專利名稱：提高自動轉(zhuǎn)換銑頭分度精度的驅(qū)動及傳動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)控銑床技術(shù)領(lǐng)域，尤其是數(shù)控銑床的自動轉(zhuǎn)換銑頭的驅(qū)動及傳動技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自動立-臥旋轉(zhuǎn)銑頭是數(shù)控銑床的重要功能部件。裝配了自動立-臥旋轉(zhuǎn)銑頭的數(shù)控銑床，能在一次裝夾工件后，完成銑、鏜、鉆孔工序和各種復(fù)雜輪廓表面、型腔工件的加工；具有用途廣泛、一機多用、加工剛性強等特點?，F(xiàn)有的自動轉(zhuǎn)換銑頭的自動旋轉(zhuǎn)分度的驅(qū)動工作方法首先是使自動立一臥旋轉(zhuǎn)銑頭在液壓油缸驅(qū)動下，通過齒條、齒輪和齒圈等傳動機構(gòu)的運動，實現(xiàn)銑頭的立一臥旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。另外還采用齒條活塞傳動，通過調(diào)整活塞兩端的直線行程定位，間接控制銑頭的旋轉(zhuǎn)角度定位。這種方法的優(yōu)點是銑頭立一臥旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)及操作都較為簡單。缺點是活塞直線行程定位為間接定位，與銑頭旋轉(zhuǎn)角位移的實際需求定位間有較長的傳動鏈，并且，齒條活塞的直線往復(fù)運動是由液壓油的推動來實現(xiàn)的，油壓系統(tǒng)的油壓剛度對銑頭的旋轉(zhuǎn)精度影響非常大。油液在溫度一定時壓力增加體積縮小，具有一定的壓縮性，因壓縮性微小，一般忽略不計，即認為油液是不可壓縮的，而空氣是可壓縮的，且壓縮性很大，因此，當液壓系統(tǒng)中侵入了空氣后，其中一部分空氣溶解于壓力油中，另一部分則形成氣泡浮游在壓力油里。當液壓系統(tǒng)產(chǎn)生壓縮時，油液中的空氣因壓縮性大，使得液壓傳動剛度嚴重下降，它所產(chǎn)生的壓力難以克服運動件的慣性力，使得運動件暫時維持原有運動狀態(tài)(停止狀態(tài))，只有當空氣被壓縮到一定程度時，才能有足夠的力來克服運動件的慣性力而使運動狀態(tài)(啟動)。當液壓系統(tǒng)停止工作后，由于慣性作用，運動件不會立即停止，而是延續(xù)原運動狀態(tài)繼續(xù)前行一段距離后才會停下來，使得壓力油中的空氣膨脹。因此，隨著液壓系統(tǒng)工作循環(huán)而產(chǎn)生反復(fù)的壓縮和膨脹，這樣就使油缸推動精密機械運動時會出現(xiàn)時走時?；驎r快時慢的爬行問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種可提高自動轉(zhuǎn)換銑頭分度精度的驅(qū)動及傳動方法，通過電氣和液壓油路聯(lián)合控制自動轉(zhuǎn)換銑頭的機械傳動系統(tǒng)，且機械傳動系統(tǒng)的活塞直線行程定位采用直接定位，以實現(xiàn)對銑頭自動旋轉(zhuǎn)分度的精確控制，提高銑頭的旋轉(zhuǎn)精度。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)。提高自動轉(zhuǎn)換銑頭分度精度的驅(qū)動及傳動方法，該方法通過電氣和液壓油路聯(lián)合控制自動轉(zhuǎn)換銑頭的機械傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)對銑頭自動旋轉(zhuǎn)分度的控制；所述電氣和液壓油路包括沿油路設(shè)置的油泵、二位四通電磁換向閥、三位四通電磁換向閥，在從三位四通電磁換向閥進出液壓油缸兩側(cè)腔體的油路上分別設(shè)置有第一單向可調(diào)節(jié)流閥和第二單向可調(diào)節(jié)流閥，在油泵至二位四通電磁換向閥之間的油路上設(shè)置有順序調(diào)壓閥和溢流閥，在二位四通電磁換向閥至油泵之間的油路上設(shè)置有單向閥，油泵與電機電連接，二位四通電磁換向閥和三位四通電磁換向閥與電控系統(tǒng)連接；所述機械傳動系統(tǒng)包括內(nèi)部設(shè)置有齒條活塞的液壓油缸，與齒條活塞哨合的齒輪傳動系統(tǒng)、與齒輪傳動系統(tǒng)哨合的齒圈，齒圈與自動轉(zhuǎn)換銑頭旋轉(zhuǎn)部分緊固連接；在齒條活塞的兩端分別設(shè)置有沉孔，對應(yīng)在液壓油缸的兩端頭內(nèi)壁分別設(shè)置有可插入沉孔的圓柱凸臺，在圓柱凸臺內(nèi)部從外端至內(nèi)端依次設(shè)置有可橫向位移的調(diào)整螺釘、彈簧和微調(diào)錐閥以及與微調(diào)錐閥相對的通向沉孔的回油孔；在圓柱凸臺的側(cè)壁上與微調(diào)錐閥的前錐段對應(yīng)的位置開設(shè)有通向回油路徑的通孔，回油路徑與開設(shè)于液壓油缸缸壁上的通向回油系統(tǒng)的油孔相通。本發(fā)明在電氣和液壓油路上電連接有自動控制系統(tǒng)。在電氣和液壓油路上位于油泵前方設(shè)置有精濾器，在電氣和液壓油路上設(shè)置有油壓表。本發(fā)明采用電氣和液壓油路聯(lián)合控制自動轉(zhuǎn)換銑頭的機械傳動系統(tǒng)，通過精確控制銑頭旋轉(zhuǎn)工作速度、緩沖定位速度和提高液壓傳動系統(tǒng)的驅(qū)動剛度，實現(xiàn)了銑頭自動旋轉(zhuǎn)分度的驅(qū)動和精確傳動控制。


圖1是數(shù)控統(tǒng)床自動轉(zhuǎn)換統(tǒng)頭機械傳動系統(tǒng)示意 圖2是內(nèi)部設(shè)置齒條活塞的液壓油缸局部結(jié)構(gòu)示意 圖3是使用本發(fā)明方法的電氣和液壓油路聯(lián)合控制示意 圖4是本發(fā)明的一個電氣控制實施例的示意圖。
具體實施例方式提高自動轉(zhuǎn)換銑頭分度精度的驅(qū)動及傳動方法，該方法通過電氣和液壓油路聯(lián)合控制自動轉(zhuǎn)換銑頭的機械 傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)對銑頭自動旋轉(zhuǎn)分度的控制。如圖1-圖4所示，本發(fā)明的電氣和液壓油路包括沿油路設(shè)置的油泵2、二位四通電磁換向閥7、三位四通電磁換向閥8，在從三位四通電磁換向閥8進出液壓油缸12兩側(cè)腔體的油路上分別設(shè)置有第一單向可調(diào)節(jié)流閥10和第二單向可調(diào)節(jié)流閥11，在油泵2至二位四通電磁換向閥7之間的油路上設(shè)置有順序調(diào)壓閥5和溢流閥6，在二位四通電磁換向閥7至油泵2之間的油路上設(shè)置有單向閥9，油泵2與電機3電連接，二位四通電磁換向閥7和三位四通電磁換向閥8與電控系統(tǒng)連接。在電氣和液壓油路上電連接有自動控制系統(tǒng)。在電氣和液壓油路上位于油泵2前方設(shè)置有精濾器1，在電氣和液壓油路上設(shè)置有油壓表4。機械傳動系統(tǒng)包括內(nèi)部設(shè)置有齒條活塞13的液壓油缸12，與齒條活塞13嚙合的齒輪傳動系統(tǒng)14、與齒輪傳動系統(tǒng)嚙合的齒圈15，齒圈15與自動轉(zhuǎn)換銑頭旋轉(zhuǎn)部分緊固連接；在齒條活塞13的兩端分別設(shè)置有沉孔13-1，對應(yīng)在液壓油缸12的兩端頭內(nèi)壁分別設(shè)置有可插入沉孔的圓柱凸臺12-5，在圓柱凸臺內(nèi)部從外端至內(nèi)端依次設(shè)置有可橫向位移的調(diào)整螺釘12-1、彈簧12-2和微調(diào)錐閥12-3以及與微調(diào)錐閥相對的通向沉孔的回油孔12-4 ;在圓柱凸臺的側(cè)壁上與微調(diào)錐閥的前錐段對應(yīng)的位置開設(shè)有通向回油路徑12-7的通孔12-6，回油路徑12-7與開設(shè)于液壓油缸12缸壁上的通向回油系統(tǒng)的油孔12-8相通。如圖1所示的數(shù)控統(tǒng)床自動轉(zhuǎn)換統(tǒng)頭機械傳動系統(tǒng)示意圖，在液壓油缸12驅(qū)動下，齒條活塞13左、右運動，依次通過齒輪傳動系統(tǒng)14的齒輪14-1、14-2、14-3、14-4最后撥動齒圈15旋轉(zhuǎn)，齒圈與銑頭旋轉(zhuǎn)部分緊固在一起，齒圈旋轉(zhuǎn)帶動銑頭實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換。在工作過程中，為了使齒條活塞13左、右運動得更加平穩(wěn)，工作精度更高，采用了可調(diào)速快速工作行程和可微量調(diào)速慢速緩沖行程二個部分?？烧{(diào)速快速工作行程是根據(jù)銑頭實際旋轉(zhuǎn)速度需要，通過調(diào)整圖3中的第一單向可調(diào)節(jié)流閥10和第二單向可調(diào)節(jié)流閥11實現(xiàn)?？烧{(diào)速慢速緩沖行程是銑頭旋轉(zhuǎn)接近到所需位置時，為減輕旋轉(zhuǎn)慣性力對旋轉(zhuǎn)傳動系統(tǒng)以及定位機構(gòu)的沖擊而設(shè)置的。如圖2所示，當齒條活塞13向左移動，至圓柱凸臺12-5進入沉孔13-1后，沉孔13-1中的液壓油需經(jīng)過回油孔12-4并依次經(jīng)過通孔12-6、回油路徑12_7、油孔12-8進入回油系統(tǒng)流走，為了控制齒條活塞13的最后行程L的緩沖速度，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘12-1，調(diào)整彈簧12-2對微調(diào)錐閥12-3的壓緊力，使流過回油孔12_4的回油得到控制，達到微量調(diào)控減緩齒條活塞13在L段行程的運動速度，實現(xiàn)微量調(diào)控旋轉(zhuǎn)銑頭的速度。為了提高銑頭的旋轉(zhuǎn)工作精度，就要提高油壓系統(tǒng)的油壓剛度。為此需要消除液壓系統(tǒng)中滲入的氣體，在開機時通過電控系統(tǒng)自動啟動油缸排氣程序進行排氣。圖3為銑頭自動立臥轉(zhuǎn)換時的電氣和液壓油路聯(lián)合控制示意圖。精濾器I用于過濾油中雜質(zhì)，油泵2為液壓油路提供壓力油，電機3帶動高壓油泵工作，油壓表4用于監(jiān)測油路壓力，順序調(diào)壓閥5用于調(diào)整油缸腔體排氣工況下的液壓大小，溢流閥6用于限定整個液壓系統(tǒng)驅(qū)動銑頭旋轉(zhuǎn)工作時的最高油液工作壓力，二位四通電磁換向閥7用于控制油路進入排氣工況或進入驅(qū)動銑頭旋轉(zhuǎn)的工況，三位四通電磁換向閥8處于4DT時，使油缸12處于待機狀態(tài)，三位四通電磁換向閥8處于3DT或5DT時，使油路分別向左腔或右腔注油，實現(xiàn)油缸左、右腔排氣或驅(qū)動齒條活塞左、右移動以帶動齒輪旋轉(zhuǎn)銑頭實現(xiàn)立、臥正向或反向旋轉(zhuǎn)，單向閥9用于封堵油路中的液壓在非工作狀態(tài)時流回油箱，避免油管中滲入空氣，第一單向可調(diào)節(jié)流閥10和第二單向可調(diào)節(jié)流閥11分別用于調(diào)節(jié)流出液壓油缸左、右腔的油液流速，使油缸工作時有一定的背壓，提高油缸運行平穩(wěn)性。本發(fā)明的工作過程如下:電機3啟動后帶動油泵2開始工作，當二位四通電磁換向閥7處于IDT狀態(tài)時，整個油路處于排氣工作狀態(tài)，通過三位四通電磁換向閥8經(jīng)多次循環(huán)換向至3DT或5DT位置， 將有一定壓力的油導(dǎo)入油缸腔體二側(cè)將空氣排出。為了使排氣時間又短效果又好，需調(diào)整進入油缸腔體排氣的油液有一定的壓力，壓力越高排氣效果越好。然而，進入排氣工況時，齒條活塞及齒輪傳動系統(tǒng)因銑頭功能需要，處于自鎖狀態(tài)，機構(gòu)受力過大會造成損壞。而壓力過低，則排氣時間過長，且收效不明顯。為此，本發(fā)明在油路上設(shè)置了順序調(diào)壓閥5，通過調(diào)整油壓至較佳狀態(tài)，以保證排氣效果，使油缸推動精密機械工作時能得到平穩(wěn)的運動、精確的定位和可靠的工作效果。當二位四通電磁換向閥7處于2DT狀態(tài)時，整個油路處于驅(qū)動銑頭實現(xiàn)立、臥旋轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)，通過三位四通電磁換向閥8至3DT或5DT位置，將溢流閥6調(diào)定的高壓油導(dǎo)入油缸的左腔或右腔，推動齒條活塞、齒輪傳動系統(tǒng)帶動銑頭正、反旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)立、臥狀態(tài)的工況轉(zhuǎn)換。對排氣液壓循環(huán)油路上的自動控制，可根據(jù)需要采取電氣控制或數(shù)字控制或其他可行的控制方式。圖4所示是一個與液壓油路自動排氣相配套的電氣控制系統(tǒng)。圖中。KA2和KA3是圖3中三位四通電磁換向閥8分別向左或右換向的繼電器，KTU KT2是控制三位四通電磁換向閥8左、右換向的動作計數(shù)器，KT3是控制自動排氣循環(huán)程序進入或結(jié)束的計數(shù)器。按下SB2按鈕，電機3啟動運行，同時繼電器KA2得電，KA2的輔助接點動作，常閉觸電斷開，常開觸點閉合，電磁閥3DT線圈得電,三位四通電磁換向閥5DT位置排氣一次，同時時間繼電器KT1，KT3線圈得電開始計時，當KTl計時若干秒后，KTI的輔助觸點開始動作，常閉觸點斷開，KA2線圈失電，三位四通電磁換向閥5DT位置排氣結(jié)束，常開觸點閉合，KA3線圈得電，KA3輔助常開觸點閉合，電磁閥5DT線圈得電，三位四通電磁換向閥3DT位置排氣一次，同時，時間繼電器KT2線圈得電計時若干秒，當KT2計時若干秒后，KT2的輔助常閉觸點動作斷開，時間繼電器KTI斷電復(fù)位，KA2開始動作，三位四通電磁換向閥5DT位置排氣第二次，三位四通電磁換向閥開始循環(huán)排氣，循環(huán)若干次后，時間計數(shù)器KT3線圈得電，KT3的常開觸電動作，時間繼電器KAlO線圈得電，KAlO常開輔助觸點閉合實現(xiàn)自保，KAlO常閉輔助觸點斷開，自動斷開三位·四通電磁換向閥排氣控制線路。
權(quán)利要求
1.提高自動轉(zhuǎn)換銑頭分度精度的驅(qū)動及傳動方法，其特征在于，該方法通過電氣和液壓油路聯(lián)合控制自動轉(zhuǎn)換銑頭的機械傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)對銑頭自動旋轉(zhuǎn)分度的控制；所述電氣和液壓油路包括沿油路設(shè)置的油泵(2)、二位四通電磁換向閥(7)、三位四通電磁換向閥(8)，在從三位四通電磁換向閥(8)進出液壓油缸(12)兩側(cè)腔體的油路上分別設(shè)置有第一單向可調(diào)節(jié)流閥(10)和第二單向可調(diào)節(jié)流閥(11)，在油泵(2)至二位四通電磁換向閥(7)之間的油路上設(shè)置有順序調(diào)壓閥(5)和溢流閥(6)，在二位四通電磁換向閥(7)至油泵(2)之間的油路上設(shè)置有單向閥(9)，油泵(2)與電機(3)電連接，二位四通電磁換向閥(7)和三位四通電磁換向閥(8)與電控系統(tǒng)連接；所述機械傳動系統(tǒng)包括內(nèi)部設(shè)置有齒條活塞(13)的液壓油缸(12)，與齒條活塞(13)嚙合的齒輪傳動系統(tǒng)(14)、與齒輪傳動系統(tǒng)嚙合的齒圈(15)，齒圈(15)與自動轉(zhuǎn)換銑頭旋轉(zhuǎn)部分緊固連接；在齒條活塞(13)的兩端分別設(shè)置有沉孔(13-1)，對應(yīng)在液壓油缸(12)的兩端頭內(nèi)壁分別設(shè)置有可插入沉孔的圓柱凸臺(12-5)，在圓柱凸臺內(nèi)部從外端至內(nèi)端依次設(shè)置有可橫向位移的調(diào)整螺釘(12-1)、彈簧(12-2)和微調(diào)錐閥(12-3)以及與微調(diào)錐閥相對的通向沉孔的回油孔(12-4);在圓柱凸臺的側(cè)壁上與微調(diào)錐閥的前錐段對應(yīng)的位置開設(shè)有通向回油路徑(12-7)的通孔(12-6)，回油路徑(12-7)與開設(shè)于液壓油缸(12)缸壁上的通向回油系統(tǒng)的油孔(12-8)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高自動轉(zhuǎn)換銑頭分度精度的驅(qū)動及傳動方法，其特征在于，在電氣和液壓油路上電連接有自動控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述提高自動轉(zhuǎn)換銑頭分度精度的驅(qū)動及傳動方法，其特征在于，在電氣和液壓油路上 位于油泵(2)前方設(shè)置有精濾器(1)，在電氣和液壓油路上設(shè)置有油壓表(4)。
全文摘要
提高自動轉(zhuǎn)換銑頭分度精度的驅(qū)動及傳動方法，電氣和液壓油路包括油泵、二位四通電磁換向閥、三位四通電磁換向閥，在從三位四通電磁換向閥進出液壓油缸兩側(cè)腔體的油路上分別設(shè)置有第一單向可調(diào)節(jié)流閥和第二單向可調(diào)節(jié)流閥，在油泵至二位四通電磁換向閥之間的油路上設(shè)置有順序調(diào)壓閥和溢流閥，在二位四通電磁換向閥至油泵之間的油路上設(shè)置有單向閥，油泵與電機連接，二位四通電磁換向閥和三位四通電磁換向閥與電控系統(tǒng)連接；機械傳動系統(tǒng)包括內(nèi)部設(shè)置有齒條活塞的液壓油缸，與齒條活塞嚙合的齒輪傳動系統(tǒng)、與齒輪傳動系統(tǒng)嚙合的齒圈，齒圈與自動轉(zhuǎn)換銑頭旋轉(zhuǎn)部分緊固連接。本發(fā)明通過電氣和液壓油路聯(lián)合控制機械傳動系統(tǒng)，機械傳動系統(tǒng)的活塞直線行程定位采用直接定位，可實現(xiàn)對銑頭自動旋轉(zhuǎn)分度的精確控制，提高銑頭旋轉(zhuǎn)精度。
文檔編號B23Q5/12GK103240635SQ20131018706
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月20日
發(fā)明者董躍, 師如華, 李再參, 徐敏, 蔣杰, 羅慶豐, 蒲宏毅 申請人:云南省機械研究設(shè)計院