一种可自动对中的数控铣槽机刀架
文献发布时间:2023-06-19 10:25:58
技术领域
本发明属于数控机床技术领域,尤其涉及一种可自动对中的数控铣槽机刀架。
背景技术
将工件摆放在工作台中心后,利用成铣刀(形盘铣刀)对工件进行铣槽加工。需要对装置中铣刀的位置进行调整,以使通过铣刀加工出来的工件符合相关标准。
现在,主流的方法是刻线对中找正方法,先是在机床外由人工在目标齿形中心线位置刻一条线,该线与目标信号键中心线的之间为要求角度,再将被加工工件安装在夹具上,由人工手动操作机床铣刀轴向移动,将铣刀的中心对准被加工工件所刻线位置,且铣刀的对中主要靠人工目测,对中误差较大,导致加工出的工件中心线与标准要求之间容易出现较大的误差。人工对中的效率非常低,此外,找正操作过程中,需要调整机床的铣刀中心距位置,容易损坏铣刀,为此急需解决上述技术问题。
因此,需要一种可自动对中的数控铣槽机刀架,能够快速、准确的实现铣刀的对中操作。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种可自动对中的数控铣槽机刀架,能够快速、准确的实现铣刀的对中操作。
本发明提供的基础方案为:
一种可自动对中的数控铣槽机刀架,包括机架、窜刀对中机构和刀架滑板;刀架滑板上设有刀杆,刀杆包括小轴端、大轴端和安装部;窜刀对中机构固定在机架上,用于移动刀架滑板实现窜刀;
刀架滑板上还设有主轴,主轴与大轴端连接,用于驱动刀杆转动,主轴朝向刀杆的面为基准面;安装部上距离主轴由远到近依次设有小轴端隔套、铣刀和大轴端隔套;大轴端的端面至主轴基准面的距离为D,大轴端隔套长度为C;
还包括找正机构和控制单元;找正机构包括找正芯轴和找正块;找正块的厚度为B,找正芯轴直径为F;找正块与大轴端隔套远离主轴的一面贴合,且找正块中心与安装部中心对齐;找正芯轴可拆卸的安装在工作台上,且找正芯轴与工作台同心;找正芯轴及主轴位于找正块的同侧,找正芯轴圆面与找正块的距离为E;小轴端到大轴端的移动方向为Y轴正向;
控制单元用于计算H=B/2+E+F/2,还用于将H的数值作为找正数值,控制窜刀对中机构向Y轴正向窜刀H,之后,控制单元初始化Y轴零点,计算并存储此时主轴基准面与工作台中心的距离A=B/2+C+D;
控制单元还用于输入铣刀宽度B′,还用于根据铣刀宽度B′、大轴端隔套长度C和刀杆端面至主轴基准面距离D,计算主轴基准面到铣刀中心的距离A′=B′/2+C+D,并比较A′与A的数值;若A′>A,控制单元控制窜刀对中机构向Y轴正向窜刀(A′-A);若A′ 基础方案工作原理及有益效果: 找正前将找正芯轴安装在工作台上并校正,使找正芯轴与工作台同心。 进行找正时,衡量找正芯轴圆面与找正块的距离E后,控制单元计算找正补偿的距离H=B/2+E+F/2,并控制窜刀对中机构向Y轴正向窜刀H,使找正块中心与工作台中心对齐,从而确定并保证主轴基准面处于设计理论位置,即确保主轴基准面与工件中心的距离为A(A=B/2+C+D)。此时控制单元设置Y轴零点,并在控制单元存储A值。此时,安装部中心与工件中心对齐。 但是,由于铣刀中心与安装部中心不一定严格对齐,因此,在使用装置前,向控制单元输入铣刀宽度B′,控制单元根据铣刀宽度B′,大轴端隔套长度C,刀杆端面至主轴基准面距离D,计算主轴基准面到铣刀中心的距离A′=B′/2+C+D。 之后,控制单元比较A′与A的数值,如果A′=A,说明铣刀中心与工作台中心已对齐,不需要调整。如果A′>A,说明铣刀中心与主轴基准面之间的距离,大于工作台中心与主轴基准面之间的距离,因此,控制单元控制窜刀对中机构向Y轴正向窜刀(A′-A),使铣刀中心与工作台中心对齐。如果A′ 这样,通过上述两次对齐操作,第一次对齐使安装部中心与工作台中心对齐,即使铣刀的中心与安装部中心并不严格对齐,差值也很小;第二次对齐,使铣刀中心与工作台中心对齐,并且,由于有第一次对齐作为基础,第二次对齐可以快速且准确的完成。 综上,使用本装置,可以快速、准确的实现铣刀的对中操作。 进一步,控制单元还用于存储工件的要求公差±G,还用于输入工件加工后槽中线与工件中心的位置度G′;若G′>+G,控制单元控制窜刀对中机构向Y轴负向微调整G;若G′<-G,控制单元控制窜刀对中机构向Y轴正向微调整G。 为了消除工件的加工和装配误差,在铣槽加工对中后,需要对工件铣槽的加工精度进行确认。(工作人员或检测仪)将检查的工件槽中线与工件中心的位置度G′输入控制单元中,控制单元将其与存储的工件要求公差±G进行比较,如果G′∈[-G,+G],则说明工件符合要求,不用进行补偿调整。 如果G′>+G,说明工件中心线距离主轴基准面过近,因此,控制窜刀对中机构向Y轴负向微调整G,以使后续加工的工件符合要求。如果G′<-G,说明工件中心线距离主轴基准面过远,因此,控制窜刀对中机构向Y轴正向微调整G,以使后续加工的工件符合要求。 这样,在实际加工时,若检查到工件的加工不符合要求,控制单元可以根据检查的数据自动进行调整,使后续加工的工件符合要求。 进一步,主轴内设有可沿其轴向滑动的拉杆;拉杆靠近刀杆的一端固设有大拉钉,刀杆的大轴端固设有小拉钉;还包括用于卡住大拉钉及小拉钉的卡爪,卡爪的一端卡死在大拉钉的卡槽内,另一端可在小拉钉的卡槽内滑动,卡爪向拉杆一侧滑动时卡紧小拉钉,卡爪向刀杆一侧滑动时松开小拉钉。 进一步,拉杆远离刀杆的一侧设有蝶簧和液压缸;液压缸固定在刀架滑板上,液压缸的活塞与拉杆固定;蝶簧穿在拉杆上,一端压紧活塞,另一端压紧主轴。 进一步,还包括驱动机构,驱动机构固定在刀架滑板上,用于驱动主轴转动。 进一步,驱动机构包括驱动电机、同步齿形带和带轮。 作为机床领域常见的转动驱动机构,便于安装和检修。 进一步,窜刀对中机构包括丝杠以及驱动丝杠转动的窜中电机,丝杠的螺母与刀架滑板固定;窜中电机与控制单元电连接。 丝杠机构在机床领域的应用非常普遍,便于安装与应用。通过控制窜中电机,可以实现控制刀架滑板的移动。 进一步,窜中电机为步进电机。 精度较高。 进一步,刀架滑板上还固设有角接触轴承,主轴与角接触轴承配合。 进一步,角接触轴承上还设有预紧调整隔套。 附图说明 图1为本发明实施例的结构示意图; 图2为图1中A部的局部示意图; 图3为调整对中时的结构示意图; 图4为图3中B部的局部示意图。 具体实施方式 下面通过具体实施方式进一步详细说明: 说明书附图中的附图标记包括:机架1、窜中电机2、丝杠3、螺母4、刀架滑板5、刀杆6、驱动机构7、主轴8、卡爪9、角接触轴承10、找正芯轴11、找正块12。 实施例一 如图1、图2所示,一种可自动对中的数控铣槽机刀架,包括机架1、窜刀对中机构、刀架滑板5、找正机构、控制单元和驱动机构7。本实施例中,控制单元为机床自带控制器,在其他实施例中,也可以选用独立的工业PC。 刀架滑板5上设有刀杆6,刀杆6包括小轴端、大轴端和安装部。本实施例中,大轴端与小轴端均为7:24锥度接口。 窜刀对中机构固定在机架1上,用于移动刀架滑板5实现窜刀;具体的,窜刀对中机构包括丝杠3以及驱动丝杠3转动的窜中电机2,丝杠3的螺母4与刀架滑板5固定;窜中电机2固定在机架1上,且窜中电机2与控制单元电连接。本实施例中,窜中电机2为步进电机。 刀架滑板5上还设有主轴8,主轴8与大轴端连接,用于驱动刀杆6转动,主轴8朝向刀杆6的面为基准面;刀架滑板5上还固设有角接触轴承10,主轴8与角接触轴承10配合,角接触轴承10上还设有预紧调整隔套。 主轴8内设有可沿其轴向滑动的拉杆;拉杆靠近刀杆6的一端固设有大拉钉,刀杆6的大轴端固设有小拉钉;还包括用于卡住大拉钉及小拉钉的卡爪9,卡爪9的一端卡死在大拉钉的卡槽内,另一端可在小拉钉的卡槽内滑动,卡爪9向拉杆一侧滑动时卡紧小拉钉,卡爪9向刀杆6一侧滑动时松开小拉钉。拉杆远离刀杆6的一侧设有蝶簧和液压缸;液压缸固定在刀架滑板5上,液压缸的活塞与拉杆固定;蝶簧穿在拉杆上,一端压紧活塞,另一端压紧主轴8。 驱动机构7固定在刀架滑板5上,用于驱动主轴8转动,本实施例中,驱动机构7包括驱动电机、同步齿形带和带轮。该驱动机构7作为机床领域常见的转动驱动机构7,便于安装和检修。 安装部上距离主轴8由远到近依次设有小轴端隔套、铣刀和大轴端隔套;大轴端的端面至主轴8基准面的距离为D,大轴端隔套长度为C。 需要说明的是,图3中的B部,正好与工作台的边缘重合。如图3、图4所示,找正机构包括找正芯轴11和找正块12;找正块12的厚度为B,找正芯轴11直径为F;找正块12与大轴端隔套远离主轴8的一面贴合,且找正块12中心与安装部中心对齐;找正芯轴11可拆卸的安装在工作台上,且找正芯轴11与工作台同心;找正芯轴11及主轴8位于找正块12的同侧,找正芯轴11圆面与找正块12的距离为E;小轴端到大轴端的移动方向为Y轴正向。 控制单元用于计算H=B/2+E+F/2,还用于将H的数值作为找正数值,控制窜刀对中机构向Y轴正向窜刀H,之后,控制单元初始化Y轴零点,并存储A值。 控制单元还用于输入铣刀宽度B′,还用于根据铣刀宽度B′、大轴端隔套长度C和刀杆6端面至主轴8基准面距离D,计算主轴8基准面到铣刀中心的距离A′=B′/2+C+D,并比较A′与A的数值;若A′>A,控制单元控制窜刀对中机构向Y轴正向窜刀(A′-A);若A′ 控制单元还用于存储工件的要求公差±G,还用于输入工件加工后槽中线与工件中心的位置度G′;若G′>+G,控制单元控制窜刀对中机构向Y轴负向微调整G;若G′<-G,控制单元控制窜刀对中机构向Y轴正向微调整G。 具体实施过程如下: 找正前将找正芯轴11安装在工作台上并校正,使找正芯轴11与工作台同心。 进行找正时,衡量找正芯轴11圆面与找正块12的距离E后,控制单元计算找正补偿的距离H=B/2+E+F/2,并控制窜刀对中机构向Y轴正向窜刀H,使找正块12中心与工作台中心对齐,从而确定并保证主轴8基准面处于设计理论位置,即确保主轴8基准面与工件中心的距离为A(A=B/2+C+D)。此时控制单元设置Y轴零点,计算并存储此时主轴8基准面与工作台中心的距离A=B/2+C+D。此时,安装部中心与工件中心对齐。 但是,由于铣刀中心与安装部中心不一定严格对齐,因此,在使用装置前,向控制单元输入铣刀宽度B′,控制单元根据铣刀宽度B′,大轴端隔套长度C,刀杆6端面至主轴8基准面距离D,计算主轴8基准面到铣刀中心的距离A′=B′/2+C+D。
- 一种可自动对中的数控铣槽机刀架
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