CN105583640A - 一种回转支撑承载直齿传动回转工作台 - Google Patents

一种回转支撑承载直齿传动回转工作台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种回转支撑承载直齿传动回转工作台，包括底座(1)，回转支撑(2)，主轴调心系统(3)，工作台(4)，直齿传动及消隙装置(5)，伺服电机(6)，制动装置(7)，所述支撑机构采用回转工作台承载，所述回转工作台精度控制由回转工作台与主轴调心系统联合控制，所述驱动装置采用直齿消隙机构，所述制动系统采用液压制动圈制动。本发明具有精度高，性能持久稳定，承载能力强，使用寿命长等优点。

Description

一种回转支撑承载直齿传动回转工作台
技术领域
本发明涉及一种辅助机床加工的回转分度设备，一种回转支撑承载直齿传动回转工作台，尤其能够满足数控镗铣床辅助第四轴回转、分度要求。
背景技术
目前，公知的回转工作台构造包括底座、回转工作台面、蜗轮蜗杆传动机构、主轴支撑机构，工作原理为，伺服电机通过蜗轮蜗杆减速带动工作台转动，通过控制伺服电动机的转动圈数进行工作台的分度。但是，由于蜗轮蜗杆本身传动特性造成工作台很多缺陷，例如，蜗轮蜗杆传动的效率低下，造成回转台承载能力不高，蜗轮蜗杆磨损严重并引起齿面磨损，甚至是粘附等后果，而且蜗轮蜗杆磨损后，不易进行调整。由于蜗轮蜗杆机构的各种缺陷，机械传动难以实现对回转精度持久的有效控制，致使工作台加工精度不稳定，使用寿命底等诸多缺陷。
发明内容
为了解决现有常规回转工作台存在的问题，本发明提供了一种回转支撑承载直齿传动回转工作台，该回转工作台不仅承载能力高，而且回转定位准确稳定，使用寿命长。
本发明的技术方案在于提供了一种回转支撑承载直齿传动回转工作台，包括：底座，回转支撑，主轴调心系统，工作台，直齿传动及消隙装置，伺服电动机，制动装置，其中：
底座用于安装并连接回转支撑、工作台、直齿传动及消隙装置、伺服电动机和制动装置；
回转支撑用于承载工作台及所要进行加工的加工件的重量，回转支撑的外圈具有直齿，直齿在直齿传动及消隙装置带动下能实现回转台的回转运动；
主轴调心系统用于辅助定心；
直齿传动及消隙装置用于将伺服电动机回转运动减速后传递到回转支撑，当伺服电动机反向回转时，起到消除反向间隙的作用。
本发明的有益效果在于:
本发明中直齿传动及消隙系统包括：两个消隙终端齿轮，两个消隙齿轮盘，两个胀紧套，两个消隙轴，还有一个消隙齿轮轴，利用胀紧套在锁死之前，被锁齿轮可以转动调节的特性实现齿轮传动系统正反向消隙的的目的，且直齿传动具有承载能力强，耐磨损等，与蜗轮蜗杆传动相比，具有传动精度稳定使用寿命长等突出优点。
回转工作台的制动结构为液压抱死式制动方式，制动液压缸推动制动圈抱死制动颈进行制动，制动可靠牢固。
本发明采用回转支撑进行承载，承载能力强，回转精度高；在长期使用的情况下，回转支撑产生磨损时，主轴调心系统可继续保持本回转工作台较高的回转精度，从而实现回转工作台性能稳定持久耐用的特性；传动结构采用直齿传动，耐磨损，传动精度稳定，使用寿命长；工作台制动采用液压抱死式制动夹紧，制动可靠。
附图说明
下面结合附图和实施对本发明进一步说明。
图1是回转工作台主视图的剖视图，结构模块；
图2是主视图剖视图，具体连接视图；
图3是主视图基础上的俯视图，此时为工作台与主轴定心装置拆除后的俯视图；
图4为直齿消隙传动的原理图；
图5为主视图基础上的仰视图。
其中：
1.底座，2.回转支撑，3.主轴调心系统，4.工作台，5.直齿传动及消隙装置，6.伺服电动机，7.制动装置，8.锁紧盖，9.主轴，10.第一调心轴承，11.第二调心轴承，12.制动颈，13.第一消隙齿轮盘，14.第一消隙终端齿轮，15.第一消隙轴，16.消隙齿轮轴，17.减速齿轮盘，18.电机齿轮，19.电机轴，20.第二消隙轴，21.第二消隙终端齿轮，22.第二消隙齿轮盘，23.第二胀紧套，24.第一胀紧套，25.制动液压缸，26制动圈，30.齿圈展，31.第三消隙终端齿轮，32，第三消隙轴，33.第三胀紧套，34.第三消隙齿轮盘，35.消隙齿轮轴，36.输入齿轮盘，37.第四消隙终端齿轮，38.第四消隙轴，39.第四胀紧套，40.第四消隙齿轮盘。
具体实施方式
以下将结合附图1-5对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1-2所示，本发明所述的一种回转支撑承载直齿传动回转工作台，包括：底座1，回转支撑2，主轴调心系统3，工作台4，直齿传动及消隙装置5，伺服电动机6，制动装置7。其中：
底座1用于安装并连接回转支撑2、工作台4、直齿传动及消隙装置5、伺服电动机6和制动装置7，对上述几个部分起到定位，安装并保持其相对位置的作用，此外，外底座还用于此回转工作台在所用数控机床的固定与连接。
回转支撑2用于承载工作台4及所要进行加工的加工件的重量，对回转台4的回转起主要定心作用，回转支撑外圈带有齿牙，在直齿传动及消隙装置5带动下能实现回转台4的回转运动。
主轴调心系统3用于辅助定心，当回转支撑长期运转，出现磨损时，主轴调心系统3能保证工作台4原有的回转精度不丧失。
直齿传动及消隙装置5用于将伺服电动机6回转运动减速后传递到回转支撑2，当伺服电动机6反向回转时，起到消除反向间隙的作用。
伺服电动机6为原动机，可以控制工作台4回转速度与回转运动停止的角度位置。
制动装置7用于回转运动结束时刹紧工作台，保证被加工工件在工作台4上承受加工力时，回转台4不会转动，保证定位的准确性。
底座1、工作台4为铸造件，回转支撑2具有较高的回转精度，外圈带有直齿。底座1与回转支撑2通过止口与销钉定位，并通过螺栓连接在一起，同理回转支撑2与工作台4通过销钉与螺栓定位、连接；
回转支撑2外圈带有直齿与直齿传动及消隙装置5中的第一消隙终端齿轮14和第二消隙终端齿轮21啮合，并在其带动下进行转动，进而工作台实现回转及分度运动。由于采用高精度的回转支撑(轴向及径向跳动可控制在5μm以内)，回转台回转过程实现了对轴向及径向跳动严格控制。
主轴9为45#钢调质后精加工而成，上端部带有锥面，并与工作台4中的锥面严格配磨而成，保证了主轴与工作台连接高的同轴度要求，最后用锁紧盖8锁紧，主轴9中部及底部位置装有第一调心轴承10和第二调心轴承11，并通过这两个调心轴承安装于底座的轴孔中；主轴9底端通过螺栓连接安装有制动颈12，用于工作台制动。这样就组成了本回转工作台主轴调心系统3。第一调心轴承10和第二调心轴承11均为高精度轴承，与主轴和底座安装部位均通过精磨达到配合尺寸，从而使主轴及回转台获得了精密的回转精度。
由于回转支撑2在工作过程中起到承载作用，其中的回转体在长期的工作过程中会产生磨损，使回转支撑丧失原有的，当出现此种情况时，主轴调心系统保证了回转工作台原有的回转精度及其稳定性。
图3是主视图基础上的俯视图，此时为工作台与主轴调心系统拆除后的俯视图，其中，分别将第一消隙终端齿轮14与第二消隙终端齿轮21通过键连接安装在第一消隙轴15与第二消隙轴20的端部，再分别将第一消隙齿轮盘13与第二消隙齿轮盘22通过第一胀紧套23与第二胀紧套24安装在第一消隙轴15与第二消隙轴20上，第一消隙轴15与第二消隙轴20分别通过一组轴承安装于底座1上的相应的轴孔上，此时，第一消隙终端齿轮14与第二消隙终端齿轮21同时与回转支撑2外圈外齿啮合，第一齿消隙轮盘13与第二齿消隙轮盘22成上下重叠摆放；
再将消隙齿轮轴16通过一组轴承安装于底座1相应的轴孔位置上，减速齿轮盘17通过键连接安装在消除齿轮轴16的顶端，此时，消隙齿轮轴16的齿轮部位同时与第一消隙齿轮盘13与第二消隙齿轮盘22同时啮合，分别向不同转向转动第一消隙齿轮盘13与第二消隙齿轮盘22，当使得第一终端齿轮14与第二终端齿轮21同时挤死回转支撑2外圈外齿时，锁紧第一胀紧套23与第二胀紧套24，直齿消隙完成。
电机齿轮18安装于电机轴19上，伺服电动机6通过止口定位并通过螺栓连接在底座1上，电机齿轮18与减速齿轮盘17啮合。这样将电机的回转运动通过直齿轮组传递带动工作台完成回转分度的要求，且反向间隙得以消除。
直齿消隙原理如下，在图4中，为使输入齿轮盘36将回转运动传递到齿圈展开30，且反向旋转没有间隙，分别将第三消隙终端齿轮31与消隙终端齿轮37通过键连接安装在第三消隙轴32与第四消隙轴38的端部，再分别将第三消隙齿轮盘34与第四消隙齿轮盘40通过第三胀紧套33与第四胀紧套39安装在第三消隙轴32与第四消隙轴38上，此时第三胀紧套33与第四胀紧套39为放松状态，第三消隙齿轮盘34、第四消隙齿轮盘40同时与消隙齿轮轴35啮合，首先转动第三消隙齿轮盘34使得消隙终端齿轮31上轮齿A面与齿圈展开30轮齿贴合并锁紧第三胀紧套，同理，转动第四消隙齿轮盘40使得消隙终端齿轮37上轮齿B面与齿圈展开30轮齿啮合，并锁紧第四胀紧套。当输齿轮36带动消隙齿轮轴35向左侧旋转时，由于两套消隙齿轮传动及锁紧的特点，由右侧齿轮传递系统通过啮合B侧使齿圈展开30向左运动，同理当输入轮36带动消隙齿轮轴35向右运动时，由左侧齿轮传递系统通过啮合A侧使齿圈展开30向右运动。
在图4中，制动装置7包括制动颈12、制动液压缸25、制动圈26，其中，制动液压缸25通过螺栓端固定于底座1上，制动端部与制动圈26的一端连接，制动圈26安装位置为套装在制动颈12外围，并保持有1mm的间隙。制动圈26高锰钢材料，通过热处理方式使其获得较好的弹性及韧性，能够在压力作用下产生弹性变形，制动液压缸25在液压(约为3MPa)作用下对制动圈26产生压力作用，使得制动圈26内缩，抱紧锁死制动颈12，由于制动颈12与主轴9、工作台4为刚性连接，即制动圈26对工作台产生制动作用。
此外，本发明还公开了回转支撑承载直齿传动回转工作台的工作方法，其包括如下步骤：
步骤1、工作台得到回转指令；
步骤2、制动液压缸25放松，制动作用消失；
步骤3、伺服电动机6根据指令进行旋转，通过直齿传动及消隙装置5的减速、消隙带动回转支撑2旋转，即为工作台4的回转运动；
步骤4、工作台4达到指定的转动角度后，伺服电机停6止运动并进行调节，调节完毕后；
步骤5、制动液压缸25压紧制动圈26，制动圈26抱死制动颈12，进行制动。

Claims (7)

1.一种回转支撑承载直齿传动回转工作台，包括：底座(1)，回转支撑(2)，主轴调心系统(3)，工作台(4)，直齿传动及消隙装置(5)，伺服电动机(6)，制动装置(7)，其特征在于其特征在于：
底座(1)用于安装并连接回转支撑(2)、工作台(4)、直齿传动及消隙装置(5)、伺服电动机(6)和制动装置(7)；
回转支撑(2)用于承载工作台(4)及所要进行加工的加工件的重量，回转支撑(2)的外圈具有直齿，直齿在直齿传动及消隙装置(5)带动下能实现回转台(4)的回转运动；
主轴调心系统(3)用于辅助定心；
直齿传动及消隙装置(5)用于将伺服电动机(6)回转运动减速后传递到回转支撑(2)，当伺服电动机(6)反向回转时，起到消除反向间隙的作用。
2.根据权利要求1所述的回转支撑承载直齿传动回转工作台，其特征在于：
伺服电动机(6)为原动机，其能够控制工作台(4)回转速度与回转运动停止的角度位置。
3.根据权利要求1所述的回转支撑承载直齿传动回转工作台，其特征在于：
制动装置(7)用于回转运动结束时刹紧工作台，保证被加工工件在工作台(4)上承受加工力时，回转台(4)不会转动。
4.根据权利要求1所述的回转支撑承载直齿传动回转工作台，其特征在于：
回转支撑(2)外圈带有直齿，直齿与直齿传动及消隙装置(5)中的第一消隙终端齿轮(14)和第二消隙终端齿轮(21)啮合。
5.根据权利要求4所述的回转支撑承载直齿传动回转工作台，其特征在于：
分别将第一消隙终端齿轮(14)与第二消隙终端齿轮(21)通过键连接安装在第一消隙轴(15)与第二消隙轴(20)的端部，再分别将第一消隙齿轮盘(13)与第二消隙齿轮盘(22)通过第一胀紧套(23)与第二胀紧套(24)安装在第一消隙轴(15)与第二消隙轴(20)上，第一消隙轴(15)与第二消隙轴(20)分别通过一组轴承安装于底座(1)上的相应的轴孔上，此时，第一消隙终端齿轮(14)与第二消隙终端齿轮(21)同时与回转支撑(2)外圈外直齿啮合，第一齿消隙轮盘(13)与第二齿消隙轮盘(22)成上下重叠摆放。
6.根据权利要求5所述的回转支撑承载直齿传动回转工作台，其特征在于：
将消隙齿轮轴(16)通过一组轴承安装于底座(1)相应的轴孔位置上，减速齿轮盘(17)通过键连接安装在消除齿轮轴(16)的顶端，此时，消隙齿轮轴(16)的齿轮部位同时与第一消隙齿轮盘(13)与第二消隙齿轮盘(22)同时啮合，分别向不同转向转动第一消隙齿轮盘(13)与第二消隙齿轮盘(22)，当使得第一终端齿轮(14)与第二终端齿轮(21)同时挤死回转支撑(2)外圈外齿时，锁紧第一胀紧套(23)与第二胀紧套(24)，直齿消隙完成。
7.一种根据权利要求1所述的回转支撑承载直齿传动回转工作台的工作方法，其包括如下步骤：
步骤1、工作台(4)得到回转指令；
步骤2、制动液压缸(25)放松，制动作用消失；
步骤3、伺服电动机(6)根据指令进行旋转，通过直齿传动及消隙装置(5)的减速、消隙带动回转支撑(2)旋转，即为工作台(4)的回转运动；
步骤4、工作台(4)达到指定的转动角度后，伺服电机停(6)止运动并进行调节，调节完毕后；
步骤5、制动液压缸25压紧制动圈(26)，制动圈(26)抱死制动颈(12)，进行制动。
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