CN211161946U - 一种用于加工卷筒折线绳槽的数控机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数控机床领域，具体涉及一种用于加工卷筒折线绳槽的数控机床，数控机床包括机架、切削组件、控制组件和仿形组件，切削组件设于机架上，仿形组件设于机架上；切削组件包括刀架和滑动件，刀架与滑动件相连；仿形组件包括仿形块，仿形块上设有仿形部，仿形部的轮廓用于与待加工折线绳槽的形状对应，仿形部用于对滑动件施加推力。采用本实用新型提供的数控机床的进行卷筒绳槽的加工时，能够保留数控车床所具有的安装方便、人力成本低、加工效率高的优点，而绳槽上的折线拐折通过仿形组件让刀具产生变轨而生成，从而无需设置正反转的电机带动刀具实现往复运动，有利于降低成本。

Description

一种用于加工卷筒折线绳槽的数控机床

技术领域

本实用新型涉及一种数控机床，特别是一种用于加工卷筒折线绳槽的数控机床。

背景技术

折线绳槽是从国外引进的一种适合钢丝绳多层卷绕的绳槽形式。这种绳槽在卷筒周向的大部分区段上保持与法兰端面平行，只在很小的区段上与法兰端面相交，因此绳槽必然出现拐折现象。由于这种绳槽的特殊结构，因此其不能通过传统的普通车床直接加工得到。现有技术中，通常是采用数控车床进行折线绳槽的加工。在采用现有技术进行折线绳槽的加工时，通常是在设置主轴驱动电机、进给驱动电机的基础上，设有专门的用于驱动刀架往复运动的变轨驱动电机和变轨驱动丝杠，由该变轨驱动电机反复正反转，带动刀架在变轨驱动丝杠上做往复运动，从而改变刀架运动的轨迹，加工出具有折线段的卷筒绳槽。这种加工方法中，电机需要反复正反转，对电机的冲击较高，容易发生电机的快速磨损。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种用于加工卷筒折线绳槽的数控机床。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于加工折线绳槽的数控机床，包括机架、切削组件、控制组件和仿形组件，切削组件设于机架上，仿形组件与切削组件相连；切削组件包括刀架和滑动件，刀架与滑动件相连；仿形组件包括仿形块，仿形块上设有仿形部，仿形部的轮廓用于与待加工折线绳槽的形状对应，仿形部用于对滑动件施加推力；控制组件与切削组件和机床主轴相连，用于控制切削组件整体产生进刀、退刀和移刀运动，以及控制主轴转动。采用本实用新型提供的数控机床的进行卷筒绳槽的加工时，通过控制组件控制产生进刀、退刀和移动运动，从而能够保留数控车床所具有的安装方便、人力成本低、加工效率高的优点，而绳槽上的折线拐折通过仿形组件让刀具产生变轨而生成，从而无需设置正反转的电机带动刀具实现往复运动，有利于降低成本。

作为本实用新型的优选方案，仿形部为槽状结构，滑动件与仿形部间隙配合，滑动件能够被允许在仿形部内滑动。将仿形部设置为槽状结构，通过槽的侧壁对滑动件施加推力。滑动件与仿形部之间满足间隙配合的配合关系，既能够保证滑动件能够在仿形部之间滑动，又能够避免由于间隙太大而导致加工精度降低。

作为本实用新型的优选方案，机架包括仿形转轴，仿形转轴用于带动仿形块转动，仿形部环设于仿形块上。

作为本实用新型的优选方案，仿形组件还包括仿形驱动件和传感器；传感器与控制组件相连，传感器用于检测仿形块的角度位置，并将仿形块的角度位置信息发送给控制组件；控制组件与仿形驱动件相连，控制组件用于根据主轴角度和传感器检测到的仿形块角度信息控制仿形驱动件；仿形驱动件与仿形块通过仿形转轴相连。通过上述方案，仿形驱动件在工作的过程中一直保持单向转动即可，不需要反复正反转，从而可以降低对仿形驱动件的磨损，传感器和控制组件可以用于调节仿形块与主轴之间的相对角度，从而保证折线拐折段始终在卷筒的特定角度处产生，从而保证卷筒质量的可靠性。

作为本实用新型的优选方案，还包括仿形传动组件，数控机床的主轴驱动件与仿形块通过仿形传动组件相连，仿形传动组件的传动比这样设置：使得仿形转轴的角速度为主轴角速度的整数倍。通过上述的方案，主轴与仿形块都通过主轴驱动电机驱动，且使仿形转轴的角速度是主轴角速度的整数倍，使得始终在卷筒的某一个或多个圆周方向上产生折线拐折段，最终加工得到的卷筒上，在轴向方向上相邻的各个绳槽的折线段均是相对应且平行的。

作为本实用新型的优选方案，切削组件还包括基座，机架上设有导轨，基座可滑动地与导轨配合，导轨的长度方向用于与待加工卷筒的轴向方向一致；刀架与基座相连；仿形组件与基座相连，仿形块被构造为：能够随基座发生平移。在加工的过程中，基座用于带动切削组件移动和进刀，基座移动时，仿形块随之移动，使得仿形块与切削刀具之间只能够产生由仿形部的推力带来的相对运动。

作为本实用新型的优选方案，滑动件一端与基座相连，滑动件另一端置于仿形部中。

作为本实用新型的优选方案，基座上设有安装孔，基座包括滑动安装座，滑动安装座可拆卸地安装于安装孔中；滑动件与滑动安装座相连。滑动安装座与基座可拆卸地相连，使得在滑动件产生磨损之后，可以方便地对滑动件进行更换，避免磨损后的滑动件对加工精度产生不利影响。

作为本实用新型的优选方案，滑动件一端与滑动安装座可转动地相连，且滑动件的转轴的方向沿所仿形块的径向方向设置。滑动件与滑动安装座可转动的连接，能够将滑动件与仿形部之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减小摩擦力，有利于延长滑动件的使用寿命。

作为本实用新型的优选方案，滑动安装座上设有第一螺纹孔，基座上设有第二螺纹孔，第一螺纹孔的位置与第二螺纹孔的位置适配。

作为本实用新型的优选方案，滑动件与滑动安装座通过轴承相连；滑动件设置为销。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

采用本实用新型提供的数控机床的进行卷筒绳槽的加工时，通过控制组件控制产生进刀、退刀和移动运动，从而能够保留数控车床所具有的安装方便、人力成本低、加工效率高的优点，而绳槽上的折线拐折通过仿形组件让刀具产生变轨而生成，从而无需设置正反转的电机带动刀具实现往复运动，有利于降低成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的数控机床的结构示意图。

图2是图1中A部的局部放大图。

图3是本实用新型实施例1提供的仿形块的结构示意图。

图4是本实用新型实施例1提供的基座的结构示意图。

图5是本实用新型实施例1提供的滑动安装座的结构示意图。

图标：1-主轴；3-切削组件；4-仿形组件；5-机架；31-刀架；32-滑动件；33-基座；332-滑动安装座；333-盖板；331-安装孔；334-第一螺纹孔；3321-第二螺纹孔；42-仿形块；41-仿形转轴；421-仿形部。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

请参阅图1-图5，本实用新型实施例提供了一种用于加工折线绳槽的数控机床，其包括机架5、切削组件3、控制组件和仿形组件4。

机架5上设有主轴1驱动件和进给驱动件，其中，主轴1驱动件用于驱动该数控机床的主轴1产生转动，在加工的过程中，主轴1用于与待加工的工件相连，从而产生切削过程的主运动。进给驱动件用于带动切削组件3产生进刀、退刀和移刀运动。控制组件与主轴1驱动件和进给驱动件相连，从而控制主轴1的转动和切削组件3的移动。具体的，主轴1驱动件包括伺服电机，进给驱动件包括伺服电机，仿形驱动件包括伺服电机。

本实施例中，切削组件3包括刀架31、滑动件32和基座33。

基座33与机架5上的导轨可滑动地配合。刀架31和滑动件32均连接于基座33上，使得基座33能够带动刀架31和滑动件32移动，从而实现切削过程中的切削运动。刀架31上用于安装刀具，刀具与待加工的卷筒之间产生干涉，待加工卷筒与刀具之间产生相对运动，使得待加工卷筒上的材料被切削下来，从而加工出绳槽。刀架31与基座33相连，基座33与滑动件32相连，使得滑动件32能够通过带动基座33移动，而带动刀架31移动。

在卷筒绳槽的加工过程中，在主轴1驱动件和进给驱动件的共同作用下，该数控机床已足以产生绳槽。而绳槽上的折线拐折段通过以下的方式实现：

请参阅图2及图3，仿形组件4包括仿形驱动件、仿形转轴41、仿形块42和传感器。仿形组件4与基座33相连，使得基座33能够带动仿形组件4一起移动，仿形组件4整体能够始终保持与刀架31的配合。

仿形块42上具有仿形部421。仿形部421的轮廓用于与待加工绳槽的形状对应，仿形部421用于对滑动件32施加推力，从而使得滑动件32在推力的作用下移动，并带动基座33和刀架31一起移动，从而改变刀具在切削过程中的表面成形运动所形成的运动轨迹，从而加工出折线绳槽。

仿形转轴41的轴线方向用于与待加工卷筒的轴线方向保持一致。仿形块42为环状结构，仿形块42套设于仿形转轴41外侧，仿形块42与仿形转轴41之间通过键连接，且仿形块42能够被允许沿仿形转轴41的轴向方向移动。具体的在仿形转轴41上设置键槽，仿形块42与仿形转轴41之间采用平键连接，使得仿形转轴41与仿形块42之间能够传递扭矩。

仿形驱动件与仿形转轴41相连，用于带动仿形转轴41转动。

传感器设置于仿形块42上，传感器用于检测仿形块42的角度信息，并将仿形块42的角度信息转递给控制组件，控制组件与仿形驱动件相连，控制仿形驱动件的转动角度，从而控制仿形块42转动，使得仿形块42与待加工卷筒之间的相对角度能够保持恒定，从而使绳槽上的折线拐折段发生在卷筒的特定圆周位置上。

具体的，在本实施例中，传感器被设置为角位移传感器，其可以用于检测仿形块42的角度信息。控制组件选用西门子828交流伺服控制系统，其可以用于控制三个方向上的运动，从而可以用于控制主轴1驱动件、进给驱动件和仿形驱动件。

仿形块42与基座33可转动地相连，仿形块42被构造为：能够随基座33发生平移，即：当基座33沿卷筒轴向方向移动，逐个加工卷筒上的绳槽时，仿形块42随基座33一起移动；而在加工单个绳槽的过程中，仿形块42相对于基座33发生绕仿形转轴41的转动，使得滑动件32能够相对于仿形块42表面产生相对位移，从而将仿形块42的廓线参数映射到刀具的移动上。

仿形块42上设有仿形部421，具体的，仿形部421为环设于仿形块42上的槽状结构，仿形部421的形状用于与待加工的卷筒绳槽的形状对应。滑动件32一端置于仿形部421形成的槽状结构中。具体的，本实施例中的对应是指，车削过程中，仿形块42与待加工卷筒同时转动，仿形部421的形状与待加工的卷筒绳槽的形状之间具有配合关系，且该配合关系与仿形块42角速度和待加工卷筒角速度之间的比例相关。

例如，在本实施例中，仿形块42转动的角速度为卷筒转动的角速度的两倍，即卷筒转动一圈，仿形块42转动两圈。待加工的卷筒上的绳槽为双折线绳槽，即，在环形绳槽的基础上，出现了两个折线的拐折。那么仿形块42上的仿形部421也为环形槽结构，而仿形部421上具有一个折线的拐折。通过这种结构，在刀具与卷筒之间的相对运动为一整个圆周时，仿形部421与滑动件32之间相对运动了两个圆周，使得滑动件32在仿形部421侧面推力作用下，经历了两个拐折，从而带动刀具进行了两个拐折的滑动，使得在待加工卷筒上出现两个折线段，最终加工得到双折线绳槽。

通过上述原理，本领域技术人员可以基于仿形块42与卷筒之间的角速度的配合关系，根据所需要的折线绳槽的具体参数，对仿形部421的轮廓参数进行具体的设计。例如：可以在仿形部421上设置两段折线，而卷筒的角速度与仿形块42的角速度相等，使得在仿形块42转动一周时，卷筒转动一周，则可以在卷筒上加工出具有两段折线的绳槽。

仿形部421的作用是对基座33施加推力，且随着加工过程的进行，推力的作用规律与卷筒绳槽的形状对应。因此，根据这一原理，仿形部421的形状可以具有多种变化，而不仅限于本实施例所述。

由于仿形部421需要根据待加工的绳槽形状进行设计和加工，因此仿形部421的制造成本相对于滑动件32更高。为了节约成本，仿形块42采用比滑动件32硬度更高的材料制成，避免仿形块42出现磨损。具体的，滑动件32设置为销，仿形部421的槽表面采用经过氮化处理，以提高槽表面的硬度和耐磨性。

请参阅图2、图4及图5，为了便于在滑动件32发生磨损的情况下快速进行滑动件32的更换，在基座33上设置安装孔331，切削组件3还包括滑动安装座332，滑动安装座332可拆卸地安装于安装孔331中。滑动件32与滑动安装座332相连。具体的，滑动安装座332与基座33之间的可拆卸相连是这样实现的：在滑动安装座332上设置第一螺纹孔334，在基座33上设置与第一螺纹孔334适配的第二螺纹孔3321。即：当滑动安装座332位于安装孔331中时，第一螺纹孔334的位置与第二螺纹孔3321的位置对应。通过螺栓或螺钉，即可实现滑动安装座332与基座33之间的可拆卸相连。

为了进一步减轻仿形部421与滑动件32之间的磨损，使滑动件32与仿形部421之间为滚动摩擦。具体的，滑动件32与滑动安装座332通过轴承相连，使得滑动件32在相对于仿形部421发生相对移动时，滑动件32自身能够发生转动，从而减小滑动件32与仿形部421之间的摩擦力。

进一步的，切削组件3还包括盖板333，当滑动件32通过轴承安装于滑动安装座332中、且滑动安装座332被安装于安装孔331中时，盖板333位于安装孔331的上方并与基座33相连，从而使盖板333能够覆盖安装孔331的上方，这种设计能够避免在工作过程中，灰尘进入滑动安装座332内，从而避免了灰尘对轴承的寿命的影响。

本实用新型还提供了用于加工卷筒折线绳槽的加工方法，其基于上述的数控机床，包括以下步骤：

将待加工卷筒安装在主轴1上，启动所述数控机床；

在所述切削组件3切削所述待加工卷筒的过程中，所述仿形组件4对所述滑动件32施加推力，所述滑动件32带动所述刀架31在所述工件的轴向方向上作往复运动，从而在卷筒上形成折线绳槽。

本实用新型提供的用于加工折线绳槽的数控机床的工作原理在于：

在工作时，控制组件控制主轴1驱动件、进给驱动件和仿形驱动件产生转动。主动驱动件带动主轴1和工件转动，从而产生切削过程中的主运动，进给驱动件带动基座33移动，基座33带动刀架31、滑动件32和仿形块42一起产生移动，从而产生切削中的进刀、退刀和移刀运动。仿形驱动件带动仿形块42转动，使得仿形块42与滑动件32之间产生相对移动，仿形块42对滑动件32产生推力，从而带动刀架31随推力产生移动，从而改变刀具的运动轨迹，加工出绳槽上的折线段。

本实用新型提供的用于加工折线绳槽的数控机床的有益效果在于：

在数控的基础上，通过仿形块42实现变轨，既能够保留数控机床的高效加工的优势，又能够避免电机反复正反转导致的冲击大、磨损快而导致的成本过高的弊端；

通过仿形块42实现变轨，其结构刚性好、承载力大，仿形驱动件中的电机只需要单方向转动，对仿形驱动件产生的磨损和冲击小；

磨损主要集中于仿形块42和滑动件32处，而滑动件32采用轴承连接，有利于减小摩擦力；

滑动件32采用可拆卸地连接，在滑动件32产生明显磨损之后便于更换。

实施例2

本实用新型实施例提供了一种用于加工折线绳槽的数控机床，其与实施例1中的数控机床的区别在于：在实施例1中，是设置了传感器和仿形驱动件，通过传感器与控制组件相连，控制组件控制仿形驱动件，达到使仿形件与主轴1的相对角度、确保绳槽上的折线弯折段发生在特定的周向角度上的目的的；而在本实施例中，上述的功能通过以下的方式实现：

本实施例中，该数控机床包括传动组件(图中未示出)，传动组件用于连接主轴1驱动件与仿形转轴41。在主动1驱动件带动工件转动时，其同时通过传动组件带动仿形转轴41转动。进一步的，仿形转轴41的角速度为主轴1角速度的N倍，N为整数。即：主轴1转动一圈，仿形转轴41转动N圈。滑动件32在滑动到仿形件的弯折段上时，刀具也必然位于主轴1上的相应的周向位置处，从而确保绳槽的折线弯折段发生于卷筒上的特定周向位置处。

具体的，传动组件可以被设置为齿轮传动组件、链轮链条传动组件等等，只要能够实现通过主轴1驱动件带动仿形转轴41转动的目的即可。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于加工卷筒折线绳槽的数控机床，其特征在于，包括机架、切削组件、控制组件和仿形组件，所述切削组件设于所述机架上，所述仿形组件与所述切削组件相连；

所述切削组件包括刀架和滑动件，所述刀架与所述滑动件相连；

所述仿形组件包括仿形块，所述仿形块上设有仿形部，所述仿形部的轮廓用于与待加工折线绳槽的形状对应，所述仿形部用于对所述滑动件施加推力；

所述控制组件与切削组件和机床主轴相连，用于控制切削组件整体产生进刀、退刀和移刀运动，以及控制所述主轴转动。

2.根据权利要求1所述的用于加工卷筒折线绳槽的数控机床，其特征在于，所述仿形部为槽状结构，所述滑动件与所述仿形部间隙配合，所述滑动件被允许在所述仿形部内滑动。

3.根据权利要求2所述的用于加工卷筒折线绳槽的数控机床，其特征在于，所述机架包括仿形转轴，所述仿形转轴用于带动所述仿形块转动，所述仿形部环设于所述仿形块上。

4.根据权利要求3所述的用于加工卷筒折线绳槽的数控机床，其特征在于，所述仿形组件还包括仿形驱动件和传感器；

所述传感器与所述控制组件相连，所述传感器用于检测所述仿形块的角度位置，并将所述仿形块的角度位置信息发送给所述控制组件；

所述控制组件与所述仿形驱动件相连，所述控制组件用于根据主轴角度和传感器检测到的仿形块角度信息控制所述仿形驱动件；

所述仿形驱动件与所述仿形块通过所述仿形转轴相连。

5.根据权利要求3所述的用于加工卷筒折线绳槽的数控机床，其特征在于，还包括仿形传动组件，所述数控机床的主轴驱动件与所述仿形块通过所述仿形传动组件相连；

所述仿形传动组件的传动比这样设置：使得仿形转轴的角速度为主轴角速度的整数倍。

6.根据权利要求3-5中任意一项所述的用于加工卷筒折线绳槽的数控机床，其特征在于，所述切削组件还包括基座，所述机架上设有导轨，所述基座可滑动地与所述导轨配合，所述导轨的长度方向用于与待加工卷筒的轴向方向一致；

所述刀架与所述基座相连；

所述仿形组件与所述基座相连，所述仿形块被构造为：能够随所述基座发生平移。

7.根据权利要求6所述的用于加工卷筒折线绳槽的数控机床，其特征在于，所述滑动件一端与所述基座相连，所述滑动件另一端置于所述仿形部中。

8.根据权利要求7所述的用于加工卷筒折线绳槽的数控机床，其特征在于，所述基座上设有安装孔，所述基座包括滑动安装座，所述滑动安装座可拆卸地安装于所述安装孔中；

所述滑动件与所述滑动安装座相连。

9.根据权利要求8所述的用于加工卷筒折线绳槽的数控机床，其特征在于，所述滑动件一端与所述滑动安装座可转动地相连，且滑动件的转轴的方向沿所仿形块的径向方向设置。

10.根据权利要求8所述的用于加工卷筒折线绳槽的数控机床，其特征在于，所述滑动安装座上设有第一螺纹孔，所述基座上设有第二螺纹孔，所述第一螺纹孔的位置与所述第二螺纹孔的位置适配；

所述滑动件与所述滑动安装座通过轴承相连；

所述滑动件设置为销。

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