发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种带伺服尾座的立式加工中心第四轴，其可实现高效率的尾座辅助加工，大幅提高对工件的定位精度和加工效率，满足自动化加工需求，尤其适用于轴类零件在立式加工中心上的加工。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种带伺服尾座的立式加工中心第四轴，包括底板、工作台、第四轴转台和伺服尾座，所述的底板安装在所述的工作台上，所述的第四轴转台和所述的伺服尾座分别安装在所述的底板的两侧，所述的第四轴转台的两侧分别同轴安装有旋转油缸和卡盘，所述的旋转油缸用于驱动所述的卡盘夹紧或松开工件的一端，所述的伺服尾座包括尾座体、顶尖和伺服电机，所述的尾座体可直线移动地安装在所述的底板上，所述的顶尖安装在所述的尾座体上，所述的顶尖与所述的卡盘位置相对，所述的卡盘和所述的顶尖用于左右夹持固定工件，所述的伺服电机用于驱动所述的尾座体朝向或远离所述的卡盘直线移动，所述的顶尖对工件的顶紧力大小由所述的伺服电机通过控制不同的输出扭矩实现，所述的伺服电机带有编码器，所述的编码器用于向机床控制系统反馈所述的尾座体的位置信息以及所述的顶尖对工件的顶紧力大小。

本发明立式加工中心第四轴通过伺服电机可实现顶尖位置的全行程伺服定位和自动调整，满足第四轴对不同长度工件的加工需要，且对工件的顶紧力完全由伺服电机通过控制不同的输出扭矩实现，控制精度高，此外，更换不同长度的工件时，通过伺服电机即可自动控制完成相应的尾座体位置调整，无需人工介入，可实现高效率的尾座辅助加工，大幅提高对工件的定位精度和加工效率，满足自动化加工需求，尤其适用于轴类零件在立式加工中心上的加工。

作为优选，所述的尾座体的内侧安装有尾座套筒，所述的尾座套筒内横向开设有依次导通的锥孔、螺纹孔和光孔，所述的顶尖的主体部分为与所述的锥孔相适配的锥形，所述的顶尖的主体部分安装在所述的锥孔内，第一螺栓穿过所述的光孔螺纹连接于所述的螺纹孔，所述的第一螺栓用于将所述的顶尖顶出所述的锥孔。顶尖的主体部分通过自身锥度自锁定位于锥孔，定位牢固、可靠。上述第一螺栓的设计，便于将顶尖顶出锥孔，实现顶尖的快速拆卸或更换。

作为优选，所述的底板上安装有并行的线轨和丝杠，所述的线轨上安装有滑块，所述的滑块固定在所述的尾座体的底部，所述的伺服电机的输出端经联轴器与所述的丝杠相连，所述的丝杠上配套安装有螺母，所述的螺母与所述的尾座体相连。在伺服电机的驱动下，丝杠的转动通过螺母转化为尾座体的直线运动，随着尾座体的运动，顶尖随尾座体同步运动，实现对不同长度工件的定位顶紧需要，整个动作过程可靠、精度高。

作为优选，所述的旋转油缸包括同轴设置的回转部分和油缸，所述的回转部分包括拉杆、平面轴承、轴承座和安装座，所述的轴承座可直线运动地安装在所述的安装座内，所述的平面轴承安装在所述的轴承座内，所述的拉杆的一端用于连接所述的卡盘，所述的拉杆的另一端伸入所述的安装座内与所述的平面轴承连接，所述的油缸包括活塞和缸体，所述的缸体的一端与所述的安装座固定连接，所述的活塞可直线运动地安装于所述的缸体，所述的活塞的一端伸出所述的缸体与所述的轴承座通过第二螺栓固定连接，所述的第二螺栓穿过所述的轴承座与所述的活塞螺纹连接，所述的活塞的中部一体设置有径向凸环，所述的缸体内设有第一油腔和第二油腔，所述的第一油腔和所述的第二油腔分别设于所述的径向凸环的轴向的两侧，所述的缸体的侧壁上设置有第一油口和第二油口，所述的第一油口与所述的第一油腔相通，所述的第二油口与所述的第二油腔相通。上述旋转油缸的工作原理为：液压油经第一油口进入第一油腔，推动活塞移向远离安装座的极限位置，此时活塞对拉杆是拉作用力，拉杆拉动卡盘夹紧，顶尖运动到位、卡盘和顶尖左右夹持固定工件后，立式加工中心可对工件进行加工，加工过程中，拉杆、轴承座可随卡盘同步旋转；需要松开工件时，第一油口回油、第二油口进油，推动活塞移向靠近安装座的极限位置，此时活塞对拉杆是推作用力，拉杆推动卡盘松开工件，此时立式加工中心可对工件进行下料操作。上述旋转油缸结构紧凑，拉力大，其拉杆可独立0~360°旋转，并且拉杆可随活塞同步直线移动。

作为优选，所述的拉杆的另一端固定有隔套，所述的平面轴承的数量为两个，两个所述的平面轴承分别安装在所述的隔套上，所述的拉杆的另一端一体设置有径向定位环并螺纹连接有压环，所述的隔套由所述的径向定位环和所述的压环夹紧。通过隔套实现两个平面轴承的安装，装配方便。两个平面轴承的设计，可提高拉杆旋转动作的可靠性。通过径向定位环和压环固定隔套，结构简单，装配方便。

作为优选，所述的缸体的另一端安装有缸盖，所述的活塞的另一端自所述的缸盖伸出，所述的活塞的另一端固定有发讯板，所述的缸盖上连接设置有与所述的发讯板相匹配的第一信号开关和第二信号开关，所述的第一信号开关和所述的第二信号开关分别设于所述的活塞直线运动的两个极限位置，所述的第一信号开关和所述的第二信号开关用于向机床控制系统反馈所述的活塞的位置信息。在发讯板的激活下，第一信号开关和第二信号开关将活塞的位置信息反馈给机床控制系统，可激活机器人或机械手进行相应的上下料的动作。发讯板及第一信号开关和第二信号开关的设计，可实现对活塞的到位检测，满足自动化加工需求。

作为优选，所述的活塞的一端与所述的缸体之间设置有第一U型密封圈，所述的第一U型密封圈固定在所述的缸体上，所述的径向凸环与所述的缸体之间设置有旋转压力封和O型密封圈，所述的旋转压力封和所述的O型密封圈分别固定在所述的径向凸环上，所述的活塞的另一端与所述的缸盖之间设置有第二U型密封圈，所述的第二U型密封圈安装在所述的缸盖上。上述各密封结构可对油缸起到较好的接触性密封效果，防止漏油。

作为优选，所述的拉杆的一端开设有内螺纹孔，所述的卡盘上固定有连杆，所述的拉杆与所述的连杆螺纹连接，所述的安装座的侧壁上开设有插孔，所述的拉杆上开设有与所述的插孔相适配的定位孔，当轴承座带动拉杆移动至定位孔与插孔位置相对时，在插孔和定位孔内插入金属棒，将拉杆固定，此时即可将连杆与拉杆螺纹连接。上述插孔和定位孔的配合，可对拉杆起到较好的防转作用，防止连杆与拉杆螺纹连接过程中因拉杆的转动而影响装配效率。

作为优选，所述的安装座的侧壁上开设有油孔，所述的油孔用于加注润滑脂；所述的轴承座的外周壁上开设有若干环形的油槽，所述的油槽用于储存润滑脂。润滑脂对回转部分的旋转起润滑作用。

作为优选，所述的工作台上开设有若干T型槽，所述的底板通过若干T型螺栓固定在所述的工作台上，所述的若干T型螺栓分别安装于所述的若干T型槽。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明立式加工中心第四轴通过伺服电机可实现顶尖位置的全行程伺服定位和自动调整，满足第四轴对不同长度工件的加工需要，且对工件的顶紧力完全由伺服电机通过控制不同的输出扭矩实现，控制精度高，此外，更换不同长度的工件时，通过伺服电机即可自动控制完成相应的尾座体位置调整，无需人工介入，可实现高效率的尾座辅助加工，大幅提高对工件的定位精度和加工效率，满足自动化加工需求，尤其适用于轴类零件在立式加工中心上的加工。