[发明专利]直驱式伺服刀架

说明书

技术领域

本发明属于数控机床用刀架技术领域，特别涉及一种直驱式伺服刀架。

背景技术

车削加工中心及车铣复合加工中心是航空、航天、军工等工业领域的重要加工设备。数控刀架是车削加工中心及车铣复合加工中心的核心功能部件，其性能和结构直接影响机床的切削性能和切削效率，体现了机床的设计和制造水平。刀架的基本功能：一是固定刀具，二是实现自动换刀。根据实现换刀动作的驱动方式，可以把刀架分为手动刀架、电动刀架(普通电机驱动)、液压刀架(液压马达驱动)、伺服刀架(伺服电机驱动)等。

中国发明专利93110072.0公开了一种齿盘定位刀架，该刀架是靠人工转动刀架手柄使上、下齿盘快速啮合，这种驱动形式难以达到较高的效率。

中国发明专利98113481.5公开了一种普通电机驱动数控刀架，该刀架的刀盘靠普通电机带动凸轮实现转位和初定位，靠齿盘实现精确定位，这种刀架可靠性低，一般用于低端数控机床。

中国发明专利200710156376.1公开了一种新型液压刀架，该刀架通过定位油缸对刀盘进行定位，通过液压马达带动刀盘转动，其体积较大。

论文《基于DSP下的伺服刀架控制系统设计》提到了一种伺服刀架，该刀架由伺服电机通过齿轮系统驱动刀盘转位，并实现刀盘初定位，靠三联齿盘实现齿盘精确定位，这种刀架受到传动系统的影响在初定位时精度较差，在精定位时容易产生冲击和振动，影响加工精度。

发明内容

针对现有数控刀架的缺陷与不足，本发明提供一种直驱式伺服刀架，该刀架包括外壳体、力矩电机、盘形连接件、主轴、动齿盘、定齿盘和锁紧齿盘，刀架由力矩电机直接驱动，力矩电机位于刀架后端，力矩电机定子固定在外壳体上，力矩电机转子通过盘形连接件与主轴后端固定，动齿盘与主轴前端固定，定齿盘固定在外壳体上，锁紧齿盘套装在主轴上并与动齿盘、定齿盘配合安装构成三联齿盘机构。

所述力矩电机定子左端设有凸缘，压紧左端密封圈，定子内部设有冷却水套，冷却水套上开设环形凹槽，冷却水套与定子之间形成环形冷却水槽，冷却水套两端设置有密封槽并设圆形密封圈密封。

所述冷却水套与主轴的空腔内设有前活塞、后活塞，锁紧齿盘与前活塞固定，前活塞与冷却水套内凸缘形成油腔Ⅰ，后活塞套装于前活塞的凸缘上，两活塞之间形成油腔Ⅱ。

所述后活塞与盘形连接件之间设置有滚针推力轴承Ⅰ。

所述主轴与盘形连接件之间、主轴与动齿盘之间通过主轴的矩形花键实现周向定位，通过螺栓实现轴向定位。

本发明的有益效果是：

⑴ 力矩电机通过主轴直接驱动刀盘，省去了齿轮机构、蜗杆机构、凸轮机构等中间传动、变速环节，避免了传动件之间的间隙带来的传动误差，有效提高了刀架的可靠性和精度；

⑵ 刀架结构简单紧凑、占用空间小，维护成本低；

⑶ 刀架传动部分的转动惯量降低，提高了传动效率，运行平稳，噪音小；

⑷ 力矩电机采用冷却水套进行水冷，冷却水套上设环形凹槽增加了冷却水道的长度，使定子冷却更加均匀，有效减少热变形。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的主轴与动齿盘装配示意图；

图3是本发明实施例的冷却水套结构示意图； 

图4是三联齿盘机构啮合示意图；

图5是三联齿盘机构分离示意图；

图中：1力矩电机转子，2力矩电机定子，3冷却水套，3.1后密封槽，3.2环形冷却水槽，3.3前密封槽，4盘形连接件，5主轴，5.1花键，6动齿盘，7定齿盘，8锁紧齿盘，9前活塞，9.1油腔Ⅰ，9.2油腔Ⅱ，10后活塞，11外壳体，12滚针推力轴承                                                ，13螺栓，14螺栓，15螺栓，16螺栓，17螺栓，18刀盘安装螺纹孔，19后端盖，20圆形密封圈，21角度编码器，22螺栓，23滚针推力轴承，24调整垫片，25定位销。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。