CN107309447B - 一种模块化伺服动力刀架结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控刀架领域，具体为一种模块化伺服动力刀架结构。该结构包括：伺服刀架本体，安装在伺服刀架本体上的动力刀架盘，固定在伺服刀架本体尾部的后箱体，连接后箱体和动力模块驱动电机的过渡板和齿轮驱动模块。齿轮驱动模块的模块箱体通过螺钉安装在轴套上，模块箱体内安装有输入端锥齿轮和输出端锥齿轮，一对锥齿轮相互啮合传动，并通过滚针轴承和球轴承支撑，输入端锥齿轮上有花键并与轴前端的花键啮合传动，输出端锥齿轮的端部有动力刀接口与动力刀具的输入端啮合，将动力传递给切削刀具，齿轮驱动模块为一子装配体。将普通伺服刀架升级为伺服动力刀架，使刀架具有钻孔、铣削等动力切削功能，结构简单，便于组织生产和安装调试。

Description

一种模块化伺服动力刀架结构

技术领域

本发明涉及数控刀架领域，具体为一种模块化伺服动力刀架结构。

背景技术

中国发明专利(公开号CN104815994A)提供一种伺服刀架结构，该刀架用于数控车床，刀架上安装车刀，进行车削加工。该刀架不具有动力切削功能，不能使用该刀架进行钻孔、铣键槽等动力切削。

数控车床上安装伺服动力刀架，使其成为数控车削中心，可以在一次夹持的基础上进行包括传统车削在内的钻孔、铣键槽等动力加工，扩大了数控车床的加工范围、提高加工精度、提高生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化伺服动力刀架结构，伺服刀架本体加装动力模块，将普通伺服刀架升级为伺服动力刀架，使刀架具有钻孔、铣削等动力切削功能。

本发明的技术方案：

一种模块化伺服动力刀架结构，该结构包括：伺服刀架本体，安装在伺服刀架本体上的动力刀架盘，固定在伺服刀架本体尾部的后箱体，连接后箱体和动力模块驱动电机的过渡板，具体结构如下：

后箱体固定在伺服刀架本体的后箱板上，过渡板固定在后箱体上，动力模块驱动电机安装在过渡板上，动力刀架盘固定在伺服刀架本体的动齿盘上，齿轮驱动模块嵌入在动力刀架盘内；

齿轮驱动模块的模块箱体通过螺钉安装在轴套上，模块箱体内安装有相互啮合的输入端锥齿轮和输出端锥齿轮，输入端锥齿轮上有花键，花键与轴前端的花键啮合传动，输出端锥齿轮的端部有动力刀接口，动力刀接口与动力刀具的输入端啮合；

轴套轴向穿过伺服刀架本体的动齿盘、齿轮、后箱板的中心孔，轴套前端安装有齿轮驱动模块，轴套中部通过滚针轴承支撑在齿轮的内孔上，轴套的尾部穿过后箱板，法兰环套在轴套尾部，并固定在后箱板上，法兰环和内安装有波纹弹簧。

所述的模块化伺服动力刀架结构，伺服刀架本体的结构如下：转位驱动电机安装在减速器上，减速器固定在后箱板上，减速器前端有齿轮一与齿轮二啮合，并驱动动齿盘转位，实现换刀功能；动齿盘、定齿盘、锁紧齿盘形成三齿盘结构，对刀架进行定位，锁紧齿盘和后活塞间设有提供预紧力的弹簧。

所述的模块化伺服动力刀架结构，还包括传动机构，其结构如下：后箱体固定在后箱板上，过渡板固定在后箱体上；动力模块驱动电机安装在过渡板上，动力模块驱动电机的电机轴上安装有同步带轮二；轴套轴向穿过动齿盘、齿轮二、后箱板的中心孔，轴套前端安装有齿轮驱动模块，轴套中部通过滚针轴承支撑在改造后的齿轮二的内孔上；齿轮驱动模块嵌入在动力刀架盘内，动力刀架盘固定在动齿盘上，动力刀架盘前端安装有盖板，齿轮驱动模块前端通过轴承支撑在盖板上。

所述的模块化伺服动力刀架结构，传动机构还包括法兰环，法兰环和后箱板形成一个空腔，空腔内安装有波纹弹簧，波纹弹簧一端顶压法兰环，波纹弹簧另一端通过垫顶压弹簧卡圈，弹簧卡圈卡套在轴套的卡槽内；波纹弹簧的预紧力通过垫、弹簧卡圈、轴套，施加在齿轮驱动模块上，齿轮驱动模块通过轴承顶在盖板上，通过配磨盖板的厚度，调整齿轮驱动模块和动力刀架盘刀具安装接口的同轴度。

所述的模块化伺服动力刀架结构，传动机构还包括轴，轴前端有花键，该端插入齿轮驱动模块内，轴后端通过轴承支撑在过渡板上，轴尾部安装有同步带轮一，同步带轮一和同步带轮二通过同步带传动，使动力模块驱动电机的动力传递给齿轮驱动模块。

所述的模块化伺服动力刀架结构，齿轮驱动模块的结构如下：模块箱体通过螺钉安装在轴套上，模块箱体内安装有输入端锥齿轮和输出端锥齿轮，这一对锥齿轮相互啮合传动；输入端锥齿轮通过滚针轴承和球轴承支撑在模块箱体内，模块后盖固定在模块箱体上，模块后盖与所述滚针轴承和球轴承相对应，对滚针轴承和球轴承轴向定位；输出端锥齿轮通过滚针轴承和球轴承支撑在模块箱体内，模块前盖固定在模块箱体上，模块前盖与所述滚针轴承和球轴承相对应，对滚针轴承和球轴承轴向定位；密封盖固定在模块箱体前端，对模块箱体密封；密封盖上套有轴承，并通过轴承支撑在盖板上，与动力刀架盘定位。

所述的模块化伺服动力刀架结构，输入端锥齿轮上有花键，花键与轴前端的花键啮合传动。

所述的模块化伺服动力刀架结构，输出端锥齿轮的端部有动力刀接口，动力刀接口与动力刀具的输入端啮合，使动力传递给切削刀具。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明在现有伺服刀架的基础上安装动力刀架盘、后箱体、过渡板、动力模块驱动电机、齿轮驱动模块等动力驱动模块，将普通伺服电机升级为具有钻孔、铣键槽等动力切削功能的模块化伺服动力刀架。

2、本发明的动力模块驱动电机通过同步带传动，将动力传递给轴，利用轴前端的花键与齿轮驱动模块的输入端锥齿轮上的花键啮合，将动力传递给输入端锥齿轮，输入端锥齿轮与输出端锥齿轮啮合将动力传递给输出端锥齿轮，并利用输出端锥齿轮的端部的动力刀接口，最终将动力传递给动力切削刀具，实现动力切削。

3、本发明齿轮驱动模块的模块箱体通过螺钉安装在轴套上，模块箱体内安装有输入端锥齿轮和输出端锥齿轮，一对锥齿轮相互啮合传动，并通过滚针轴承和球轴承支撑，输入端锥齿轮上有花键并与轴前端的花键啮合传动，输出端锥齿轮的端部有动力刀接口与动力刀具的输入端啮合，将动力传递给切削刀具，齿轮驱动模块为一子装配体，结构简单便于组织生产和安装调试。

4、本发明轴套的尾部穿过后箱板，法兰环套在轴套尾部，并固定在后箱板上，法兰环和后箱板形成一个空腔，空腔内安装有波纹弹簧，波纹弹簧一端顶压法兰环，另一端通过垫顶压弹簧卡圈，弹簧卡圈卡套在轴套的卡槽内，波纹弹簧的预紧力通过垫、弹簧卡圈、轴套施加在齿轮驱动模块上，将齿轮驱动模块通过轴承顶在盖板上，通过配磨盖板的厚度，可调整齿轮驱动模块和动力刀架盘刀具安装接口的同轴度，便于安装调试。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的伺服刀架本体机构侧视图。

图3是本发明的传动机构俯视图。

图4为图3本发明的传动机构俯视图的局部放大视图。

图5为本发明的齿轮驱动模块示意图。

图中，1伺服刀架本体；11转位驱动电机；12减速器，13齿轮一；14后箱板；15齿轮二；16后活塞；17弹簧；18锁紧齿盘；19定齿盘；110动齿盘；2动力刀架盘；21盖板；22轴承；3后箱体；31轴承；32轴；33轴套；34滚针轴承；35波纹弹簧；36垫；37弹簧卡圈；38法兰环；4过渡板；41同步带轮一；42同步带轮二；5动力模块驱动电机；6齿轮驱动模块；61模块箱体；62模块后盖；63滚针轴承；64球轴承；65输入端锥齿轮；66花键；67输出端锥齿轮；68滚针轴承；69球轴承；610模块前盖；611密封盖；612动力刀接口。

具体实施方式

如图1所示，本发明模块化伺服动力刀架结构，主要包括：伺服刀架本体1，安装在伺服刀架本体1上的动力刀架盘2，固定在伺服刀架本体1尾部的后箱体3，连接后箱体3和动力模块驱动电机5的过渡板4，具体结构如下：

如图2为伺服刀架本体，其结构如中国发明专利(公开号CN104815994A)所述。转位驱动电机11安装在减速器12上，减速器12固定在后箱板14上，减速器12前端有齿轮一13与齿轮二15啮合，并驱动动齿盘110转位，实现换刀功能。动齿盘110、定齿盘19、锁紧齿盘18形成三齿盘结构，对刀架进行定位，锁紧齿盘18和后活塞16间有弹簧17提供预紧力。

如图3为本发明的传动机构，与中国发明专利(公开号CN104815994A)不同的是齿轮二15和动齿盘110需要修改成具有中空孔的结构。本发明在中国发明专利(公开号CN104815994A)的基础上通过适当修改齿轮二15和动齿盘110结构，增加动力刀架盘2、后箱体3、过渡板4、动力模块驱动电机5、齿轮驱动模块6等模块，将普通伺服刀架改造为模块化伺服动力刀架。

后箱体3固定在后箱板14上，过渡板4固定在后箱体3上。动力模块驱动电机5安装在过渡板4上，动力模块驱动电机5的电机轴上安装有同步带轮二42。轴套33轴向穿过动齿盘110、齿轮二15、后箱板14的中心孔，轴套33前端安装有齿轮驱动模块6，轴套33中部通过滚针轴承34支撑在改造后的齿轮二15的内孔上。齿轮驱动模块6嵌入在动力刀架盘2内，动力刀架盘2固定在动齿盘110上，动力刀架盘2前端安装有盖板21，齿轮驱动模块6前端通过轴承22支撑在盖板21上。

如图3、图4所示，轴套33的尾部穿过后箱板14，法兰环38套在轴套33尾部，并固定在后箱板14上。法兰环38和后箱板14形成一个空腔，空腔内安装有波纹弹簧35，波纹弹簧35一端顶压法兰环38，波纹弹簧35另一端通过垫36顶压弹簧卡圈37，弹簧卡圈37卡套在轴套33的卡槽内。波纹弹簧35的预紧力通过垫36、弹簧卡圈37、轴套33，施加在齿轮驱动模块6上，齿轮驱动模块6通过轴承22顶在盖板21上。从而，通过配磨盖板21的厚度，可调整齿轮驱动模块6和动力刀架盘2刀具安装接口的同轴度。

轴32前端有花键，该端插入齿轮驱动模块6内，轴32后端通过轴承31支撑在过渡板4上，轴32尾部安装有同步带轮一41，同步带轮一41和同步带轮二42通过同步带传动，将动力模块驱动电机5的动力传递给齿轮驱动模块6。

如图5所示，齿轮驱动模块6的模块箱体61通过螺钉安装在轴套33上，模块箱体61内安装有输入端锥齿轮65和输出端锥齿轮67，这一对锥齿轮相互啮合传动。输入端锥齿轮65通过滚针轴承63和球轴承64支撑在模块箱体61内，模块后盖62固定在模块箱体61上，模块后盖62与所述滚针轴承63和球轴承64相对应，对滚针轴承63和球轴承64起轴向定位作用。输出端锥齿轮67通过滚针轴承68和球轴承69支撑在模块箱体61内，模块前盖610固定在模块箱体61上，模块前盖610与所述滚针轴承68和球轴承69相对应，对滚针轴承68和球轴承69起轴向定位作用。密封盖611固定在模块箱体61前端，对模块箱体61起到密封作用。密封盖611上套有轴承22，并通过轴承22支撑在盖板21上，与动力刀架盘2定位。输入端锥齿轮65上有花键66，花键66与轴32前端的花键啮合传动。输出端锥齿轮67的端部有动力刀接口612，动力刀接口612与动力刀具的输入端啮合，将动力传递给切削刀具。

本发明的刀盘转位、刀盘定位锁紧过程同中国发明专利(公开号CN104815994A)所述。本发明动力刀切削的动力传递过程为：动力模块驱动电机5通过其上的同步带轮二42与轴32上的同步带轮一41的同步带传动，将动力传递给轴32。轴32前端有花键，通过与齿轮驱动模块6的输入端锥齿轮65上的花键66啮合，将动力传递给输入端锥齿轮65。输入端锥齿轮65与输出端锥齿轮67啮合，将动力传递给输出端锥齿轮67。输出端锥齿轮67的端部有动力刀接口612，并通过动力刀接口612最终将动力传递给动力切削刀具。

齿轮驱动模块6固定在轴套33上形成一个整体，齿轮驱动模块6和轴套33通过轴承22和滚针轴承34分别支撑在动力刀架盘2的盖板21和齿轮二15的内孔上。轴32前端通过花键插入输入端锥齿轮65的花键66上，轴32通过输入端锥齿轮65上的滚针轴承63和球轴承64，在前端支撑在齿轮驱动模块6的模块箱体61上，后端通过轴承31支撑在过渡板4上。

Claims (2)

1.一种模块化伺服动力刀架结构，其特征在于，该结构包括：伺服刀架本体，安装在伺服刀架本体上的动力刀架盘，固定在伺服刀架本体尾部的后箱体，连接后箱体和动力模块驱动电机的过渡板，具体结构如下：

伺服刀架本体的结构如下：转位驱动电机安装在减速器上，减速器固定在后箱板上，减速器前端有齿轮一与齿轮二啮合，并驱动动齿盘转位，实现换刀功能；动齿盘、定齿盘、锁紧齿盘形成三齿盘结构，对刀架进行定位；

还包括传动机构，其结构如下：后箱体固定在伺服刀架本体的后箱板上，过渡板固定在后箱体上；动力模块驱动电机安装在过渡板上，动力模块驱动电机的电机轴上安装有同步带轮二；轴套轴向穿过动齿盘、齿轮二、后箱板的中心孔，轴套前端安装有齿轮驱动模块，轴套中部通过滚针轴承支撑在齿轮二的内孔上；齿轮驱动模块嵌入在动力刀架盘内，动力刀架盘固定在伺服刀架本体的动齿盘上，动力刀架盘前端安装有盖板，齿轮驱动模块前端通过轴承支撑在盖板上；

传动机构还包括法兰环，法兰环和后箱板形成一个空腔，空腔内安装有波纹弹簧，波纹弹簧一端顶压法兰环，波纹弹簧另一端通过垫顶压弹簧卡圈，弹簧卡圈卡套在轴套的卡槽内；波纹弹簧的预紧力通过垫、弹簧卡圈、轴套，施加在齿轮驱动模块上，齿轮驱动模块通过轴承顶在盖板上，通过配磨盖板的厚度，调整齿轮驱动模块和动力刀架盘刀具安装接口的同轴度；

传动机构还包括轴，轴前端有花键，该端插入齿轮驱动模块内，轴后端通过轴承支撑在过渡板上，轴尾部安装有同步带轮一，同步带轮一和同步带轮二通过同步带传动，使动力模块驱动电机的动力传递给齿轮驱动模块；

齿轮驱动模块的模块箱体通过螺钉安装在轴套上，模块箱体内安装有相互啮合的输入端锥齿轮和输出端锥齿轮，输入端锥齿轮上有花键，花键与轴前端的花键啮合传动，输出端锥齿轮的端部有动力刀接口，动力刀接口与动力刀具的输入端啮合；

轴套的尾部穿过后箱板，法兰环套在轴套尾部，并固定在后箱板上。

2.按照权利要求1所述的模块化伺服动力刀架结构，其特征在于，齿轮驱动模块的结构如下：模块箱体通过螺钉安装在轴套上，模块箱体内安装有输入端锥齿轮和输出端锥齿轮，这一对锥齿轮相互啮合传动；输入端锥齿轮通过滚针轴承和球轴承支撑在模块箱体内，模块后盖固定在模块箱体上，模块后盖与所述滚针轴承和球轴承相对应，对滚针轴承和球轴承轴向定位；输出端锥齿轮通过滚针轴承和球轴承支撑在模块箱体内，模块前盖固定在模块箱体上，模块前盖与所述滚针轴承和球轴承相对应，对滚针轴承和球轴承轴向定位；密封盖固定在模块箱体前端，对模块箱体密封；密封盖上套有轴承，并通过轴承支撑在盖板上，与动力刀架盘定位。