CN106984995B - 数控刀架切削过载保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了了一种数控刀架切削过载保护装置，该保护装置包括主动侧轴套，钢球，复位轴套，圆柱挡块，左侧推板，长弹簧，短弹簧，长弹簧套筒，短弹簧套筒，右侧推板，从动侧轴套，调节轴套；其中，从动侧轴套一侧与主动侧轴套相连，另一侧与调节轴套相连；复位轴套位于从动侧轴套外侧；主动侧轴套的端面上有凹槽，从动侧轴套上有第一钢球孔，钢球置于第一钢球孔内，当需要传递扭矩时，钢球被弹簧压入主动侧轴套的凹槽上。本发明采用机械式的过载保护机构简化了故障的排除过程。通过由弹簧及推板组成的临界力调节机构，既可以改变临界力大小，也可以确保某一阈值下该过载临界力可调机构装置的可靠实用特性。

Description

数控刀架切削过载保护装置

技术领域

本发明涉及数控转塔刀架领域，具体为一种数控刀架切削过载保护装置。

背景技术

在普通伺服刀架等其他刀架的本体基础上加装有动力刀具驱动模块的刀架称为动力刀架，数控转塔刀架是数控车床上的核心功能部件之一。安全稳定是大型机械设备在设计和实际操作时应该首要考虑的问题，刀架在实际工作时，由于操作不当等原因，造成撞车、负载过大等情况，使得刀架电机或齿轮传动系发生损坏，甚至出现事故。在电路系统中，经常会有设置“保险丝”来保护电路系统上各个电路元件的安全，在电流超过保险丝所能承受的额定电流时，保险丝熔断，防止电路元件损坏。同样的，在机械装置中，也需要安装“保险器”，在机器超过预定的额定载荷时，自动脱开传动链上直接或间接相连的零部件，从而避免传动链上的零部件遭到破坏，起到过载保护的作用。同时在刀架出现过载故障后，往往需要对刀架进行拆装，需耗费较多的时间和人力。因此，有必要设计一种数控刀架切削过载临界力可调式保护装置，保证刀架遇到突发状况时，在达到预先设定的过载临界力阈值条件下，使得传动链停止工作，不会造成太大损坏，并能够方便进行故障排除，尽快将装置复原，恢复生产。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种数控动力刀架切削过载保护装置，该装置位于动力刀架机传动系与动力刀具之间。在刀架正常工作时，该装置能够将电机通过齿轮传动系传递的力矩有效的传递给动力回转刀具；在刀架工作前，可预先设定该保护装置脱开时所能承受的最大临界力的阈值；当机床出现撞车等突发状况时，该机构两端发生周向脱开，不再能够传递力矩，从而使得其动力刀架电机齿轮传动系或是动力刀具不会因为负载过大而发生损坏。同时，在进行刀架故障排除时，只需对该过载保护装置进行简单操作，便能够使得刀架恢复正常，重新投入使用。

技术方案：一种数控刀架切削过载保护装置，包括主动侧轴套、复位轴套、从动侧轴套、调节轴套；其中，从动侧轴套一侧与主动侧轴套相连，另一侧与调节轴套螺纹相连；复位轴套位于从动侧轴套外侧，通过开口销与从动侧轴套连接。

主动侧轴套的端面上有凹槽，从动侧轴套上从左至右设有第一钢球孔和环形凹槽，环形凹槽与第一钢球孔连通，钢球置于第一钢球孔内，圆柱挡块置于钢球右侧用于将钢球压入凹槽内，圆柱形挡块尾部伸出第一钢球孔至环形凹槽内；环形凹槽内设有环形左侧推板，左侧推板上呈周向间隔均匀分布有长弹簧与短弹簧，长弹簧与短弹簧外周分别设有长弹簧套筒与短弹簧套筒；长弹簧套筒和短弹簧套筒与左侧推板一体成型；环形凹槽内、弹簧右侧设有环形右侧推板，调节轴套内圈可以伸入环形凹槽压缩右侧推板，从而压缩长弹簧和短弹簧；处于压缩状态的弹簧通过左侧推板推动圆柱挡块将钢球压入主动侧轴套的凹槽内。

圆柱挡块内设有径向凹槽，凹槽内有锁定弹簧套筒和锁定弹簧；在从动侧轴套的径向设有与圆柱挡块内径向凹槽连通的通孔，该通孔另一侧可与复位轴套复位凹槽连通。

工作原理：主动侧轴套、复位轴套、从动侧轴套、钢球、圆柱挡块构成保护装置离合机构；当主动侧轴套与从动侧轴套传递力矩在额定范围之内时，即保护装置传递力矩，离合机构需要闭合，此时将调节轴套旋入从动侧轴套压缩弹簧，通过调整对弹簧的压缩量以调节保护装置所能承受的最大临界力阈值；长弹簧和短弹簧通过左侧推板和圆柱挡块将钢球压入主动侧轴套对应的凹槽，此时圆柱挡块内的锁定弹簧与锁定弹簧套筒被压缩在圆柱挡块径向凹槽内。

当机床出现撞车等突发状况时，主动侧轴套与从动侧轴套传递力矩过大，钢球与主动侧轴套相对打滑进而退出凹槽，钢球反向压缩圆柱挡块，圆柱挡块内的锁定弹簧将锁定弹簧套筒通过从动侧套筒上的通孔顶入复位轴套的复位凹槽内，此时圆柱挡块与从动侧轴套相对固定，刀架动力输入轴与齿轮传动系输出轴之间无法进行力矩传递，便对伺服电机和齿轮传动系起到保护作用。

故障发生后，取下开口销，旋转复位轴套使圆柱挡块内的锁定弹簧套筒重新进入圆柱挡块，调整主动侧轴套与从动侧轴套相对位置，使钢球压入凹槽内，保护装置复位，可再次传递力矩。

有益效果：本发明采用机械式的过载保护机构，在有效保护刀架的同时，亦简化了故障的排除过程，缩短故障排除及调试的周期；通过过载临界力可调结构，可调机构的压缩量达到一定程度时，弹簧系统的弹性系数会改变，从而所能预先设定的最大过载临界力阈值的范围也随之增大。主动测轴套和从动侧轴套为键槽结构，分别用来固定刀架动力输入轴和传动系输出轴，使得保护装置安装较为方便。

附图说明

图1是本发明的结构剖视图；

图2是图1的A-A示意图；

图3是图1的B-B示意图；

图4是本发明过载临界力调节机构的爆炸视图；

图5是本发明的整体结构的爆炸视图；

图6是本发明在刀架发生过载时的局部剖视图；

图7是本发明在刀架进行复位时的局部剖视图。

具体实施方式

如图所示，一种数控刀架切削过载保护装置，包括主动侧轴套1、复位轴套3、从动侧轴套11、调节套筒12；从动侧轴套11一侧与主动侧轴套1相连，另一侧与调节轴套12螺纹连接，复位轴套3通过开口销32套设于从动侧轴套11靠近主动侧轴套1一端外侧。

主动侧轴套1的端面上沿着圆周方向均匀分布有锥形凹槽15，从动侧轴套11上有与锥形凹槽15一一对应的第一钢球孔112，钢球2置于第一钢球孔112内，圆柱挡块6也置于第一钢球孔112内钢球右侧；从动侧轴套11内还设有环形凹槽113，圆柱挡块6右侧尾部伸出第一钢球孔112至环形凹槽113内；左侧推板7紧邻圆柱挡块6设于环形凹槽113内；左侧推板7上固定设有长弹簧9和短弹簧13，长弹簧9和短弹簧13在左侧推板7圆周上呈间隔均匀分布外侧分别套有长弹簧套筒8和短弹簧套筒14，用于在圆周方向限制弹簧的运动，防止弹簧产生偏心；长弹簧套筒8与短弹簧套筒14与左侧推板7一体成型；右侧推板10设于环形凹槽113内的弹簧右侧；左侧推板7和右侧推板10上都有与弹簧对应的限位凹槽，保证弹簧在压缩过程中不会偏离；调节套筒12旋入从动侧轴套11后其内圈121能够压缩右侧推板10；右侧推板10通过压缩弹簧进而压缩左侧推扳7和圆柱挡块6，钢球2由圆柱挡块6压入凹槽15内部。

圆柱挡块6上设有径向凹槽，该径向凹槽内固定设有锁定弹簧5，锁定弹簧5另一端链接锁定弹簧套筒4；从动侧轴套11上沿径向设有通孔111；当装置正常工作时，通孔111与复位套筒3上周向均布的复位凹槽31连通且一一对应；通孔111还与第一钢球孔112连通；通孔111与圆柱挡块6上的径向凹槽以及装置正常工作时的复位凹槽31位于同一径向方向，并且当圆柱挡块6运动到一定位置时，锁定弹簧5可将弹簧套筒4通过通孔111顶入复位凹槽31内，从而将圆柱挡块6固定。

如图1所示，主动侧轴套1、复位轴套3、从动侧轴套11、钢球2、圆柱挡块6构成保护装置离合机构；当主动侧轴套1与从动侧轴套11相对固定时，即保护装置传递力矩，离合机构闭合，钢球2被圆柱挡块6、长弹簧9和短弹簧13压入主动侧轴套1对应的凹槽15；当主动侧轴套1与从动侧轴套11相对转动时，即保护装置无法传递力矩，离合机构脱离，钢球2退出凹槽15，反向压缩圆柱挡块6到一定位置之后，由于锁定弹簧5将锁定弹簧套筒4顶入复位凹槽31，圆柱挡块6固定，不再压紧钢球2。

如图4所示，左侧推板7、右侧推板10、长弹簧9、长弹簧套筒8、短弹簧13、短弹簧套筒14、调节轴套12构成临界力可调机构；长弹簧9在正常状态下的长度上比短弹簧13长，当调节轴套12旋进量较小时，右侧推板10只压缩长弹簧9；当调节轴套12旋进量达到一定程度时，长弹簧9和短弹簧13都被压缩。调节轴套12不同的旋进量，能得到不同的弹簧压缩量，即能得到不同的弹簧力来压紧钢球2，从而实现了过载临界力阈值可调的功能。

如图6所示，当刀架发生过载时候，需要传递的力矩过大，钢球2便开始在传递力矩作用下退出凹槽15，主动侧轴套1与从动侧轴套11发生相对角位移，直到钢球2完全退出凹槽15，达到如图6所示结构，原本处于压缩状态的锁定弹簧5将锁定弹簧套筒4通过从动侧轴套11一侧的通孔111顶入复位轴套3的凹槽31内，在锁定弹簧套筒4的作用下，圆柱挡块6和从动侧轴套11便处于相对静止的位置，钢球2也无法再次回到凹槽15并传递力矩，主动侧轴套1与从动侧轴套11发生周向脱离，如此便保护了刀架电机及齿轮传动系，防止过载力矩对其造成损坏。

如图7所示，复位轴套3作为保护装置的复位机构；未动作时，复位轴套3套在从动侧轴套11外侧，内圈凹槽31与从动侧轴套11外侧上的孔111相对应；排除故障后，旋转复位轴套3，内圈凹槽31偏离，锁定弹簧5被压缩，锁定弹簧套筒4退回从动侧轴套的第一钢球孔112内，保护装置复位；长弹簧9和短弹簧13通过左侧推板7再次压紧圆柱挡块6和钢球2；在旋转复位轴套3的状况下，转动主动侧轴套1，转位角度最多不超多90度，一旦主动侧轴套1上的凹槽15与钢球2重新对准，那么钢球2便被弹簧组提供的弹力，通过左侧推扳7和圆柱挡块6重新压入凹槽15内，此时旋转复位轴套3，将开口销孔与从动侧轴套11上的开口销孔对应，插入开口销，保护装置复原，刀架便可以重新正常工作。

Claims (5)

1.一种数控刀架切削过载保护装置，包括：主动侧轴套(1)，钢球(2)，复位轴套(3)，圆柱挡块(6)，左侧推板(7)，弹簧套筒，弹簧，右侧推板(10)，从动侧轴套(11)，调节轴套(12)；其特征在于：

从动侧轴套(11)左侧与主动侧轴套(1)相连，右侧与调节轴套(12)相连；复位轴套(3)套设于从动侧轴套(11)上靠近主动侧轴套(1)的一侧；

所述复位轴套(3)内圈设有复位凹槽(31)，从动侧轴套(11)上开有通孔(111)，通孔(111)连通复位凹槽(31)与第一钢球孔(112)；圆柱挡块(6)内径向凹槽内连接有锁定弹簧(5)，锁定弹簧(5)连接有锁定弹簧套筒(4)；当圆柱挡块(6)水平运动至一定位置，锁定弹簧套筒(4)可被锁定弹簧(5)通过通孔(111)顶入复位凹槽(31)内；

主动侧轴套(1)的端面上有凹槽(15)；从动侧轴套(11)内从左至右依次设有第一钢球孔(112)和环形凹槽(113)且相互连通；正常工作时，凹槽(15)与 第一钢球孔(112)连通；

钢球(2)置于第一钢球孔(112)内并且能在凹槽(15)和第一钢球孔(112)内自由移动；圆柱挡块(6)置于第一钢球孔(112)内的钢球(2)右侧且尾部伸出第一钢球孔(112)至环形凹槽(113)内；

环形凹槽(113)内设有左侧推板(7)，左侧推板(7)右侧连接有弹簧，弹簧右侧设有右侧推板(10)，调节轴套(12)的内圈(121)可伸入环形凹槽(113)压缩右侧推板(10)。

2.根据权利要求1所述的数控刀架切削过载保护装置，其特征在于：所述第一钢球孔(112)和凹槽(15)呈周向均布排列。

3.根据权利要求1所述的数控刀架切削过载保护装置，其特征在于：所述弹簧包括长弹簧(9)和短弹簧(13)；长弹簧(9)和短弹簧(13)在左侧推板(7)上呈周向间隔均匀排列。

4.根据权利要求3所述的数控刀架切削过载保护装置，其特征在于：所述左侧推板(7)上长弹簧(9)和短弹簧(13)外周分别套设有长弹簧套筒(8)和短弹簧套筒(14)，长弹簧套筒(8)和短弹簧套筒(14)与左侧推板(7)为一体成型结构。

5.根据权利要求1所述的数控刀架切削过载保护装置，其特征在于：左侧推板(7)与右侧推板(10)上都设有与弹簧对应的限位凹槽。