本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，具體提供一種具有摩擦卡緊和任意分度功能的數(shù)控刀架。

背景技術(shù)：

數(shù)控刀架是數(shù)控車床最普遍的一種輔助裝置，它可使數(shù)控車床在工件一次裝夾中完成多個(gè)甚至全部的加工工序，以縮短加工的輔助時(shí)間，減少加工過程中因多次安裝工件而引起的誤差，從而提高機(jī)床的加工效率和加工精度。因此，刀架的性能和結(jié)構(gòu)往往直接影響到機(jī)床的切削性能和切削效率。現(xiàn)有數(shù)控刀架主要由電機(jī)、齒盤傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、檢測(cè)裝置、刀盤等組成，電機(jī)通過齒盤傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)的位置，然后通過液壓?jiǎn)卧?qū)動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊端齒盤，并通過端齒盤的咬合定位刀盤。

現(xiàn)有技術(shù)中刀盤的定位精度由端齒盤的精度決定，所以需要提高端齒盤的齒形精度和嚙合精度，使得端齒盤的加工復(fù)雜，價(jià)格昂貴，并且由于端齒盤的齒間距使得刀盤不能任意分度。

相應(yīng)地，本領(lǐng)域需要一種新的數(shù)控刀架來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決現(xiàn)有數(shù)控刀架的端齒盤加工復(fù)雜和刀盤不能任意分度的問題，本發(fā)明提供了一種具有摩擦卡緊和任意分度功能的數(shù)控刀架，該數(shù)控刀架包括：電機(jī)、編碼器、摩擦式鎖緊裝置和刀盤，所述電機(jī)與所述刀盤連接，所述刀盤能夠與所述摩擦式鎖緊裝置接合，所述編碼器與所述電機(jī)連接；所述電機(jī)用于給所述刀盤提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，所述編碼器用于檢測(cè)所述電機(jī)和/或所述刀盤的旋轉(zhuǎn)角度，所述摩擦式鎖緊裝置用于鎖緊所述刀盤，并且所述摩擦式鎖緊裝置和所述編碼器使所述刀盤能夠旋轉(zhuǎn)到任意角度。

在上述數(shù)控刀架的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述鎖緊裝置包括摩擦片，所述數(shù)控刀架還包括主軸，所述主軸的一端與所述電機(jī)連接，所述主軸的另一端與所述刀盤固定連接；所述摩擦式鎖緊裝置包括摩擦片，所述摩擦片用于鎖定所述主軸。

在上述數(shù)控刀架的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述摩擦式鎖緊裝置還包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)所述摩擦片并因此鎖定所述主軸，進(jìn)而鎖定所述刀盤。

在上述數(shù)控刀架的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述數(shù)控刀架還包括主軸，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：環(huán)形活塞、第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈安裝在所述環(huán)形活塞的外圓周壁上，所述第二密封圈安裝在所述環(huán)形活塞的內(nèi)圓周壁上。

在上述數(shù)控刀架的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述摩擦式鎖緊裝置還包括制動(dòng)盤，所述制動(dòng)盤安裝在所述環(huán)形活塞與所述摩擦片相鄰的一側(cè)。

在上述數(shù)控刀架的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述電機(jī)是伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)通過所述主軸與所述編碼器連接。

在上述數(shù)控刀架的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述數(shù)控刀架還包括刀盤支撐架，所述刀盤支撐架與所述電機(jī)固定連接，所述摩擦片、所述制動(dòng)盤和所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述刀盤支撐架上。

在上述數(shù)控刀架的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述主軸上設(shè)置有第一軸承和第二軸承，所述第一軸承安裝在所述刀盤支撐架內(nèi)，所述第二軸承安裝在所述電機(jī)內(nèi)，所述第一軸承和所述第二軸承用于旋轉(zhuǎn)地支撐所述主軸。

在上述數(shù)控刀架的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述編碼器包括碼盤，所述碼盤與所述主軸固定連接，用于檢測(cè)所述主軸和所述刀盤的旋轉(zhuǎn)角度。

在上述數(shù)控刀架的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述主軸上設(shè)置有一個(gè)環(huán)形凸緣，所述摩擦片通過夾緊所述環(huán)形凸緣來鎖定所述主軸。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，由于本發(fā)明的數(shù)控刀架采用編碼器與摩擦式鎖緊裝置的定位方式代替了現(xiàn)有技術(shù)中的端齒盤定位，使得刀盤可以被精確地控制到任意轉(zhuǎn)動(dòng)角度，而不受端齒盤齒距的限制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)刀盤的任意分度。此外，在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中，伺服電機(jī)通過主軸與刀盤直接連接，使伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，并且編碼器固定在伺服電機(jī)上，用于檢測(cè)刀盤旋轉(zhuǎn)的角度。本發(fā)明的數(shù)控刀架不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，還能實(shí)現(xiàn)刀盤分度的任意調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的數(shù)控刀架的整體剖視圖；

圖2是圖1中A部分的局部放大圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，雖然附圖中的各部件是按一定的比例關(guān)系繪制的，但這種比例關(guān)系并非一成不變，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要對(duì)其作出調(diào)整，以便適應(yīng)具體的應(yīng)用場(chǎng)合。

需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方向或位置關(guān)系的術(shù)語是基于附圖所示的方向或位置關(guān)系，這僅僅是為了便于描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

此外，還需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1所示，本發(fā)明的具有摩擦卡緊和任意分度功能的數(shù)控刀架主要包括：編碼器1、編碼器1固定在其上的伺服電機(jī)2、刀盤3和設(shè)置在伺服電機(jī)2與刀盤3之間的刀盤支撐架4及主軸5。刀盤支撐架4、伺服電機(jī)2和編碼器1從左至右依次通過螺栓固定連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，上述各部件之間除了采用螺栓固定方式外，還可以采用其他連接形式，例如螺紋連接、焊接等。

繼續(xù)參閱圖1，刀盤支撐架4的中間設(shè)置有一個(gè)通孔，主軸5能夠穿過該通孔，并且主軸5的一端與刀盤3固定連接，主軸5的另一端與伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)子固定連接，或者與伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)子一體制成。優(yōu)選地，伺服電機(jī)2采用空心軸伺服電機(jī)。優(yōu)選地，主軸5與刀盤3和伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)子之間通過花鍵孔與花鍵軸固定連接，即，在主軸5與刀盤3配合的左軸端處設(shè)置花鍵，在刀盤3的中心處設(shè)置與之對(duì)應(yīng)的花鍵孔；在主軸5與伺服電機(jī)2連接處的軸段設(shè)置花鍵，在伺服電機(jī)2的空心軸轉(zhuǎn)子上設(shè)置與之對(duì)應(yīng)的內(nèi)花鍵。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，主軸5與刀盤3和伺服電機(jī)2之間除了采用花鍵孔與花鍵軸的連接形式外還可以有其他連接形式，例如通過平鍵軸與平鍵孔、非圓形軸與非圓形孔、法蘭與螺栓、螺紋等連接形式。圖1中主軸5的兩端還設(shè)置有第一軸承6和第二軸承7，并且主軸5穿過第一軸承6和第二軸承7，第一軸承6安裝在刀盤支撐架4上，第二軸承7安裝在伺服電機(jī)2的機(jī)殼上，第一軸承6和第二軸承7用于徑向固定、支撐主軸5。在主軸5與第一軸承6的連接處和主軸5與第二軸承7的連接處還設(shè)置有環(huán)形臺(tái)階用于限定第一軸承6和第二軸承7的軸向位置。并且，編碼器1的碼盤與主軸5的右端固定連接，用以檢測(cè)和控制主軸5的旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而檢測(cè)和控制刀盤3的旋轉(zhuǎn)角度。

如圖2所示，刀盤支撐架4上設(shè)置有摩擦鎖緊裝置，摩擦鎖緊裝置包括兩個(gè)環(huán)形的摩擦片8、用于驅(qū)動(dòng)摩擦片8移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和環(huán)形制動(dòng)盤14。刀盤支撐架4與伺服電機(jī)2之間形成環(huán)形空腔，該環(huán)形空腔用于容納所述摩擦片8和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。在圖2中所示放大區(qū)域可以看到，主軸5上還設(shè)置有一個(gè)向外延伸的環(huán)形凸緣，并且該環(huán)形凸緣位于兩個(gè)環(huán)形摩擦片8之間，使得當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)左側(cè)摩擦片8向右移動(dòng)時(shí)能夠壓緊該環(huán)形凸緣，該環(huán)形凸緣因此壓緊右側(cè)摩擦片8，從而鎖緊主軸5。在主軸5的環(huán)形凸緣兩側(cè)還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)密封件12和旋轉(zhuǎn)密封件13，旋轉(zhuǎn)密封件12位于主軸5與刀盤支撐架4之間，旋轉(zhuǎn)密封件13位于主軸5與伺服電機(jī)2之間。

繼續(xù)參閱圖2，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括環(huán)形活塞9以及設(shè)置在環(huán)形活塞9外側(cè)的第一密封圈10與設(shè)置在環(huán)形活塞9內(nèi)側(cè)的第二密封圈11。第一密封圈10和第二密封圈11使得環(huán)形活塞9在刀盤支撐架4左側(cè)無縫隙地形成一個(gè)環(huán)形液壓腔91，環(huán)形液壓腔91由刀盤支撐架4、環(huán)形活塞9、第一密封圈10和第二密封圈11密封而成。并且，環(huán)形液壓腔91設(shè)置有一個(gè)用于進(jìn)出液壓油的孔，環(huán)形活塞9的左側(cè)還設(shè)置有一個(gè)U形的環(huán)槽，該U形環(huán)槽用于防止環(huán)形活塞9的左端面與環(huán)形空腔91的左側(cè)面接觸時(shí)，液壓油不能進(jìn)入環(huán)形活塞9的左端面與刀盤支撐架4之間對(duì)環(huán)形活塞9施壓向右的推力。

繼續(xù)參閱圖2，環(huán)形制動(dòng)盤14與環(huán)形活塞9之間設(shè)置有蝶形彈簧15和擋圈16，擋圈16通過繞其中心軸周向布置的螺栓17固定到刀盤支撐架4上。蝶形彈簧15位于環(huán)形活塞9和擋圈16之間，通過彈簧力迫使環(huán)形活塞9抵靠在刀盤支撐架4的右側(cè)面上。環(huán)形制動(dòng)盤14通過繞其中心周向布置的銷釘與刀盤支撐架4連接，并且環(huán)形制動(dòng)盤14可在軸向上移動(dòng)。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的具有摩擦卡緊和任意分度功能的數(shù)控刀架在將要換刀時(shí)，外接液壓動(dòng)力源泄壓，蝶形彈簧15的彈簧力使環(huán)形活塞9抵靠在刀盤支撐架4的右側(cè)面上，主軸5與摩擦片8脫離接觸。數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)發(fā)出換刀指令，進(jìn)一步控制伺服電機(jī)2驅(qū)動(dòng)主軸5和刀盤3旋轉(zhuǎn)，并通過編碼器1將主軸5和刀盤3轉(zhuǎn)過的角度與速度實(shí)時(shí)反饋給控制系統(tǒng)。當(dāng)?shù)侗P3轉(zhuǎn)動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，伺服電機(jī)2停止旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，控制系統(tǒng)使外接液壓動(dòng)力源(未圖示)與位于環(huán)形活塞9左側(cè)的環(huán)形液壓腔91接通，并向其中注入液壓油，液壓油的壓力克服蝶形彈簧15的彈力，推動(dòng)環(huán)形活塞9向右移動(dòng)，接觸制動(dòng)盤14并推動(dòng)制動(dòng)盤14向右移動(dòng)壓緊摩擦片8，從而鎖緊主軸5和刀盤3，使主軸5和刀盤3停止轉(zhuǎn)動(dòng)。完成刀具更換操作之后，利用刀盤3上的刀具進(jìn)行加工。當(dāng)需要再次換刀時(shí)，外接液壓動(dòng)力源泄壓，控制系統(tǒng)控制伺服電機(jī)2旋轉(zhuǎn)，重復(fù)上述動(dòng)作。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，本發(fā)明的數(shù)控刀架換刀時(shí)，機(jī)床控制系統(tǒng)可根據(jù)當(dāng)前刀位與目標(biāo)刀位之間的夾角控制伺服電機(jī)2正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。最重要地，由于本發(fā)明的數(shù)控刀架采用編碼器與摩擦片的組合代替了現(xiàn)有技術(shù)中的端齒盤，因此，刀盤3可以被精確地控制到任意轉(zhuǎn)動(dòng)角度，從而實(shí)現(xiàn)刀盤3的任意分度。

本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠理解的是，伺服電機(jī)2與刀盤3可不通過任何結(jié)構(gòu)直接連接，例如在刀盤3上設(shè)置一個(gè)孔與伺服電機(jī)2(具有伸出軸的伺服電機(jī))的轉(zhuǎn)子輸出軸固定配合，編碼器1的碼盤與伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)子固定。此種實(shí)施方式的刀盤鎖緊機(jī)構(gòu)需要單獨(dú)設(shè)置。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。