轉差式機床進給系統的制作方法
【專利摘要】轉差式機床進給系統，用于帶平旋盤、或類似于平旋盤機構的機床中；平旋盤的旋轉動力由主馬達通過一組主傳動件輸入；平旋盤的滑塊上裝有刀具，平旋盤的進給由隨平旋盤一起轉動的行星進給裝置驅動，行星進給裝置的動力由伺服電機通過一組進給傳動件輸入，伺服電機由機床的數控系統控制；編碼器通過另一組傳動件與平旋盤相連，編碼器時時為機床的數控系統提供平旋盤的轉速信息；伺服電機、平旋盤、行星進給裝置、編碼器與機床的數控系統形成閉環連接；利用機床數控系統對進給伺服電機轉速的精準控制，通過平旋盤與伺服電機的轉速差實現對平旋盤、或類似于平旋盤機構的進給驅動。
【專利說明】轉差式機床進給系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及機床工具領域，尤其是機床進給系統。
【背景技術】
[0002] 機床的運動主要有兩種，主運動和進給運動；對于不同類型的機床而言，主運動、 進給運動的運動部件也有所不同，例如：臥式車床的主運動是主軸轉動、進給運動是刀架運 動；立式車床的主運動是工作臺轉動、進給運動也是刀架運動；統床的主運動是主軸轉動、 進給運動是工作臺運動。但是，有些復雜機床，進給運動也比較復雜，例如：刨床、鏜床、鏜銑 床、制齒機床等等，以臥式鏜床為例，其主運動是主軸轉動，進給運動是工作臺水平運動、主 軸升降運動，如果主軸中心含有鏜桿，鏜桿的伸縮運動也是進給運動，如果再有平旋盤，平 旋盤上的滑塊移動也是進給運動，因此，整個進給系統相當復雜。
[0003] 隨著數控技術的迅速發展，數控機床已經逐步取代了普通機床，數控機床進給系 統中的大多數復雜機械結構已經被伺服電機所取代，其結構得到簡化，精度得以提升。但 是，到目前為止，有些機床上某些進給機構由于過于復雜，還沒能直接被伺服電機所代替， 比如上述鏜床上平旋盤的進給運動，如圖1所示，平旋盤114套裝在主軸上，平旋盤114的 旋轉動力通過P軸103、P離合器104、Q齒輪105和R齒輪106輸入，平旋盤114的P滑塊 112上裝有P刀具113, P滑塊112沿導軌的運動就是平旋盤114的進給運動，平旋盤114 的進給系統主要由四部分構成：一是隨平旋盤114 一起轉動的P滑塊112、齒條111、U齒輪 110、變速機構109和T齒輪108等一組零件所構成的行星進給裝置；二是行星輪機構116 ; 三是連接行星進給裝置和行星輪機構116的S雙聯齒輪107、V齒輪115等；四是進給動力 源。
[0004] 通常狀況下，帶平旋盤、或類似于平旋盤機構的機床，都具有車削加工功能，對于 需要局部車削、或需要錐孔加工的大型工件來說，采用平旋盤、或類似于平旋盤機構的車削 方法完成加工是性價比較高的選擇，所以，這一機構現在仍然得以保留，甚至還專門利用這 一機構設計出鏜車類機床；對于平旋盤、或類似平旋盤機構的進給系統來說，它們都具有兩 個突出特點：一是為了解決運動中的進給問題必須具有行星進給裝置；二是為了解決行星 進給裝置的動力輸入問題又必須設有復雜的行星輪機構。
【發明內容】
[0005] 為了解決機床中平旋盤、或類似于平旋盤進給機構的數控化問題，本發明提供一 種轉差式機床進給系統，該進給系統利用機床的數控系統對進給伺服電機轉速的精準控 制，通過機床主運動和進給運動的轉速差實現其進給運動，減除了原有的行星輪機構。
[0006] 本發明采取的技術方案是：在帶平旋盤、或類似于平旋盤機構的機床中，平旋盤的 旋轉動力由主馬達通過一組主傳動件輸入；平旋盤的滑塊上裝有刀具，平旋盤的進給由隨 平旋盤一起轉動的行星進給裝置驅動，行星進給裝置的動力由伺服電機通過一組進給傳動 件輸入，伺服電機由機床的數控系統控制；編碼器通過另一組傳動件與平旋盤相連，編碼器 時時為機床的數控系統提供平旋盤的轉速信息；伺服電機、平旋盤、行星進給裝置、編碼器 與機床的數控系統形成閉環連接；利用機床數控系統對進給伺服電機轉速的精準控制，通 過平旋盤與伺服電機的轉速差實現對平旋盤、或類似于平旋盤機構的進給驅動。
[0007] 本發明的有益效果是，利用機床數控系統對進給伺服電機轉速的精準控制，通過 平旋盤與伺服電機的轉速差，解決平旋盤、或類似于平旋盤機構的伺服進給問題，使該進給 系統實現數控化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 圖1是原有鍵床主軸箱傳動機構示意圖。
[0009] 圖2是轉差式機床進給系統傳動機構示意圖。
[0010]圖3是轉差式機床進給系統一實施例結構示意圖。
[0011] 圖4是圖3的左視示意圖。
[0012] 圖5是圖3的局部放大示意圖。
[0013] 圖6是轉差式機床進給系統二實施例結構示意圖。
[0014] 圖7是轉差式機床進給系統三實施例結構示意圖。
[0015] 圖8是圖7的N-N剖視示意圖。
[0016] 圖9是圖7的左視示意圖。
[0017] 圖10是轉差式機床進給系統四實施例結構示意圖。
[0018] 圖11是圖10的另一狀態結構示意圖。
[0019] 圖中：1.鏜桿，2. A齒條，3.齒輪軸，4. A齒輪，5. A軸，6.B齒輪，7. A同步帶輪，8. A 同步帶，9. B同步帶輪，10.伺服電機，11. A主軸，12. C帶輪，13. C皮帶，14. D帶輪，15.主馬 達，16. C同步帶輪，17.編碼器，18. B同步帶，19. D同步帶輪，20.滑塊，21.壓板，22.雙聯 齒輪，23. C齒輪，24. A軸承，25. B軸，26. B軸承，27.箱體，28. C軸承，29. D軸承，30.滑枕， 31. A錐齒輪，32. A絲杠，33. B錐齒輪，34. E軸承，35. A絲母，36. F軸承，37. B主軸，38. G軸 承，39. C錐齒輪，40. C軸，41.接套，42. B絲母，43. B絲杠，44.滑套，45.螺栓，46. A刀具， 47. Η軸承，48. I軸承，49. D錐齒輪，50. J軸承，51. E錐齒輪，52.螺釘，53. T形塊，54. F錐齒 輪，55. Κ軸承，56. L軸承，101.鏜床主軸，102. Ρ齒輪，103. Ρ軸，104. Ρ離合器，105. Q齒輪， 106. R齒輪，107. S雙聯齒輪，108. Τ齒輪，109.蝸輪蝸桿副，110. U齒輪，111.齒條，112. Ρ滑 塊，113. Ρ刀具，114.平旋盤，115. V齒輪，116.行星輪機構，117. Q軸，118. Ρ主軸箱體，119. W齒輪，120. Ρ鏜桿，12L X齒輪，122. R軸。
【具體實施方式】
[0020] 如圖2所示，在帶平旋盤機構的機床中，平旋盤（114)的旋轉動力由主馬達（15)通 過一組主傳動件輸入；平旋盤（114)的Ρ滑塊（112)上裝有Ρ刀具（113)，平旋盤（114)的進 給由隨平旋盤（114) 一起轉動的行星進給裝置驅動，行星進給裝置的動力由伺服電機（10) 通過一組進給傳動件輸入，伺服電機（10)由機床的數控系統控制；編碼器（17)通過另一 組傳動件與平旋盤（114)相連，編碼器（17)時時為機床的數控系統提供平旋盤（114)的轉 速信息；伺服電機（10)、平旋盤（114)、行星進給裝置、編碼器（17)與機床的數控系統形成 閉環連接；利用機床數控系統對進給伺服電機轉速的精準控制，通過平旋盤（114)與伺服 電機（10)的轉速差實現對平旋盤、或類似于平旋盤機構的進給驅動；也就是說，伺服電機 (10) 在行星進給裝置之前與平旋盤（114)之間有一轉數比，當服電機（10)與平旋盤（114) 以等于此轉數比的速比轉動時，行星進給裝置的進給輸入速度恰好為0,此時，平旋盤的進 給也為〇 ;當服電機（10)與平旋盤（114)以大于此轉數比的速比轉動時，行星進給裝置的進 給輸入速度就大于〇、正轉，此時，平旋盤的進給為正向進給；當服電機（10)與平旋盤（114) 以小于此轉數比的速比轉動時，行星進給裝置的進給輸入速度就小于0、反轉，此時，平旋盤 的進給為反向進給；電機（10)與平旋盤（114)的轉速差越大，平旋盤（114)的進給速度也就 越快。此結構減除了原有的行星輪機構。
[0021] 在圖3、圖4、圖5所示的一實施例中，平旋盤與A主軸（11)為一體結構，A主軸 (11) 由B軸承（26)、C軸承（28)支承，A主軸（11)的動力由主馬達（15)通過D帶輪（14)、 C皮帶（13 )和C帶輪（12 )輸入；C同步帶輪（16 )固定在A主軸（11)上，編碼器（17 )通過D 同步帶輪（19)、B同步帶（18)、C同步帶輪（16)與A主軸（11)連接；雙聯齒輪（22)套裝在 A主軸（11)上，雙聯齒輪（22)與A主軸（11)為滑動配合，進給動力由伺服電機（10)通過B 同步帶輪（9)、A同步帶（8)、A同步帶輪（7)、A軸（5)、B齒輪（6)和雙聯齒輪（22)傳至行星 進給裝置；行星進給裝置的主要零件為A齒輪（4)、齒輪軸（3)、K軸承（55)、L軸承（56)、A 齒條（2 )和滑塊（20 ) ;A齒輪（4 )固定裝在齒輪軸（3 )上，齒輪軸（3 )通過K軸承（55)、L軸 承（56)裝在A主軸（11)的平旋盤內，齒輪軸（3)與A齒條（2)嚙合，A齒條（2)固定在滑 塊（20)上，滑塊（20)嵌裝在由壓板（21)構成的導軌內。
[0022] 在圖6所示的二實施例中，A同步帶輪（7 )固定在B軸（25 )的外端，行星進給裝置 的動力由伺服電機（10)通過B同步帶輪（9)、A同步帶（8)、A同步帶輪（7)和B軸（25)輸 入；B軸（25)通過A軸承（24)和D軸承（29)裝在A主軸（11)的中心，B軸（25)的內端固 裝有C齒輪（23)，C齒輪（23)與A齒條（2)嚙合，A齒條（2)固定裝在滑塊（20)上，通過齒 條（2 )直接驅動滑塊（20 )作進給運動。
[0023] 在圖7、圖8、圖9所示的三實施例中，B軸（25)的內端固裝著B錐齒輪（33)，B錐 齒輪（33)與A錐齒輪（31)嚙合，A錐齒輪（31)固裝在A絲杠（32)上，A絲杠（32)通過E 軸承（34)、F軸承（36)裝在A主軸（11)的平旋盤上，A絲杠（32)與A絲母（35)組成絲杠 絲母副，A絲母（35)固裝在滑塊（20)上；通過絲杠絲母副實現平旋盤的進給運動，提高了加 工精度和切削力。
[0024] 在圖10、圖11所示的四實施例中，在B主軸（37)的前端設有45°斜面、止口和T 形環槽，接套（41)的后部設有與B主軸（37)前端對應的45°斜面、凸臺和螺釘孔，B主軸 (37)與接套（41)通過螺釘（52)和T形塊（53)能夠固定連接，并且二者的軸線可以同軸、也 可以在0?90°范圍內呈任意角度；F錐齒輪（54)固裝在B軸（25)上，F錐齒輪（54)與C 錐齒輪（39 )嚙合，C錐齒輪（39 )固裝在C軸（40 )上，C軸（40 )通過G軸承（38 )和J軸承 (50 )分別裝在B主軸（37 )和接套（41)上，C軸（40 )的另一端固裝著E錐齒輪（51)，E錐齒 輪（51)與D錐齒輪（49)嚙合，D錐齒輪（49)固裝在B絲杠（43)上，B絲杠（43)通過Η軸 承（47)、I軸承（48)裝在接套（41)上，Β絲杠（43)與Β絲母（42)組成絲杠絲母副，Β絲母 (42 )固裝在滑套（44 )上，滑套（44 )不能轉動、只能作伸縮運動，滑套（44 )上通過螺栓（45 ) 固裝有Α刀具（46);滑套（44)的伸縮就是Α刀具（46)的進給運動，滑套（44)的動力由伺 服電機（10)通過B同步帶輪（9)、A同步帶（8)、A同步帶輪（7)、B軸（25)、F錐齒輪（54)、 C錐齒輪（39)、C軸（40)、E錐齒輪（51)、D錐齒輪（49)、B絲杠（43)和B絲母（42)輸入，滑 套（44)能夠隨接套（41)在0?90°范圍內任意角度工作，所以，通過A刀具（46)就能加 工不同的平面、錐面或錐孔。
【權利要求】
1. 轉差式機床進給系統，其平旋盤（114)的旋轉動力由主馬達（15)通過一組主傳動 件輸入；其特征是：平旋盤（114)的P滑塊（112)上裝有P刀具（113)，平旋盤（114)的進給 由隨平旋盤（114) 一起轉動的行星進給裝置驅動，行星進給裝置的動力由伺服電機（10)通 過一組進給傳動件輸入，伺服電機（10)由機床的數控系統控制；編碼器（17)通過另一組傳 動件與平旋盤（114)相連，編碼器（17)時時為機床的數控系統提供平旋盤（114)的轉速信 息；伺服電機（10)、平旋盤（114)、行星進給裝置、編碼器（17)與機床的數控系統形成閉環 連接；利用機床數控系統對進給伺服電機轉速的精準控制，通過平旋盤（114)與伺服電機 (10)的轉速差實現對平旋盤、或類似于平旋盤機構的進給驅動。
2. 根椐權利要求1所述的轉差式機床進給系統，平旋盤與A主軸（11)為一體結構，A 主軸（11)由B軸承（26)、C軸承（28)支承，A主軸（11)的動力由主馬達（15)通過D帶輪 (14)、C皮帶（13)和C帶輪（12)輸入；C同步帶輪（16)固定在A主軸（11)上，編碼器（17) 通過D同步帶輪（19)、B同步帶（18)、C同步帶輪（16)與A主軸（11)連接；雙聯齒輪（22) 套裝在A主軸（11)上，雙聯齒輪（22)與A主軸（11)為滑動配合，進給動力由伺服電機（10) 通過B同步帶輪（9)、A同步帶（8)、A同步帶輪（7)、A軸（5)、B齒輪（6)和雙聯齒輪（22) 傳至行星進給裝置；其特征是：行星進給裝置的主要零件為A齒輪（4)、齒輪軸（3)、K軸承 (55)、L軸承（56)、A齒條（2 )和滑塊（20 ) ;A齒輪（4 )固定裝在齒輪軸（3 )上，齒輪軸（3 )通 過K軸承（55)、L軸承（56)裝在A主軸（11)的平旋盤內，齒輪軸（3)與A齒條（2)嚙合，A 齒條（2 )固定在滑塊（20 )上，滑塊（20 )嵌裝在由壓板（21)構成的導軌內。
3. 根椐權利要求1所述的轉差式機床進給系統，A同步帶輪（7)固定在B軸（25)的外 端，行星進給裝置的動力由伺服電機（10)通過B同步帶輪（9)、A同步帶（8)、A同步帶輪（7) 和B軸（25)輸入；其特征是：B軸（25)通過A軸承（24)和D軸承（29)裝在A主軸（11)的 中心，B軸（25)的內端固裝有C齒輪（23)，C齒輪（23)與A齒條（2)嚙合，A齒條（2)固定 裝在滑塊（20 )上，通過齒條（2 )直接驅動滑塊（20 )作進給運動。
4. 根椐權利要求1所述的轉差式機床進給系統，其特征是：B軸（25)的內端固裝著B 錐齒輪（33)，B錐齒輪（33)與A錐齒輪（31)嚙合，A錐齒輪（31)固裝在A絲杠（32)上，A 絲杠（32)通過E軸承（34)、F軸承（36)裝在A主軸（11)的平旋盤上，A絲杠（32)與A絲 母（35)組成絲杠絲母副，A絲母（35)固裝在滑塊（20)上。
5. 根椐權利要求1所述的轉差式機床進給系統，其特征是：在B主軸（37)的前端設有 45°斜面、止口和T形環槽，接套（41)的后部設有與B主軸（37)前端對應的45°斜面、凸 臺和螺釘孔，B主軸（37)與接套（41)通過螺釘（52)和T形塊（53)能夠固定連接，并且二 者的軸線可以同軸、也可以在〇?90°范圍內呈任意角度；F錐齒輪（54)固裝在B軸（25) 上，F錐齒輪（54)與C錐齒輪（39)嚙合，C錐齒輪（39)固裝在C軸（40)上，C軸（40)通過 G軸承（38 )和J軸承（50 )分別裝在B主軸（37 )和接套（41)上，C軸（40 )的另一端固裝著 E錐齒輪（51)，E錐齒輪（51)與D錐齒輪（49)嚙合，D錐齒輪（49)固裝在B絲杠（43)上， B絲杠（43 )通過Η軸承（47 )、I軸承（48 )裝在接套（41)上，B絲杠（43 )與B絲母（42 )組 成絲杠絲母副，Β絲母（42)固裝在滑套（44)上，滑套（44)不能轉動、只能作伸縮運動，滑套 (44)上通過螺栓（45)固裝有Α刀具（46);滑套（44)的伸縮就是Α刀具（46)的進給運動， 滑套（44)的動力由伺服電機（10)通過B同步帶輪（9)、A同步帶（8)、A同步帶輪（7)、B軸 (25)、F錐齒輪（54)、C錐齒輪（39)、C軸（40)、E錐齒輪（51)、D錐齒輪（49)、B絲杠（43)和 B絲母（42)輸入，滑套（44)能夠隨接套（41)在0?90°范圍內任意角度工作，所以，通過 Α刀具（46)就能加工不同的平面、錐面或錐孔。
【文檔編號】B23Q5/36GK104097101SQ201410334311
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】黨金行 申請人:黨金行