一种氟塑旋切装置.pdf

本发明公开了一种氟塑旋切装置，包括旋转驱动单元和进给驱动单元，其中旋转驱动单元包括主动齿轮、从动齿轮、旋转主轴以及顶针机构，氟塑棒一端与旋转主轴固定连接以被同步驱动旋转，另一端通过顶针机构顶紧，动力通过主动齿轮传递至从动齿轮并进而通过旋转主轴带动该氟塑棒旋转；进给驱动单元包括间两进给丝杠、导轨机构以及设置在导轨机构端部的刀具，动力通过两丝杠同步驱动所述导轨机构移动，进而带动所述刀具进给，使之与旋转中的氟塑棒接触并进而根据设定的进给距离伸入其中进行旋切，获得相应厚度的氟塑薄膜。本发明的装置可以解决目前的氟塑旋切机构旋切薄膜厚度误差大，精度不高，加工的薄膜厚度有限以及不适应大扭矩厚板旋切的技术问题。

权利要求书
1.  一种氟塑旋切装置，用于对氟塑棒料进行旋切以生成相应厚度的氟塑薄膜，其中，该装置包括用于驱动氟塑棒旋转的旋转驱动单元和用于驱动旋切刀具进给以切削氟塑棒的进给驱动单元，其特征在于，
所述旋转驱动单元包括主动齿轮、与该主齿轮啮合的从动齿轮、与从动齿轮同步旋转的旋转主轴以及设置在相对从动齿轮另一端的顶针机构，其中所述氟塑棒一端与所述旋转主轴固定连接以被同步驱动旋转，另一端通过所述顶针机构顶紧，动力通过所述主动齿轮传递至从动齿轮并进而通过所述旋转主轴带动该氟塑棒旋转；
所述进给驱动单元包括间隔一定距离并行设置的两进给丝杠、与所述丝杠配合并可在其驱动下相对所述旋转主轴径向移动的导轨机构以及设置在所述导轨机构端部的刀具，动力通过所述两丝杠同步驱动所述导轨机构移动，进而带动所述刀具进给，使之与旋转中的氟塑棒接触并进而根据设定的进给距离进行旋切，获得相应厚度的氟塑薄膜。

2.  根据权利要求1所述的一种氟塑旋切装置，其中，所述导轨机构具有相对布置的两侧导轨，每侧导轨包括位于上方的副导轨和位于下方的副导轨，整体形成双工字型导轨结构，各导轨均通过导轨支撑件支撑配合。

3.  根据权利要求1或2所述的一种氟塑旋切装置，其中，所述工字型导轨的每侧导轨包括位于上部的主导轨和下部的副导轨，各导轨采用支承结构进行支撑和导向，其中，主导轨与对应的支承结构之间的间隙设置有调整镶条，同时副导轨与对应的支承结构之间的间隙也设置有调整镶条，用以减小和调整导轨与相对滑动的支承结构间的间隙，保证进给精度。

4.  根据权利要求1-3中任一项所述的一种氟塑旋切装置，其中，所述旋转主轴转速和切刀进给速度采用电子齿轮控制，即对旋转主轴和进给速度之间进行闭环控制逻辑，可通过调整旋转主轴转速和进给驱动电机转速之间的比例关系，实现对旋切的厚度薄膜的变化。

5.  根据权利要求1-4中任一项所述的一种氟塑旋切装置，其中，所述旋转驱动单元还包括第二齿轮组，其相对所述主动齿轮和从动齿轮组成的第一齿轮组设置在另一端，该第二齿轮组包括主动齿轮和相互啮合的从动齿轮，其中 第二齿轮组的从动齿轮与所述顶针同轴，该第二齿轮组与第一齿轮组同轴连接并均连接到外部动力上，可同步转动，以用于从两侧同步驱动氟塑棒旋转。

6.  根据权利要求1-5中任一项所述的一种氟塑旋切装置，其中，所述顶针机构包括顶针以及与其动力连接的液压缸，所述顶针通过液压缸驱动实现移动，从而实现对氟塑棒的顶紧。

7.  根据权利要求1-6中任一项所述的一种氟塑旋切装置，其中，所述两丝杠分别与一组锥齿轮组动力连接，驱动电机输出轴同时与两锥齿轮组的输入轴连接，用以将动力通过对应的锥齿轮输出至丝杠。

说明书一种氟塑旋切装置
技术领域
本发明属于氟塑料薄膜旋切加工技术领域，具体涉及一种氟塑旋切装置。
背景技术
氟塑薄膜通常通过旋切的方式加工得到，即将作为氟塑薄膜坯料的氟塑棒固定在旋转主轴上，通过旋转机构带动旋转主轴旋转进而带动氟塑棒转动，同时在氟塑棒转动的切削方向上设置切削刀具，通过刀具沿径向的进给，同时对旋转主轴和进给主轴之间增加闭环控制逻辑，实现对氟塑棒的旋切，形成相应厚度的薄膜，并通过后续的收卷装置收卷。
目前，对于用于氟塑薄膜加工旋切的机械，通常是由木材旋切机或车床改造而来。例如中国专利文献CN87100385Y公开了一种数控薄膜旋切机，其中，工件装在主轴与尾座顶尖之间，主轴的旋转由主传动电动机通过主轴箱齿轮传动主轴而得，收卷装置固定在床身后面。在刀具的进给机构中，采用了预载滚珠丝杆副，在进给伺服电机轴与蜗杆轴之间和蜗轮与滚珠丝杆之间均采用了无键联结。
上述旋切装置通过滚珠丝杆副驱动刀具径向移动，实现对坯料棒的旋切，并通过收卷装置收卷。但是，由于该装置在结构上的局限，仍存在如下问题：1)旋切薄膜厚度误差大，精度不高，2)调整厚度需更换齿轮，可加工薄膜厚度范围小，且无法任意设置薄膜厚度；3)刀具驱动机构结构单薄，不能承受较大力矩，无法适应大扭矩厚板的旋切，且切削宽度有限。4)出膜速度不稳定，不利于收卷。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种氟塑旋切装置，其通过对结构和控制方式的优化和改进，解决目前的氟塑旋切机构旋切薄膜厚度误差大，精度不高，加工的薄膜厚度有限以及不适应大扭矩厚板旋切的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明，提供一种氟塑旋切装置，用于对氟塑棒料进行旋切以生成相应厚度的氟塑薄膜，其中，该装置包括用于驱动氟塑棒旋转的旋转驱动单元和用于驱动旋切刀具进给以切削氟塑棒的进给驱动单元，其特征在于，
所述旋转驱动单元包括主动齿轮、与该主齿轮啮合的从动齿轮、与从动齿轮同步旋转的旋转主轴以及设置在相对从动齿轮另一端的顶针机构，其中所述氟塑棒一端与所述旋转主轴固定连接以被同步驱动旋转，另一端通过所述顶针机构顶紧，动力通过所述主动齿轮传递至从动齿轮并进而通过所述旋转主轴带动该氟塑棒旋转；
所述进给驱动单元包括间隔一定距离并行设置的两进给丝杠、与所述丝杠配合并可在其驱动下相对所述旋转主轴径向移动的导轨机构以及设置在所述导轨机构端部的刀具，动力通过所述两丝杠同步驱动所述导轨机构移动，进而带动所述刀具进给，使之与旋转中的氟塑棒接触并进而根据设定的进给距离伸入其中进行旋切，获得相应厚度的氟塑薄膜。
作为本发明的改进，所述导轨机构具有相对布置的两侧导轨，每侧导轨包括位于上方的副导轨和位于下方的副导轨，整体形成双工字型导轨结构，各导轨均通过导轨支撑件支撑配合。
作为本发明的改进，所述工字型导轨的每侧导轨包括位于上部的主导轨和下部的副导轨，各导轨采用支承结构进行支撑和导向，其中，主导轨与对应的支承结构之间的间隙设置有调整镶条，同时副导轨与对应的支承结构之间的间隙也设置有调整镶条，用以减小和调整导轨与相对滑动的支承结构间的间隙，保证进给精度。
作为本发明的改进，所述旋转主轴转速和切刀进给速度采用电子齿轮控制，即对旋转主轴和进给速度之间进行闭环控制逻辑，可通过调整旋转主轴转速和进给驱动电机转速之间的比例关系，实现对旋切的厚度薄膜的变化。
作为本发明的改进，所述旋转驱动单元还包括第二齿轮组，其相对所述主动齿轮和从动齿轮组成的第一齿轮组设置在另一端，该第二齿轮组包括主动齿轮和相互啮合的从动齿轮，其中第二齿轮组的从动齿轮与所述顶针同轴，该第二齿轮组与第一齿轮组同轴连接并均连接到外部动力上，可同步转动，以用于 从两侧同步驱动氟塑棒旋转。
作为本发明的改进，所述顶针机构包括顶针以及与其动力连接的液压缸，所述顶针通过液压缸驱动实现移动，从而实现对氟塑棒的顶紧。
作为本发明的改进，所述两丝杠分别与一组锥齿轮组动力连接，驱动电机输出轴同时与两锥齿轮组的输入轴连接，用以将动力通过对应的锥齿轮输出至丝杠。
本发明的氟塑料薄膜旋切机，可用于聚四氟乙稀等氟塑材料的加工，具有高精度、大宽幅，最宽可达2米薄膜加工。采用工字型导轨设计，可适应15mm厚板旋切。
本发明中，装在卡轴上的氟塑棒主轴作旋转运动,切刀则按一定的运动学关系向卡轴中心作直线进给运动，即可旋切出预先设定厚度的连续薄膜，所要旋切的薄膜的厚度等于切刀的每转进给量。
本发明中，氟塑棒主轴采用交流伺服电机驱动，可调速控制；切刀进给采用两根精密双螺母滚珠丝杆，通过两个伺服电机和减速机，同步驱动。主轴转速和进刀丝杆转速均采用编码器进行检测，并在主轴转速和丝杆转速之间组成闭环控制系统，根据薄膜厚度，进行转速配比。出薄速度恒定，利于收卷，更极大的提高旋切薄膜的厚度精度。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明的旋切装置主轴转速和切刀进给，采用电子齿轮控制，通过闭环控制，可实现薄膜厚度范围广，且无需更换挂轮即可任意设置。
(2)本发明的旋切装置的主轴传动采用两端同步传动结构，旋切力稳定，刚性好，出薄精度高，可切厚至15毫米的厚板。
(3)本发明的旋切装置中，用于驱动刀具进给的主导轨采用双工字型贴塑矩型导轨，精度高，稳定性好，承载大，避免出现旋切0.03毫米薄膜精度不够，切15毫米厚板刚性不足的后果，从而可实现旋切0.03到15毫米薄膜的目的。
(4)本发明的旋切装置中，刀架中心支承采用可旋转结构，刀具角0到6度可调，且不改变刀尖高度。
附图说明
图1为按照本发明一个实施例的氟塑旋切装置的结构示意图；
图2为按照本发明另一个实施例的氟塑旋切装置的结构示意图；
图3为图1或图2中的氟塑旋切装置的主轴旋转部分的结构示意图；
图4为图1或图2中的氟塑旋切装置的进给驱动单元的结构示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1机床座，2左箱体，3拉杆，4左工字滑板，5右工字滑板，6滑动顶尖，7刹紧油缸，8右箱体，10氟塑棒，20液压缸，31右副导轨，32右主导轨，33左副导轨，34左主导轨，311右副导轨底部调整镶条，312右副导轨侧部调整镶条，321右主导轨侧部调整镶条，331左副导轨底部调整镶条，332左副导轨侧部调整镶条，341左主导轨侧部调整镶条，41第一丝杆，42第二丝杆，51第一锥形齿轮组，52第二锥形齿轮组，53直齿轮组，61编码器，62编码器，71伺服电机，72伺服电机，80减速器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
按照本发明实施例所构建的一种氟塑旋切装置，如图1所示，包括主传动部分、料轴旋转驱动部分、进给驱动部分，其中，主传动部分包括伺服主轴电机72，减速器80，其中机床座上一端设置左箱体2，伺服主轴电机72和减速器80设置在该左箱体2上，伺服主轴电机72输出轴与减速器80连接。
料轴旋转驱动部分包括齿轮组53(例如直齿轮组)、与齿轮组同轴固定连接的编码器61、以及顶针机构，其中齿轮组53包括两相互啮合的直齿轮，其中相互啮合的一个齿轮作为主动齿轮与减速器80输出轴同轴连接，以传输动力至啮合的另一齿轮(其作为从动齿轮)。在位于机床座1的另一端的右箱体8上，其与相对的从动齿轮之间设置有顶针机构，该顶针机构包括顶针以及液压缸，其中顶针与液压缸动力连接，其可驱动所述顶针运动。
所述氟塑棒料10设置在所述从动齿轮与顶针之间，其一端通过从动齿轮上的主轴与该从动齿轮同步转动，另一端与顶针抵接顶紧。优选地，顶针机构设置在右箱体8上，通过该液压缸20的动力驱动所述右箱体8运动，从而实现滑动顶针的移动以顶紧氟塑棒10。编码器61同轴设置在从动齿轮轴上，用以检测齿轮转速进而获取氟塑棒10的旋转。
在一个实施例中，料轴旋转驱动部分还包括另一齿轮组，其相对齿轮组53设置在氟塑棒的另一侧，同样包括主动齿轮和相互啮合的从动齿轮，优选从动齿轮与所述顶针同轴，该齿轮组与另一侧的齿轮组同轴连接并均连接到外部动力上，可同步转动，以用于从两侧同步驱动氟塑棒旋转。这种两侧同步驱动的方式，旋切力稳定，刚性好，出薄精度高，可切厚至15毫米的厚板。
切刀进给部分包括两并行设置的丝杠41和42，两丝杠与导轨机构形成丝杠副，通过两丝杠同步驱动该导轨机构运动。其中，所述导轨机构具有相对布置的两侧导轨，每侧导轨包括位于上方的副导轨和位于下方的副导轨，形成双工字型导轨结构，各导轨均通过导轨支撑件支撑配合。具体地，如图3和4所示，导轨机构包括右副导轨31，右主导轨32，左副导轨33，左主导轨34，左右导轨形成为整体结构，左右导轨之间设置有与两丝杠41和42配合的结构，使得通过丝杠的驱动可以带动导轨机构整体移动。切削刀具设置在导轨机构端部，用以被驱动进给以对氟塑棒10进行旋切。
在一个实施例中，丝杠41与左主导轨34和左副导轨33配合传动，丝杠42与右主导轨32和右副导轨31配合传动。
两丝杠41和42分别与对应的锥齿轮组51和52输出轴连接，锥齿轮组51和52分别与伺服电机71连接，通过伺服电机带动锥齿轮组51和52同步旋转，进而驱动丝杠41和42同步进给，从而驱动对应的主副导轨实现旋切。
在一个实施例中，主轴转速和切刀进给，采用电子齿轮控制方式，即在主轴转速调整和进给电机的工进转速调整之间组成闭环控制系统，对旋转主轴和进给主轴之间进行闭环控制逻辑，主轴转速变化进给电机转速也即刻跟随变化，由于进给采用伺服电机和滚珠丝杆的驱动模式，可满足要精度要求。同时，如需调速薄膜厚度，只需改变主轴转速和进给电机转速之间的比例关系，从而实现薄膜厚度的任意设定，可实现任意厚度薄膜的旋切，特别适用于0.03到 15毫米范围内的薄膜旋切。
如图4所示，在一个实施例中，主导轨优选采用双工字型四导轨贴塑型导轨，该型导轨的左右工字型导轨分别具有上部的主导轨和下部的副导轨，采用四角支承结构对四导轨进行支撑。特别是，在左右主导轨与对应的支撑之间的间隙设置有调整镶条，同时左右副导轨与对应的支撑之间的间隙也设置有调整镶条。具体来说，左副导轨与位于左上部的导轨支撑件之间分别设置有底部调整镶条331和侧部调整镶条332，左主导轨与位于左下部的导轨支撑件之间设置有侧部调整镶条341，右副导轨与位于右上部的导轨支撑件之间分别设置有底部调整镶条311和侧部调整镶条322，右主导轨与位于右下部的导轨支撑件之间设置有侧部调整镶条321。
由于采用四角支承结构，即位于双工字型四角的方向上均设置导轨支撑件，而且导轨与对应支撑件之间设置镶条，可以尽量减小接触面间隙，且该间隙能够通过镶条来调整，使得滑动部件间的间隙更小，可以很好地实现高精度高刚性的传动。特别是上述结构可以更好地协调左右导轨之间的移动，保证双导轨驱动中的同步移动，从而保证薄膜厚度的均匀性。
在一个实施例中，切刀进给部分还可以包括并行设置在锥齿轮组上的编码器62，用于检测进给速度，以便于与氟塑棒旋转速度进行匹配控制。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。