CN106001627A - 液压驱动车铣复合主轴结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液压驱动车铣复合主轴结构，包括主轴箱、主轴、凸轮驱动组件、皮带轮驱动组件和驱动切换组件，所述主轴置于所述主轴箱内且两端贯穿所述主轴箱，所述主轴一端与卡盘连接，通过驱动切换组件实现所述皮带轮驱动组件与主轴传动连接和凸轮驱动组件与主轴传动连接之间的切换。本发明提供的一种液压驱动车铣复合主轴结构，采用驱动切换组件实现皮带轮驱动和凸轮驱动的切换，从而实现主轴的低转速高扭矩与高转速低扭矩的切换，从而实现同一主轴同时实现高转速低扭矩和低转速高扭矩，满足车铣复合车床的需求，具有结构简单，成本低的优点。

Description

液压驱动车铣复合主轴结构
技术领域
本发明涉及一种液压驱动车铣复合主轴结构。
背景技术
车削主要是用车刀对旋转的工件进行车削加工，车刀的吃入量较小，转速较高，需要主轴具有高转速和低扭矩，保证具有高效的加工速度；而铣削加工是使用旋转的多刃刀具切削工件，刀具转动，工件移动，铣削量较大，因此，需要主轴具有低转速和高扭矩，保证刀具的定位和角度调整。
目前，大多数的车铣复合车床，是在车削中心上稍作改进，一般的车削中心只是把车床的普通转塔刀架换成带动力刀具的转塔刀架，主轴增加C轴功能。这种方式不但造价高，而且由于转塔刀架结构、外形尺寸的限制，动力头的功率小，转速不高，也不能安装较大的刀具。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：根据车铣复合机床的特点，本发明提供一种液压驱动车铣复合主轴结构，采用驱动切换组件实现皮带轮驱动和凸轮驱动的切换，从而实现主轴的低转速高扭矩与高转速低扭矩的切换，从而实现同一主轴同时实现高转速低扭矩和低转速高扭矩，满足车铣复合车床的需求。
本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种液压驱动车铣复合主轴结构，包括主轴箱、主轴、凸轮驱动组件、皮带轮驱动组件和驱动切换组件，所述主轴置于所述主轴箱内且两端贯穿所述主轴箱，所述主轴一端与卡盘连接，所述皮带轮驱动组件位于所述主轴箱和所述驱动切换组件之间的主轴上，所述凸轮驱动组件通过驱动切换组件与所述主轴连接；通过驱动切换组件实现所述皮带轮驱动组件与主轴传动连接和凸轮驱动组件与主轴传动连接之间的切换；
所述驱动切换组件包括储油环、转台、啮合齿盘、旋转齿盘和定位齿盘，所述储油环、转台和啮合齿盘从外到内依次连接，通过控制储油环内的压力油来驱动啮合齿盘在转台内沿轴向往复运动，实现啮合齿盘与旋转齿盘和定位齿盘的啮合与分离，所述定位齿盘内圈与所述旋转齿盘转动连接，且所述定位齿盘与所述旋转齿盘同心设置，所述定位齿盘外圈与所述转台固定连接，且所述定位齿盘和旋转齿盘的齿面在同一平面上，所述凸轮驱动组件控制转台转动，所述旋转齿盘与所述主轴远离卡盘的一端连接，所述皮带轮驱动组件位于所述主轴箱和所述旋转齿盘之间的主轴上。
凸轮驱动组件用于主轴低转速高扭矩工况的驱动，皮带轮驱动组件用于主轴高转速低扭矩工况的驱动。通过驱动切换组件实现采用不同驱动组件驱动主轴的切换；驱动切换组件采用油压系统和齿盘的配合实现切换，啮合齿盘用于实现定位齿盘和旋转齿盘之间的连接，实现转矩的传递。啮合齿盘的齿面与定位齿盘和旋转齿盘的齿面相对设置。
进一步，为了实现啮合齿盘的轴向运动的控制，所述储油环内壁上设有油道，所述油道与油压系统连通，所述转台侧壁上设有油孔，所述油孔连通所述油道与所述转台内腔。通过改变转台内腔中的液压油的压力来实现啮合齿盘的轴向往复运动。
具体的，所述凸轮驱动组件包括第一电机、凸轮箱和凸轮，所述凸轮置于所述凸轮箱内，所述第一电机驱动所述凸轮转动，所述凸轮与所述转台传动连接，且驱动所述转台转动。
优选的，所述凸轮为弧面凸轮。
三爪卡盘通过夹紧和松开实现工件的装夹，现有的三转卡盘是通过外部的机构驱动的，结构较复杂。
进一步，还包括中空回转油缸和拉杆，所述拉杆一端与所述中空回转油缸的推杆固定连接，所述拉杆另一端依次贯穿凸轮驱动组件、驱动切换组件和主轴与所述卡盘连接。中空回转油缸带动拉杆轴向运动，通过拉杆的移动实现三爪卡盘的夹紧和松开，从而完成工件装夹的动作，结构简单。拉杆仅仅与中空回转油缸之间连接，与其他机构不连接，只是为了减小机构的体积和减少外部结构的设置，使拉杆从凸轮驱动组件、驱动切换组件和主轴的中部贯穿。
具体的，所述皮带轮驱动组件包括第二电机、皮带和皮带轮，所述皮带轮固定在所述旋转齿盘和主轴箱之间的主轴上，所述第二电机、皮带、皮带轮和主轴依次传动连接。
进一步，为了提高主轴的控制精度，所述主轴上设有编码器。通过编码器反馈主轴的位置信息到控制系统，控制系统根据反馈结果调整主轴的驱动速度，从而实现主轴的闭环控制。
进一步，为了实现复合主轴的固定，还包括基座，所述凸轮箱和主轴箱固定在基座上方。
工作原理：
当进行车削加工时，需要提供高转速低扭矩，通过控制储油环内的压力油来驱动啮合齿盘，使啮合齿盘与旋转齿盘和定位齿盘分离，定位齿盘的扭矩无法传递到旋转齿盘上，同时，第二电机通过皮带和皮带轮驱动主轴高速低扭矩旋转，实现切削加工；
当进行铣削加工时，需要提供低转速高扭矩，通过控制储油环内的压力油来驱动啮合齿盘，使啮合齿盘与旋转齿盘和定位齿盘啮合，通过啮合齿盘将定位齿盘的转动传递到旋转齿盘上，同时，第一电机驱动弧面凸轮带动转台回转，定位齿盘与转台同步转动，由于定位齿盘通过啮合齿盘与旋转齿盘传动连接，即可通过旋转齿盘驱动主轴回转，完成低转速高扭矩功能，实现铣削加工。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种液压驱动车铣复合主轴结构，采用驱动切换组件实现皮带轮驱动和凸轮驱动的切换，从而实现主轴的低转速高扭矩与高转速低扭矩的切换，从而实现同一主轴同时实现高转速低扭矩和低转速高扭矩，满足车铣复合车床的需求，具有结构简单，成本低的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明最佳实施例的结构示意图；
图2是图1中A的放大示意图。
图中：1、基座，2、主轴箱，3、主轴，4、中空回转油缸，5、拉杆，6、编码器，7、第一电机，8、凸轮箱，9、凸轮，10、皮带轮，11、储油环，12、转台，13、啮合齿盘，14、旋转齿盘，15、定位齿盘，16、卡盘，17、油道，18、油孔。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1和图2所示，本发明的一种液压驱动车铣复合主轴结构，包括基座1、主轴箱2、主轴3、中空回转油缸4、拉杆5、编码器6、凸轮驱动组件、皮带轮驱动组件和驱动切换组件，皮带轮驱动组件位于主轴箱2和驱动切换组件之间的主轴3上，凸轮驱动组件通过驱动切换组件与主轴3连接。
其中，凸轮驱动组件包括第一电机7、凸轮箱8和凸轮9；皮带轮驱动组件包括第二电机、皮带和皮带轮10；驱动切换组件包括储油环11、转台12、啮合齿盘13、旋转齿盘14和定位齿盘15。
主轴箱2和凸轮箱8固定在基座1上方，主轴3置于主轴箱2内且两端贯穿主轴箱2，主轴3一端与卡盘16连接，主轴3另一端与旋转齿盘14固定连接，皮带轮10固定连接在主轴箱2和旋转齿盘14之间的主轴3上，第二电机、皮带、皮带轮10和主轴3依次传动连接，主轴3上位于皮带轮10的一侧还设有编码器6。凸轮9置于凸轮箱8内，第一电机7驱动凸轮9转动，凸轮9与转台12传动连接，且驱动转台12转动。本实施例中凸轮9采用弧面凸轮。
驱动切换组件的储油环11、转台12和啮合齿盘13从外到内依次连接，定位齿盘15内圈与旋转齿盘14外部转动连接，且定位齿盘15和旋转齿盘14同心设置，定位齿盘15外圈与转台12固定连接，定位齿盘15和旋转齿盘14的齿面在同一平面上，啮合齿盘13的齿面与定位齿盘15和旋转齿盘14的齿面相对设置，储油环11固定在凸轮箱8的外部，转台12与凸轮9传动连接，通过控制储油环11内的压力油来驱动啮合齿盘13在转台12内沿轴向往复运动，实现啮合齿盘13和旋转齿盘14的啮合与分离，啮合齿盘13只能在转台12内沿轴向运动不随转台12一起转动，转台12带动定位齿盘15转动，通过啮合齿盘12与旋转齿盘14传动连接，凸轮驱动组件控制转台12转动，旋转齿盘14与主轴3远离卡盘16的一端连接，皮带轮驱动组件位于主轴箱2和旋转齿盘14之间的主轴3上。
如图2所示，储油环11内壁上设有油道17，油道17与油压系统连通，转台12侧壁上设有油孔18，油孔18连通油道17与转台12内腔，通过改变转台12内腔中的液压油的压力来实现啮合齿盘13的轴向往复运动。
拉杆5一端与中空回转油缸4的推杆固定连接，拉杆5另一端依次从中心贯穿凸轮驱动组件、驱动切换组件和主轴3与卡盘16连接，且拉杆5与凸轮箱8、凸轮9、啮合齿盘13、旋转齿盘14和主轴3之间设有间隙，主轴3仅仅与卡盘16和中空回转油缸4连接。
中空回转油缸4通过拉杆5控制三抓卡盘16动作，凸轮箱8控制转台12旋转，从而带动啮合齿盘13同步旋转，当储油环11通过压力油控制啮合齿盘13与旋转齿盘14和定位齿盘15啮合时，凸轮箱8控制主轴3实现低转速高扭矩，并通过定位齿盘15进行旋转定位；当储油环11通过压力油控制啮合齿盘13与旋转齿盘14和定位齿盘15分离时，凸轮箱8不控制主轴3，主轴3由第二电机通过皮带和皮带轮10驱动，主轴3达到高速低扭矩旋转，实现切削加工，并通过编码器16进行位置信息的反馈，实现闭环控制。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种液压驱动车铣复合主轴结构，其特征在于：包括主轴箱(2)、主轴(3)、凸轮驱动组件、皮带轮驱动组件和驱动切换组件，所述主轴(3)置于所述主轴箱(2)内且两端贯穿所述主轴箱(2)，所述主轴(3)一端与卡盘(16)连接，通过驱动切换组件实现所述皮带轮驱动组件与主轴(3)传动连接和凸轮驱动组件与主轴(3)传动连接之间的切换；
所述驱动切换组件包括储油环(11)、转台(12)、啮合齿盘(13)、旋转齿盘(14)和定位齿盘(15)，所述储油环(11)、转台(12)和啮合齿盘(13)从外到内依次连接，通过控制储油环(11)内的压力油来驱动啮合齿盘(13)在转台(12)内沿轴向往复运动，实现啮合齿盘(13)与旋转齿盘(14)和定位齿盘(15)的啮合与分离，所述定位齿盘(15)内圈与所述旋转齿盘(14)转动连接，所述定位齿盘(15)外圈与所述转台(12)固定连接，且所述定位齿盘(15)和旋转齿盘(14)的齿面在同一平面上，所述凸轮驱动组件控制转台(12)转动，所述旋转齿盘(14)与所述主轴(3)远离卡盘(16)的一端连接。
2.如权利要求1所述的液压驱动车铣复合主轴结构，其特征在于：所述储油环(11)内壁上设有油道(17)，所述油道(17)与油压系统连通，所述转台(12)侧壁上设有油孔(18)，所述油孔(18)连通所述油道(17)与所述转台(12)内腔。
3.如权利要求1所述的液压驱动车铣复合主轴结构，其特征在于：所述凸轮驱动组件包括第一电机(7)、凸轮箱(8)和凸轮(9)，所述凸轮(9)置于所述凸轮箱(8)内，所述第一电机(7)驱动所述凸轮(9)转动，所述凸轮(9)与所述转台(12)传动连接，且驱动所述转台(12)转动，所述储油环(11)与所述凸轮箱(8)固定连接。
4.如权利要求3所述的液压驱动车铣复合主轴结构，其特征在于：所述凸轮(9)为弧面凸轮。
5.如权利要求3所述的液压驱动车铣复合主轴结构，其特征在于：还包括中空回转油缸(4)和拉杆(5)，所述拉杆(5)一端与所述中空回转油缸(4)的推杆固定连接，所述拉杆(5)另一端依次贯穿凸轮驱动组件、驱动切换组件和主轴(3)与所述卡盘(16)连接。
6.如权利要求5所述的液压驱动车铣复合主轴结构，其特征在于：所述皮带轮驱动组件包括第二电机、皮带和皮带轮(10)，所述皮带轮(10)固定在所述旋转齿盘(14)和主轴箱(2)之间的主轴(3)上，所述第二电机、皮带、皮带轮(10)和主轴(3)依次传动连接。
7.如权利要求6所述的液压驱动车铣复合主轴结构，其特征在于：所述主轴(3)上设有编码器(6)。
8.如权利要求7所述的液压驱动车铣复合主轴结构，其特征在于：还包括基座(1)，所述凸轮箱(8)和主轴箱(2)固定在基座(1)上方。
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