CN104759924B - 一种摩擦轮牵引传动行星加工刀柄 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摩擦轮牵引传动行星加工刀柄，包括标准数控刀柄、一级摩擦轮牵引行星传动减速机构和二级摩擦轮牵引行星传动增速机构。一级摩擦轮牵引行星传动减速机构包括一级太阳轮、一级行星轮、一级行星轮保持架、和一级摩擦圈；二级摩擦轮牵引行星传动增速机构包括二级太阳轮、二级支撑行星轮、二级加载行星轮、二级行星轮保持架和二级摩擦圈。本发明工作时，标准数控刀柄带动输入轴旋转，输入轴通过一级摩擦轮牵引行星传动减速机构驱动输出轴绕着输入轴做低速回转运动，同时输入轴通过二级摩擦轮牵引行星传动增速机构驱动输出轴高速自转运动，从而实现输出轴的行星运动，刀具通过弹簧夹头固定于输出轴上，实现刀具的行星加工运动。

Description

一种摩擦轮牵引传动行星加工刀柄
技术领域
本发明涉及一种摩擦轮牵引行星传动技术，特别是一种摩擦轮牵引传动行星加工刀柄。
背景技术
摆线加工是数控加工中一种先进技术。摆线加工时刀具以圆形运动方式即行星运动，沿指定路径运动，逐渐切除毛坯中的材料，从而可避免刀具的全刀宽切削。摆线加工过程中，刀具处于动态的全方位切削，刀体沿周边受力均匀，降低了刀具切削负荷，提高了载荷的稳定性。刀具向前切削材料也伴随着向后的空走刀，这样刀具有充分的时间冷却，同时，还能自动带走切屑，从而大大改善切削条件，提高刀具寿命。摆线加工对于高硬度材料孔、窄槽和型腔的加工具有很大优势。但是数控机床进行摆线加工时，机床坐标轴需要快速往复运动，这不利于机床精度与寿命的保持。摆线加工也不适用于大型龙门式数控铣机床，因为大型龙门式数控机床的运动坐标轴惯量大，难以实现高速往复运动。另外，在数控坐标磨床上进行高精度轮廓磨削加工时，一般使用行星电磨头。行星电磨头的磨轮进行高速自转的同时还绕电磨头轴线作行星运动。但是行星电磨头由两套动力装置分别驱动磨轮高速自转运动和磨轮的行星运动。数控刀柄是连接机床主轴和刀具的连接件，它通过莫氏锥、连接模块将机床主轴的运动与转矩传递给刀具。主轴增速刀柄既可以连接机床主轴和切削刀具，传递运动与转矩，又可以增加切削刀具的转速，克服现有的普通数控机床速度低，难以实现高速加工的缺点。数控刀柄和主轴增速刀柄只能驱动刀具绕轴线做自转运动，无法提供摆线加工、行星加工所需要的刀具行星运动。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种既可以保持机床的精度与寿命、又可以不用两套动力装置的摩擦轮牵引传动行星加工刀柄。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种摩擦轮牵引传动行星加工刀柄，包括标准数控刀柄、输入轴、一级摩擦轮牵引行星传动减速机构、二级摩擦轮牵引行星传动增速机构、输出轴、刀具夹持装置和固定销；所述的输入轴通过标准数控刀柄与机床主轴连接，所述的一级摩擦轮牵引行星传动减速机构包括一级太阳轮、一级行星轮、一级行星轮保持架、一级行星轮保持架上端盖、一级摩擦圈、外壳和外壳上端盖，所述的一级太阳轮是一个中空弹性套筒并通过其内孔的三段对数螺线曲面安装在输入轴上，所述的一级行星轮有三个、分别与一级太阳轮相切接触并圆周均匀分布，所述的一级行星轮的轴的两端分别安装于一级行星轮保持架和一级行星轮保持架上端盖上，所述的一级行星轮保持架上端盖连接在一级行星轮保持架上，所述的一级摩擦圈与一级行星轮相切接触并固定在外壳上，所述的外壳上端盖与外壳连接并安装在输入轴上；所述的二级摩擦轮牵引行星传动增速机构包括二级太阳轮、二级支撑行星轮、二级加载行星轮、二级行星轮保持架、二级行星轮保持架下端盖和二级摩擦圈，所述的二级摩擦圈是输入轴的大端内孔，所述的二级太阳轮安装在输出轴上，所述的二级支撑行星轮有两个、对称分布于二级太阳轮两侧并与二级太阳轮相切接触，所述的二级支撑行星轮的轴的两端分别安装于二级行星轮保持架和二级行星轮保持架下端盖上，所述的二级太阳轮的轴的两端相对于二级摩擦圈偏心分别安装在二级行星轮保持架和二级行星轮保持架下端盖上，所述的二级加载行星轮的轴的两端通过偏心轴承分别安装于二级行星轮保持架和二级行星轮保持架下端盖上并与二级摩擦圈和二级太阳轮相切接触，所述的二级行星轮保持架连接在二级行星轮保持架下端盖上，所述的二级行星轮保持架下端盖连接在一级行星轮保持架上，所述的刀具夹持装置是标准弹簧夹头，安装在输出轴上；所述的固定销与外壳连接并用来与机床刚性部件相连，防止外壳转动。
本发明的工作原理如下：摩擦牵引传动机构要求相互相切接触的摩擦轮之间有足够的正压力，以形成高压牵引油膜，达到足够的牵引传动效率。本发明的一级摩擦轮牵引行星传动减速机构采用了对数螺线曲面自适应加压法，当输入轴逆时针旋转时，由于一级太阳轮上三段对数螺线曲面的楔入作用，使得一级太阳轮产生弹性变形，从而产生一级摩擦轮牵引行星传动减速机构所需的正压力。本发明的二级摩擦轮牵引行星传动增速机构采用偏心轴承自适应加压法，当二级摩擦圈逆时针旋转转动时，安装在偏心轴承上的二级加载行星轮在摩擦力作用下被楔入到二级摩擦圈和二级太阳轮之间形成的楔形间隙，从而产生牵引传动所需的正压力。所述的自适应加压法自动产生摩擦传动所需要的正压力，避免了摩擦轮牵引传动机构中的摩擦轮长时间处于高接触应力状态，提高了使用寿命。
本发明工作时，标准数控刀柄带动输入轴旋转，输入轴通过一级摩擦轮牵引行星传动减速机构驱动输出轴绕着输入轴做低速回转运动，同时输入轴通过二级摩擦轮牵引行星传动增速机构驱动输出轴高速自转运动，从而实现输出轴的行星运动，刀具通过弹簧夹头固定于输出轴上，实现刀具的行星加工运动。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明采用摩擦轮牵引行星传动机构，将输入轴旋转运动转换为输出轴绕输入轴的低速回转运动和输出轴的高速自转运动，避免了数控机床摆线加工时坐标轴快速往复运动对机床精度与寿命的影响，同时也解决了大型龙门式数控铣床无法进行摆线加工的问题。本发明可应用于铣床或加工中心上铣削或磨削加工孔、槽、型腔。
2、本发明只要求一个动力输入源，避免了现有行星电磨头对两套动力装置的要求。
3、由于本发明所用的摩擦轮牵引传动是通过两光滑金属滚轮间的弹性流体润滑油膜(EHL)的剪切力来传递扭矩和功率，本发明具有结构紧凑、体积小、重量轻、机械效率高、传动平稳、噪声低、寿命长、加工简单、制造成本低等优点。
附图说明
本发明有附图3张，其中：
图1是摩擦轮牵引传动行星加工刀柄结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图中：1、输入轴，2、一级太阳轮，3、一级行星轮，4、一级摩擦圈，5、一级行星轮保持架，6、外壳，7、二级加载行星轮，8、偏心轴承，9、二级行星轮保持架下端盖，10、刀具夹持装置，11、输出轴，12、二级太阳轮，13、二级支撑行星轮，14、二级行星轮保持架，15、二级摩擦圈，16、固定销，17、一级行星轮保持架上端盖，18、外壳上端盖，19、标准数控刀柄。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-3所示，一种摩擦轮牵引传动行星加工刀柄，包括标准数控刀柄19、输入轴1、一级摩擦轮牵引行星传动减速机构、二级摩擦轮牵引行星传动增速机构、输出轴11、刀具夹持装置10、固定销16；所述的输入轴1通过标准数控刀柄19与机床主轴连接，所述的一级摩擦轮牵引行星传动减速机构包括由一级太阳轮2、一级行星轮3、一级行星轮保持架5、一级行星轮保持架上端盖17、一级摩擦圈4、外壳6和外壳上端盖18，所述的一级太阳轮2是一个中空弹性套筒并通过内孔的三段对数螺线曲面安装在输入轴1上，所述的一级行星轮3有三个、分别与一级太阳轮2相切接触并圆周均匀分布，所述的一级行星轮3的轴的两端分别安装于一级行星轮保持架5和一级行星轮保持架上端盖17上，所述的一级行星轮保持架上端盖17连接在一级行星轮保持架5上，所述的一级摩擦圈4与一级行星轮4相切接触并固定在外壳6上，所述的外壳上端盖18与外壳6连接并安装在输入轴1上，当所述的输入轴1顺时针转动时，在一级太阳轮2的三段对数螺线曲面的楔入作用下，一级太阳轮3产生弹性变形，产生一级摩擦轮牵引行星传动减速机构所需的正压力；所述的二级摩擦轮牵引行星传动增速机构包括二级太阳轮12、二级支撑行星轮13、二级加载行星轮7、二级行星轮保持架14、二级行星轮保持架下端盖9、二级摩擦圈15，所述的二级摩擦圈15是输入轴1的大端内孔，所述的二级太阳轮12在输出轴11上，所述的二级支撑行星轮13有两个、对称分布于二级太阳轮12两侧并与二级太阳轮12相切接触，所述的二级支撑行星轮13的轴的两端分别安装于二级行星轮保持架14和二级行星轮保持架下端盖9上，所述的二级太阳轮12的轴的两端相对于二级摩擦圈15偏心分别安装在二级行星轮保持架14和二级行星轮保持架下端盖9上，所述的二级加载行星轮7的轴的两端通过偏心轴承8分别安装于二级行星轮保持架14和二级行星轮保持架下端盖9上并与二级摩擦圈15和二级太阳轮12相切接触，所述的二级行星轮保持架14连接在二级行星轮保持架下端盖9上，所述的二级行星轮保持架下端盖9连接在一级行星轮保持架5上，当二级摩擦圈15转动时二级加载行星轮7在偏心轴承8的作用下会被楔入到二级摩擦圈15和二级太阳轮12之间形成的楔形间隙，从而产生牵引传动所需的正压力；所述的刀具夹持装置10是标准弹簧夹头，安装在输出轴11上；所述的固定销16与外壳6连接并用来与机床刚性部件相连，防止外壳6转动。
本发明工作时，所述的标准数控刀柄19带动输入轴1旋转，所述的输入轴1通过一级摩擦轮牵引行星传动减速机构的一级行星轮保持架5驱动输出轴11绕着输入轴1做低速回转运动，同时所述的输入轴1通过二级摩擦轮牵引行星传动增速机构驱动输出轴11高速自转运动，从而实现输出轴11的行星运动，刀具安装在刀具夹持装置10上，实现刀具的行星加工运动。

Claims (1)

1.一种摩擦轮牵引传动行星加工刀柄，包括标准数控刀柄(19)、输入轴(1)、一级摩擦轮牵引行星传动减速机构、输出轴(11)和刀具夹持装置(10)；所述的输入轴(1)通过标准数控刀柄(19)与机床主轴连接，所述的一级摩擦轮牵引行星传动减速机构包括一级太阳轮(2)、一级行星轮(3)、一级行星轮保持架(5)、一级行星轮保持架上端盖(17)、一级摩擦圈(4)、外壳(6)和外壳上端盖(18)；其特征在于：所述的摩擦轮牵引传动行星加工刀柄还包括二级摩擦轮牵引行星传动增速机构和固定销(16)；所述的一级太阳轮(2)是一个中空弹性套筒并通过其内孔的三段对数螺线曲面安装在输入轴(1)上，所述的一级行星轮(3)有三个、分别与一级太阳轮(2)相切接触并圆周均匀分布，所述的一级行星轮(3)的轴的两端分别安装于一级行星轮保持架(5)和一级行星轮保持架上端盖(17)上，所述的一级行星轮保持架上端盖(17)连接在一级行星轮保持架(5)上，所述的一级摩擦圈(4)与一级行星轮(3)相切接触并固定在外壳(6)上，所述的外壳上端盖(18)与外壳(6)连接并安装在输入轴(1)上；所述的二级摩擦轮牵引行星传动增速机构包括二级太阳轮(12)、二级支撑行星轮(13)、二级加载行星轮(7)、二级行星轮保持架(14)、二级行星轮保持架下端盖(9)和二级摩擦圈(15)，所述的二级摩擦圈(15)是输入轴(1)的大端内孔，所述的二级太阳轮(12)安装在输出轴(11)上，所述的二级支撑行星轮(13)有两个、对称分布于二级太阳轮(12)两侧并与二级太阳轮(12)相切接触，所述的二级支撑行星轮(13)的轴的两端分别安装于二级行星轮保持架(14)和二级行星轮保持架下端盖(9)上，所述的二级太阳轮(12)的轴的两端相对于二级摩擦圈(15)偏心分别安装在二级行星轮保持架(14)和二级行星轮保持架下端盖(9)上，所述的二级加载行星轮(7)的轴的两端通过偏心轴承(8)分别安装于二级行星轮保持架(14)和二级行星轮保持架下端盖(9)上并与二级摩擦圈(15)和二级太阳轮(12)相切接触，所述的二级行星轮保持架(14)连接在二级行星轮保持架下端盖(9)上，所述的二级行星轮保持架下端盖(9)连接在一级行星轮保持架(5)上，所述的刀具夹持装置(10)是标准弹簧夹头，安装在输出轴(11)上；所述的固定销(16)与外壳(6)连接并用来与机床刚性部件相连，防止外壳(6)转动。
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