CN103111646B - 复合数控车床及其动力刀塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开复合数控车床及其动力刀塔。该动力刀塔通过将动力输入轴连接伺服电机，将动力输入轴通过从动螺旋斜齿轮啮合有相互垂直的第一从动轴和第二从动轴，这样，通过伺服电机驱动动力输入轴转动并通过从动螺旋斜齿轮之间的啮合作用带动第一从动轴和第二从动轴转动，可以使得本发明的动力刀塔完成车、铣和钻的功能，而确保加工工序不分散，特别在加工小型复杂零件时，加工精度高。

Description

复合数控车床及其动力刀塔

技术领域

本发明涉及数控车床的动力刀塔，尤其涉及实现对复杂回转体零件的车、铣、钻复合加工进行加工的动力刀塔。

背景技术

为了面对产品品种多样化和生产规模小型化，数控机床功能的复合化已成为机床制造业所面对的重点问题。近年来复合加工机床发展迅速，把不同加工技术集中在同一台机床上，实现完整加工是机床技术发展的重点之一，也是近年来发展最活跃的技术。复合加工机床的最突出的优点是可以大大缩短零件的生产周期、提高零件的加工精度。从国内外最近举办的几届机床展展出的数控机床来看，数控机床的品种和数量正在逐年增多，精度也在不断的提高，有的可以用车削或者铣削代替磨削，展现了车铣复合加工数控机床的高性能和智能化、柔性化及模块化发展方向。但是，除了车削加工中心以外，大部分车铣复合多功能车床都是“走心式”即纵切车床。从上海机床展览会上众多国内外产品的情况来看，纵切自动车床无论是其结构性能，还是精度均已达到相当完美的程度。

一般的普通数控车床刀架部分只能完成车的功能，铣和钻的功能要由其它的机床来完成，这样导致加工工序分散，特别在加工小型复杂零件时，加工精度不能保证。

发明内容

本发明解决的问题是现有数控车床加工精度不能保证且不能完成铣和钻的功能的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种复合数控车床的动力刀塔，该刀塔包括刀头单元，该刀头单元包括伺服电机、动力输入轴、三根第一从动轴和三根第二从动轴，其中，所述伺服电机的转轴连接动力输入轴；该动力输入轴上连接有六个第一从动螺旋斜齿轮，该六个第一从动螺旋斜齿轮间隔设置；所述三根第一从动轴相互平行，每一根第一从动轴通过一个第二从动螺旋斜齿轮与动力输入轴上的一个所述第一从动螺旋斜齿轮啮合而与动力输入轴连接；所述三根第二从动轴相互平行，每一根第二从动轴垂直于第一从动轴，通过一个第三从动螺旋斜齿轮与动力输入轴上的一个所述第一从动螺旋斜齿轮啮合而与动力输入轴连接。

可选地，所述第一从动轴和第二从动轴交错设置于动力输入轴上，且所有的第一从动轴位于动力输入轴的同一侧，所有的第二从动轴位于动力输入轴的同一侧。

可选地，所述动力刀塔还包括立柱单元，该立柱单元具有驱动电机、与驱动电机连接的滚珠丝杠、与滚珠丝杠连接的丝杠螺母，所述丝杠螺母连接刀头单元；

所述驱动电机驱动滚珠丝杠转动而带动丝杠螺母在竖直方向运动，所述刀头单元由丝杠螺母的运动而在竖直方向运动。

可选地，所述刀头单元包括刀头箱体，所述立柱单元包括立柱箱体，所述动力刀塔还包括连接板、二根直线导轨和二块滑块，其中，所述丝杠螺母连接刀头单元具体是丝杠螺母与连接板连接，该连接板连接刀头箱体；所述直线导轨分别设置于立柱箱体；所述二块滑块固定于连接板上且每一块滑块设置有与一根直线导轨配合的导槽。

可选地，所述连接板由第一连接板、第二连接板和第三连接板构成，第一连接板和第三连接板垂直连接于第二连接板且位于第二连接板的两侧，所述第一连接板和第二连接板连接刀头箱体，所述二块滑块分别设置于第二连接板和第三连接板。

可选地，所述第一从动轴垂直于第二连接板所在的平面，所述第二从动轴垂直于第三连接板所在的平面。

可选地，每一个所述第一从动螺旋斜齿轮、第二从动螺旋斜齿轮和第三从动螺旋斜齿轮是变齿厚齿轮。

本发明还公开一种数控车床，该数控车床包括前述任何一项所述的动力刀塔。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、由于本发明在动力输入轴通过(间隔分布的交叉轴螺旋斜齿轮)从动螺旋斜齿轮啮合有相互垂直的第一从动轴和第二从动轴，这样，通过伺服电机驱动动力输入轴转动并通过从动螺旋斜齿轮之间的啮合作用带动第一从动轴和第二从动轴转动，可以使得本发明的动力刀塔完成车、铣和钻的功能，而确保加工工序不分散，特别在加工小型复杂零件时，加工精度高。

2、通过设置包括驱动电机、与驱动电机连接的滚珠丝杠的立柱单元，通过驱动电机驱动滚珠丝杠转动，由滚珠丝杠转动而带动丝杠螺母平动，进而，使得刀头单元完成空行程运动、铣加工进给运动、或钻加工的进给运动，从而，增加了本发明的动力刀塔的加工范围，提高了加工效率。

3、通过将两块滑块设置于第二连接板和第三连接板且第二连接板垂直第三连接板，并由滑块和直线导轨配合且所述第一从动轴垂直于第二连接板所在的平面，所述第二从动轴垂直于第三连接板所在的平面，能够针对不同的加工工况，增加直线导轨的承载能力，从而，可以使得刀头单元的运动准确，进而，保证加工零件的精度。

4、由于每一个所述第一从动螺旋斜齿轮、第二从动螺旋斜齿轮和第三从动螺旋斜齿轮是变齿厚齿轮，且所述第一从动轴和第二从动轴相互垂直，这样，使得所设计的动力刀塔在有限的空间内布置了6把加工刀具，空间利用率高，结构紧凑，并且实现了同平面上布置的刀具具有相同的旋向；另外，采用变厚度的螺旋斜齿轮且使得第一从动轴和第二从动轴垂直的结构，还具有能够实现任意轴交角间的定比传动，而且制造工艺简单，对安装误差不敏感，凑配中心距方便的优点。

附图说明

图1是本发明复合数控车床的动力刀塔的立体组合图；

图2是图1所示的复合数控车床的动力刀塔一个角度的立体分解图；

图3是图1所示的复合数控车床的动力刀塔另一个角度的立体分解图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图1至图3，本发明的技术人员在研发数控车床的过程中，发现现有的数控车床刀架部分只能完成车的功能，铣和钻的功能要由其他机床来完成，这样，导致加工工序分散，特别是在加工小型复杂零件时，加工精度不能保证。为了解决这个问题，技术人员研发出一种动力刀塔。这种动力刀塔适用于现有的普通走刀式数控车床配套。现有的数控车床配置本发明动力刀塔后，将数控装置从二维升级到三维，即可使该机床具备车、铣和钻复合加工的功能。结合图1至图3详细说明为了实现这个目的动力刀塔的构成如下：该动力刀塔包括刀头单元1。该刀头单元1包括伺服电机11、动力输入轴12、三根第一从动轴13、三根第二从动轴14、六个第一从动螺旋斜齿轮15、三个第二从动螺旋斜齿轮16、三个第三从动螺旋斜齿轮17和刀头箱体18。所述刀头箱体18是由侧壁181、顶壁182和底壁183围成的箱体。所述伺服电机11位于刀头箱体18的顶壁182上，伺服电机11的转轴连接动力输入轴12，比如，可以通过联轴器使得伺服电机11的转轴连接动力输入轴12。动力输入轴12下端位于刀头箱体18的底壁183，连接有六个第一从动螺旋斜齿轮15，该六个第一从动螺旋斜齿轮15间隔设置。所述三根第一从动轴13相互平行并从刀头箱体18的一个侧壁伸出(侧壁181开设有贯穿侧壁181的穿孔1811，从该穿孔1811伸出)，每一根第一从动轴13的前端是刀具弹簧卡头，后端通过一个第二从动螺旋斜齿轮16与动力输入轴12上的一个所述第一从动螺旋斜齿轮15啮合而与动力输入轴12连接。所述三根第二从动轴14相互平行，每一个第二从动轴14垂直于第一从动轴13，具体的，第一从动轴13伸出的侧壁181垂直于第二从动轴14伸出的侧壁181，也可以这样理解，第一从动轴13平行于数控车床坐标系的X轴，第二从动轴14平行于数控车床坐标系的Z轴。每一根第二从动轴14的前端是刀具弹簧卡头，后端通过一个第三从动螺旋斜齿轮17与动力输入轴12上的一个所述第一从动螺旋斜齿轮15啮合而与动力输入轴12连接。通过上述方式，三根第一从动轴13和三根第二从动轴14通过齿轮啮合而连接于动力输入轴12，在本实施方式中，且所有的第一从动轴13位于动力输入轴12的同侧，所有的第二从动轴14位于动力输入轴12的同侧，所述第一从动轴13和第二从动轴14交错设置于动力输入轴12上，也就是说，按照动力输入轴12上端至下端的方向分别是：第一从动轴13、第二从动轴14、第一从动轴13、第二从动轴14、第一从动轴13、第二从动轴14。

请继续参阅图1至图3，伺服电机11转动而带动动力输入轴12转动。动力输入轴12带动第一从动螺旋斜齿轮15转动，由于六个第一从动螺旋斜齿轮15与三个第二从动螺旋斜齿轮16啮合和三个第三从动螺旋斜齿轮17啮合，这样，动力输入轴12转动将通过从动螺旋斜齿轮之间的啮合将动力输出给第一从动轴13和第二从动轴14，由此，伺服电机11转动将使得第一从动轴13和第二从动轴14转动，第一从动轴13和第二从动轴14的前端通过弹簧卡头装配刀柄，刀柄带动刀具完成相应的工作。在加工过程中，三根第一从动轴13的转动方向相同，三根第二从动轴14的转动方向相同。所以，通过伺服电机11驱动动力输入轴12转动并通过从动螺旋斜齿轮之间的啮合作用带动第一从动轴13和第二从动轴14转动，可以使得本发明的动力刀塔完成车、铣和钻的功能，而确保加工工序不分散，特别在加工小型复杂零件时，加工精度高。

请继续参阅图1至图3，为了使得本发明的动力刀塔的刀头单元1完成空行程运动、铣加工进给运动、或钻加工的进给运动，所述动力刀塔还包括立柱单元2。该立柱单元2具有驱动电机21、与驱动电机21连接的滚珠丝杠22、与滚珠丝杠22连接的丝杠螺母23和立柱箱体24，所述丝杠螺母23连接刀头单元1。在具体的实施方式中，所述驱动电机21安装于立柱箱体24的顶端。所述滚珠丝杠22位于立柱箱体24内。所述驱动电机21驱动滚珠丝杠22转动而带动丝杠螺母23在竖直方向运动。由于丝杠螺母23连接刀头单元1，所以，所述刀头单元1由丝杠螺母23的运动而在竖直方向运动(也就是数控车床坐标系的Y方向)，从而，完成空行程运动、铣加工进给运动、或钻加工的进给运动。

请继续参阅图2和图3，为了对刀头单元1的运动进行导向，所述动力刀塔还包括连接板3、二根直线导轨4和二块滑块5。所述连接板3由第一连接板31、第二连接板32和第三连接板33构成。第一连接板31和第三连接板33垂直连接于第二连接板32且位于第二连接板32的两侧。所述第一连接板31和第二连接板32连接刀头箱体18。所述二根直线导轨4设置于立柱箱体24上且平行于车床坐标系的Y轴。所述二块滑块5分别设置于第二连接板32和第三连接板33，每一块滑块5设置有导槽。在此种情况下，所述丝杠螺母23连接刀头单元1具体是丝杠螺母23与连接板3连接，更具体的是，丝杠螺母23固定连接于第二连接板32。设置有直线导轨4和滑块5后，驱动电机21驱动滚珠丝杠22转动的过程中，直线导轨4和滑块5的导槽配合使得刀头单元1在车床坐标系的Y方向运动，可以使得刀头单元的运动准确，进而，保证加工零件的精度。在本发明中，所述第一从动轴13垂直于第二连接板32所在的平面，第二从动轴14垂直于第三连接板33所在的平面，再配合滑块5和直线导轨4的导向作用，可以使得能够针对不同的加工工况，增加直线导轨4的承载能力，进一步使得刀头单元1的运动准确，进而，保证加工零件的精度。

请继续参阅图1至图3，在本实施方式中，每一个所述第一从动螺旋斜齿轮15、第二从动螺旋斜齿轮16和第三从动螺旋斜齿轮17是变齿厚齿轮，且第一从动轴13和第二从动轴14相互垂直以及所有的第一从动轴位于动力输入轴的同一侧，所有的第二从动轴位于动力输入轴的同一侧，这样，使得本发明动力刀塔在有限的空间内可以设置6把加工刀具，从而，具有空间利用率高，结构紧凑，并且实现了同平面上布置的刀具具有相同的旋向的优点；另外，采用变齿厚齿轮且使得第一从动轴13和第二从动轴14垂直的结构，还具有能够实现任意轴交角间的定比传动，而且制造工艺简单，对安装误差不敏感，凑配中心距方便的优点。

Claims (3)

1.复合数控车床的动力刀塔，其特征是：该刀塔包括刀头单元，该刀头单元包括伺服电机、动力输入轴、三根第一从动轴和三根第二从动轴，其中，所述伺服电机的转轴连接动力输入轴；该动力输入轴上连接有六个第一从动螺旋斜齿轮，该六个第一从动螺旋斜齿轮间隔设置；所述三根第一从动轴相互平行，每一根第一从动轴通过一个第二从动螺旋斜齿轮与动力输入轴上的一个所述第一从动螺旋斜齿轮啮合而与动力输入轴连接；所述三根第二从动轴相互平行，每一根第二从动轴垂直于第一从动轴，通过一个第三从动螺旋斜齿轮与动力输入轴上的一个所述第一从动螺旋斜齿轮啮合而与动力输入轴连接。

2.根据权利要求1所述的复合数控车床的动力刀塔，其特征是：所述第一从动轴和第二从动轴交错设置于动力输入轴上，且所有的第一从动轴位于动力输入轴的同一侧，所有的第二从动轴位于动力输入轴的同一侧。

3.根据权利要求1所述的复合数控车床的动力刀塔，其特征是：每一个所述第一从动螺旋斜齿轮、第二从动螺旋斜齿轮和第三从动螺旋斜齿轮是变齿厚齿轮。