等部件安装于主轴箱81内，第一主轴82前端通过法兰盘第一主轴82固定有用于机床夹持工件的卡盘83，第一主轴82末端通过法兰盘固定有用于控制卡盘83夹紧松开动作的油缸84，在本实施例中，卡盘83采用液压卡盘83，油缸84采用回转油缸84。还包括传动机构9，传动机构9包括同步带91和主电机92，第一主轴82上设有同步轮，主电机92安装在机架1上，主电机92通过同步带91与第一主轴82上的同步轮相连，完成由主电机92的旋转控制第一主轴82及第一主轴82上部件旋转。

如图4为所示传动副的结构示意图，传动副包括丝杆副11、电机支撑座12、轴承座13、电机14和固定座15，丝杆副11固定在固定座15中，轴承座13固定在丝杆副11的一端，电机支撑座12固定在丝杆副11的另一端，电机14固定在电机支撑座12上。传动副通过电机14的旋转驱动丝杆副11旋转，使得丝杆副11上固定座15作直线运动。X轴传动副6、Z轴传动副3和尾座传动副102结构相同，Z轴传动副3通过电机支撑座12、固定座15螺栓固定于机床机架1上，X轴传动副64通过电机支撑座12、固定座15螺栓固定于第一托板4，尾座传动副102通过电机支撑座12、固定座15螺栓固定于机床机架1。

带智能控制尾座的斜床身数控车床的使用方法，包括如下步骤：

步骤1.将零件夹持在液压卡盘83上，启动机床，通过程序指令经驱动器控制尾座机构10开始启动。控制系统处在位置模式，控制系统通过外部输入的脉冲的频率来确定伺服电机14转动速度的大小，控制系统通过脉冲的个数来确定伺服电机14转动的角度，对速度和位置进行严格的控制，通过编辑相应的程序指令经驱动器控制尾座传动副102上电机14的旋转速度及开启。

步骤2.尾座传动副102开始运转，传动副上电机14开始旋转运动，驱动与之经联轴器相连的丝杆副11旋转，带动固定座15做直线位移动作，尾座机构10上的顶针顶住工件末端，完成对工件的定位；

步骤3.调整机架1上控制系统，使得控制系统处于转矩控制模式，控制尾座机构10输出的扭矩；转矩控制模式通过外部模拟量的输入、直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的值，通过对控制系统进行相应的编辑操作经驱动器实现对尾座机构10输出的扭矩控制。

步骤4.运行控制系统中的程序控制数控车床的X轴及Z轴的移动，实现其上伺服直驱刀塔及其上刀具位置的变化，对工件进一步车削加工；

步骤5.完成对工件的加工，关闭机床的控制系统和电源。

以上是发明的优选实施方式，实施例的提供是为了使本发明更加详尽，并且向本领域技术人员充分的传达保护范围。阐述了众多的特定细节如特定部位、装置的例子，以提供对本发明的实施方式的详尽理解。对于本领域技术人员而言将会明显的是，实施例可以用许多不同的形式来实施而不一定适用这些特定的细节，因此它们都不应该被理解为限制本发明的范围。对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种带智能控制尾座的斜床身数控车床，其特征在于：包括主轴机构（8）和尾座机构（10），所述主轴机构（8）固定在机架(1)上，所述尾座机构（10）包括尾座直线导轨（101）、尾座传动副（102）和尾座箱体（103），所述尾座直线导轨（101）固定在机架(1)上，所述尾座直线导轨（101）上设有滑块，所述尾座箱体（103）通过滑块与尾座直线导轨（101）相连接，所述尾座传动副（102）固定在机架(1)上，所述尾座传动副（102）上设有固定座（15），所述尾座箱体（103）通过固定座（15）与尾座传动副（102）相连接，所述尾座箱体（103）上设有顶尖（104），还包括Z轴直线导轨（2）和第一托板（4），所述Z轴直线导轨（2）固定在车床机架(1)上，所述第一托板（4）上固定有X轴直线导轨（5），所述Z轴直线导轨（2）与尾座直线导轨（101）平行设置，所述X轴直线导轨（5）与Z轴直线导轨（2）垂直设置。

2.根据权利要求1所述的带智能控制尾座的斜床身数控车床，其特征在于：所述Z轴直线导轨（2）上设有滑块，所述第一托板（4）通过滑块与Z轴直线导轨（2）相连接。

3.根据权利要求2所述的带智能控制尾座的斜床身数控车床，其特征在于：

还包括Z轴传动副（3），所述Z轴传动副（3）固定在车床机架(1)上，所述Z轴传动副（3）上设有固定座（15），所述第一托板（4）通过固定座（15）与Z轴传动副（3）相连接。

4.根据权利要求1所述的带智能控制尾座的斜床身数控车床，其特征在于：还包括第二托板（7）和X轴传动副（6），所述X轴直线导轨（5）上设有滑块，所述第二托板（7）通过滑块与X轴直线导轨（5）相连接，所述X轴传动副（6）上设有固定座（15），所述X轴传动副（6）通过固定座（15）与第二托板（7）相连接。

5.根据权利要求1所述的带智能控制尾座的斜床身数控车床，其特征在于：所述主轴机构（8）包括主轴箱（81）和第一主轴（82），所述第一主轴（82）固定在主轴箱（81）内，所述第一主轴（82）端部设有卡盘（83），所述第一主轴（82）另一端设有油缸（84）。

6.根据权利要求1所述的带智能控制尾座的斜床身数控车床，其特征在于：还包括传动机构（9），所述传动机构（9）包括同步带（91）和主电机（92），所述第一主轴（82）上设有同步轮，所述主电机（92）安装在机架(1)上，所述主电机（92）上设有同步轮，所述同步带（91）连接主电机（92）上的同步轮和第一主轴（82）上的同步轮。

7.一种根据权利要求1所述的带智能控制尾座的斜床身数控车床的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1.将零件夹持在卡盘上，启动机床，通过程序指令经驱动器控制尾座机构开始启动；

步骤2.尾座传动副开始运转，尾座传动副驱动丝杆副旋转，带动固定座做直线位移动作，顶针顶住工件末端，对工件进行定位；

步骤3.调整机架上控制系统，使得控制系统处于转矩控制模式，控制尾座机构输出的扭矩；

步骤4.运行控制系统中的程序控制数控车床的X轴及Z轴的移动，对工件进一步车削加工；

步骤5.完成对工件的加工，关闭机床。

8.根据权利要求7所述的带智能控制尾座的斜床身数控车床的使用方法，其特征在于：在步骤1中，所述控制系统处于位置模式，所述位置模式对速度和位置进行控制。

9.根据权利要求7所述的带智能控制尾座的斜床身数控车床的使用方法，其特征在于：在步骤3中，所述转矩控制模式通过外部模拟量的输入、直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的值。