CN101633050A - 动力刀塔 - Google Patents

Abstract

一种集车铣加工于一体的动力刀塔，属于数控机床用的刀塔，包括箱体，箱体内安装有电机，电机包括电机定子和电机转子，电机定子固定安装在箱体上，电机转子中间固定连接有中空花键轴，中空花键轴一端传动连接有离合器，离合器包括有离合器活动转齿和离合器固定转齿，离合器活动转齿与所述中空花键轴相连，离合器活动转齿能沿中空花键轴的轴向移动，离合器固定转齿传动连接有第一传动轴，第一传动轴从中空花键轴内穿过，第一传动轴另一端传动连接有第一螺旋伞齿轮；箱体一端相对旋转连接有刀盘，刀盘上安装有旋转刀具，旋转刀具一侧传动连接有第二传动轴，第二传动轴另一端传动连接有第二螺旋伞齿轮，第二螺旋伞齿轮与所述第一螺旋伞齿轮相啮合。

Description

动力刀塔

技术领域

本发明涉及一种数控机床用的刀塔，尤其涉及一种动力刀塔。

背景技术

刀塔(也称刀架)是数控机床上所使用的最关键核心部件，目前的传统刀塔(也称刀架)只能安装车刀或镗刀进行最基本的车削加工。

发明内容

本发明的目的是提供一种集车铣加工于一体的动力刀塔。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种动力刀塔，包括箱体，箱体内安装有电机，电机包括电机定子和电机转子，电机定子固定安装在箱体上，其特征是：电机转子中间固定连接有中空花键轴，中空花键轴一端传动连接有离合器，离合器包括有离合器活动转齿和离合器固定转齿，离合器活动转齿与所述中空花键轴相连，离合器活动转齿能沿中空花键轴的轴向移动，离合器固定转齿传动连接有第一传动轴，第一传动轴从中空花键轴内穿过，第一传动轴另一端传动连接有第一螺旋伞齿轮；箱体一端相对旋转连接有刀盘，刀盘上安装有旋转刀具，旋转刀具一侧传动连接有第二传动轴，第二传动轴另一端传动连接有第二螺旋伞齿轮，第二螺旋伞齿轮与所述第一螺旋伞齿轮相啮合。

根据所述的动力刀塔，其特征是：所述箱体一侧相对旋转连接有第三传动轴，第三传动轴一端传动连接有第一齿轮，所述离合器活动转齿能与第一齿轮相啮合，第三传动轴另一端传动连接有第二齿轮，第二齿轮一侧啮合有第三齿轮，第三齿轮与所述刀盘传动连接。

本发明利用单个内藏式伺服电机实现控制刀塔精确转位(也称换刀)和控制旋转刀具高速旋转两种功能，集车铣加工功能于一体。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中：

1、箱体 2、电机定子 3、电机转子 4、中空花键轴 5、编码器 6、离合器活动转齿 7、离合器固定转齿 8、第一传动轴 9、第三传动轴 10、第一齿轮 11、第三齿轮 12、第二齿轮 13、刀盘 14、刀座 15、车刀 16、第二螺旋伞齿轮 17、第二传动轴 18、旋转刀具 19、第一螺旋伞齿轮

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：

一种动力刀塔，如图1所示，包括箱体1，箱体1内安装有电机，电机包括电机定子2和电机转子3，电机定子2固定安装在箱体1上，电机转子3中间固定连接有中空花键轴4，中空花键轴4一端传动连接有离合器，离合器包括有离合器活动转齿6和离合器固定转齿7，离合器活动转齿6与所述中空花键轴4相连，离合器活动转齿6能沿中空花键轴4的轴向移动，离合器固定转齿7传动连接有第一传动轴8，第一传动轴8从中空花键轴4内穿过，第一传动轴8另一端传动连接有第一螺旋伞齿轮19；箱体1一端相对旋转连接有刀盘13，刀盘13上安装有旋转刀具18，旋转刀具18一侧传动连接有第二传动轴17，第二传动轴17另一端传动连接有第二螺旋伞齿轮16，第二螺旋伞齿轮16与所述第一螺旋伞齿轮19相啮合。所述箱体1一侧相对旋转连接有第三传动轴9，第三传动轴9一端传动连接有第一齿轮10，所述离合器活动转齿6能与第一齿轮10相啮合，第三传动轴9另一端传动连接有第二齿轮12，第二齿轮12一侧啮合有第三齿轮11，第三齿轮11与所述刀盘13传动连接。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

本发明是一种车铣复合加工机床用的动力刀塔(也称刀架)，传统刀塔(也称刀架)只能安装车刀或镗刀，进行最基本的车削加工，本发明打破了原传统刀塔在功能和结构的限制，同时具备了安装车刀、镗刀和旋转刀具(如铣刀、钻头、丝锥等)的功能，可实现车削加工和铣削、钻削、攻丝等加工，是车铣复合加工机床上必备的功能部件。因本发明具备了刀具旋转加工，故称之为动力刀塔。

本发明利用单个内藏式伺服电机实现控制刀塔精确转位(也称换刀)和控制旋转刀具高速旋转两种功能，涉及到了复杂的机械传动、互锁、定位机构和合理巧妙的电气、气动、液压控制技术。

作为车铣复合加工机床上所使用的最关键核心部件—动力刀塔，目前尚无专业厂家生产，刀塔生产厂家都以生产传统车削功能的刀塔(或称刀架)为主，这深深制约了我国车铣复合加工机床的发展，导致车铣复合机床也只能依靠进口。车铣复合加工机床是集成车削加工和铣削加工于一身的高档加工设备，被加工的零件一次装夹在机床上，可实现车削、铣削、钻孔、攻丝镗孔、扩孔等多种加工，解决了加工一个零件需要多台加工设备的问题，且可显著提高被加工零件的精度和加工效率，是车床的延伸和发展方向。本发明具有高刚性、重切削、体积小、集成化等优点。

传统刀塔在其刀盘的圆周上有多个安装平面和安装槽，用于固定车刀刀座或镗刀刀座，与刀塔的内部结构是完全隔离的。传统刀塔的电机置于箱体的外面，通过同步带把动力传给驱动轴，驱动轴的端部与第一齿轮固定连接在一起，刀盘与第二齿轮固定连接在一起，第一齿轮和第二齿轮相啮合，从而实现电机转动带动刀盘转动的目的，控制单元通过电机内置的编码器反馈信息进行控制电机的转速、圈数和旋转角度，来实现刀盘的转位控制。刀座通过定位键和螺钉固定在刀盘的圆周各刀位上，刀座上可安装车刀或镗刀，但此类刀具只能实现直线进给进行车削加工的要求，且外形尺寸较大。本发明改变了传统刀塔各安装刀具位置的结构，使每个刀具位置即可安装车刀，又可安装旋转刀具。为实现旋转刀具的旋转，需解决动力源问题，特设计了一套机械传动机构与电机连接。电机为内藏式电机，电机定子固定连接在刀塔的箱体上，电机转子和中空花键轴固定连接在一起；离合器活动转齿与中空花键轴连接在一起，并可沿中空花键轴的轴向移动；离合器固定转齿通过涨套与第一传动轴紧固在一起；中空花键轴通过离合器的啮合与其内部的第一传动轴间接相连；第一传动轴通过一对螺旋伞齿轮(即第一螺旋伞齿轮和第二螺旋伞齿轮)与第二传动轴连接，实现传动方向的90度转向；第二传动轴与旋转刀具的连接处为凹槽结构，可与旋转刀具尾部的扁尾结构进行紧密啮合；通过上述传动链，电机转子的旋转动力便可传递给旋转刀具，实现电机与旋转刀具的同步同转速旋转。

为实现传统刀塔具备的所有功能，通过离合器活动转齿沿中空花键轴的轴向移动，使离合器活动转齿与第一齿轮进行啮合，同时与离合器固定转齿脱离，从而把电机的动力传递给与第一齿轮连接成一体的第三传动轴，第三传动轴与第二齿轮是一体的，第二齿轮与第三齿轮相啮合，因刀盘固定连接在第三齿轮上，所以电机最终把动力传递给了刀盘，电机的旋转会带动刀盘旋转，达到刀盘的转位控制。

本发明基本功能——刀塔转位(也称换刀)的实现如下：

当离合器活动转齿与离合器固定转齿啮合时，是电机动力传递给旋转刀具的必须条件；当离合器活动转齿与离合器固定转齿脱离时，电机动力就不再驱动旋转刀具旋转，此状态下正是离合器活动转齿通过其圆周齿轮与刀塔转位齿轮(即第一齿轮)进行啮合的状态，达到电机旋转带动刀塔转位的目的。概括地说，通过控制离合器活动转齿的两个位置(即啮合与脱离状态)，达到电机动力输出给刀塔转位或输出给旋转刀具旋转的目的。

本发明中旋转刀具旋转的实现如下：

首先离合器活动转齿与离合器固定转齿的啮合，使刀塔处于刀具旋转状态，控制单元通过外置的编码器5反馈信息进行控制电机的转速、启停和正反转动，来实现刀具任意速度的正转、反转及停止；另外，该动力刀塔采用的动力刀柄为尾部扁尾结构，因此，在旋转刀具停止时需要停止在固定的角度位置上，才能保证下一把旋转刀具顺利地插入槽中，刀具的固定角度停止功能靠编码器的角度反馈来实现。

Claims (2)

1、一种动力刀塔，包括箱体(1)，箱体(1)内安装有电机，电机包括电机定子(2)和电机转子(3)，电机定子(2)固定安装在箱体(1)上，其特征是：电机转子(3)中间固定连接有中空花键轴(4)，中空花键轴(4)一端传动连接有离合器，离合器包括有离合器活动转齿(6)和离合器固定转齿(7)，离合器活动转齿(6)与所述中空花键轴(4)相连，离合器活动转齿(6)能沿中空花键轴(4)的轴向移动，离合器固定转齿(7)传动连接有第一传动轴(8)，第一传动轴(8)从中空花键轴(4)内穿过，第一传动轴(8)另一端传动连接有第一螺旋伞齿轮(19)；箱体(1)一端相对旋转连接有刀盘(13)，刀盘(13)上安装有旋转刀具(18)，旋转刀具(18)一侧传动连接有第二传动轴(17)，第二传动轴(17)另一端传动连接有第二螺旋伞齿轮(16)，第二螺旋伞齿轮(16)与所述第一螺旋伞齿轮(19)相啮合。

2、根据权利要求1所述的动力刀塔，其特征是：所述箱体(1)一侧相对旋转连接有第三传动轴(9)，第三传动轴(9)一端传动连接有第一齿轮(10)，所述离合器活动转齿(6)能与第一齿轮(10)相啮合，第三传动轴(9)另一端传动连接有第二齿轮(12)，第二齿轮(12)一侧啮合有第三齿轮(11)，第三齿轮(11)与所述刀盘(13)传动连接。

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