CN110834128A - 攻丝机及攻丝方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种攻丝机及攻丝方法，它包括三轴移动平台，在三轴移动平台的Z轴向设有第一Z轴驱动臂，第一Z轴驱动臂驱动第一滑块Z轴向运动，第一滑块上设有第二Z轴驱动臂，第二Z轴驱动臂驱动第二滑块以Z轴向运动，第二滑块上设有攻丝装置，攻丝装置与攻丝刀具连接，所述的第二滑块上设有推压力传感器用于监控攻丝刀工进时对第二滑块产生的拉力，并将拉力信息反馈至控制器，控制器控制第二Z轴驱动臂移动第二滑块来抵消拉力。本发明的结构采用了攻丝刀自攻入工件的方法，消减了对攻丝刀的压力，并且也消减了攻丝刀对尾部的拉力，使攻丝刀大致的模拟在失重状态下的工进，有效的保障了攻丝刀使用寿命。

Description

攻丝机及攻丝方法
技术领域
本发明涉及机床攻丝技术领域，特别是一种攻丝机及攻丝方法。
背景技术
现有的机床攻丝都是采用三轴的移动平台作为移动标件，攻丝刀设在Z轴向上，被力臂向下推送至工件上，然后力臂用力推攻丝刀/钻，使工件上产生螺纹，如公告号CN206578538U的结构。
如果此时工进时的阻力突然变大，工进的速度变慢，力臂会将攻丝刀折断，导致工件报废。
因此我们要研究一种攻丝刀能对工件自攻前进而减少压力推挤，也能根据攻丝时阻力变化而调整的结构。
发明内容
本发明的目的是针对现有的上述问题，提供一种攻丝机及攻丝方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种攻丝机，它包括三轴移动平台，在三轴移动平台的Z轴向设有第一Z轴驱动臂，第一Z轴驱动臂驱动第一滑块Z轴向运动，第一滑块上设有第二Z轴驱动臂，第二Z轴驱动臂驱动第二滑块以Z轴向运动，第二滑块上设有攻丝装置，攻丝装置与攻丝刀具连接，所述的第二滑块上设有推压力传感器用于监控攻丝刀工进时对第二滑块产生的拉力，并将拉力信息反馈至控制器，控制器控制第二Z轴驱动臂移动第二滑块来抵消拉力。
进一步的，所述的第二Z轴驱动臂包括液压缸/气压缸。
进一步的，所述第一Z轴驱动臂包括驱动电机和丝杆，所述的第一滑块与丝杆螺纹连接。
进一步的，所述的攻丝装置包括旋转电机和夹具，所述的夹具设在随动转盘上，所述旋转电机上设有主动齿轮，转盘上设有随动齿轮，主动齿轮与随动齿轮啮合传动。
进一步的，所述的攻丝装置上设有针对攻丝刀工作阻力过载保护的离合片。
进一步的，所述攻丝装置中设有扭矩传感器，包括动态扭矩传感器。
进一步的，所述第二Z轴驱动臂设有位置监控传感器。
攻丝机的攻丝方法，其步骤包括
S1，调整三轴移动平台位置，确保第一Z轴驱动臂处在正确位置，驱动第一滑块沿着Z轴向下降，使攻丝刀到达工件表面；
S2，启动第二滑块上的旋转电机，旋转电机带动夹具转动，夹具与攻丝刀同时旋转，然后液压缸/气压缸的活塞杆驱动攻丝刀先钻入工件表面；
S3，当攻丝刀钻入工件表面后，液压缸/气压缸不再充压，攻丝刀自攻，自攻时攻丝刀对液压缸/气压缸的活塞杆连接的部件都产生拉力；
S4，通过推压力传感器实时对拉力的信息进行读取，并反馈至控制器，控制器通过换算为液压缸/气压缸的操作压力，充压后活塞杆移动用以抵消攻丝时的拉力；
S5，攻丝刀处在无压力和拉力的工作环境中，只有自身重力的负载；
S6，夹具中设有动态扭矩传感器对攻丝刀的阻力实时的进行监控，动态扭矩传感器将信息反馈至控制器，控制器控制旋转电机的速度；
S7，当阻力过大时，旋转电机速度降低；
S8，结束时，位置监控传感器监控到活塞杆的设定位置，此时，液压缸/气压缸控制减压，旋转电机带动攻丝刀逆转退离。
步骤S2中，首先由第一Z轴驱动臂驱使攻丝刀靠向工件表面并先施力使攻丝刀进入工件。
步骤S7中，阻力过载时，离合片打滑使攻丝刀停止转动。
与现有的技术相比，本发明的结构采用了攻丝刀自攻入工件的方法，消减了对攻丝刀的压力，并且也消减了攻丝刀对尾部的拉力，使攻丝刀大致的模拟在失重状态下的工进，有效的保障了攻丝刀使用寿命。同时对攻丝刀的工进阻力的不同，实时调整扭矩，用以保护攻丝刀的刃部。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明Z轴向传动结构示意图。
图中，1机床；2X轴向的移动臂；3X轴向滑块；4Y轴向的移动臂；5第一滑块；6第一Z轴驱动臂；7Z轴移动驱动电机；8气压缸；9旋转电机；10主动齿轮；11从动齿轮；12离合片；13攻丝刀；14第二滑块；15工件；16夹具。
具体实施方式
以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本发明的保护范围。
图1-图2所示，本发明用于对工件15进行攻丝操作。它包括机床1，X轴向的移动臂2和X轴向滑块3，在X轴向滑块3上架设Y轴向的移动臂4和Y轴向滑块，在Y轴向滑块上设有第一Z轴驱动臂6，第一Z轴驱动臂6上设有第一滑块5沿着Z轴向运动。
第一Z轴驱动臂6可以是丝杆，丝杆由Z轴移动驱动电机7驱动旋转。
第一滑块5上设有第二Z轴驱动臂，第二Z轴驱动臂包括一个气压缸8，气压缸8的活塞杆沿着Z轴向移动。在活塞杆下端设有第二滑块14。
第二滑块14上设有攻丝装置，攻丝装置包括旋转电机9和夹具16，旋转电机9的机身固定在第二滑块14上，电机轴上设有主动齿轮10。夹具16与第二滑块14转动连接，夹具16上设有与主动齿轮10啮合的从动齿轮11。旋转电机9带动夹具16旋转，夹具16的下方夹着攻丝刀13。
优选的，旋转电机9为伺服电机。
再优选的，夹具16分为上下两部分，中间连接两片离合片12，上下夹具16通过离合片12摩擦力来带动同步旋转，如果攻丝刀13达到过载阻力时，夹具16上下分离，攻丝刀13不再转动。当然，此时的从动轮设在夹具16上半部分。
第二滑块14上设有推压力传感器用于监控攻丝刀13工进时对第二滑块14产生的拉力，并将拉力信息反馈至控制器，例如推压力传感器可以采用现有的称重传感器。
具体的，攻丝刀13自攻时，攻丝刀13螺纹进入工件15中，攻丝刀13旋转即能自动前行，此时当第二滑块14不动时反而是拉住了攻丝刀13的前行，攻丝刀13的前行对第二滑块14有了向下的拉力，这个拉力被推压力传感器检测到，为了抵消这个拉力，气压缸8用以补偿拉力。根据公式F=P*S，用气源压力（单位：MPa）乘以活塞最大截面积（单位：mm），得出的就是气缸的补偿推力（单位N）。有此补偿推力后，第二滑块14跟着攻丝刀13向下滑动，第二滑块14不是产生推力而是跟随着移动，攻丝刀13的自身不受施力的影响，可以认为是失重状态，外接对它的影响只是自攻的阻力。
攻丝装置中设有扭矩传感器，包括动态扭矩传感器，动态扭矩传感器可以设在夹具16上，也可以设在旋转电机9上，用于监控攻丝的阻力问题，当阻力突然变大时减小攻丝的转速。所述第二Z轴驱动臂设有位置监控传感器，用于监控攻丝的长度。
攻丝机的攻丝方法，其步骤包括
S1，将工件15夹在机床1上，对刀，调整三轴移动平台位置，确保第一Z轴驱动臂6处在正确位置，驱动第一滑块5沿着Z轴向下降，使攻丝刀13到达工件15表面；
S2，启动第二滑块14上的旋转电机9，旋转电机9带动夹具16转动，夹具16与攻丝刀13同时旋转，然后液压缸/气压缸8的活塞杆驱动攻丝刀13先钻入工件15表面；
S3，当攻丝刀13钻入工件15表面后，攻丝刀13自转向下螺纹攻进，液压缸/气压缸8不再充压，自攻时攻丝刀13对液压缸/气压缸8的活塞杆连接的部件都产生拉力；
S4，通过推压力传感器实时对拉力的信息进行读取，并反馈至控制器，控制器通过换算为液压缸/气压缸8的操作压力，反充压后活塞杆移动第二滑块14，第二滑块14向下随动用以抵消攻丝时的拉力；
S5，攻丝刀13处在无压力和拉力的工作环境中，只有自身重力的负载，只有工进时的阻力；
S6，夹具16中设有动态扭矩传感器对攻丝刀13的阻力实时的进行监控，动态扭矩传感器将信息反馈至控制器，控制器控制旋转电机9的速度；
S7，旋转电机9是伺服电机，可以控制扭矩，当检测到阻力过大时，旋转电机9速度降低以增大扭矩，阻力过载时，离合片12打滑使攻丝刀13停止转动。；
S8，结束时，位置监控传感器监控到活塞杆的设定位置，此时，液压缸/气压缸8控制减压，旋转电机9带动攻丝刀13逆转退离。
步骤S2中，首先由第一Z轴驱动臂6驱使攻丝刀13靠向工件15表面并先施力使攻丝刀13进入工件15。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.攻丝机，它包括三轴移动平台，在三轴移动平台的Z轴向设有第一Z轴驱动臂，第一Z轴驱动臂驱动第一滑块Z轴向运动，第一滑块上设有第二Z轴驱动臂，第二Z轴驱动臂驱动第二滑块以Z轴向运动，第二滑块上设有攻丝装置，攻丝装置与攻丝刀具连接，所述的第二滑块上设有推压力传感器用于监控攻丝刀工进时对第二滑块产生的拉力，并将拉力信息反馈至控制器，控制器控制第二Z轴驱动臂移动第二滑块来抵消拉力。
2.根据权利要求1所述的攻丝机，其特征在于，所述的第二Z轴驱动臂包括液压缸/气压缸。
3.根据权利要求1所述的攻丝机，其特征在于，所述第一Z轴驱动臂包括驱动电机和丝杆，所述的第一滑块与丝杆螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的攻丝机，其特征在于，所述的攻丝装置包括旋转电机和夹具，所述的夹具设在随动转盘上，所述旋转电机上设有主动齿轮，转盘上设有随动齿轮，主动齿轮与随动齿轮啮合传动。
5.根据权利要求1所述的攻丝机，其特征在于，所述的攻丝装置上设有针对攻丝刀工作阻力过载保护的离合片。
6.根据权利要求1所述的攻丝机，其特征在于，所述攻丝装置中设有扭矩传感器，包括动态扭矩传感器。
7. 根据权利要求1所述的攻丝机，其特征在于，所述第二Z轴驱动臂设有位置监控传感器。
8.攻丝机的攻丝方法，其步骤包括
S1，调整三轴移动平台位置，确保第一Z轴驱动臂处在正确位置，驱动第一滑块沿着Z轴向下降，使攻丝刀到达工件表面；
S2，启动第二滑块上的旋转电机，旋转电机带动夹具转动，夹具与攻丝刀同时旋转，然后液压缸/气压缸的活塞杆驱动攻丝刀先钻入工件表面；
S3，当攻丝刀钻入工件表面后，液压缸/气压缸不再充压，攻丝刀自攻，自攻时攻丝刀对液压缸/气压缸的活塞杆连接的部件都产生拉力；
S4，通过推压力传感器实时对拉力的信息进行读取，并反馈至控制器，控制器通过换算为液压缸/气压缸的操作压力，反充压后活塞杆移动用以抵消攻丝时的拉力；
S5，攻丝刀处在无压力和拉力的工作环境中，只有自身重力的负载；
S6，夹具中设有动态扭矩传感器对攻丝刀的阻力实时的进行监控，动态扭矩传感器将信息反馈至控制器，控制器控制旋转电机的速度；
S7，当阻力过大时，旋转电机速度降低；
S8，结束时，位置监控传感器监控到活塞杆的设定位置，此时，液压缸/气压缸控制减压，旋转电机带动攻丝刀逆转退离。
9.根据权利要求8所述的攻丝机的攻丝，其特征在于，步骤S2中，首先由第一Z轴驱动臂驱使攻丝刀靠向工件表面并先施力使攻丝刀进入工件。
10.根据权利要求8所述的攻丝机的攻丝，其特征在于，步骤S7中，阻力过载时，离合片打滑使攻丝刀停止转动。
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