CN106736793B - 一种多功能静压式动力头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能静压式动力头，包括刀盘、主轴箱、轴套、主轴以及箱体，箱体设有第一伺服电机和第二伺服电机。主轴可以带动刀盘旋转，在第一伺服电机的作用下，主轴可以带动刀盘相对主轴箱整体作前后运动，进行轴向进给，在第二伺服电机的作用下，刀盘进行径向进给，上述各种动作配合可以使得刀具能够进行车、铣、镗等多功能加工；各种进给驱动结构分布合理，刀盘体积小，占用空间低，加工精度准确；主轴所处的轴套与主轴箱之间充有高压油，通过改变油压可以改变对轴套的锁紧力，控制方便，轴套锁紧后稳定性强，保证整体动力头具有良好的工作可靠性。

Description

一种多功能静压式动力头

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体涉及一种多功能静压式动力头。

背景技术

众所周知，按照机床工艺范围的宽窄(通用程度)可分为通用机床、专用机床和专门化机床，而不管是哪种机床，都遵守简单实用、精度高、空间小原则。传统机床所用的动力头一般都将伺服电机设置于刀盘内，受此限制，动力头的功能都较为单一。部分可以实现多功能的动力头的结构都较为复杂，其刀盘体积和占用空间较大，使用不方便，加工效果较差。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种多功能静压式动力头，其结构简单，占用空间小，加工效果好。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多功能静压式动力头，包括刀盘、主轴箱、轴套、主轴以及箱体，所述主轴箱设有与轴套形状匹配的滑动轴孔，所述轴套穿装于滑动轴孔内并可相对直线位移，所述滑动轴孔的内侧设有充满液压油的螺旋式油槽，所述主轴穿设于轴套内并可转动，所述箱体设于轴套和主轴的后端，轴套固定于箱体上，主轴通过轴承固定于箱体上，所述箱体设有可驱动主轴转动的变频电机，箱体还设有与所述主轴同向布置的第一丝杆以及驱动第一丝杆转动的第一伺服电机，所述第一丝杆延伸至主轴箱处，主轴箱上设有螺套于第一丝杆上的第一丝杆螺母，所述刀盘固定于主轴的前端，所述刀盘的前端面设有径向滑轨，滑轨上安装有用于固定刀具的滑块，所述滑块的底侧固定安装有与主轴垂直的第一齿条，所述主轴的中部设有贯通的孔道，孔道的前部设有可相对主轴直线位移且不可相对转动的拉杆，中部设有可相对主轴直线位移和转动的推杆，后部设有用于驱动推杆直线位移的第二丝杆，拉杆和推杆通过两个推力球轴承加连接螺钉相接，所述推杆通过第二丝杆螺母接于第二丝杆上，所述箱体于主轴的末端设有用于驱动第二丝杆转动的第二伺服电机，所述拉杆的最前端设有与主轴同向的第二齿条，刀盘内固定安装有组合在一起且同轴转动的第一齿轮和第二齿轮，第二齿轮的直径小于第一齿轮的直径，第一齿轮与第一齿条啮合，第二齿轮与第二齿条啮合。

作为优选的实施方式，所述箱体上设有与轴套和主轴同向布置的导杆，所述主轴箱上设有滑动套装于所述导杆上的导套。

作为优选的实施方式，所述主轴箱上固定安装有与主轴同向布置的阻尼缓冲器，所述阻尼缓冲器的活动端抵压到箱体上。

作为优选的实施方式，所述主轴通过设于轴套内两端的轴承固定。

作为优选的实施方式，所述主轴箱于滑动轴孔的两端设有将螺旋式油槽密封的油封，所述主轴箱于滑动轴孔的侧壁上设有与螺旋式油槽连通的进油接头和出油接头。

作为优选的实施方式，所述箱体设有齿轮室，所述变频电机的驱动轴和所述主轴的末端分别伸入齿轮室内，变频电机的驱动轴和所述主轴的末端分别安装有同步轮，两个同步轮之间通过同步带连接。

作为优选的实施方式，所述变频电机通过电机调整垫固定到箱体上。

作为优选的实施方式，所述主轴的孔道内设有用于对推杆的位移进行导向的连接套筒。

作为优选的实施方式，所述第一齿条设于滑块的底侧靠近刀盘边缘的外围位置处，齿轮一与齿条一啮合在刀盘外围。

本发明的有益效果是：本发明的主轴可以带动刀盘旋转，在第一伺服电机的作用下，主轴可以带动刀盘相对主轴箱整体作前后运动，进行轴向进给，在第二伺服电机的作用下，拉杆可以通过第一齿轮、第二齿轮、第一齿条和第二齿条的组合带动刀具沿滑轨径向运动，从而进行横向进给，上述各种动作配合可以使得刀具能够进行车、铣、镗等多功能加工，功能多样；各种进给驱动结构分布合理，刀盘体积小，占用空间低，加工精度准确；主轴所处的轴套与主轴箱之间充有高压油，通过改变油压可以改变对轴套的锁紧力，控制方便，轴套锁紧后稳定性强，保证整体具有良好的工作可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明：

图1为本发明的剖视结构图；

图2为本发明的俯视结构图。

附图说明：1-刀盘，2-主轴箱，3-轴套，4-主轴，5-箱体，6-螺旋式油槽，7-油封，8-进油接头，9-出油接头，10-刀盘盖，11-滑轨，12-滑块，13-第一齿条，14-变频电机，15、16-同步轮，17-同步带，18-电机调整垫，19-第一丝杆，20-第一伺服电机，21-第一丝杆螺母，22-联轴器，23-导杆，24-阻尼缓冲器，25-孔道，26-拉杆，27-推杆，28-第二丝杆，29-推力球轴承，30-连接螺钉，31-压盖，32-连接套筒，33-第二丝杆螺母，34-第二伺服电机，35-第二齿条，36-第一齿轮，37-第二齿轮。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

参照图1和图2，本发明的静压式动力头主要由刀盘1、主轴箱2、轴套3、主轴4以及箱体5组成。

主轴箱2设有与轴套3形状匹配的滑动轴孔，轴套3穿装于滑动轴孔内并可相对主轴箱2直线位移。滑动轴孔的内侧设有充满有液压油的螺旋式油槽6，通过改变液压油的压力，可以控制主轴箱2和轴套3之间的锁紧力。当油压降低时，锁紧力不足以实现轴套3的锁紧，此时轴套3可以相对主轴箱2进行移动，当油压升高到一定程度时，锁紧力足够大，此时轴套3不再可以相对主轴箱2移动，两者实现互相锁定。

为了保证螺旋式油槽6的密封效果，主轴箱2于滑动轴孔的两端设有将螺旋式油槽6密封的油封7。相应地，主轴箱2于滑动轴孔的侧壁上设有与螺旋式油槽6连通的进油接头8和出油接头9，螺旋式油槽6通过进油接头8和出油接头9与高压油路连通，通过控制高压油路的油压，即可对螺旋式油槽6的油压进行调节，从而实现上述的锁紧力调节功能。

主轴4穿设于轴套3内并可转动。主轴4和轴套3不可相对位移，因此轴套3相对主轴箱2直线位移时，主轴4也可以跟随轴套3进行相应位移。具体地，主轴4通过设于轴套3内两端的轴承固定，在轴承的作用下，主轴4可以相对轴套3转动。

主轴4的前端从轴套3伸出，刀盘1固定于该前端上。刀盘1的主体可以跟随主轴4转动。如图所示，刀盘1设有刀盘盖10，刀盘盖10通过螺栓与主轴4的前端固定，刀盘1的主体通过螺栓固定到刀盘盖10上。刀盘1的前端面设有径向滑轨11，滑轨11上安装有用于固定刀具的滑块12，滑块12的底侧固定安装有与主轴4垂直的第一齿条13。

箱体5设于轴套3和主轴4的后端，轴套3固定于箱体5上，主轴4通过轴承固定于箱体5上。由于轴套3和箱体5相对固定，因此轴套3相对主轴箱2直线位移时，箱体5也可以跟随轴套3进行相应位移。箱体5是主轴4动力机构的安装固定主体，其设有可驱动主轴4转动的变频电机14，当变频电机14转动时，主轴4也会跟随转动。作为优选的实施方式，箱体5设有齿轮室，变频电机14的驱动轴和主轴4的末端分别伸入齿轮室内，变频电机14的驱动轴和主轴4的末端分别安装有同步轮15和同步轮16，同步轮15和同步轮16之间通过同步带17连接。其中，为了起到稳定主轴4的效果，主轴4的末端会通过轴承固定于齿轮室的侧壁上。工作时，变频电机14得电转动，同步轮15跟随转动，动力通过同步带17传输到同步轮16处，从而带动主轴4转动。为了方便变频电机14定位，变频电机14通过电机调整垫18固定到箱体5上。

为了控制此轴套3、主轴4和箱体5组成的整体相对主轴箱2位移，实现纵向进给，箱体5设有与轴套3和主轴4同向布置的第一丝杆19以及驱动第一丝杆19转动的第一伺服电机20，第一丝杆19延伸至主轴箱2处，主轴箱2上设有螺套于第一丝杆19上的第一丝杆螺母21。为了更好实现第一伺服电机20对第一丝杆19的驱动效果，第一伺服电机20和第一丝杆19之间一般设有联轴器22。工作时，通过控制第一伺服电机20转动，可以带动第一丝杆19进行相应转动动作，当第一丝杆19在第一丝杆螺母21内转动时，第一丝杆19所固定的箱体5以及第一丝杆螺母21所固定的主轴箱2会产生相应位移。因此，当需要对主轴4的位置进行调整时，只需将螺旋式油槽6内的油压降低，解除主轴箱2和轴套3之间的锁紧关系，然后控制第一伺服电机20动作，即可对主轴4的位移进行精确调整。

如图2所示，为了使得轴套3、主轴4以及箱体5组成的整体结构移动更加稳定，箱体5上设有与轴套3和主轴4同向布置的导杆23，主轴箱2上设有滑动套装于导杆23上的导套。在导杆23和导套的导向作用下，轴套3、主轴4以及箱体5组成的整体结构可以相对主轴箱2进行稳定的位移效果。

另外，为了避免轴套3、主轴4以及箱体5组成的整体结构相对移动速度过快，防止主轴箱2与箱体5产生碰撞，主轴箱2上固定安装有与轴套3和主轴4同向布置的阻尼缓冲器24，阻尼缓冲器24的活动端抵压到箱体5上。当主轴4相对主轴箱2向前方伸出时，主轴箱2和箱体5之间的距离缩短，阻尼缓冲器24在主轴箱2和箱体5之间产生反作用力，避免两者过快接近，起到防护效果。

为了实现刀具的径向进给动作，主轴4的中部设有贯通的孔道25，孔道25的前部设有可相对主轴4直线位移且不可相对转动的拉杆26，中部设有可相对主轴4直线位移和转动的推杆27，后部设有用于驱动推杆27直线位移的第二丝杆28。拉杆26和推杆27通过两个带台阶球轴承29相接，拉杆26和推杆27分别通过连接螺钉30和压盖31与推力球轴承29固定。主轴4的孔道25内设有用于对推杆27的位移进行导向的连接套筒32。当主轴4转动时，拉杆26跟随转动，而推杆27只进行前后移动，不转动。

推杆27通过第二丝杆螺母33螺接于第二丝杆28上，箱体5于主轴4的末端设有用于驱动第二丝杆28转动的第二伺服电机34。通过控制第二伺服电机34工作，可以控制推杆27相对第二丝杆28移动，从而进一步推动拉杆26移动。

拉杆26的最前端设有与主轴4同向的第二齿条35，刀盘1内固定安装有组合在一起且同轴转动的第一齿轮36和第二齿轮37，第二齿轮37的直径小于第一齿轮36的直径，第一齿轮36与第一齿条13啮合，第二齿轮37与第二齿条35啮合。当拉杆26移动带动第二齿条35位移时，第二齿轮37转动，第一齿轮36同步转动，进一步带动第一齿条13所在的滑块12径向移动，从而实现径向进给。由于第二齿轮37的直径小于第一齿轮36的直径，传动比大，因此可以有效减小刀盘1的大小。作为优选，第一齿条13设于滑块12的底侧靠近刀盘1边缘的外围位置处，刀盘1内部不需要开设槽体来实现第一齿条13和第一齿轮36的啮合，这种结构大大降低了铁屑进入几率和减小了刀盘体大小，从而节省了刀盘1的整体重量，使切削更稳定。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，但不是穷尽性的例举，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，但只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多功能静压式动力头，其特征在于：包括刀盘、主轴箱、轴套、主轴以及箱体，所述主轴箱设有与轴套形状匹配的滑动轴孔，所述轴套穿装于滑动轴孔内并可相对直线位移，所述滑动轴孔的内侧设有充满有液压油的螺旋式油槽，所述主轴穿设于轴套内并可转动，所述箱体设于轴套和主轴的后端，轴套固定于箱体上，主轴通过轴承固定于箱体上，所述箱体设有可驱动主轴转动的变频电机，箱体还设有与所述主轴同向布置的第一丝杆以及驱动第一丝杆转动的第一伺服电机，所述第一丝杆延伸至主轴箱处，主轴箱上设有螺套于第一丝杆上的第一丝杆螺母，所述刀盘固定于主轴的前端，所述刀盘的前端面设有滑轨，滑轨上滑动安装有用于固定刀具的滑块，所述滑块的底侧固定安装有与主轴垂直的第一齿条，所述主轴的中部设有贯通的孔道，孔道的前部设有可相对主轴直线位移且不可相对转动的拉杆，中部设有可相对主轴直线位移和转动的推杆，后部设有用于驱动推杆直线位移的第二丝杆，拉杆和推杆通过两个带台阶球轴承相接，所述推杆通过第二丝杆螺母螺接于第二丝杆上，所述箱体于主轴的末端设有用于驱动第二丝杆转动的第二伺服电机，所述拉杆的最前端设有与主轴同向的第二齿条，刀盘内固定安装有组合在一起且同轴转动的第一齿轮和第二齿轮，第二齿轮的直径小于第一齿轮的直径，第一齿轮与第一齿条啮合，第二齿轮与第二齿条啮合，所述箱体上设有与轴套和主轴同向布置的导杆，所述主轴箱上设有滑动套装于所述导杆上的导套。

2.根据权利要求1所述的一种多功能静压式动力头，其特征在于：所述主轴箱上固定安装有与主轴同向布置的阻尼缓冲器，所述阻尼缓冲器的活动端抵压到箱体上。

3.根据权利要求1所述的一种多功能静压式动力头，其特征在于：所述主轴通过设于轴套内两端的轴承固定。

4.根据权利要求1所述的一种多功能静压式动力头，其特征在于：所述主轴箱于滑动轴孔的两端设有将螺旋式油槽密封的油封，所述主轴箱于滑动轴孔的侧壁上设有与螺旋式油槽连通的进油接头和出油接头。

5.根据权利要求1所述的一种多功能静压式动力头，其特征在于：所述箱体设有齿轮室，所述变频电机的驱动轴和所述主轴的末端分别伸入齿轮室内，变频电机的驱动轴和所述主轴的末端分别安装有同步轮，两个同步轮之间通过同步带连接。

6.根据权利要求1所述的一种多功能静压式动力头，其特征在于：所述变频电机通过电机调整垫固定到箱体上。

7.根据权利要求1所述的一种多功能静压式动力头，其特征在于：所述主轴的孔道内设有用于对推杆的位移进行导向的连接套筒。

8.根据权利要求1所述的一种多功能静压式动力头，其特征在于：所述第一齿条设于滑块的底侧靠近刀盘边缘的外围位置处。