CN103920900B - 一种立式气动锁紧动力刀塔 - Google Patents

Abstract

一种立式气动锁紧动力刀塔，属于机床刀塔技术领域。现有动力刀塔传动结构复杂、锁紧力小、转位精度差和成本高，本发明包括动力刀座、刀盘、安装座、立柱、刀盘转位机构、刀盘转位驱动机构和刀座动力机构，安装座安装于立柱，刀盘安装于安装座前端，动力刀座安装于刀盘前端，刀盘转位机构包括三齿盘锁紧机构、锁紧驱动机构、增力机构和刀盘感应机构，锁紧驱动机构为气缸驱动，气缸活塞杆通过增力机构与锁紧齿盘传动连接，刀盘转位驱动机构包括转位电机和齿轮轴，齿轮轴安装于安装座上，齿轮轴前端与转位齿盘相互啮合，齿轮轴后端与转位电机连接；刀座动力机构包括动力电机、传动轴、传动机构和动力感应机构。本发明结构简单、锁紧力大及成本较低。

Description

一种立式气动锁紧动力刀塔

技术领域

本发明属于机床刀塔技术领域，尤其与一种立式气动锁紧动力刀塔有关。

背景技术

众所周知，数控车床的工作是利用一组刀塔安装各种刀具，让车床主轴夹头夹持固定一个工件并高速旋转，使刀具对工件进行各种车削动作，而目前为了面对产品品种多样化和生产规模小型化，数控车床工作形式已朝向多元化发展，于是一些企业研发出一种具有车铣复合切削功能的动力刀塔，动力刀塔的刀盘通过刀盘转位机构和驱动机构实现刀盘转位，刀盘上安装动力刀座，动力刀座通过动力驱动机构对动力刀座进行驱动旋转，实现对工件在同一台车床上能进一步地达到钻铣加工的功能，大大缩短了零件的生产周期，提高零件的加工范围。市场上现有动力刀塔存在传动结构复杂、且锁紧力小、刀盘转位精度差、成本高的缺陷，高精度动力刀塔基本从国外进口，投资成本较高，一般中小企业不采用。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有动力刀塔传动结构复杂、锁紧力小、转位精度差和成本高的缺陷，提供一种结构简单、操作方便、精度高、成本低、安装方便的立式气动锁紧动力刀塔。

为此，本发明采用以下技术方案：一种立式气动锁紧动力刀塔，其特征是，所述的动力刀塔包括动力刀座、刀盘、安装座、立柱、刀盘转位机构、刀盘转位驱动机构和刀座动力机构，安装座安装于立柱上，刀盘安装于安装座前端，动力刀座安装于刀盘前端，所述的刀盘转位机构包括三齿盘锁紧机构、锁紧驱动机构、增力机构和刀盘感应机构，三齿盘锁紧机构包括定齿盘、转位齿盘、锁紧齿盘，定齿盘通过螺钉固定安装于所述安装座前端端面上，转位齿盘套装于所述定齿盘外圈，转位齿盘与所述刀盘固定连接，转位齿盘固定安装于所述刀盘后端端面上，转位齿盘与所述定齿盘在前端端面上形成一组齿槽，该组齿槽与所述锁紧齿盘的齿槽相互配合形成三齿盘机构；所述的锁紧驱动机构为气缸驱动机构，气缸缸体通过连接板固定安装于安装座上，所述增力机构包括固定套筒、活动套筒、夹紧拉杆、推杆和钢球，所述的锁紧齿盘、定齿盘、刀盘和安装座上均设置有同轴的通孔，各通孔对接形成安装孔，所述的固定套筒穿装于该安装孔，固定套筒后端与所述安装座固定连接，前端与所述刀盘连接，所述活动套筒前端嵌装于所述固定套筒内腔，所述的活动套筒后端端部设置有径向外凸的凸缘，所述的凸缘、锁紧齿盘、固定套筒、安装座上以所述安装孔轴线为中心周围圆周分布设置有多个穿孔，所述的夹紧拉杆分别活动穿装于所述穿孔，夹紧拉杆两端分别与所述锁紧齿盘和活动套筒的后端端部的凸缘固定连接，推杆前端部分活动穿装于所述活动套筒内腔，推杆前端端部安装有缓冲垫，其后端与所述气缸活塞杆固定连接，推杆前端部分的外圆面上设置有环形凹槽，环形凹槽的横截面为槽口大、槽底小的梯形凹槽，梯形凹槽前侧设置有斜面，斜面与梯形凹槽侧壁连接，活动套筒设置有个圆周分布的径向通孔，钢球同样设置有六个并与径向通孔相对应，钢球嵌装于所述径向通孔内，钢球的直径大于所述径向通孔的深度，推杆在活动套筒的内腔中轴向活动时，当环形凹槽开口对准径向通孔时，所述钢球掉落在所述环形凹槽内，所述刀盘感应机构包括刀盘感应支架、刀盘感应开关和感应螺钉，所述安装座上端设置有感应通孔，刀盘感应开关通过刀盘感应支架安装于该感应通孔内，感应螺钉安装于刀盘后端端面上，并与所述刀盘感应开关相对应，用于确认刀位的零点；所述的刀盘转位驱动机构包括转位电机和齿轮轴，转位电机安装于安装座上，安装座上设置有齿轮轴安装孔，齿轮轴前端设置有外齿轮，所述的转位齿盘的外周面上设置有与所述外齿轮相配合的外齿槽，齿轮轴前端穿过所述齿轮轴安装孔使外齿轮与所述转位齿盘啮合，齿轮轴在所述齿轮轴安装孔内通过轴承支撑安装，齿轮轴后端与转位电机的输出轴连接；所述的刀座动力机构包括动力电机、传动轴、传动机构和动力感应机构，动力电机安装于所述安装座上，所述的刀盘上设置有传动轴安装孔，传动轴通过轴承支撑安装于该传动轴安装孔内，传动轴前端设置有直线凹槽，所述动力刀座尾端设置有与所述直线凹槽相配合的凸起，动力感应机构包括动力感应支架、动力感应开关和感应块，感应块安装于所述传动轴后端，动力感应开关通过动力感应支架安装于所述安装座后端，当驱动动力电机后，动力电机输出轴带动主皮带轮旋转，通过皮带传动，带动副皮带轮以及传动轴旋转，实现动力刀座的旋转。

作为对上述技术方案的补充和完善，本发明还包括以下技术特征。

所述的固定套筒内腔壁上设置有内台阶，内台阶处设置有一隔套，隔套通过紧定螺钉固定，隔套前端端面抵靠于所述内台阶的台阶端面上，活动套筒筒体的前端外周面上设置有外台阶，当活动套筒在固定套筒内向前移动时，外台阶端面与内台阶端面上的隔套接触，起到限位作用。

所述的推杆与所述活动套筒上设置有弹性圆柱销。

所述的刀盘转位驱动机构还包括减速机和联轴器，减速机与所述转位电机输出轴连接，减速机通过联轴器与所述齿轮轴后端连接。

所述安装座前端安装有一定位环，动力刀座随刀盘转动时，凸体沿着定位环转动，可实现凸体与直线凹槽的顺利卡接和脱离。

所述传动机构包括皮带、主皮带轮和副皮带轮，副皮带轮套装于所述传动轴后端并通过锁紧螺钉锁紧，对副皮带轮起到轴向限位作用，所述的主皮带轮套装于动力电机的输出轴上，皮带套装于所述主皮带轮和副皮带轮。

当需要换刀时：气缸活塞杆向前运动，与活塞杆连接的推杆带动钢球沿着推杆上的斜面掉入推杆的环形凹槽内，当推杆顶端的缓冲垫与所述活动套筒接触后，推杆推动活动套筒继续向前运动，活动套筒带动夹紧拉杆、锁紧齿盘一起向前运动，锁紧齿盘上的齿槽离开定齿盘和转位齿盘上的齿槽，使三齿盘机构松开，此时，驱动转位电机，带动齿轮轴旋转，通过齿轮轴前端与所述转位齿盘的齿轮传动，使转位齿盘旋转，由于转位齿盘与刀盘固定，即转位齿盘带动刀盘转到所需要的刀位处，装在刀盘上的动力刀座后端的凸起卡接到传动轴的直线凹槽内，实现换刀；完成换刀后，气缸活塞杆向后运动，带动推杆向后运动，推杆环形凹槽内的钢球沿着推杆环形凹槽的侧壁以及前侧的斜面离开该环形凹槽，进入活动套筒的径向通孔内，气缸继续拉动推杆向后运动，由于钢球在活动套筒的径向通孔内，并抵靠在推杆的斜面上，推杆对钢球施加推力，钢球带动活动套筒、夹紧拉杆、锁紧齿盘一起向后运动，使锁紧齿盘的齿槽与定齿盘和转位齿盘上的齿槽相互啮合并锁紧，钢球在径向通孔内，钢球底部抵靠在推杆的斜面上，顶部抵靠在隔套上，实现对刀塔的锁紧。驱动动力电机，通过主皮带轮、皮带、副皮带轮的传动使传动轴转动，从而使与传动轴卡接的动力刀座也随之转动，实现动力刀座的旋转；传动轴旋转停止时需要停在固定的角度位置上，才能保证下一把动力刀座的凸起顺利的插入直线凹槽中，传动轴的固定角度停止功能靠装在安装座上的感应装置实现。

使用本发明可以达到以下有益效果：通过高精度圆弧齿轮传动带动刀盘的转动，转位精度高；刀盘的锁紧通过采用三齿盘结构，结构简单，采用气压提供动力源，动力源与三齿盘中的锁紧齿盘之间采用增力机构连接增力，使刀盘的锁紧力大，且动力源为气压，节能环保；通过立式结构，直接安装在机床床身上，刚性好；本发明的动力刀座的离合结构采用直线凹槽和凸体的方式实现，且动力刀座的旋转通过皮带皮带轮传动并通过伺服电机驱动，结构简单，拆装方便。

附图说明

图1是本发明主视方向示意图。

图2是图1的A-A剖面示意图。

图3是图1的B-B剖面示意图。

图4是图1的C-C剖面示意图。

图5是图4的D-D剖面示意图。

图6 是图2的I处放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1至图6所示，本发明包括动力刀座4、刀盘3、安装座1、立柱2、刀盘3转位机构、刀盘3转位驱动机构和刀座动力机构，安装座1安装于立柱2上，刀盘3安装于安装座1前端，动力刀座4安装于刀盘3前端，刀盘3转位机构包括三齿盘锁紧机构、锁紧驱动机构、增力机构和刀盘3感应机构，三齿盘锁紧机构包括定齿盘7、转位齿盘8、锁紧齿盘5，定齿盘7通过螺钉固定安装于安装座1前端端面上，转位齿盘8套装于定齿盘7外圈，转位齿盘8与刀盘3固定连接，转位齿盘8固定安装于刀盘3后端端面上，转位齿盘8与定齿盘7在前端端面上形成一组齿槽，该组齿槽与锁紧齿盘5的齿槽相互配合形成三齿盘机构；所述的锁紧驱动机构为气缸12驱动机构，气缸12缸体通过连接板13固定安装于安装座1上，气缸12活塞杆通过所述增力机构与锁紧齿盘5连接，所述增力机构包括固定套筒6、活动套筒9、夹紧拉杆21、推杆11和钢球35，锁紧齿盘5、定齿盘7、刀盘3和安装座1上均设置有同轴的通孔，各通孔对接形成安装孔，固定套筒6穿装于该安装孔，固定套筒6后端与安装座1固定连接，前端与刀盘3通过轴承支撑连接，固定套筒6内腔壁上设置有内台阶，内台阶处设置有一隔套34，隔套34通过紧定螺钉固定，隔套34前端端面抵靠于所述内台阶的台阶端面上，活动套筒9前端嵌装于固定套筒6内腔，活动套筒9筒体的前端外周面上设置有外台阶，活动套筒9后端端部设置有径向外凸的凸缘，所述的凸缘、锁紧齿盘5、固定套筒6、安装座1上以所述安装孔轴线为中心周围圆周分布设置有3个圆形穿孔，夹紧拉杆21分别活动穿装于所述圆形穿孔，夹紧拉杆21两端分别与锁紧齿盘5和活动套筒9的后端端部的凸缘固定连接，活动套筒9的内腔中活动穿装有推杆11，推杆11前端端部安装有缓冲垫33，后端与气缸12活塞杆固定连接，推杆11前端部分的外圆面上设置有环形凹槽，环形凹槽的横截面为槽口大、槽底小的梯形凹槽，梯形凹槽前侧设置有斜面，斜面与梯形凹槽侧壁连接，活动套筒9上的外台阶处设置有6个圆周分布的径向通孔，钢球35同样设置有六个并与径向通孔相对应，钢球35嵌装于所述径向通孔内，钢球35的直径大于所述径向通孔的深度，推杆11在活动套筒9的内腔中轴向活动时，当环形凹槽开口对准径向通孔时，钢球35掉落在所述环形凹槽内，推杆11与活动套筒9上设置有弹性圆柱销10；刀盘3感应机构包括刀盘感应支架18、刀盘感应开关19和感应螺钉20，安装座1上端设置有感应通孔，刀盘感应开关19通过刀盘感应支架18安装于该感应通孔内，感应螺钉20安装于刀盘3后端端面上，并与所述刀盘感应开关19相对应；刀盘3转位驱动机构包括转位电机14和齿轮轴17、减速机15、联轴器16，转位电机14安装于安装座1上，转位电机14的输出轴连接有减速机15，减速机15的输出轴通过联轴器16与齿轮轴17后端部固定连接，安装座1上设置有齿轮轴安装孔，齿轮轴17前端设置有外齿轮，转位齿盘8的外周面上设置有与所述外齿轮相配合的外齿槽，齿轮轴17前端穿过齿轮轴安装孔使外齿轮与所述转位齿盘啮合，齿轮轴17在齿轮轴安装孔内通过轴承支撑安装，齿轮轴17后端与转位电机14的输出轴连接；所述的刀座动力机构包括动力电机29、传动轴22、传动机构和动力感应机构，动力电机29安装于安装座1上，刀盘3上设置有传动轴22安装孔，传动轴22通过轴承支撑安装于该传动轴22安装孔内，传动轴22前端设置有直线凹槽30，动力刀座4尾端设置有与直线凹槽30相配合的凸起31，所述安装座前端安装有一定位环32，动力刀座4随刀盘3转动时，凸体31沿着定位环32转动，可实现凸体31与直线凹槽30的顺利卡接和脱离，所述传动机构包括皮带27、主皮带轮28和副皮带轮25，副皮带轮25套装于传动轴22后端并通过锁紧螺钉锁紧，对副皮带轮25起到轴向限位作用，主皮带轮28套装于动力电机29的输出轴上，皮带27套装于主皮带轮28和副皮带轮25，动力感应机构包括动力感应支架23、动力感应开关24和感应块26，感应块26安装于传动轴22后端，动力感应开关24通过动力感应支架23安装于安装座1后端，当驱动动力电机29后，动力电机29输出轴带动主皮带轮28旋转，通过皮带27传动，带动副皮带轮25以及传动轴22旋转，实现动力刀座4的旋转。

本实用新型工作时，气缸12活塞杆向前运动，与活塞杆连接的推杆11带动钢球35沿着推杆11上的斜面掉入推杆11的环形凹槽内，当推杆11顶端的钢球35与所述活动套筒9接触后，推杆11推动活动套筒9继续向前运动，活动套筒9带动夹紧拉杆21、锁紧齿盘5一起向前运动，锁紧齿盘5上的齿槽离开定齿盘7和转位齿盘8上的齿槽，使三齿盘机构松开，此时，驱动转位电机14，带动齿轮轴17旋转，通过齿轮轴17前端与所述转位齿盘8的齿轮传动，使转位齿盘8旋转，由于转位齿盘8与刀盘固定，即转位齿盘8带动刀盘转到所需要的刀位处，装在刀盘上的动力刀座4后端的凸起31卡接到传动轴22的直线凹槽30内，实现换刀；完成换刀后，气缸12活塞杆向后运动，带动推杆11向后运动，推杆11环形凹槽内的钢球35沿着推杆11环形凹槽的侧壁以及前侧的斜面离开该环形凹槽，进入活动套筒9的径向通孔内，气缸12继续拉动推杆11向后运动，由于钢球35在活动套筒9的径向通孔内，并抵靠在推杆11的斜面上，推杆11对钢球35施加推力，钢球35带动活动套筒9、夹紧拉杆21、锁紧齿盘5一起向后运动，使锁紧齿盘5的齿槽与定齿盘7和转位齿盘8上的齿槽相互啮合并锁紧，钢球35在径向通孔内，钢球35底部抵靠在推杆11的斜面上，顶部抵靠在隔套34上，实现对刀塔的锁紧。驱动动力电机29，通过主皮带轮、皮带、副皮带轮的传动使传动轴22转动，从而使与传动轴22卡接的动力刀座4也随之转动，实现动力刀座4的旋转；传动轴22旋转停止时需要停在固定的角度位置上，才能保证下一把动力刀座4的凸起31顺利的插入直线凹槽30中，传动轴22的固定角度停止功能靠装在安装座上的感应装置实现。

Claims (6)

1.一种立式气动锁紧动力刀塔，其特征在于：所述的动力刀塔包括动力刀座（4）、刀盘（3）、安装座（1）、立柱（2）、刀盘转位机构、刀盘转位驱动机构和刀座动力机构，安装座（1）安装于立柱（2）上，刀盘（3）安装于安装座（1）前端，动力刀座（4）安装于刀盘（3）前端，所述的刀盘转位机构包括三齿盘锁紧机构、锁紧驱动机构、增力机构和刀盘感应机构，三齿盘锁紧机构包括定齿盘（7）、转位齿盘（8）、锁紧齿盘（5），定齿盘（7）通过螺钉固定安装于所述安装座（1）前端端面上，转位齿盘（8）套装于所述定齿盘（7）外圈，转位齿盘（8）与刀盘（3）固定连接，转位齿盘（8）固定安装于刀盘（3）后端端面上，转位齿盘（8）与定齿盘（7）在前端端面上形成一组齿槽，该组齿槽与所述锁紧齿盘（5）的齿槽相互配合形成三齿盘机构；所述的锁紧驱动机构为气缸（12）驱动机构，气缸（12）缸体通过连接板（13）固定安装于安装座（1）上，所述增力机构包括固定套筒（6）、活动套筒（9）、夹紧拉杆（21）、推杆（11）和钢球（35），锁紧齿盘（5）、定齿盘（7）、刀盘（3）和安装座（1）上均设置有同轴的通孔，各通孔对接形成安装孔，所述的固定套筒（6）穿装于该安装孔，固定套筒（6）后端与安装座（1）固定连接，前端与刀盘（3）连接，活动套筒（9）前端嵌装于固定套筒（6）内腔，活动套筒（9）后端端部设置有径向外凸的凸缘，所述的凸缘、锁紧齿盘（5）、固定套筒（6）、安装座（1）上以所述安装孔轴线为中心周围圆周分布设置有多个穿孔，夹紧拉杆（21）分别活动穿装于所述穿孔，夹紧拉杆（21）两端分别与所述锁紧齿盘（5）和活动套筒（9）的后端端部的凸缘固定连接，推杆（11）前端部分活动穿装于所述活动套筒（9）内腔，推杆（11）前端端部安装有缓冲垫（33），其后端与所述气缸（12）活塞杆固定连接，推杆（11）前端部分的外圆面上设置有环形凹槽，环形凹槽的横截面为槽口大、槽底小的梯形凹槽，梯形凹槽前侧设置有斜面，斜面与梯形凹槽侧壁连接，活动套筒（9）设置有6个圆周分布的径向通孔，钢球（35）同样设置有六个并与径向通孔相对应，钢球（35）嵌装于所述径向通孔内，钢球（35）的直径大于所述径向通孔的深度，所述刀盘感应机构包括刀盘感应支架（18）、刀盘感应开关（19）和感应螺钉（20），所述安装座（1）上端设置有感应通孔，刀盘感应开关（19）通过刀盘感应支架（18）安装于该感应通孔内，感应螺钉（20）安装于刀盘（3）后端端面上，并与刀盘感应开关（19）相对应；所述的刀盘转位驱动机构包括转位电机（14）和齿轮轴（17），转位电机（14）安装于安装座（1）上，安装座（1）上设置有齿轮轴安装孔，齿轮轴（17）前端设置有外齿轮，转位齿盘（8）的外周面上设置有与所述外齿轮相配合的外齿槽，齿轮轴（17）前端穿过所述齿轮轴安装孔使外齿轮与转位齿盘（8）啮合，齿轮轴（17）在所述齿轮轴安装孔内通过轴承支撑安装，齿轮轴（17）后端与转位电机（14）的输出轴连接；所述的刀座动力机构包括动力电机（29）、传动轴（22）、传动机构和动力感应机构，动力电机（29）安装于所述安装座（1）上，所述的刀盘（3）上设置有传动轴安装孔，传动轴（22）通过轴承支撑安装于该传动轴安装孔内，传动轴（22）前端设置有直线凹槽（30），所述动力刀座（4）尾端设置有与直线凹槽（30）相配合的凸起（31），动力感应机构包括动力感应支架（23）、动力感应开关（24）和感应块（26），感应块（26）安装于传动轴（22）后端，动力感应开关（24）通过动力感应支架（23）安装于所述安装座（1）后端。

2.根据权利要求1所述的一种立式气动锁紧动力刀塔，其特征在于：所述的固定套筒（6）内腔壁上设置有内台阶，内台阶处设置有一隔套（34），隔套（34）通过紧定螺钉固定，隔套（34）前端端面抵靠于所述内台阶的台阶端面上，活动套筒（9）筒体的前端外周面上设置有外台阶。

3.根据权利要求2所述的一种立式气动锁紧动力刀塔，其特征在于：所述的推杆（11）与所述活动套筒（9）上设置有弹性圆柱销（10）。

4.根据权利要求3所述的一种立式气动锁紧动力刀塔，其特征在于：所述的刀盘转位驱动机构还包括减速机（15）和联轴器（16），减速机（15）与转位电机（14）输出轴连接，减速机（15）通过联轴器（16）与齿轮轴（17）后端连接。

5.根据权利要求4所述的一种立式气动锁紧动力刀塔，其特征在于：所述安装座前端安装有一定位环（32）。

6.根据权利要求5所述的一种立式气动锁紧动力刀塔，其特征在于：所述传动机构包括皮带（27）、主皮带轮（28）和副皮带轮（25），副皮带轮（25）套装于所述传动轴（22）后端并通过锁紧螺钉锁紧，对副皮带轮（25）起到轴向限位作用，主皮带轮（28）套装于动力电机（29）的输出轴上，皮带（27）套装于主皮带轮（28）和副皮带轮（25）。