CN215394171U

CN215394171U - 一种刀具加工机床

Info

Publication number: CN215394171U
Application number: CN202121503428.XU
Authority: CN
Inventors: 杨献春
Original assignee: Jiangsu Weize Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Weize Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2021-07-01
Filing date: 2021-07-01
Publication date: 2022-01-04
Anticipated expiration: 2031-07-01

Abstract

本实用新型提供一种刀具加工机床，包括砂轮主轴箱，其包括砂轮驱动装置和砂轮主轴，砂轮主轴的端部安装砂轮；三轴直线驱动装置用于驱动砂轮主轴箱在三维平面内移动，三轴直线驱动装置均为直驱进给驱动装置；工件主轴机构用于夹持和旋转工件，工件主轴机构包括主轴驱动装置、工件主轴、前顶尖和后顶尖，主轴驱动装置驱动式连接工件主轴，工件主轴的端部安装前顶尖，后顶尖与前顶尖相对安装以夹持工件；转台由转台驱动装置驱动旋转，转台上安装工件主轴机构，转台旋转工件主轴机构以改变工件与砂轮之间的研磨角度；主轴驱动装置和转台驱动装置均为直驱力矩电机。本实用新型解决了刀具转位加工机床的加工精度不高、传动部件易磨损的问题。

Description

一种刀具加工机床

技术领域

本实用新型属于加工设备技术领域，具体涉及一种刀具加工机床。

背景技术

通用机械、汽车、航空航天、能源、医疗、轨道交通、模具机床等行业都离不开刀具装备。数控周边磨床是高精度的硬质合金可转位刀片加工机床，加工硬质合金刀片、超硬材料刀片的周边尺寸及角度、圆弧等，并且要保证刀片的制造精度和刀片中心孔的位置度。现有的磨床多采用传统刀具加工工艺技术，通过普通机床和工装夹具来完成，这种加工工艺对人员专业性要求太高且产品质量不太稳定。因此多轴联动的数控加工技术已经成为现代刀具企业不可缺少的手段。

数控加工机床的直线进给系统大多采用伺服电机+丝杠的形式传递动力，而对于可转位刀片的加工来讲，其具有自己独特的要求：一方面，其对刀片精度和一致性要求非常高，均在微米级，因此进给轴在联动过程中，尤其是在圆弧和倒角加工中，进给步距要很小，响应频率要很快；另一方面，其在刀片加工过程中，磨削的同时还有振摆要求，振摆频率相对丝杠动作而言较高，且振幅很小，因此采用丝杠传动其局部发热磨损会相对严重。

此外，周边磨床的工件轴，由于工件轴的转角较大，在加工位置极易与砂轮主轴发生干涉，有效的保证工件轴的功率并减小箱体外形体积，是机床功能实现的保证，因此，无论是国外还是国内对于工件轴一直以来普遍采用蜗轮蜗杆的传动结构。这种结构形式的缺点是，对蜗轮蜗杆的加工、装配水平都提出了高要求；蜗轮蜗杆的效率较低，功率损失较大，长时间运行后，精度难以保证。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种刀具加工机床以解决刀具转位加工机床的加工精度不高、传动部件易磨损的问题。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种刀具加工机床，包括：

砂轮主轴箱，用于研磨工件，所述砂轮主轴箱包括驱动式连接的砂轮驱动装置和砂轮主轴，所述砂轮主轴的端部安装砂轮；

三轴直线驱动装置，用于驱动所述砂轮主轴箱在三维平面内移动，所述砂轮主轴箱安装于所述三轴直线驱动装置上；所述三轴直线驱动装置均为直驱进给驱动装置；

工件主轴机构，用于夹持和旋转工件，所述工件主轴机构位于所述砂轮的前方；所述工件主轴机构包括主轴驱动装置、工件主轴、前顶尖和后顶尖，所述主轴驱动装置驱动式连接所述工件主轴，所述工件主轴的端部安装所述前顶尖，所述后顶尖与所述前顶尖相对安装以夹持工件；

转台，由转台驱动装置驱动旋转，所述转台上安装所述工件主轴机构，所述转台旋转所述工件主轴机构以改变工件与所述砂轮之间的研磨角度；

所述主轴驱动装置和所述转台驱动装置均为直驱力矩电机。

优选的，所述主轴驱动装置安装于工件主轴箱体内，所述工件主轴箱体内设有复数排散热片。

优选的，还包括冷却装置，所述冷却装置包括依次连接的冷却液箱、水泵、软管和喷头，所述软管上安装电磁阀，所述喷头安装于所述工件主轴箱体内，所述水泵可将冷却液箱中的冷却液泵入喷头内，对工件主轴箱体内进行强制喷液冷却。

优选的，所述工件主轴由角接触球轴承支撑。

优选的，所述转台上安装工件架，所述工件架位于所述前顶尖与所述后顶尖之间，所述工件架的顶部设置V型的工件槽。

优选的，所述工件主轴机构上于所述前顶尖与后顶尖之间安装光电传感器，用于检测工件是否装夹到位，所述光电传感器的探测头朝向工件，所述光电传感器连接控制器，所述控制器连接主轴驱动装置和报警器。

进一步的，还包括修砂轮机构，固定安装于所述砂轮主轴箱的前方，所述修砂轮机构包括驱动式连接的修整驱动装置和修整轮，所述修整轮的安装方向平行于所述砂轮，所述砂轮可由三轴直线驱动装置移动至抵接所述修整轮而进行修磨。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的砂轮主轴箱安装于三轴直线驱动装置上，由三轴直线驱动装置驱动砂轮在三维空间内移动，工件(例如刀片)由工件主轴机构的前后顶尖夹持和旋转，由转台改变工件与砂轮的相对角度，完成对工件的磨削加工。

本实用新型在转台、三轴直线驱动装置、工件主轴箱上采用了直驱技术，尤其是在工件轴上运用直驱技术，大幅减小了加工中工件分度和圆弧过渡的误差，有效提升了整机的加工精度，加工稳定性以及工件的一致性，同时也降低了力矩传递损失和传动部件的磨损程度。

本实用新型的工件主轴箱体设置散热片，与冷却装置喷液冷却配合，对主轴驱动装置进行冷却，取代了现有的主轴驱动装置外部的冷却水套，减小了电机占用的空间，工件主轴箱体的外形尺寸达到了设计指标，避免在加工位置工件主轴与砂轮主轴发生干涉。

本实用新型的工件主轴由角接触球轴承支撑，在保证工件主轴旋转精度和负载的前提下，有效控制了工件主轴前部的外形尺寸，满足了对工件主轴支撑能力的设计指标。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的前视结构示意图；

图2是本实用新型的后视结构示意图；

图3是本实用新型的工件架安装结构示意图；

图4是本实用新型的工件架与顶尖的位置关系示意图。

图中标记为：1.机架；2.砂轮主轴箱；3.三轴直线驱动装置；4.工件主轴机构；5.转台；6.砂轮驱动装置；7.砂轮；8.主轴驱动装置；9.工件主轴；10.前顶尖；11.后顶尖；12.手轮；13.工件架；14.工件槽；15.光电传感器；16.散热片；17.修整驱动装置；18.修整轮；19.转台驱动装置；20.工件主轴箱体；21.软管。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种刀具加工机床，包括机架1和安装于机架1上的砂轮主轴箱2、三轴直线驱动装置3、工件主轴机构4和转台5。

砂轮主轴箱2用于研磨工件，砂轮主轴箱2包括驱动式连接的砂轮驱动装置6和砂轮主轴，砂轮主轴的端部安装砂轮7；砂轮主轴由砂轮驱动装置6驱动高速旋转。

三轴直线驱动装置3用于驱动砂轮主轴箱2在三维平面内移动，砂轮主轴箱2安装于三轴直线驱动装置的Z轴驱动件上；三轴直线驱动装置3的X、Y、Z轴驱动件均为直驱进给驱动装置，采用直驱进给驱动技术，有效地减小了传递功率损失和传动误差，提升了砂轮的移动精度，有利于提高加工稳定性和一致性。三轴直线驱动装置的X、Y、Z轴驱动件上均安装风琴罩对驱动装置进行防尘防水保护。

转台5由转台驱动装置19驱动旋转，转台5位于砂轮7的前方；转台5上安装工件主轴机构4，工件主轴机构4用于夹持和旋转工件，转台5旋转工件主轴机构4以改变工件与砂轮7之间的研磨角度，实现对不同形状刀具的加工。

如图3和图4所示，工件主轴机构4包括主轴驱动装置8、工件主轴9、前顶尖10和后顶尖11，主轴驱动装置8的输出轴连接工件主轴9，工件主轴9的端部安装前顶尖10，前顶尖10可跟随工件主轴9旋转，后顶尖11与前顶尖10相对地安装于转台5上，后顶尖11至前顶尖10的间距可由安装于丝杆端部的手轮12调节，后顶尖11与前顶尖10配合以夹持工件。工件主轴旋转时，被夹持的工件跟随工件主轴9一起旋转。

转台5上安装工件架13，工件架13位于前顶尖10与后顶尖11之间，工件架13的顶部设置V型的工件槽14，机械手将工件放置于工件槽14内，然后由前顶尖10与后顶尖11夹紧工件。

工件主轴机构4上于前顶尖10与后顶尖11之间安装光电传感器15，用于检测工件是否装夹到位，光电传感器15的探测头朝向工件，光电传感器连接控制器，控制器连接主轴驱动装置8和报警器，当光电传感器15检测到工件装夹到位后，控制器可控制主轴驱动装置8得电启动，否则不启动主轴驱动装置8。

主轴驱动装置8和转台驱动装置19均为直驱力矩电机，它们取代传统的齿轮机械传动，大幅减小了工件加工过程中的刀片分度误差和圆弧过渡误差。

为了减小工件主轴机构占用的空间，避免其与砂轮主轴箱产生动作干涉，本实施例的主轴驱动装置取消电机外围的冷却水套，采用空冷。同时主轴驱动装置8安装于工件主轴箱体20内，工件主轴箱体20内有多排间隔的散热片16对电机散热，散热片最薄处仅为6mm。

为了进一步改善对主轴驱动装置的散热效果，本机床还包括冷却装置，冷却装置包括依次连接的冷却液箱、水泵、软管21和喷头，软管上安装电磁阀，喷头安装于工件主轴箱体内，水泵可将冷却液箱中的冷却液泵入喷头内，对工件主轴箱体内部进行强制喷液冷却。

工件主轴9由角接触球轴承支撑。工件主轴9采用直驱电机驱动后，其精度和承载能力均落到了前支撑轴承组上，而常规选用的角接触主轴精密轴承在外形指标限制的前提下无法满足相应的承载能力，圆锥滚子轴承精度又无法满足工件主轴的设计指标。本机床采用滚珠丝杠支承用的角接触球轴承支撑工件主轴，作为工件主轴的主要支撑部件，在保证旋转精度和负载的前提下，有效控制了工件主轴前部的外形尺寸，满足了工件主轴设计指标。

本机床还包括修砂轮机构，其固定安装于砂轮的前方，且位于转台5的右侧。修砂轮机构包括修整驱动装置17和修整轮18，修整驱动装置17选用伺服电机，修整驱动装置17的输出端安装修整轮18，修整轮18的安装方向平行于砂轮7，当需要修砂轮时，先开启修整驱动装置17，驱动修整轮18旋转，然后由三轴直线驱动装置3驱动砂轮7向右移动，直至砂轮7抵接修整轮18而进行修磨。

本机床的工作过程为：

机械手将工件放置于工件架13的工件槽内，移动后顶尖11使其与前顶尖10配合夹持工件。启动砂轮驱动装置6，驱动砂轮7高速旋转，三轴直线驱动装置3在三维空间内移动砂轮主轴箱2。启动转台驱动装置19，驱动工件主轴机构跟随转台5旋转，同时主轴驱动装置8驱动工件主轴9旋转，从而调整工件至砂轮之间的角度、以及工件自身的姿势以加工不同形状的工件。加工过程中冷却装置对主轴驱动装置喷水冷却。本机床的转台5、三轴直线驱动装置3的Y直线进给轴、X直线进给轴和工件主轴都采用直驱技术，提高了整机的加工精度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种刀具加工机床，其特征在于，包括：

所述主轴驱动装置和所述转台驱动装置均为直驱力矩电机。

2.根据权利要求1所述的刀具加工机床，其特征在于，所述主轴驱动装置安装于工件主轴箱体内，所述工件主轴箱体内设有多排散热片。

3.根据权利要求2所述的刀具加工机床，其特征在于，还包括冷却装置，所述冷却装置包括依次连接的冷却液箱、水泵、软管和喷头，所述软管上安装电磁阀，所述喷头安装于所述工件主轴箱体内，所述水泵可将冷却液箱中的冷却液泵入喷头内，对工件主轴箱体内进行喷液冷却。

4.根据权利要求1所述的刀具加工机床，其特征在于，所述工件主轴由角接触球轴承支撑。

5.根据权利要求1所述的刀具加工机床，其特征在于，所述转台上安装工件架，所述工件架位于所述前顶尖与所述后顶尖之间，所述工件架的顶部设置V型的工件槽。

6.根据权利要求5所述的刀具加工机床，其特征在于，所述工件主轴机构上于所述前顶尖与后顶尖之间安装光电传感器，用于检测工件是否装夹到位，所述光电传感器的探测头朝向工件，所述光电传感器连接控制器，所述控制器连接主轴驱动装置和报警器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的刀具加工机床，其特征在于，还包括修砂轮机构，固定安装于所述砂轮主轴箱的前方，所述修砂轮机构包括驱动式连接的修整驱动装置和修整轮，所述修整轮的安装方向平行于所述砂轮，所述砂轮可由三轴直线驱动装置移动至抵接所述修整轮而进行修磨。