一种数控刀塔用防撞纠偏检测装置的制作方法

1.本发明涉及数控机床刀塔稳定装置技术领域，具体为一种数控刀塔用防撞纠偏检测装置。


背景技术：

2.数控机床是一种使用广泛的加工机床，其刀塔上安装若干刀具，分别在不同的加工需求下被调用，刀塔一般是带有横纵驱动、转动驱动的总成，刀具安装在刀盘上，通过转动来调用不同的刀具，并且刀塔进行位移来使刀具到达工作位置，一般而言，刀具刃尖位置都需要与刀塔具有准确的相对位置，数控机床在调用刀具时，可以准确控制其位置，刀具原点才准确。
3.机床在使用过程中，撞刀是一个严重事故，一般是由于加工指令编辑的不合适，导致刀具的刀身或者直接刀盘与工件发生触碰，撞刀发生时，刀盘振动剧烈，振动经由刀盘传递往刀塔座，进而刀塔座的进给传动部件、机床运动件均振动，振动引起若干位置的变形与间隙变化，严重时影响机床精度，所以，刀塔位置的撞刀应当被严格控制。
4.现有技术中，一般都是通过增设预警系统或者紧急急停装置来减轻撞刀振动对机床造成的损坏，都属于滞后性的、亡羊补牢式的结构，并且，刀具与工件在正常加工时的接触瞬间，也会有微量振动，这一振动如果刚性承受，久而久之则对刀盘的位置精度产生影响，也会传递到刀塔座处影响刀具进给精度。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种数控刀塔用防撞纠偏检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
7.一种数控刀塔用防撞纠偏检测装置，纠偏检测装置包括基盘、刀盘，基盘上安装刀盘，基盘轴线与刀盘轴线重合，基盘与刀盘之间设置振动补偿结构，振动补偿结构在刀盘无振动时刚性连接基盘、刀盘，振动补偿结构在刀盘具有杂序振动时松开刀盘与基盘的刚性连接，基盘与刀盘可相对转动。
8.基盘安装在刀塔座上，刀盘上朝外的端面上圆周安装若干刀具，刀塔座带动基盘进行转动，基盘再带动刀盘转动，刀盘上安装的刀具进行切削作业，正常工作状态下，切削振动频率高但振幅很小，此时，基盘与刀盘是刚性连接的，当工件与刀具发生撞刀时，刀盘具有较低频率的大振幅振动，此时振动补偿结构将基盘与刀盘的刚性连接松开，使其能够相对转动，从而刀盘的振动不会全部传递往基盘并影响刀塔座的传动间隙，撞刀发生后，机床应当停机检查，还有一种情况是，正常进刀量的刀具移动然后与工件接触时，刀盘也会发生短时的较大幅度振动，此振动介于撞刀情况与稳定切削情况的振动量之间，此时，因为不好区分是撞刀振动还是吃刀起始的振动，所以，此振动也一并纳入振动补偿中，吃刀起始时，振动补偿结构也松开基盘与刀盘的刚性连接，但因为振动是很快消除的，所以，基盘与
刀盘也很快恢复刚性连接并重新回到基盘与刀盘的起始相对位置上，保证刀具原点不变。
9.进一步的，基盘内设置转动槽，转动槽为弧形并且以基盘轴线为圆心，刀盘包括盘体、活塞块、盘面，盘体转动安装在基盘中央位置，盘体插入基盘的一端径向侧面设置中心对称的活塞块，活塞块在转动槽内滑动连接，在基盘与刀盘相对转动时，活塞块充填其所在的转动槽位置的径向空间，活塞块上以基盘轴线为中心线设置连接两侧端面的过流孔，盘体远离基盘的一侧为盘面，盘面上设置刀具，转动槽圆周两端设置对外连接的注压孔，两端注压孔分别往转动槽内注入压力不等的两股压力油，过流孔在基盘与刀盘振动时连通，过流孔在基盘与刀盘稳定时堵住。
10.基盘与刀盘转动连接，连接处为盘体径向向外设置两个活塞块，活塞块在转动槽内滑动，活塞块将转动槽分隔为两个腔室，两个腔室分别在末端注入不等压力的液压油，
11.当基盘与刀盘稳定状态时，转动槽内液压油的压力差可以将活塞块压紧在其一端并阻止基盘与刀盘的相对转动，基盘与刀盘相当于刚性连接在一起，基盘从刀塔座处获得的转动可以全部施加在刀盘上，
12.当基盘和刀盘振动时，过流孔连通两侧转动槽腔室，压力油可以暂时的迅速导通起来，活塞块不再被“压”在转动槽的一端，而是可以稍微自由的沿转动槽进行滑动，从而可以允许刀盘相对于基盘进行转动，刀盘在振动发生时，可以进行一定退让，防止振动进一步加剧，也防止振动进一步经由基盘向后传递，
13.而对于刀具与工件在加工时的吃刀起始阶段，振动也会导致刀盘相对于基盘的微量转动“退让”，但是，因为后续的振动不再发生，转动槽内高压侧压力油向低压侧流动并不是一直持续的，而是在振动消除后，转动槽内高压侧的压力油因为注压孔的持续压力注入而回复高压，低压侧则因为与该侧注压孔连通而回复到该侧的起始压力，活塞块两侧压力差回复初始值，从而，推动活塞块重新抵住转动槽的一端，刀盘与基盘的相对位置回复初始状态，确保盘面上的刀具以相对于刀塔座准确的位置进行加工。
14.进一步的，刀盘还包括震动球，过流孔中段位置设置扩口环孔，震动球设置在扩口环孔内，震动球直径大于过流孔与转动槽连接端口径。
15.转动槽两端注入的压力油在活塞块处被分隔，只能通过过流孔，进行液压油转移，基盘和刀盘振动时，震动球在扩口环孔内跳动，过流孔连通，稳定工作时，震动球则被高压侧压力油压住而抵靠在扩口环孔的一端，堵住过流孔，实现转动槽的腔室隔离。
16.进一步的，转动槽至少一端设置收窄的限位槽，注压孔设置在限位槽侧壁上。
17.在活塞块被挤压抵靠在转动槽端部设置限位槽，可以为转动槽在该侧可以有充分的位置来设置注压孔，从而活塞块两侧是充分连接不同压力液压油的状态，限位槽尺寸小于活塞块，活塞块在转动槽内滑动时，只能运动到限位槽位置处然后停留，这一位置也是基盘和刀盘相对位置的稳定位置。
18.进一步的，纠偏检测装置还包括第一压力管、第二压力管，注压孔从基盘侧壁上延伸并从表面连接第一压力管、第二压力管，第一压力管和第二压力管分别连接外部稳定压力的液压油源。两个压力管是软管并且带有旋转接头，可以释放刀盘转动时积累的扭转，当然，刀盘的转动换刀可以是正反转补偿的换刀，而不是一直朝一个方向的转动换刀，从而压力管上不会累积过多的扭转，外部提供的压力源可以很稳定，不用在刀塔座上附加过多的复杂稳压结构。
19.进一步的，第二压力管上设置减压阀。减压阀的存在，可以允许转动槽内压力油因为振动而从过流孔连通时，可以存在压力波动，即低压侧的压力油可以从过流孔处获得高压油而持续一小段时间才从第二压力管泄放往其连接的低压源处，
20.在装置稳定工作时：转动槽内过流孔不连通，两侧压力油稳定为其连接的高低压源，
21.当振动发生时，过流孔连通，转动槽内活塞块两侧压力趋向一致，从而基盘与刀盘可以开始相对转动，只要振动持续，则基盘与刀盘就不会回复刚性连接状态，转动槽内高低压侧一直连通；
22.当振动是因为吃刀起始的短暂振动引起，则过流孔短暂连通，转动槽内低压侧则暂时压力升高并因为减压阀存在而暂时保留压力，在振动减轻并消除后，过流孔关闭，转动槽低压侧压力持续通过第二压力管泄放，回复低压状态，促使活塞块回复初始位置。
23.进一步的，第二压力管上减压阀与限位槽之间的段落上设置压力脉动计数器。
24.计数器记录压力波动次数，反映机床在刀具位置的振动次数，减去每次加工时吃刀起始的因素，获知机床因为其他原因引起的振动，如果振动次数过多，则应当对该机床进行维护保养。
25.进一步的，转动槽两端均设置限位槽，第一压力管上也设置减压阀，机床运行活塞块紧贴转动槽一端的减压阀设置流阻，远离活塞块一侧的减压阀完全打开。
26.当正常运行时，活塞块顺时针紧贴转动槽时，上方右侧的嫁女发才设置流阻进行减压作用，而上方左侧减压阀相当于不存在，此为根据机床上工件的转动方向确定的，如果工件转动方向颠倒，刀盘上刀具吃力方向更换，则因为调换活塞块使其在转动槽的另一端抵靠，充分适应机床的运行工况。
27.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过基盘作为中间体来条件性传递刀盘与刀塔座之间的运动，在稳定运行时，基盘与刀盘刚性连接，在振动发生时，可以松开基盘与刀盘的刚性连接，从而刀盘可以微量退让防止振动加剧，并且刀盘振动进一步缩小再传递往基盘以及后续的刀塔座，如果振动是因为刀具与工件切削开始时的接触而引起，则可以在短暂退让后，重新回复刚性连接并且转动槽内两端的压力差而已推动刀盘重新回复相对于基盘的原位，保证刀具原点准确，纠正刀具与工件接触后的偏移量；转动槽低压侧对外连接的第二压力管上设置脉动计数器，可以记录刀盘的振动次数，从而监测机床运行状态，在次数过多时，提醒操作者进行维护。
附图说明
28.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
29.图1是本发明安装在刀塔座上的外形示意图；
30.图2是图1中的视图a-a；
31.图3是图2中的视图b；
32.图4是图2中的视图c-c；
33.图5是本发明转动槽及其连接部件的压力分布状态示意图；
34.图中：1-基盘、11-转动槽、12-限位槽、13-注压孔、2-刀盘、21-盘体、22-活塞块、
221-过流孔、222-扩口环孔、23-震动球、24-盘面、31-第一压力管、32-第二压力管、33-减压阀。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.请参阅图1-图5，本发明提供技术方案：
37.一种数控刀塔用防撞纠偏检测装置，纠偏检测装置包括基盘1、刀盘2，基盘1上安装刀盘2，基盘1轴线与刀盘2轴线重合，基盘1与刀盘2之间设置振动补偿结构，
38.振动补偿结构在刀盘2无振动时刚性连接基盘1、刀盘2，
39.振动补偿结构在刀盘2具有杂序振动时松开刀盘2与基盘1的刚性连接，基盘1与刀盘2可相对转动。
40.如图1、2、4所示，基盘1安装在刀塔座上，刀盘2上朝外的端面上圆周安装若干刀具，刀塔座带动基盘1进行转动，基盘1再带动刀盘2转动，刀盘2上安装的刀具进行切削作业，正常工作状态下，切削振动频率高但振幅很小，此时，基盘1与刀盘2是刚性连接的，当工件与刀具发生撞刀时，刀盘2具有较低频率的大振幅振动，此时振动补偿结构将基盘1与刀盘2的刚性连接松开，使其能够相对转动，从而刀盘2的振动不会全部传递往基盘1并影响刀塔座的传动间隙，撞刀发生后，机床应当停机检查，还有一种情况是，正常进刀量的刀具移动然后与工件接触时，刀盘2也会发生短时的较大幅度振动，此振动介于撞刀情况与稳定切削情况的振动量之间，此时，因为不好区分是撞刀振动还是吃刀起始的振动，所以，此振动也一并纳入振动补偿中，吃刀起始时，振动补偿结构也松开基盘1与刀盘2的刚性连接，但因为振动是很快消除的，所以，基盘1与刀盘2也很快恢复刚性连接并重新回到基盘1与刀盘2的起始相对位置上，保证刀具原点不变。
41.基盘1内设置转动槽11，转动槽11为弧形并且以基盘1轴线为圆心，
42.刀盘2包括盘体21、活塞块22、盘面24，盘体21转动安装在基盘1中央位置，盘体21插入基盘1的一端径向侧面设置中心对称的活塞块22，活塞块22在转动槽11内滑动连接，在基盘1与刀盘2相对转动时，活塞块22充填其所在的转动槽11位置的径向空间，活塞块22上以基盘1轴线为中心线设置连接两侧端面的过流孔221，盘体21远离基盘1的一侧为盘面24，盘面24上设置刀具，
43.转动槽11圆周两端设置对外连接的注压孔13，两端注压孔13分别往转动槽11内注入压力不等的两股压力油，
44.过流孔221在基盘1与刀盘2振动时连通，过流孔在基盘1与刀盘2稳定时堵住。
45.如图2、3所示，基盘1与刀盘2转动连接，连接处为盘体21径向向外设置两个活塞块22，活塞块22在转动槽11内滑动，活塞块22将转动槽11分隔为两个腔室，两个腔室分别在末端注入不等压力的液压油，
46.当基盘1与刀盘2稳定状态时，转动槽11内液压油的压力差可以将活塞块22压紧在其一端并阻止基盘1与刀盘2的相对转动，基盘1与刀盘2相当于刚性连接在一起，基盘1从刀
塔座处获得的转动可以全部施加在刀盘2上，
47.当基盘1和刀盘2振动时，过流孔221连通两侧转动槽11腔室，压力油可以暂时的迅速导通起来，活塞块22不再被“压”在转动槽11的一端，而是可以稍微自由的沿转动槽11进行滑动，从而可以允许刀盘2相对于基盘1进行转动，刀盘2在振动发生时，可以进行一定退让，防止振动进一步加剧，也防止振动进一步经由基盘1向后传递，
48.而对于刀具与工件在加工时的吃刀起始阶段，振动也会导致刀盘2相对于基盘1的微量转动“退让”，但是，因为后续的振动不再发生，转动槽11内高压侧压力油向低压侧流动并不是一直持续的，而是在振动消除后，转动槽11内高压侧的压力油因为注压孔13的持续压力注入而回复高压，低压侧则因为与该侧注压孔13连通而回复到该侧的起始压力，活塞块22两侧压力差回复初始值，从而，推动活塞块22重新抵住转动槽11的一端，刀盘2与基盘1的相对位置回复初始状态，确保盘面24上的刀具以相对于刀塔座准确的位置进行加工。
49.刀盘2还包括震动球23，过流孔221中段位置设置扩口环孔222，震动球23设置在扩口环孔222内，震动球23直径大于过流孔221与转动槽11连接端口径。
50.如图2、3所示，转动槽11两端注入的压力油在活塞块22处被分隔，只能通过过流孔221，进行液压油转移，基盘1和刀盘2振动时，震动球23在扩口环孔222内跳动，过流孔221连通，稳定工作时，震动球23则被高压侧压力油压住而抵靠在扩口环孔222的一端，堵住过流孔221，实现转动槽11的腔室隔离。
51.转动槽11至少一端设置收窄的限位槽12，注压孔13设置在限位槽12侧壁上。
52.如图2、3所示，在活塞块22被挤压抵靠在转动槽11端部设置限位槽12，可以为转动槽11在该侧可以有充分的位置来设置注压孔13，从而活塞块22两侧是充分连接不同压力液压油的状态，限位槽12尺寸小于活塞块22，活塞块22在转动槽11内滑动时，只能运动到限位槽12位置处然后停留，这一位置也是基盘1和刀盘2相对位置的稳定位置。
53.纠偏检测装置还包括第一压力管31、第二压力管32，注压孔13从基盘1侧壁上延伸并从表面连接第一压力管31、第二压力管32，第一压力管31和第二压力管32分别连接外部稳定压力的液压油源。两个压力管是软管并且带有旋转接头，可以释放刀盘2转动时积累的扭转，当然，刀盘2的转动换刀可以是正反转补偿的换刀，而不是一直朝一个方向的转动换刀，从而压力管上不会累积过多的扭转，外部提供的压力源可以很稳定，不用在刀塔座上附加过多的复杂稳压结构。
54.第二压力管32上设置减压阀33。如图5所示，减压阀33的存在，可以允许转动槽11内压力油因为振动而从过流孔221连通时，可以存在压力波动，即低压侧的压力油可以从过流孔221处获得高压油而持续一小段时间才从第二压力管32泄放往其连接的低压源处，
55.在装置稳定工作时：转动槽11内过流孔221不连通，两侧压力油稳定为其连接的高低压源，
56.当振动发生时，过流孔221连通，转动槽11内活塞块22两侧压力趋向一致，从而基盘1与刀盘2可以开始相对转动，只要振动持续，则基盘1与刀盘2就不会回复刚性连接状态，转动槽11内高低压侧一直连通；
57.当振动是因为吃刀起始的短暂振动引起，则过流孔211短暂连通，转动槽11内低压侧则暂时压力升高并因为减压阀33存在而暂时保留压力，在振动减轻并消除后，过流孔221关闭，转动槽11低压侧压力持续通过第二压力管32泄放，回复低压状态，促使活塞块22回复
初始位置。
58.第二压力管32上减压阀33与限位槽12之间的段落上设置压力脉动计数器。
59.计数器记录压力波动次数，反映机床在刀具位置的振动次数，减去每次加工时吃刀起始的因素，获知机床因为其他原因引起的振动，如果振动次数过多，则应当对该机床进行维护保养。
60.转动槽11两端均设置限位槽12，第一压力管31上也设置减压阀，
61.机床运行活塞块22紧贴转动槽11一端的减压阀设置流阻，远离活塞块22一侧的减压阀完全打开。
62.如图5所示，当正常运行时，活塞块22顺时针紧贴转动槽11时，上方右侧的嫁女发33才设置流阻进行减压作用，而上方左侧减压阀相当于不存在，此为根据机床上工件的转动方向确定的，如果工件转动方向颠倒，刀盘上刀具吃力方向更换，则因为调换活塞块22使其在转动槽11的另一端抵靠，充分适应机床的运行工况。
63.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
64.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。