[发明专利]一种具有多加工模式的数控冲床主传动机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控转塔冲床，特别是一种具有多加工模式的数控冲床主传动机构。

背景技术

数控转塔冲床是金属板材加工领域的重要装备，转塔冲床按照其主传动机构的动力源类型可以分为机械式、液压式和全电伺服式三种类型。由于全电伺服式冲床具有速度快、精度高、节能、环保、滑块运动曲线可控等突出优点，近几年逐步取代传统的机械式和液压式结构，成为行业的主流产品。

现有全电伺服式数控转塔冲床技术中按照机构的类型可以分为曲柄滑块式、肘杆式等多种机构形式。但是这些机构形式分为两大类：

一、采用单电机驱动的平面连杆机构形式

目前已有的单电机驱动的平面连杆机构形式，主要存在如下不足：

1、柔性差：机构的运动学特性与力学特性不可调，即机构的增力特性、增速特性都是固定的，不能根据冲裁的板厚及冲裁力的大小进行动态调整，导致小负荷时冲裁速度不快，慢速冲裁时冲裁力不大。

2、曲轴的支撑轴承负荷过大，整个冲裁载荷全部作用在曲轴的支撑轴承上，容易引起该轴承的损坏。

3、不能实现大行程、恒力加工模式，无法完成拉深等成型加工。

二、采用双电机驱动的二自由度平面连杆机构

目前已有的二自由度混合驱动机械式伺服压力机，基本为高度非线性机构，其增力与增速特性受到多方面因素影响，控制参数提取困难，可控性较差。另外，随着冲头冲压曲线的变化，电机功率的利用率也会发生变化，不能保证电机在各个工况下都处于满负荷工作，造成功率浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种具有多加工模式的数控冲床主传动机构，该数控冲床主传动机构具有多种加工模式，能根据板材的厚度及冲裁力的大小进行动态调整。大冲裁力采用低速重载模式，小冲裁力采用高速模式。机构的增力特性与增速特性可控性好，且能够适用于高速，重载的应用场合。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种具有多加工模式的数控冲床主传动机构，包括冲裁装置和増力增速调整装置。

冲裁装置包括能竖向滑移的滑块。

増力增速调整装置包括曲柄连杆机构、摆动架和凸轮机构；摆动架设置在曲柄连杆机构和凸轮机构之间，且摆动架分别与滑块、曲柄连杆机构和凸轮机构相铰接。

曲柄连杆机构包括曲柄和连杆，连杆的一端与曲柄的转动轴相铰接，连杆的另一端与摆动架相铰接。

凸轮机构包括凸轮轴、凸轮组、凸轮驱动装置、顶杆和支撑杆。

凸轮轴能在凸轮驱动装置的驱动作用下，进行转动。

凸轮盘的轮廓线能与顶杆的顶端配合构成凸轮副传动。

顶杆的底端与支撑杆相铰接，支撑杆的另一端与摆动架相铰接。

凸轮机构还包括凸轮切换机构；凸轮组包括至少两个凸轮盘，凸轮盘之间均为刚性连接；凸轮组同轴套装在凸轮轴上；凸轮组能在凸轮切换机构的作用下，沿着凸轮轴的轴向进行滑移并锁定；当凸轮组与凸轮轴相锁定时，凸轮组能随着凸轮轴同步转动。

相邻两个凸轮盘之间设置有拨动间隙；凸轮切换机构包括丝杠、切换电机和拨叉；切换电机能驱动丝杠转动，拨叉的一端与丝杠螺纹连接，拨叉的另一端伸入任一个拨动间隙内。

凸轮切换机构还包括与凸轮轴相平行设置的导杆，该导杆与拨叉滑动连接。

凸轮盘的外周面上设置有四个卡槽，每个卡槽均能与顶杆的顶端相卡合，卡槽间采用曲线过度，相邻两个卡槽所呈的径向夹角为90°；四个卡槽对应四个加工模式。

当顶杆与位于顶杆正上方凸轮盘中的一个卡槽相卡合，能够实现顶杆高度的调整，进而当冲头接触板材时，能实现曲柄与连杆间夹角的调整，即不同増力特性和不同增速特性的调整，同时适应不同冲裁板厚的变化。

当冲头接触板材时，曲柄与连杆之间所呈的锐形夹角越大，増力越小，增速越大，当曲柄与连杆相垂直时，增速最大，冲裁速度最快；曲柄与连杆之间所呈的锐形夹角越小，増力越大，增速越小。

凸轮盘的轮廓线为样条曲线，样条曲线由6个插值点拟合而成，每个插值点间的径向增量相同，压力角相同。

当凸轮盘匀速转动时，顶杆能匀速运动，实现大行程恒力加工模式。

凸轮驱动装置包括凸轮轴驱动电机、同步带轮和同步带；凸轮轴驱动电机通过同步带轮和同步带与凸轮轴相连接。

本发明采用上述结构后，具有如下有益效果：