CN108856761B - 一种具备油压自缓冲的刀塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备油压自缓冲的刀塔，该一种具备油压自缓冲的刀塔包括尾座、刀盘、固定于刀盘的定齿环以及滑移设置于尾座内用于与定齿环啮合锁定刀盘的动齿环，当需要解锁的时候，多通路保持完全畅通，定齿环与动齿环可以快速的实现分离；当需要锁定的时候，其中一路泄压油路自动封闭，形成第一道降速；另一路泄压油路采用随定齿环移动逐渐封闭以产生呈指数增长的减速加速度，从而使得动齿环在接近定齿环的时候迅速减速，再通过预压弹簧辅助，以降加速度的方式提高对接锁定的速度，增加了液压缓冲的灵敏度；如此形成保持对接效率的第二道降速。实现了高效锁定、短距离迅速缓冲的效果，使得刀塔同时具备极高运作效率和使用寿命。

Description

一种具备油压自缓冲的刀塔

技术领域

本发明涉及一种刀塔，特别涉及一种具备油压自缓冲的刀塔。

背景技术

伺服刀塔是数控车床的自动换刀装置。立式伺服刀塔有壳体，壳体内有圆柱形腔体，腔体内有上段伸出壳体的刀盘轴，壳体内、刀盘轴的外圆周有圆环形液压缸，圆环形液压缸有进液口和出液口，圆环形液压缸内有定位连在刀盘轴上的圆环形活塞，刀盘轴的前段依次连有活动端齿盘和刀盘，壳体的前端有可与活动端齿盘相啮合的固定端齿盘，刀盘轴的后端连有刀盘轴的旋转驱动装置。

数控车床在使用时，在刀盘上固定有不同加工步骤所需的多个刀具，活动端齿盘与固定端齿盘处于啮合状态，刀盘固定不动，刀盘上的一个刀具准确地固定在工作位置。数控车床在使用过程中需要换刀具时，先用立式伺服刀塔的环形液压缸推动刀盘轴上的环形活塞沿轴向向前运动，驱动刀盘轴和刀盘沿轴向向前运动，使刀盘上的活动端齿盘脱离与固定端齿盘的啮合，然后用刀盘轴的旋转驱动装置驱动刀盘轴旋转，让下一加工步骤所用的新刀具较为准确地转到工作位置，再用环形液压缸推动刀盘轴上的环形活塞沿轴向向后运动，让刀盘上的活动端齿盘与固定端齿盘恢复啮合，压紧端齿盘，刀盘固定不动，让下一加工步骤所用的新刀具精准地固定在工作位置。

中国专利公开号为CN102229000A的专利公开了一种全液压驱动立式刀塔，工作时，先用环形液压缸推动刀盘轴上的环形活塞沿轴向向前运动，驱动刀盘轴和刀盘沿轴向向前运动，使刀盘上的活动端齿盘脱离与固定端齿盘的啮合，就可以驱动刀盘发生转动；转动至规定位置后，再用环形液压缸推动刀盘轴上的环形活塞沿轴向向后运动，让刀盘上的活动端齿盘与固定端齿盘恢复啮合，压紧端齿盘，刀盘固定不动，就可以进行加工工作。

但是，因为需要快速调节刀盘，所以在驱动刀盘轴与刀盘轴向运动时，圆环形活塞运动速度快，使得刀盘轴与刀盘轴向运动时运动速度较大，所以刀盘与刀盘轴向活动端齿轮运动使得固定端齿轮与活动端齿轮啮合时，会使得活动端齿轮与固定端齿轮相互撞击磨损，最后使得活动端齿轮与固定端齿轮产生配合误差，刀盘在使用时会产生晃动，影响后期刀盘加工其他零件时的加工精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备油压自缓冲的刀塔，达到了降低活动齿轮与固定齿轮接近贴合时的速度的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种具备油压自缓冲的刀塔，包括尾座、设置于尾座前端的刀盘、固定于刀盘的定齿环以及滑移设置于尾座内用于与定齿环啮合锁定刀盘的动齿环，所述动齿环将自身滑移的空间分隔为靠近定齿环的第一滑移腔和另一侧的第二滑移腔，所述尾座上设置有与第一滑移腔连通的的第一液压油道以及与第二滑移腔连通的第二液压油道，所述第一液压油道包括只能单向通入第一滑移的腔的进油孔以及双向连通第一滑移腔的导油孔，所述进油孔相对导油孔更靠近定齿环，所述导油孔与第一滑移腔连通的开口处设置有导油槽，所述动齿环滑移封闭导油槽，当动齿环和定齿环啮合的间隙距离大于临界值a时，导油槽的截面≥导油孔的截面。

采用上述方案，定齿环与动齿环啮合实现刀盘的锁定，当需要解锁的时候，第一油压通道通入液压油，第二液压通道泄压，此时导油孔和进油孔同时保持通油状态，可以实现刀盘的快速锁定；当需要实现锁定的时候，第一油压通道泄压，第二液压通道加压，此时，由于的进油孔出油的时候通过封闭，仅由导油孔单通道出油，此时就实现了锁定时的第一道降速；并且由于导油孔相对进油孔远离，导油孔会有个逐渐被封闭的过程，导油槽的截面比导油孔的截面要大，由此可以将导油孔与进油孔拉开，无需太近，即在动齿环越过导油孔的时候仍然可以保持导油孔的通量，以保持动齿环和定齿环以较快的速度相互靠近，直至过了临界点之后，导油槽的通油截面才开始减少，并且导油槽的控制导油槽的缩减率即可控制降速比例，从而实现第二道降速；两道降速相结合，可以在保持快速对接锁定的同时，具备良好的缓冲防撞功能，极大的提升了刀塔锁定结构的使用寿命。

进一步优选为：所述动齿环和定齿环啮合的间隙距离小于临界值a时，导油槽的开口表面积沿动齿环的轴向朝向定齿环逐渐缩小。

采用上述方案，导油槽开口逐渐减少使得，定齿环和动齿环越是相互靠近，减速的加速度越大，使得两者之间的阻力呈指数上升，达到短距离快速减速的效果。

进一步优选为：所述齿环与定齿环完全啮合时，导油槽被动齿环刚好完全封闭。

采用上述方案，在导油槽可通油的截面趋向于零的时候，减速的加速度趋向于无穷大，此时速度也减少在完全封闭前减到极致，再通过两齿部之间的油膜缓冲，刚好能够到高速和少撞击的极致要求。

进一步优选为：所述临界值a为0.01mm-0.2mm。

采用上述方案，临界值根据齿环的规格，运行速度可以做范围内的适应性调整，距离过小对导油槽的截面变化要求较高，并且缓冲效果相对较差，距离过大，对于对接速度的影响较大，难以达到高效对接。

进一步优选为：所述导油槽的开口由中部沿齿环的轴向分离且两端相互接合的弧线组成。

采用上述方案，此时减速的加速度随时间的变化呈二次方指数增长，可以有效的缩短动齿环对导油槽在轴向方向上的密封行程。

进一步优选为：所述导油孔位于导油槽的中心且导油孔的开口与导油槽的开口相切；所述导油槽的两个内壁呈弧面向导油孔聚集，所述导油槽由中心至开口深度逐渐变浅。

采用上述方案，开口相切使得导油槽在逐渐接近封闭终点的时候，导油孔占据其中较大的面积，使得在最终高流速的状态下，液压油可以直接涌入导油孔内，保持较好的流动通畅性，其中内壁汇聚可以形成流体导向，使得面积变化与流速变化可以保持良好的相关性。

进一步优选为：所述尾座上设置有分液孔以及嵌于分液孔内的分液塞，所述第一液压油道包括设置于尾座内且开口位于分液孔的周向内壁的外接油道，所述进油孔和导油孔均与分液孔的底部连通；所述分液塞的周向面上设置有与外接油道的开口连通的导油环槽以及设置于导油环槽沿分液塞轴向方向的两侧的用于装设密封圈的密封槽，所述分液塞沿轴向设置有两道贯穿的螺钉孔以及两道分别与进油孔和导油孔连通的分油道，所述螺钉孔与两道分油道沿周向间隔排布，所述分液塞沿径向设置有连通两道分油道和导油环槽的接油通道。

采用上述方案，刀盘需解除锁定的时候，外接油道通入液压油，经过环槽灌入导油环槽，而后通过接油通道分流至进油孔和导油孔，进油孔相对导油孔更靠近定齿环，进油孔首先注油至定齿环和动齿环的齿间隙，动齿环和定齿环的各自的齿部的外径均小于环部，进油孔的开口朝向两者啮合的齿部；当动齿环和定齿环分开一定距离后，导油孔开始注入并加速分离。

进一步优选为：所述刀塔还包括部分穿接固定于定齿环的中轴，所述中轴上套接有外壁与尾座内腔抵接的端接件，所述动齿环位于端接件和定齿环之间且与尾座不发生相对转动；所述动齿环与端接件之间固定有迫使动齿环向定齿环移动的预压弹簧。

采用上述方案，端接件起到密封的作用，其外壁与尾座内腔抵接，其内周面通过轴承与中轴连接，且内周面位于轴承与轴齿轮之间的位置嵌设有密封环；以此端接件和定齿环之间形成油腔，也作为动齿环的滑移空间；预压弹簧的作用形式可以有三种，刚好与导油槽的封闭形成配合，其一，为直到定齿环与动齿环啮合预压弹簧始终保持预压力或刚好完全释放预压力；其二为预压弹簧与端接件固定连接，定齿环与动齿环之间的啮合间隙处于临界值a时，预压弹簧刚好处于完全释放状态；此时导油槽被部分封闭，仍有较小的开口。

进一步优选为：所述中轴远离动齿环的一端设置有与外接于的尾座的电机传动连接的轴齿轮，所述端接件的内周面通过轴承与中轴连接，所述端接件的内周面位于轴承与轴齿轮之间的位置嵌设有密封环。

采用上述方案，轴齿轮一方面用于外接动力源，另一方面可以作为轴向定位，其中密封环状的位置处于外侧，使得液压油可以同时对轴承进行润滑。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、定齿环与动齿环啮合实现刀盘的锁定，当需要解锁的时候，多通路保持完全畅通，定齿环与动齿环可以快速的实现分离；当需要锁定的时候，其中一路泄压油路自动封闭，形成第一道降速；另一路泄压油路采用随定齿环移动逐渐封闭以产生呈指数增长的减速加速度，从而使得动齿环在接近定齿环的时候迅速减速，以形成保持对接效率的第二道降速；实现了高速缓冲的效果；

2、采用预压弹簧辅助液压的模式，以降加速度的方式提高对接锁定的速度，增加了液压缓冲的灵敏度；

3、导油槽的截面比导油孔的截面要大，由此可以将导油孔与进油孔拉开，无需太近，减少结构干扰，加强可加工性。

附图说明

图1是实施例1的刀塔的内部结构图；

图2是实施例1的尾座的内部结构图；

图3是实施例1的尾座的结构爆炸图；

图4是实施例1的导油槽的结构图。

图中，1、尾座；2、刀盘；3、中轴；4、第二液压油道；5、第一液压油道；6、分液塞；7、电机；11、动齿环；12、端接件；13、预压弹簧；14、密封环；15、第一滑移腔；16、第二滑移腔；21、定齿环；31、轴齿轮；51、外接油道；52、分液孔；53、进油孔；54、导油孔；55、导油槽；61、导油环槽；62、密封槽；63、螺钉孔；64、分油道；65、接油通道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

实施例1：一种具备油压自缓冲的刀塔，如图1和图2所示，包括尾座1、设置于尾座1前端的刀盘2、固定于刀盘2的定齿环21、部分穿接固定于定齿环21的中轴3、滑移套接于中轴3的动齿环11以及可转动的套接于中轴3上的端接件12。中轴3远离动齿环11的一端设置有与外接于的尾座1的电机7传动连接的轴齿轮31，以带动定齿环21和刀盘2转动；动齿环11位于端接件12和定齿环21之间，且与尾座1不发生相对转动，当动齿环11与定齿环21对接的时候，刀盘2的转动被锁定。

动齿环11与密封套之间固定有迫使动齿环11向定齿环21移动的预压弹簧13，直到定齿环21与动齿环11啮合预压弹簧13始终保持预压力或刚好完全释放预压力。

端接件12起到密封的作用，其外壁与尾座1内腔抵接，其内周面通过轴承与中轴3连接，且内周面位于轴承与轴齿轮31之间的位置嵌设有密封环14。以此端接件12和定齿环21之间形成油腔，也作为动齿环11的滑移空间。

动齿环11将自身滑移的空间分隔为靠近定齿环21的第一滑移腔15和另一侧的第二滑移腔16，尾座1上设置有与第一滑移腔15连通的的第一液压油道5以及与第二滑移腔16连通的第二液压油道4。

参照2和图3，第一液压油道5包括设置于尾座1壳体上的外接油道51、分液孔52、只能单向通入第一滑移的腔的进油孔53以及双向连通第一滑移腔15的导油孔54；其中外接油道51的开口位于分液孔52的周向内壁，进油孔53和导油孔54均与分液孔52的底部连通，进油孔53的单向通过与其对接的分液塞6内装设的单向阀实现。分液塞6设置于分液孔52内，分液塞6的周向面上设置有与外接油道51的开口连通的导油环槽61以及设置于导油环槽61沿分液塞6轴向方向的两侧的用于装设密封圈的密封槽62。分液塞6沿轴向设置有两道贯穿的螺钉孔63以及两道分别与进油孔53和导油孔54连通的分油道64，螺钉孔63与两道分油道64沿周向间隔排布，分液塞6沿径向设置有连通两道分油道64和导油环槽61的接油通道65。刀盘2需解除锁定的时候，外接油道51通入液压油，经过环槽灌入导油环槽61，而后通过接油通道65分流至进油孔53和导油孔54，进油孔53相对导油孔54更靠近定齿环21，进油孔53首先注油至定齿环21和动齿环11的齿间隙，动齿环11和定齿环21的各自的齿部的外径均小于环部，进油孔53的开口朝向两者啮合后的齿部；当动齿环11和定齿环21分开一定距离后，导油孔54开始注入并加速分离。

参照图3和图4，导油孔54与第一滑移腔15连通的开口处设置有导油槽55，动齿环11滑移封闭导油槽55，且在动齿环11与定齿环21完全啮合时，导油槽55刚好被全部封闭。导油槽55的开口由中部沿齿环的轴向分离且两端相互接合的弧线组成，导油孔54位于导油槽55的中心且导油孔54的开口与导油槽55的开口相切；导油槽55的两个内壁呈弧面向导油孔54聚集，导油槽55由中心至开口深度逐渐变浅。

参照图2和图4，动齿环11和定齿环21啮合的间隙距离大于临界值a时，导油槽55的截面≥导油孔54的截面。临界值a为0.01mm-0.2mm，临界值根据动齿环11的运动速度以及质量作浮动。动齿环11和定齿环21啮合的间隙距离小于临界值a时，导油槽55的开口表面积沿动齿环11的轴向朝向定齿环21逐渐缩小。即在卸油的时候，当动齿环11和定齿环21之间的啮合间隙小于临界值a并继续移动的时候，卸油的通道截面将迅速减少。表现在宏观上的动作为，在需要锁定刀盘2的时候，第二油压通道和预压弹簧13施压，使得动齿环11向定齿环21靠近，此为增速或匀速过程，在过了临界值之后，第一油压通道的泄压量迅速减少而实现液压降速，并且在两个啮合的齿部之间会形成油膜以缓冲撞击。

实施例2：与实施例1的不同之处在于，预压弹簧13与端接件12固定连接，定齿环21与动齿环11之间的啮合间隙处于临界值a时，预压弹簧13刚好处于完全释放状态。在动齿环11与定齿环21完全啮合时，导油槽55被部分封闭，仍有较小的开口。

实施例3：与实施例1或2的不同之处在于，导油槽55开口为投影至弧面的菱形槽。

Claims (7)

1.一种具备油压自缓冲的刀塔，包括尾座(1)、设置于尾座(1)前端的刀盘(2)、固定于刀盘(2)的定齿环(21)以及滑移设置于尾座(1)内用于与定齿环(21)啮合锁定刀盘(2)的动齿环(11)，其特征是：所述动齿环(11)将自身滑移的空间分隔为靠近定齿环(21)的第一滑移腔(15)和另一侧的第二滑移腔(16)，所述尾座(1)上设置有与第一滑移腔(15)连通的第一液压油道(5)以及与第二滑移腔(16)连通的第二液压油道(4)，所述第一液压油道(5)包括只能单向通入第一滑移的腔的进油孔(53)以及双向连通第一滑移腔(15)的导油孔(54)，所述进油孔(53)相对导油孔(54)更靠近定齿环(21)，所述导油孔(54)与第一滑移腔(15)连通的开口处设置有导油槽(55)，所述动齿环(11)滑移封闭导油槽(55)，当动齿环(11)和定齿环(21)啮合的间隙距离大于临界值a时，导油槽(55)的截面≥导油孔(54)的截面；所述动齿环与定齿环(21)完全啮合时，导油槽(55)被动齿环(11)刚好完全封闭；所述导油槽(55)的开口由中部沿齿环的轴向分离且两端相互接合的弧线组成。

2.根据权利要求1所述的一种具备油压自缓冲的刀塔，其特征是：所述动齿环(11)和定齿环(21)啮合的间隙距离小于临界值a时，导油槽(55)的开口表面积沿动齿环(11)的轴向朝向定齿环(21)逐渐缩小。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种具备油压自缓冲的刀塔，其特征是：所述临界值a为0.01mm-0.2mm。

4.根据权利要求1所述的一种具备油压自缓冲的刀塔，其特征是：所述导油孔(54)位于导油槽(55)的中心且导油孔(54)的开口与导油槽(55)的开口相切；所述导油槽(55)的两个内壁呈弧面向导油孔(54)聚集，所述导油槽(55)由中心至开口深度逐渐变浅。

5.根据权利要求1所述的一种具备油压自缓冲的刀塔，其特征是：所述尾座(1)上设置有分液孔(52)以及嵌于分液孔(52)内的分液塞(6)，所述第一液压油道(5)包括设置于尾座(1)内且开口位于分液孔(52)的周向内壁的外接油道(51)，所述进油孔(53)和导油孔(54)均与分液孔(52)的底部连通；所述分液塞(6)的周向面上设置有与外接油道(51)的开口连通的导油环槽(61)以及设置于导油环槽(61)沿分液塞(6)轴向方向的两侧的用于装设密封圈的密封槽(62)，所述分液塞(6)沿轴向设置有两道贯穿的螺钉孔(63)以及两道分别与进油孔(53)和导油孔(54)连通的分油道(64)，所述螺钉孔(63)与两道分油道(64)沿周向间隔排布，所述分液塞(6)沿径向设置有连通两道分油道(64)和导油环槽(61)的接油通道(65)。

6.根据权利要求1所述的一种具备油压自缓冲的刀塔，其特征是：所述刀塔还包括部分穿接固定于定齿环(21)的中轴(3)，所述中轴(3)上套接有外壁与尾座(1)内腔抵接的端接件(12)，所述动齿环(11)位于端接件(12)和定齿环(21)之间且与尾座(1)不发生相对转动；所述动齿环(11)与端接件(12)之间固定有迫使动齿环(11)向定齿环(21)移动的预压弹簧(13)。

7.根据权利要求6所述的一种具备油压自缓冲的刀塔，其特征是：所述中轴(3)远离动齿环(11)的一端设置有与外接于的尾座(1)的电机(7)传动连接的轴齿轮(31)，所述端接件(12)的内周面通过轴承与中轴(3)连接，所述端接件(12)的内周面位于轴承与轴齿轮(31)之间的位置嵌设有密封环(14)。