CN113369584A - 倒角机刀具进给系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种倒角机刀具进给系统及控制方法，包括伺服电机、蜗轮蜗杆机构、进给凸轮、分度电机及控制单元，所述进给凸轮通过所述蜗轮蜗杆机构与所述伺服电机连接，且所述凸轮与刀具轴抵接，所述分度电机用于驱动工件分度旋转，所述伺服电机用于驱动刀具轴作进给或退回的往复运动，所述控制单元控制所述分度电机以及所述伺服电机的运行。本发明由伺服电机直接对刀具轴进行驱动，结构方式更为简单、可靠，停止位置靠伺服电机保证更精确，有利于提高产品的可靠性。进一步，通过控制单元对主轴分度及伺服进给的控制，保证主轴分度和刀具进给相互协同处理，主轴分度后刀具轴进给，刀具轴回退至凸轮后退端后才能执行主轴分度。

Description

倒角机刀具进给系统及控制方法

技术领域

本发明属于倒角机设备技术领域，特别是涉及一种倒角机刀具进给系统及控制方法。

背景技术

汽车变速箱内设置有接合子及结合套，通过结合套内齿与接合子外齿啮合或脱离来实现换挡，传递动力；在设计上为便于内外齿的啮合，且在工作状态下不得自行脱开，因此需要在齿轮端面倒角，而倒角工序是该类零件的关键质量控制点。业内多采用倒角机对该类零件进行倒角，倒角机是一种专业用于模具制造、五金机械、机床制造、液压零件、阀类制造、纺织机械的倒角及去铣、刨等加工方式产品的毛刺的小型精密机床。

目前某些倒角机的刀具轴采用离合器驱动，电磁离合器由电磁铁、主动摩擦片、从动摩擦片组成。此种驱动方式存在如下问题：离合器使用环境恶劣、油污严重，在加工中油污飞溅到离合器摩擦片上，引起离合器打滑，致使刀具轴控制位置不精确；从动摩擦片皮带轮侧来回不停的在蜗杆轴上滑动，完成扭矩的传递，但随着往复次数的增多和恶劣的加工环境致使蜗杆轴表面磨损严重，导致从动摩擦片端不能正常滑动；离合器更换维修工作，1次最少耗时1～1.5小时，维修环境恶劣，维修空间狭窄；分度电机高速旋转带动主轴和刀具轴旋转，每次齿轮倒角时离合器瞬间接通高速旋转皮带轮快速挤压齿轮齿面上，此时产生高负荷冲击传递到分度电机轴上，时常引起分度电机轴断裂。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种倒角机刀具进给系统及控制方法，用于解决现有技术中倒角机的刀具轴采用离合器驱动产生的一系列问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种倒角机刀具进给系统，包括伺服电机、蜗轮蜗杆机构、进给凸轮、分度电机及控制单元，所述进给凸轮通过所述蜗轮蜗杆机构与所述伺服电机连接，且所述凸轮与刀具轴抵接，所述分度电机用于驱动工件分度旋转，所述伺服电机用于驱动刀具轴作进给或退回的往复运动，所述控制单元控制所述分度电机以及所述伺服电机的运行。

进一步，所述蜗轮蜗杆机构包括蜗轮和蜗杆，所述伺服电机与所述蜗杆的一端连接，所述蜗杆的另一端与所述蜗轮传动连接。

进一步，所述伺服电机通过联轴器与所述蜗杆连接。

进一步，所述进给凸轮与所述蜗轮均设置于蜗轮轴上。

进一步，所述进给凸轮设置于所述蜗轮的前侧。

进一步，所述控制单元包括用于控制所述分度电机分度的主轴控制器和用于控制所述伺服电机位置进给及到位检测的伺服控制器，所述主轴控制器与分度驱动器电连接，所述分度驱动器与所述分度电机电连接，所述伺服控制器与伺服驱动器电连接，所述伺服驱动器与所述伺服电机电连接。

进一步，所述分度电机为步进电机。

本发明还提供了一种如上所述倒角机刀具进给系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

1)主轴分度，主轴控制器控制分度电机驱动工件分度旋转，主轴分度定位完成后将分度定位信号反馈给伺服控制器；

2)伺服进给，伺服控制器接收到所述分度定位信号后控制所述伺服电机完成设定脉冲数旋转及停止到位，伺服控制器将脉冲输出完成信号和停止到位信号反馈至主轴控制器；

3)检测凸轮到位，主轴控制器检测到伺服控制器反馈信号及凸轮到位信号，返回第1)步，如此往复。

如上所述，本发明的一种倒角机刀具进给系统及控制方法，具有以下有益效果：

本发明将倒角机的刀具轴驱动形式由原先的通过离合器片通断将动力传输至进给轴结构，改为直接由伺服电机进行驱动，结构方式更为简单、可靠，停止位置靠伺服电机保证更精确，有利于提高产品的可靠性。进一步，通过控制单元对主轴分度及伺服进给的控制，保证主轴分度和刀具进给相互协同处理，主轴分度后刀具轴进给，刀具轴回退至凸轮后退端后才能执行主轴分度。

附图说明

图1为一种倒角机刀具进给系统的结构示意图；

图2为本发明提供的倒角机刀具进给系统的结构示意图；

图3为本发明提供的倒角机刀具进给系统的控制原理框图。

零件标号说明

10-驱动电机；11-主动皮带轮；12-皮带；13-从动皮带轮；14-主动摩擦片；15-从动摩擦片；16-蜗杆；17-蜗轮；18-进给凸轮；

20-伺服电机；21-联轴器；22-蜗杆；23-蜗轮；24-进给凸轮。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

图1为一种倒角机刀具进给系统的结构示意图，从图1中可见，设备刀具轴主要采用离合器驱动，电磁离合器由电磁铁、主动摩擦片14、从动摩擦片15组成，主动摩擦片14固定在蜗杆16上，从动摩擦片15固定在从动皮带轮13上，从动皮带轮13通过皮带12连接主动皮带轮11并由驱动电机10带动旋转，工作时，主动摩擦片14的铁芯线圈通电产生吸力带动从动摩擦片15向前移动，从而产生扭矩使蜗杆16旋转以带动蜗轮17旋转，进而使蜗轮轴上的进给凸轮18随之一同旋转并使刀具轴往复运动，带动刀具轴(图中未示出)向前移动完成倒齿进给，若加工一个齿轮，从动皮带轮13需往复不停的在蜗杆16上滑动。此种方式存在如下问题：离合器使用环境恶劣、油污严重，容易引起离合器打滑，致使刀具轴控制位置不精确，导致刀具损坏；由于通过从动皮带轮13在蜗杆16上往复滑动完成扭矩的传递，随着往复次数的增多和恶劣的加工环境致使蜗杆16表面磨损严重，导致从动摩擦片15不能正常滑动；离合器更换维修工作耗时且维修空间狭窄等问题。

图2为本发明提供的倒角机刀具进给系统的结构示意图，请结合图2所示，本发明提供一种倒角机刀具进给系统，包括伺服电机20、蜗轮蜗杆机构、进给凸轮24、分度电机及控制单元，所述进给凸轮24通过所述蜗轮蜗杆机构与所述伺服电机20连接，且所述凸轮与刀具轴抵接，所述分度电机用于驱动工件分度旋转，所述伺服电机20用于驱动刀具轴作进给或退回的往复运动，所述控制单元控制所述分度电机以及所述伺服电机20的运行。

本发明将原先的离合器、皮带轮脱离进给轴，原先通过离合器片通断将动力传输至进给轴结构，改为直接由伺服电机20进行驱动，单独控制进给。此种结构方式更为简单、可靠，停止位置靠伺服电机20保证更精确。

其中，所述蜗轮蜗杆机构包括蜗轮23和蜗杆22，所述伺服电机20与所述蜗杆22的一端连接，所述蜗杆22的另一端与所述蜗轮23传动连接。具体的，所述伺服电机20通过联轴器21与所述蜗杆22连接。

所述进给凸轮24与所述蜗轮23均设置于蜗轮轴上，并且，所述进给凸轮24设置于所述蜗轮23的前侧。伺服电机20驱动所述蜗杆22旋转，蜗杆22带动蜗轮23旋转，进而使与蜗轮23位于同一蜗轮轴上的进给凸轮24随之一同旋转并使刀具轴往复运动，完成倒齿进给。

参阅图3，所述控制单元包括用于控制所述分度电机分度的主轴控制器和用于控制所述伺服电机位置进给及到位检测的伺服控制器，所述主轴控制器与分度驱动器电连接，所述分度驱动器与所述分度电机电连接，所述伺服控制器与伺服驱动器电连接，所述伺服驱动器与所述伺服电机电连接。其中，所述分度电机为步进电机。本实施例中，所述伺服电机选用欧姆龙伺服电机，输出额定转速3000r/min，额定输出功率750W，额定转矩2.4N.m，瞬时最大转矩7.1N.m。

为了对所述倒角机刀具进给系统的作业进行控制，本发明还提供了一种如上所述倒角机刀具进给系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

1)主轴分度，主轴控制器控制分度电机驱动工件分度旋转，主轴分度定位完成后将分度定位信号反馈给伺服控制器；

2)伺服进给，伺服控制器接收到所述分度定位信号后控制所述伺服电机完成设定脉冲数旋转及停止到位，伺服控制器将脉冲输出完成信号和停止到位信号反馈至主轴控制器；

3)检测凸轮到位，主轴控制器检测到伺服控制器反馈信号及凸轮到位信号，返回第1)步，如此往复。

所述倒角机刀具进给系统在自动运转时，主轴分度和刀具进给必须相互协同处理，主轴分度完成刀具轴才能进给，刀具轴必须回退至凸轮后退端后才可执行主轴分度。这两组动作需相互互锁。若一方动作发生错乱将造成刀具和工件报废。

在开始执行伺服进给时需判断进给凸轮是否到位，执行分度时分两种情况(原点位置执行分度及加工过程中执行分度)，这时判断需借助伺服控制器反馈伺服定位完成信号和脉冲输出完成信号至主轴控制器来共同完成，假如任意信号不判断将会造成设备启动伺服进给轴无前进动作或分度动作不执行。利用凸轮到位信号、主轴分度定位信号、伺服定位完成相互互锁来判断刀具轴伺服前进循环动作，以进行倒齿流程确认判断及故障判断。

另外，在处理原点返回、伺服异常报警、进给点动时，由主轴控制器发出控制指令给伺服控制器，伺服控制器将控制反馈信号(如回零到位等)反馈至主轴控制器。

综上，在本发明提供的一种倒角机刀具进给系统及控制方法中，将倒角机的刀具轴驱动形式由原先的通过离合器片通断将动力传输至进给轴结构，改为直接由伺服电机进行驱动，结构方式更为简单、可靠，停止位置靠伺服电机保证更精确，有利于提高产品的可靠性。进一步，通过控制单元对主轴分度及伺服进给的控制，保证主轴分度和刀具进给相互协同处理，主轴分度后刀具轴进给，刀具轴回退至凸轮后退端后才能执行主轴分度。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种倒角机刀具进给系统，其特征在于：包括伺服电机、蜗轮蜗杆机构、进给凸轮、分度电机及控制单元，所述进给凸轮通过所述蜗轮蜗杆机构与所述伺服电机连接，且所述凸轮与刀具轴抵接，所述分度电机用于驱动工件分度旋转，所述伺服电机用于驱动刀具轴作进给或退回的往复运动，所述控制单元控制所述分度电机以及所述伺服电机的运行。

2.根据权利要求1所述的一种倒角机刀具进给系统，其特征在于：所述蜗轮蜗杆机构包括蜗轮和蜗杆，所述伺服电机与所述蜗杆的一端连接，所述蜗杆的另一端与所述蜗轮传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种倒角机刀具进给系统，其特征在于：所述伺服电机通过联轴器与所述蜗杆连接。

4.根据权利要求2所述的一种倒角机刀具进给系统，其特征在于：所述进给凸轮与所述蜗轮均设置于蜗轮轴上。

5.根据权利要求4所述的一种倒角机刀具进给系统，其特征在于：所述进给凸轮设置于所述蜗轮的前侧。

6.根据权利要求1所述的一种倒角机刀具进给系统，其特征在于：所述控制单元包括用于控制所述分度电机分度的主轴控制器和用于控制所述伺服电机位置进给及到位检测的伺服控制器，所述主轴控制器与分度驱动器电连接，所述分度驱动器与所述分度电机电连接，所述伺服控制器与伺服驱动器电连接，所述伺服驱动器与所述伺服电机电连接。

7.根据权利要求6所述的一种倒角机刀具进给系统，其特征在于：所述分度电机为步进电机。

8.一种根据权利要求6所述的倒角机刀具进给系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

1)主轴分度，主轴控制器控制分度电机驱动工件分度旋转，主轴分度定位完成后将分度定位信号反馈给伺服控制器；

2)伺服进给，伺服控制器接收到所述分度定位信号后控制所述伺服电机完成设定脉冲数旋转及停止到位，伺服控制器将脉冲输出完成信号和停止到位信号反馈至主轴控制器；

3)检测凸轮到位，主轴控制器检测到伺服控制器反馈信号及凸轮到位信号，返回第1)步，如此往复。

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