CN106903379B - 无心支撑回转工具装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无心支撑回转工具装置，包括支架、旋转支撑组件、旋转驱动组件、主旋转壳体、辅助旋转壳体、主堵头、辅助堵头、主密封件、辅助密封件、工具头、辅助支撑件，特征是：所有旋转支撑组件的旋转中心线处于同一个圆柱面上；主旋转壳体与辅助旋转壳体固定连接且两者均由其上的环状滚道支撑在滚轮上；环状轮齿与外轮齿相啮合；主堵头与辅助堵头通过螺钉固定装配在一起，主堵头与主旋转壳体固定连接在一起；工具头固定安装在主旋转壳体和主堵头沿径向的最外侧上。采用本发明，使得回转工具以较低的旋转速度获得较高的加工线速度，突破零件上小尺寸几何特征必须采用同等或更小尺寸工具加工的局限性，获得更好的加工质量和更高的工具寿命。

Description

无心支撑回转工具装置

技术领域

本发明涉及一种无心支撑回转工具装置，属于机械加工装备领域。

背景技术

工业机器人的研发、制造与应用是衡量一个国家科技创新和高端制造实力与水平的重要标志，未来几年国内需求240多万台工业机器人，约占世界总需求量的70%，以每台30万元计算，工业机器人的市场规模超过7200亿元。然而目前约90%的国产机器人使用进口精密减速器，有些进口精密减速器占近1/3机器人总成本，是目前制约我国机器人产业发展的瓶颈之一。造成这一现象的一个至关重要的原因是我国精密减速器所需内齿面磨削加工机床存在磨削线速度低、磨削精度差、磨削效率低等突出问题，造成了精密减速器精度低、噪音大、寿命短。其关键问题在于：内齿面属于封闭曲面，所用加工工具必须要小于齿顶圆直径，这就造成了工具较小，要达到所需的加工速度非常困难，同时也会造成工具磨损过快，引起成本过高和精度丧失。因此，为提高内齿面磨削速度、精度和效率，新型内齿面磨削装备的创新研发成为迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能克服上述缺陷、原理上易于获得高加工速度的多处支撑回转工具装置，为内齿面零件的高精密加工提供关键技术支撑。其技术方案为：

一种无心支撑回转工具装置，包括支架、旋转支撑组件、旋转驱动组件、主旋转壳体、辅助旋转壳体、主堵头、辅助堵头、主密封件、辅助密封件、工具头、辅助支撑件、支撑轴、厚垫圈、拉紧螺钉、前轴承、中轴承、后轴承、滚轮、圆螺母、驱动轴、轴承盖、下轴承、套筒、上轴承，其特征在于：旋转支撑组件的数目≥3，所有旋转支撑组件均固定支撑在支架上，所有旋转支撑组件的旋转中心线处于同一个圆柱面上；旋转驱动组件固定支撑在支架上；主旋转壳体与辅助旋转壳体通过螺钉固定装配在一起，两者具有重合的旋转中心线；主旋转壳体由其上的外主环状滚道和内主环状滚道支撑在所有旋转支撑组件上的滚轮上，主旋转壳体在滚轮的支撑下形成无心支撑，辅助旋转壳体由其上的外辅环状滚道、内辅环状滚道支撑在所有旋转支撑组件上的滚轮上，辅助旋转壳体在滚轮的支撑下形成无心支撑；主旋转壳体上的环状轮齿与旋转驱动组件上的外轮齿相啮合，主旋转壳体由旋转驱动组件驱动做旋转运动；主堵头与辅助堵头通过螺钉固定装配在一起，两者具有重合的旋转中心线；主堵头与主旋转壳体固定装配在一起；辅助支撑件固定安装在支架上，主密封件固定安装在辅助支撑件上，辅助密封件通过螺钉固定安装在主密封件上；主密封件与辅助旋转壳体之间存在环状迷宫密封，辅助密封件与辅助堵头之间存在环状迷宫密封；工具头固定安装在主旋转壳体和主堵头沿径向的最外侧上。

所述的无心支撑回转工具装置，其特征在于：所有旋转支撑组件的结构相同，均包括支撑轴、厚垫圈、拉紧螺钉、前轴承、中轴承、后轴承、滚轮和圆螺母，厚垫圈支撑在支架上，拉紧螺钉支撑在厚垫圈上，拉紧螺钉拉紧支撑轴使其通过其上的锥面定位夹紧在支架上，支撑轴间隙通过主密封件、辅助支撑件和辅助旋转壳体，支撑轴的另一端定位支撑前轴承、中轴承和后轴承，滚轮定位支撑在前轴承、中轴承和后轴承之上，滚轮可沿着支撑轴的中心线自由旋转，圆螺母沿轴向锁紧前轴承。

所述的无心支撑回转工具装置，其特征在于：旋转驱动组件包括驱动轴、轴承盖、下轴承、套筒和上轴承，驱动轴的一端通过下轴承和上轴承定位支撑在支架上，下轴承和上轴承由轴承盖、套筒和辅助支撑件进行轴向定位，驱动轴间隙通过主密封件、辅助支撑件和辅助旋转壳体。

所述的无心支撑回转工具装置，其特征在于：所有工具头的结构相同，所有工具头均匀分布在由主旋转壳体和主堵头组成的环状装配体之上；或者工具头沿主旋转壳体及主堵头的径向最外侧上分别采用一体式环状结构。

所述的无心支撑回转工具装置，其特征在于：支架在旋转驱动组件对应的另一侧具有开口槽。

所述的无心支撑回转工具装置，其特征在于：主堵头上具有环状轮齿与旋转驱动组件上的外轮齿相啮合，或者主堵头上不具有环状轮齿。

所述的无心支撑回转工具装置，其特征在于：主堵头和辅助堵头上均具有环状滚道以支撑在旋转支撑组件上的滚轮上，或者主堵头和辅助堵头上均不具有环状滚道。

本发明与现有技术相比，其优点是：

1、回转工具可以通过开口结构进入内齿面零件进行加工，以较低的旋转速度获得较高的加工线速度，突破零件上小尺寸几何特征必须采用同等或更小尺寸工具加工的局限性，获得更好的加工质量；

2、由于加工线速度的提高，使得工具寿命和加工效率均得以大幅度提高；

3、使用多处内支撑结构，工具的刚度更好，误差均化程度高，有利于获得高精度加工。

附图说明

图1是本发明实施例的三维结构示意图；

图2是图1所示实施例的主视图；

图3是图1所示实施例的侧视图；

图4是图3所示实施例的A-A剖面图；

图5是图3所示实施例的B-B剖面图。

图中：1、支架 2、旋转支撑组件 3、旋转驱动组件 4、主旋转壳体 5、辅助旋转壳体 6、主堵头 7、辅助堵头 8、主密封件 9、辅助密封件 10、工具头 11、辅助支撑件 12、支撑轴 13、厚垫圈 14、拉紧螺钉 15、前轴承 16、中轴承 17、后轴承 18、滚轮 19、圆螺母 20、驱动轴 21、轴承盖 22、下轴承 23、套筒 24、上轴承 25、外主环状滚道 26、内主环状滚道 27、外辅环状滚道

28、内辅环状滚道 29、环状轮齿 30、外轮齿 31、开口槽 32、锥面

具体实施方式

在图1-5所示的实施例中：包括支架1、旋转支撑组件2、旋转驱动组件3、主旋转壳体4、辅助旋转壳体5、主堵头6、辅助堵头7、主密封件8、辅助密封件9、工具头10、辅助支撑件11、支撑轴12、厚垫圈13、拉紧螺钉14、前轴承15、中轴承16、后轴承17、滚轮18、圆螺母19、驱动轴20、轴承盖21、下轴承22、套筒23、上轴承24。旋转支撑组件2的数目为15个，所有旋转支撑组件2均固定支撑在支架1上，所有旋转支撑组件2的旋转中心线处于同一个圆柱面上；旋转驱动组件3固定支撑在支架1上；主旋转壳体4与辅助旋转壳体5通过螺钉固定装配在一起，两者具有重合的旋转中心线；主旋转壳体4由其上的外主环状滚道25和内主环状滚道26支撑在所有旋转支撑组件2上的滚轮18上，主旋转壳体4在滚轮18的支撑下形成无心支撑，辅助旋转壳体5由其上的外辅环状滚道27、内辅环状滚道28支撑在所有旋转支撑组件2上的滚轮18上，辅助旋转壳体5在滚轮18的支撑下形成无心支撑；主旋转壳体4上的环状轮齿29与旋转驱动组件3上的外轮齿30相啮合，主旋转壳体4由旋转驱动组件3驱动做旋转运动；主堵头6与辅助堵头7通过螺钉固定装配在一起，两者具有重合的旋转中心线；主堵头6与主旋转壳体4固定装配在一起；辅助支撑件11固定安装在支架1上，主密封件8固定安装在辅助支撑件11上，辅助密封件9通过螺钉固定安装在主密封件8上；主密封件8与辅助旋转壳体5之间存在环状迷宫密封，辅助密封件9与辅助堵头7之间存在环状迷宫密封；20个工具头10固定安装在主旋转壳体4和主堵头6沿径向的最外侧上；所有旋转支撑组件2的结构相同，均包括支撑轴12、厚垫圈13、拉紧螺钉14、前轴承15、中轴承16、后轴承17、滚轮18和圆螺母19，厚垫圈13支撑在支架1上，拉紧螺钉14支撑在厚垫圈13上，拉紧螺钉14拉紧支撑轴12使其通过其上的锥面32定位夹紧在支架1上，支撑轴12间隙通过主密封件8、辅助支撑件11和辅助旋转壳体5，支撑轴12的另一端定位支撑前轴承15、中轴承16和后轴承17，滚轮18定位支撑在前轴承15、中轴承16和后轴承17之上，滚轮18可沿着支撑轴12的中心线自由旋转，圆螺母19沿轴向锁紧前轴承15；旋转驱动组件3包括驱动轴20、轴承盖21、下轴承22、套筒23和上轴承24，驱动轴20的一端通过下轴承22和上轴承24定位支撑在支架1上，下轴承22和上轴承24由轴承盖21、套筒23和辅助支撑件11进行轴向定位，驱动轴20间隙通过主密封件8、辅助支撑件11和辅助旋转壳体5；所有工具头10的结构相同，所有工具头10均匀分布在由主旋转壳体4和主堵头6组成的环状装配体之上；支架1在旋转驱动组件3对应的另一侧具有开口槽31；主堵头6上具有环状轮齿与旋转驱动组件3上的外轮齿30相啮合；主堵头6和辅助堵头7上均具有环状滚道以支撑在旋转支撑组件2上的滚轮18上。

该装置作为机床附件，当加工内齿面零件时，旋转驱动组件3连接动力源，主堵头6、辅助堵头7和辅助密封件9打开，将主旋转壳体4、辅助旋转壳体5和主密封件8插入到内齿面零件内，然后再闭合主堵头6、辅助堵头7和辅助密封件9，开始加工即可。

Claims (7)

1.一种无心支撑回转工具装置，包括支架（1）、旋转支撑组件（2）、旋转驱动组件（3）、主旋转壳体（4）、辅助旋转壳体（5）、主堵头（6）、辅助堵头（7）、主密封件（8）、辅助密封件（9）、工具头（10）、辅助支撑件（11）、支撑轴（12）、厚垫圈（13）、拉紧螺钉（14）、前轴承（15）、中轴承（16）、后轴承（17）、滚轮（18）、圆螺母（19）、驱动轴（20）、轴承盖（21）、下轴承（22）、套筒（23）、上轴承（24），其特征在于：旋转支撑组件（2）的数目≥3，所有旋转支撑组件（2）均固定支撑在支架（1）上，所有旋转支撑组件（2）的旋转中心线处于同一个圆柱面上；旋转驱动组件（3）固定支撑在支架（1）上；主旋转壳体（4）与辅助旋转壳体（5）通过螺钉固定装配在一起，两者具有重合的旋转中心线；主旋转壳体（4）由其上的外主环状滚道（25）和内主环状滚道（26）支撑在所有旋转支撑组件（2）上的滚轮（18）上，主旋转壳体（4）在滚轮（18）的支撑下形成无心支撑，辅助旋转壳体（5）由其上的外辅环状滚道（27）、内辅环状滚道（28）支撑在所有旋转支撑组件（2）上的滚轮（18）上，辅助旋转壳体（5）在滚轮（18）的支撑下形成无心支撑；主旋转壳体（4）上的环状轮齿（29）与旋转驱动组件（3）上的外轮齿（30）相啮合，主旋转壳体（4）由旋转驱动组件（3）驱动做旋转运动；主堵头（6）与辅助堵头（7）通过螺钉固定装配在一起，两者具有重合的旋转中心线；主堵头（6）与主旋转壳体（4）固定装配在一起；辅助支撑件（11）固定安装在支架（1）上，主密封件（8）固定安装在辅助支撑件（11）上，辅助密封件（9）通过螺钉固定安装在主密封件（8）上；主密封件（8）与辅助旋转壳体（5）之间存在环状迷宫密封，辅助密封件（9）与辅助堵头（7）之间存在环状迷宫密封；工具头（10）固定安装在主旋转壳体（4）和主堵头（6）沿径向的最外侧上。

2.根据权利要求1所述的无心支撑回转工具装置，其特征在于：所有旋转支撑组件（2）的结构相同，均包括支撑轴（12）、厚垫圈（13）、拉紧螺钉（14）、前轴承（15）、中轴承（16）、后轴承（17）、滚轮（18）和圆螺母（19），厚垫圈（13）支撑在支架（1）上，拉紧螺钉（14）支撑在厚垫圈（13）上，拉紧螺钉（14）拉紧支撑轴（12）使其通过其上的锥面（32）定位夹紧在支架（1）上，支撑轴（12）间隙通过主密封件（8）、辅助支撑件（11）和辅助旋转壳体（5），支撑轴（12）的另一端定位支撑前轴承（15）、中轴承（16）和后轴承（17），滚轮（18）定位支撑在前轴承（15）、中轴承（16）和后轴承（17）之上，滚轮（18）可沿着支撑轴（12）的中心线自由旋转，圆螺母（19）沿轴向锁紧前轴承（15）。

3.根据权利要求1所述的无心支撑回转工具装置，其特征在于：旋转驱动组件（3）包括驱动轴（20）、轴承盖（21）、下轴承（22）、套筒（23）和上轴承（24），驱动轴（20）的一端通过下轴承（22）和上轴承（24）定位支撑在支架（1）上，下轴承（22）和上轴承（24）由轴承盖（21）、套筒（23）和辅助支撑件（11）进行轴向定位，驱动轴（20）间隙通过主密封件（8）、辅助支撑件（11）和辅助旋转壳体（5）。

4.根据权利要求1所述的无心支撑回转工具装置，其特征在于：所有工具头（10）的结构相同，所有工具头（10）均匀分布在由主旋转壳体（4）和主堵头（6）组成的环状装配体之上；或者工具头（10）沿主旋转壳体（4）及主堵头（6）的径向最外侧上分别采用一体式环状结构。

5.根据权利要求1所述的无心支撑回转工具装置，其特征在于：支架（1）在旋转驱动组件（3）对应的另一侧具有开口槽（31）。

6.根据权利要求1所述的无心支撑回转工具装置，其特征在于：主堵头（6）上具有环状轮齿与旋转驱动组件（3）上的外轮齿（30）相啮合，或者主堵头（6）上不具有环状轮齿。

7.根据权利要求1所述的无心支撑回转工具装置，其特征在于：主堵头（6）和辅助堵头（7）上均具有环状滚道以支撑在旋转支撑组件（2）上的滚轮（18）上，或者主堵头（6）和辅助堵头（7）上均不具有环状滚道。