[发明专利]一种立式电动伺服刀架及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控刀架领域，特别涉及一种数控车床使用的立式电动伺服刀架及其使用方法。

背景技术

目前，经济型数控卧式车床配备的刀架主要为立式电动数控刀架。数控刀架工作在数控车床最恶劣的环境中，切削的震动、断屑切削产生的强力冲击，刀架频繁的转位、切削过程的热传导等，要求数控刀架具有高强的综合机械性能。经济型数控卧式车床市场需求量极大，这便要求数控刀架可以大批量快速生产。

中国发明专利(专利号ZL201110414248.9)采用力矩电机转位，力矩电机连接在电机座上，电机座连接在底座上，丝杆套的一端设有编码器。电机座和编码器的使用增大了刀架的体积，刀架编码器受环境的影响可靠性不高，故障率较高。

发明内容

针对现有立式电动数控刀架技术缺陷，本发明的目的提供一种精度高、抗震、抗冲击性能强、故障率低、经济型立式电动伺服刀架及其使用方法。

本发明的技术方案是：

一种立式电动伺服刀架，该刀架设有方刀台、传动机构、锁紧机构，其结构如下：

方刀台位于底座上方，方刀台带有键槽，键槽上可连接快换刀夹机构；

传动机构的伺服电机安装在底座上，伺服电机通过电机结合子、轴套、蜗杆结合子与蜗杆的一端相连，伺服电机尾部安装有伺服电机编码器，伺服电机与伺服电机驱动器相连；

传动机构采用蜗轮和蜗杆配套使用的传动机构，传动机构的伺服电机与蜗杆相连，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮与丝杆套、传动盘、传动销以传动的方式依次连接，传动盘的外侧设置连接盘，锁紧机构的动齿盘位于连接盘的下方，动齿盘与方刀台通过连接盘及传动销连接；

锁紧机构的动齿盘与上齿盘、下齿盘端面鼠牙啮合，通过伺服电机提供持续的锁紧力。

所述的立式电动伺服刀架，方刀台和底座为中空结构，底座的下端安装法兰盘，方刀台的上端安装连接盘，方刀台和底座的中心设置丝杆套，丝杆套自上而下安装有圆螺母、传动盘、动齿盘、初定位盘、钢背轴承、背帽、止动垫、轴用弹性挡圈、蜗轮，圆螺母、传动盘、动齿盘、初定位盘位于方刀台中，钢背轴承、背帽、止动垫、轴用弹性挡圈、蜗轮位于底座中。

所述的立式电动伺服刀架，动齿盘通过初定位销预定位，与上齿盘、下齿盘分别啮合精定位。

所述的立式电动伺服刀架，伺服电机上的电机结合子外侧、蜗杆上的蜗杆结合子外侧分别与底座中的轴套配合，蜗杆的另一端外侧设置轴承端盖，轴承端盖的外侧设置端盖于底座侧面，蜗杆两端的侧面设置蜗杆支撑轴承Ⅰ和蜗杆支撑轴承Ⅱ。

所述的立式电动伺服刀架，方刀台中设置上齿盘和下齿盘于动齿盘的下部，上齿盘位于下齿盘外侧。

所述的立式电动伺服刀架的使用方法，机床电气系统启动，发出选刀信号，伺服驱动器驱动刀架伺服电机开始正转，蜗杆带动蜗轮与丝杆套、传动盘正向旋转；动齿盘升起，动齿盘与上齿盘、下齿盘的端面鼠牙脱离；伺服驱动器驱动伺服电机继续正向旋转，蜗杆带动蜗轮，丝杆套、传动盘带动传动销旋转，动齿盘与方刀台通过连接盘与传动销连接，方刀台开始旋转；伺服电机上的编码器反馈刀位信号，伺服电机开始反转，初定位销定位动齿盘，动齿盘开始下降与上齿盘、下齿盘端面鼠牙啮合，伺服驱动器驱动伺服电机反转延时，动齿盘与上齿盘、下齿盘端面鼠牙啮合锁紧，换刀过程结束。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明立式电动伺服刀架使用伺服电机来控制转位、利用伺服电机的编码器来初步确定换刀位置，利用伺服驱动器来监测、控制电机速度及负载情况，从而实现刀架有效利用能量，实现经济环保的目的。

2、本发明立式电动伺服刀架使用伺服电机电源线及编码器线，接头均采用IP67级插头，不使用自制电缆线，接口形式标准化程度高，便于经济型数控车床的大批量产出。

3、本发明立式电动伺服刀架在锁紧过程完成后，不仅利用梯形螺纹自锁锁紧，伺服电机持续给蜗杆以额定扭矩的锁紧力，从而为刀架提供实时的动力源。

4、本发明立式电动伺服刀架驱动器设置爬行控制I/O点，系统可以通过组合键控制刀架缓慢旋转，并可以随时停止在所需角度位置，从而达到有效控制刀架各个状态的目的。

5、本发明立式电动伺服刀架可以在不同负载及惯量下调整摆角的控制方式，该数控刀架可以根据负载不同、转动惯量不同，修改刀架的转位过程中摆角位置，从而有效控制刀架锁紧时的最佳状态，达到刀架性能稳定的目的。