[發明專利]直驅式伺服刀架

有效

• 申請號: 201110197712.3
• 申請日: 2011-07-14
• 公開（公告）號: CN102240917A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 張義民;閆明;楊周;黃賢振;史榮生
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B23Q3/157
• 分類號: B23Q3/157;B23Q11/12
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

技術領域

本發明屬于數控機床用刀架技術領域，特別涉及一種直驅式伺服刀架。

背景技術

車削加工中心及車銑復合加工中心是航空、航天、軍工等工業領域的重要加工設備。數控刀架是車削加工中心及車銑復合加工中心的核心功能部件，其性能和結構直接影響機床的切削性能和切削效率，體現了機床的設計和制造水平。刀架的基本功能：一是固定刀具，二是實現自動換刀。根據實現換刀動作的驅動方式，可以把刀架分為手動刀架、電動刀架(普通電機驅動)、液壓刀架(液壓馬達驅動)、伺服刀架(伺服電機驅動)等。

中國發明專利93110072.0公開了一種齒盤定位刀架，該刀架是靠人工轉動刀架手柄使上、下齒盤快速嚙合，這種驅動形式難以達到較高的效率。

中國發明專利98113481.5公開了一種普通電機驅動數控刀架，該刀架的刀盤靠普通電機帶動凸輪實現轉位和初定位，靠齒盤實現精確定位，這種刀架可靠性低，一般用于低端數控機床。

中國發明專利200710156376.1公開了一種新型液壓刀架，該刀架通過定位油缸對刀盤進行定位，通過液壓馬達帶動刀盤轉動，其體積較大。

論文《基于DSP下的伺服刀架控制系統設計》提到了一種伺服刀架，該刀架由伺服電機通過齒輪系統驅動刀盤轉位，并實現刀盤初定位，靠三聯齒盤實現齒盤精確定位，這種刀架受到傳動系統的影響在初定位時精度較差，在精定位時容易產生沖擊和振動，影響加工精度。

發明內容

針對現有數控刀架的缺陷與不足，本發明提供一種直驅式伺服刀架，該刀架包括外殼體、力矩電機、盤形連接件、主軸、動齒盤、定齒盤和鎖緊齒盤，刀架由力矩電機直接驅動，力矩電機位于刀架后端，力矩電機定子固定在外殼體上，力矩電機轉子通過盤形連接件與主軸后端固定，動齒盤與主軸前端固定，定齒盤固定在外殼體上，鎖緊齒盤套裝在主軸上并與動齒盤、定齒盤配合安裝構成三聯齒盤機構。

所述力矩電機定子左端設有凸緣，壓緊左端密封圈，定子內部設有冷卻水套，冷卻水套上開設環形凹槽，冷卻水套與定子之間形成環形冷卻水槽，冷卻水套兩端設置有密封槽并設圓形密封圈密封。

所述冷卻水套與主軸的空腔內設有前活塞、后活塞，鎖緊齒盤與前活塞固定，前活塞與冷卻水套內凸緣形成油腔Ⅰ，后活塞套裝于前活塞的凸緣上，兩活塞之間形成油腔Ⅱ。

所述后活塞與盤形連接件之間設置有滾針推力軸承Ⅰ。

所述主軸與盤形連接件之間、主軸與動齒盤之間通過主軸的矩形花鍵實現周向定位，通過螺栓實現軸向定位。

本發明的有益效果是：

⑴?力矩電機通過主軸直接驅動刀盤，省去了齒輪機構、蝸桿機構、凸輪機構等中間傳動、變速環節，避免了傳動件之間的間隙帶來的傳動誤差，有效提高了刀架的可靠性和精度；

⑵?刀架結構簡單緊湊、占用空間小，維護成本低；

⑶?刀架傳動部分的轉動慣量降低，提高了傳動效率，運行平穩，噪音小；

⑷?力矩電機采用冷卻水套進行水冷，冷卻水套上設環形凹槽增加了冷卻水道的長度，使定子冷卻更加均勻，有效減少熱變形。

附圖說明

圖1是本發明實施例的整體結構示意圖；

圖2是本發明實施例的主軸與動齒盤裝配示意圖；

圖3是本發明實施例的冷卻水套結構示意圖；?

圖4是三聯齒盤機構嚙合示意圖；

圖5是三聯齒盤機構分離示意圖；

圖中：1力矩電機轉子，2力矩電機定子，3冷卻水套，3.1后密封槽，3.2環形冷卻水槽，3.3前密封槽，4盤形連接件，5主軸，5.1花鍵，6動齒盤，7定齒盤，8鎖緊齒盤，9前活塞，9.1油腔Ⅰ，9.2油腔Ⅱ，10后活塞，11外殼體，12滾針推力軸承????????????????????????????????????????????????，13螺栓，14螺栓，15螺栓，16螺栓，17螺栓，18刀盤安裝螺紋孔，19后端蓋，20圓形密封圈，21角度編碼器，22螺栓，23滾針推力軸承，24調整墊片，25定位銷。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。