伺服刀具系统.pdf

本发明公开了一种伺服刀具系统，该伺服刀具系统包括主刀盘和伺服刀机构，在主刀盘上设置有下精车刀，在伺服刀机构上设置有上精车刀；在伺服刀机构上的伺服电机驱动下，通过丝杠传递动力，通过滑板和滑轨相互配合来控制进给方向，通过同时控制伺服刀机构上的上精车刀和主刀盘上的下精车刀，使上述两个车刀分别在X轴方向进给和在Y轴方向进退刀，实现工件两个端面的同步精加工，从而完成本发明；根据本发明提供的伺服刀具系统具有加工精度高、效率高等特点。

权利要求书
1.  一种伺服刀具系统，其特征在于，该伺服刀具系统包括 主刀盘(1)和伺服刀机构(2)；
其中，在所述主刀盘(1)和伺服刀机构(2)上分别设置 有切削刀具，且所述主刀盘(1)和伺服刀机构(2)的切削刀 具分别位于待加工工件的上方和下方。

2.  根据权利要求1所述的伺服刀具系统，其特征在于，在所 述主刀盘(1)上设置有多把刀具，其中至少有一把刀具为下精 车刀(11)，当所述下精车刀(11)位于非加工位置时，所述伺 服刀机构(2)自动锁紧，无进给。

3.  根据权利要求2所述的伺服刀具系统，其特征在于，在所 述伺服刀机构(2)上设置有上精车刀(21)，当主刀盘(1)上 的下精车刀(11)位于加工位置时，所述上精车刀(21)可沿 Y轴方向移动，进行对刀或退刀动作。

4.  根据权利要求3所述的伺服刀具系统，其特征在于，所述 下精车刀(11)和上精车刀(21)在对刀完成后，分别同时开 始进给，同时完成切削。

5.  根据权利要求4所述的伺服刀具系统，其特征在于，加工 待加工工件时，所述下精车刀(11)和上精车刀(21)在Y轴 方向上的垂直距离保持不变。

6.  根据权利要求1所述的伺服刀具系统，其特征在于，在所 述伺服刀机构(2)的上方设置有驱动所述伺服刀机构(2)运 转的伺服电机(22)。

7.  根据权利要求1所述的伺服刀具系统，其特征在于，在所 述伺服刀机构(2)上设置有控制切削刀具进刀和退刀的丝杠 (23)。

8.  根据权利要求1所述的伺服刀具系统，其特征在于，所述 伺服刀具系统还包括沿Y轴方向设置的机床主轴，在所述机床 主轴上固定安装有待加工工件。

9.  根据权利要求8所述的伺服刀具系统，其特征在于，所述 下精车刀(11)和上精车刀(21)的进给方向指向所述机床主 轴的轴心。

说明书伺服刀具系统
技术领域
本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种伺服刀具系 统。
背景技术
当前，国产数控机床发展迅猛，并向高速、高效、高精度、 柔性化、环保方面发展。我国数控机床的快速发展，急需数控 机床附件的大力跟进，现有机床刀具存在加工精度低、刀具寿 命短、换刀繁琐、设备费用高、劳动力成本大等弊端，围绕国 家及市场需求，研制出高精度的车床用刀具系统迫在眉睫。
由于上述问题的存在，本发明人对现有的刀具系统进行研 究和改进，以期设计出一种可以实现高精度、高效率加工的刀 具系统。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：在该 伺服刀具系统中设置有主刀盘和伺服刀机构，在主刀盘上设置 有下精车刀，在伺服刀机构上设置有上精车刀；在伺服刀机构 上的伺服电机驱动下，通过丝杠传递动力，通过滑板和滑轨相 互配合来控制进给方向，通过同时控制伺服刀机构上的上精车 刀和主刀盘上的下精车刀，使上述两个车刀分别在X轴方向进 给和在Y轴方向进退刀，实现工件两个端面的同步精加工，从 而完成本发明。
本发明目的在于提供以下方面：
(1)一种伺服刀具系统，其特征在于，该伺服刀具系统包 括主刀盘1和伺服刀机构2；
其中，在所述主刀盘1和伺服刀机构2上分别设置有切削刀 具，且所述主刀盘1和伺服刀机构2的切削刀具分别位于待加工 工件的上方和下方。
(2)根据上述(1)所述的伺服刀具系统，其特征在于， 在所述主刀盘1上设置有多把刀具，其中至少有一把刀具为下精 车刀11，当所述下精车刀11位于非加工位置时，所述伺服刀机 构2自动锁紧，无进给。
(3)根据上述(2)所述的伺服刀具系统，其特征在于， 在所述伺服刀机构2上设置有上精车刀21，当主刀盘1上的下精 车刀11位于加工位置时，所述上精车刀21可沿Y轴方向移动,进 行对刀或退刀动作。
(4)根据上述(3)所述的伺服刀具系统，其特征在于， 所述下精车刀11和上精车刀21在对刀完成后，分别同时开始进 给，同时完成切削。
(5)根据上述(4)所述的伺服刀具系统，其特征在于， 加工待加工工件时，所述下精车刀11和上精车刀21在Y轴方向 上的垂直距离保持不变。
(6)根据上述(1)所述的伺服刀具系统，其特征在于， 在所述伺服刀机构2的上方设置有驱动所述伺服刀机构2运转的 伺服电机22。
(7)根据上述(1)所述的伺服刀具系统，其特征在于， 在所述伺服刀机构2上设置有控制切削刀具进刀和退刀的丝杠 23。
(8)根据上述(1)所述的伺服刀具系统，其特征在于， 所述伺服刀具系统还包括沿Y轴方向设置的机床主轴，在所述 机床主轴上固定安装有待加工工件。
(9)根据上述(8)所述的伺服刀具系统，其特征在于， 所述下精车刀11和上精车刀21的进给方向指向所述机床主轴的 轴心。
根据本发明提供的伺服刀具系统，具有如下有益效果：
(1)本发明提供的伺服刀具系统，加工精度高，可以实现 复杂零件的精加工；
(2)本发明提供的伺服刀具系统中伺服刀机构的上精车刀 和主刀盘的下精车刀同时加工待加工工件的上下两个端面，效 率快，节约了加工时间；
(3)本发明中，伺服刀机构的上精车刀和主刀盘的下精车 刀相配合，使得工件只需一次装夹即可实现精加工，减少了设 备费用的同时也大大降低了劳动力成本；
(4)伺服刀机构在预定位置的自锁功能，使其不会干扰主 刀塔其它刀具的工作，延长了刀具的使用寿命。
附图说明
图1示出根据本发明一种优选实施方式的伺服刀具系统的 整体结构侧视图；
图2示出根据本发明一种优选实施方式的伺服刀具系统的 整体结构主视图。
附图标号说明：
1-主刀盘
11-下精车刀
2-伺服刀机构
21-上精车刀
22-伺服电机
23-丝杠
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将 随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说 明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优 于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面， 但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、 “外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工 作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化 描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方 位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限 制。
在根据本发明的一个优选的实施方式中，如图1中所示，所 述伺服刀具系统包括：主刀盘1和伺服刀机构2；其中，在所述 主刀盘1和伺服刀机构2上分别设置有切削刀具，且所述主刀盘1 和伺服刀机构2的切削刀具分别位于待加工工件的上方和下方； 所述主刀盘1和伺服刀机构2的切削刀具形状尺寸可以相同，也 可以不同；所述伺服刀机构2包括控制切削刀具进刀和退刀的丝 杠23、夹持刀具的装置、滑板和滑轨；所述主刀盘1和伺服刀机 构2的切削刀具同时加工待加工工件的上下两个端面；所述主刀 盘1可以通过定位珠或定位销定位，可以保持较高的定位精度。
所述伺服刀具系统还包括沿Y轴方向设置的机床主轴，在 所述机床主轴上固定安装有待加工工件，即待加工工件围绕机 床主轴旋转；优选地，本发明提供的伺服刀具系统应用在立式 机床上，所述立式机床用于加工径向尺寸大而轴向尺寸相对较 小、形状复杂的大型和重型工件。如各种盘、轮和套类工件的 圆柱面、端面、圆锥面、圆柱孔、圆锥孔等，亦可借助附加装 置进行车螺纹、车球面、仿形和磨削等加工；特别地，所述待 加工工件优选为盘类零件。
本发明中，X轴和Y轴都是虚拟的假想方向直线，所述X轴 方向代表前后进给的方向，Y轴方向代表上下进刀和退刀的方 向，是本领域中常用的一种表示方向的方法，本发明中，X轴 和Y轴的方向参照附图1、图2中示出的方向，其中，标有箭头 的方向为正向，即为正方向。本发明中所述上和下是沿着Y轴 方向的两个相对方向，Y轴方向上的运动功能为对刀和退刀，X 轴方向上的运动功能为加工进给。
在一个优选的实施方式中，在所述主刀盘1上设置有多把刀 具，其中至少有一把刀具为下精车刀11，当所述下精车刀11位 于非加工位置时，所述伺服刀机构2自动锁紧，无进给；自动锁 紧后，伺服刀机构2处于未启动状态，可以防止所述伺服刀机构 2干扰主刀塔其他刀具的工作。
在另一个优选的实施方式中，当所述下精车刀11位于加工 位置时，所述伺服刀机构2可沿X轴方向进给，即优选地，所述 伺服刀机构2和主刀盘1沿X轴方向同时起刀，所述伺服刀机构2 和主刀盘1的切削刀具从所述待加工工件的外圆处向圆心方向 进给即从所述待加工工件的外部向内部加工进给。
在一个优选的实施方式中，在所述伺服刀机构2上设置有上 精车刀21，当主刀盘1上的下精车刀11位于加工位置时，所述上 精车刀21可沿Y轴方向移动，进行对刀或退刀动作，所述上精 车刀21和下精车刀11同事沿Y轴方向进刀；根据待加工工件的 尺寸开始对刀，即主刀盘1上的下精车刀11是要对准下端面的， 伺服刀机构2上的上精车刀21是对准工件的上端面的，两把刀对 刀结束后全部锁紧，所述下精车刀11的锁紧是由主刀塔系统种 的锁紧装置来实现的，所述伺服刀机构2的锁紧是由伺服电机21 或由附加装置来实现，由于加工时吃刀量很小，优选地使用伺 服电机21自带的锁紧系统来实现锁紧；通过对刀后，可以精确 地控制好下精车刀11和上精车刀21之间的距离，然后主轴转动， 工件的上下两个端面都处于可以加工的位置，下精车刀11和上 精车刀21同时从所述待加工工件的外圆处向圆心进刀，到达指 定位置后，加工即完成。
在一个优选的实施方式中，所述下精车刀11和上精车刀21 在对刀完成后，分别同时开始进给，同时完成切削，所述下精 车刀11和上精车刀21的起刀位置可以相同，也可以不同，即： 两把刀具的起刀位置可以在一条线上，也可以一前一后，特别 地，相对于下精车刀11，优选上精车刀21的起刀位置离待加工 工件的距离更近一些，使所述待加工工件上端面的加工要比下 端面的加工走刀深一些，更符合实际切削需要；两个精车刀同 时工作，能够提高切削精度，避免重复装夹，使待加工工件的 表面粗糙度达到0.4～0.2。
在进一步优选的实施方式中，加工待加工工件时，所述下 精车刀11和上精车刀21在Y轴方向上的垂直距离保持不变，即 所述下精车刀11的刀尖和上精车刀21的刀尖在Y轴方向上的垂 直距离保持不变，即保持所述待加工工件的加工余量一致，所 述下精车刀11和上精车刀21的吃刀量都优选为0.2～0.5mm，其 中，优选上精车刀21的吃刀量大于下精车刀11的吃刀量。
在所述伺服刀机构2的上方设置有驱动所述伺服刀机构2运 转的伺服电机22，在所述伺服刀机构2上设置有控制切削刀具进 刀和退刀的丝杠23，所述伺服电机22通过丝杠23控制切削刀具 进刀和退刀，所述驱动装置并不仅限于伺服电机22和主刀塔上 的普通电机，也可以是液压马达或者两者结合的驱动方式；在 所述伺服电机22的驱动下，通过所述丝杠23传递动力，本发明 中，所述传动装置不仅限于丝杠23，也可以是光杆、涡轮、蜗 杆、平带、齿形带、链条等，优选为滚珠丝杠；通过滑板和滑 轨相互配合来控制上精车刀21和下精车刀11在Y轴方向上的进 刀和退刀，在X轴方向上的进给，并且使进给有较高的导向精 度和良好的运动平稳性，所述滑板和滑轨也可以是多组，优选 地，多组滑板和滑轨之间关于传动装置相互对称。
在一个优选的实施方式中，所述下精车刀11和上精车刀21 的进给方向指向所述机床主轴的轴心，下精车刀11和上精车刀 21同时从所述待加工工件的外圆处向圆心进刀，当到达待加工 工件的圆心处时，所述伺服刀机构2解除锁紧，向上退刀，所述 上精车刀21到达指定位置时停止；主刀塔向下退刀，所述下精 车刀11到达指定位置，使上下两刀全部脱离待加工工件的被加 工面；主刀塔再向后退刀，当上精车刀21和下精车刀11都完全 脱离待加工工件时，主刀塔高速复位，加工即完成；这样使得 切削的效率大大提高。
根据本发明提供的伺服刀具系统，具有如下有益效果：
(1)本发明提供的伺服刀具系统，加工精度高，可以实现 复杂零件的精加工；
(2)本发明提供的伺服刀具系统中伺服刀机构的上精车刀 和主刀盘的下精车刀同时加工待加工工件的上下两个端面，效 率快，节约了加工时间；
(3)本发明中，伺服刀机构的上精车刀和主刀盘的下精车 刀相配合，使得工件只需一次装夹即可实现精加工，减少了设 备费用的同时也大大降低了劳动力成本；
(4)伺服刀机构在预定位置的自锁功能，使其不会干扰主 刀塔其它刀具的工作，延长了刀具的使用寿命。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细 说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技 术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本 发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进， 这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要 求为准。