CN110125774B - 直接驱动型高精度回转分度装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直接驱动型高精度回转分度装置，立轴和上体壳内分别装有力矩电机转子和力矩电机定子，上、下体壳固定连接成整体可回转的壳体，立轴上端通过深沟球轴承与上体壳上的压盖定位连接,下体壳下端与底座之间装设转台轴承，由转台轴承和深沟球轴承形成整个回转分度装置的两支承结构；整体可回转的壳体与底座上端面之间装设有液压锁紧装置。本发明通过转台轴承和深沟球轴承形成两支承结构，确保了装置的回转刚性；通过增设具有锥面压紧的液压锁紧装置，增强了抱闸的功能性、安全性以及定心精度；通过设立角度编码器形成电气闭环控制，提升了装置的回转分度重复定位精度。本发明结构简单，锁紧可靠，回转精度高，动态运行性能好。

Description

直接驱动型高精度回转分度装置
技术领域
本发明涉及一种用于数控机床的回转分度装置，尤其是一种适用于精密复合磨床砂轮架用的回转分度装置。
背景技术
随着生产制造技术的不断提高和数控技术的不断进步，零件的加工要求不断提升，复合数控机床应运而生。数控复合机床最主要特点在于拥有高精度回转分度装置，使得工件在一次装夹的情况下可实现对其外圆、端面及内孔的加工，极大地提高了数控机床的生产效率。
当前配置高精度回转分度装置的精密复合磨床主要为国外品牌，其中典型的磨床产品有斯来福临集团STUDER公司的S41外圆磨床，其磨床可配置多种形式的磨头，为用户需求提供多种可能的解决方案。
在数控复合磨床回转分度装置中，一般有伺服电机和力矩电机两种驱动形式。伺服电机驱动通过减速装置可对电机的转动惯量与负载惯量进行匹配，确保了回转过程的平稳性。公告号CN106514491B公开了一种采用伺服电机驱动谐波齿轮减速传动装置的回转机构，其抱闸装置和圆光栅位于底端，不利于抱闸装置的维修和圆光栅的调整。力矩电机驱动的回转机构无法实现转动惯量与负载惯量的最佳匹配，转动过程中容易引起系统超调和振荡，相对于数控复合磨床的使用场合来说，由于分度转速的要求不高，还是具有不可比拟的优势。专利公告号CN207824624U公开了一种带锁紧装置的高精度回转装置，其抱闸装置位于底端，当调整抱闸力时需调整垫片的厚度，此时就要拆卸整个回转装置，造成维修不便；此外采用圆锥滚子轴承和角接触球轴承作为支承结构，其轴向尺寸较大；另外这种回转装置在停机时抱闸装置不能确保回转部分和非回转部分之间的安全抱闸定位。
在上述研究背景下，有必要开发回转精度更高、抱闸功能更多以及其可靠性和维修性更好的回转分度装置，以便于提升数控机床的加工精度和生产效率，降低生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种回转分度精度高、抱闸功能更多以及其可靠性和维修简便的机床用高精度回转分度装置。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种直接驱动型高精度回转分度装置，具有一个底座、与底座固连的立轴、以及上、下体壳，所述立轴和上体壳内分别装有力矩电机转子和力矩电机定子，所述上、下体壳，通过紧固件固定连接成整体可回转的壳体，所述立轴上端通过深沟球轴承与上体壳上的压盖定位连接；所述下体壳下端与底座之间装设转台轴承，由转台轴承和深沟球轴承形成整个回转分度装置的两支承结构；所述整体可回转的壳体与底座上端面之间装设有液压锁紧装置，由液压锁紧装置实现回转分度装置的抱闸。
进一步，所述液压锁紧装置由活塞环、锁紧环、花键盘、制动板组成；所述制动板固定连接在底座上端面上，所述制动板上面设有活塞环、锁紧环、花键盘，其中，所述花键盘与制动板固定连接，所述花键盘的外花键与锁紧环的内花键滑动配合连接，所述锁紧环与活塞环之间通过锥面连接，所述活塞环外圆周设有轴环，且轴环置于下体壳上端的环槽中，并与下体壳中的进油通道相连接，所述活塞环顶部置于上体壳下端的环形凹槽中，并与上体壳中的进油通道相连接。
进一步，所述锁紧环的底面装设有第一压缩弹簧，所述活塞环的顶面通过螺钉装设有第二压缩弹簧。
进一步，所述活塞环下端内孔为锥面B，底面为平面；所述锁紧环径向外表面为锥面A，两个锥面的锥面角大小相等。
进一步，所述活塞环与上、下体壳之间分别设置有四组〇型圈。
进一步，所述活塞环下端内孔壁和外表面开设有环槽，环槽内装设耐磨环，所述锁紧环内孔为内花键；所述花键盘外表面设有轴环和外花键，轴环的外径大于外花键的小径。
进一步，所述锁紧环上下表面与制动板和花键盘之间的间隙之和小于活塞环的轴环的上下表面与上体壳和下体壳之间的间隙之和。
进一步，所述立轴和压盖之间装设有角度编码器。
进一步，所述上体壳为直棱柱体，棱柱体侧面所在平面可装设不同型式的刀具。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过转台轴承和深沟球轴承形成两支承结构，确保了装置的回转刚性；通过增设具有锥面压紧的液压锁紧装置，增强了抱闸的功能性、安全性以及定心精度；通过设立角度编码器形成电气闭环控制，提升了装置的回转分度重复定位精度。本发明结构简单，锁紧可靠，回转精度高，动态运行性能好。
附图说明
图1是本发明的直接驱动型高精度回转分度装置的剖视图；
图2是本发明的直接驱动型高精度回转分度装置上体壳零件的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的直接驱动型高精度回转分度装置，包括底座1、转台轴承2、下体壳4、力矩电机定子9、力矩电机转子10、转子套11、立轴12、压盖13、角度编码器15、深沟球轴承16、上体壳17、压板18、第一、二压缩弹簧27，19、第一、二耐磨环23，24、活塞环25、锁紧环26、花键盘28、制动板29等。
立轴12的下端通过与底座1的中心孔定位后固定连接，立轴12的中间装设转子套11后通过压板18套再装设力矩电机转子10，立轴12的上端通过锁紧螺母14轴向定位装设深沟球轴承16；上体壳17的下端固连下体壳4，上体壳17的中间中心孔中装设力矩电机冷却水套8和力矩电机定子9，上体壳17的上端中心孔内装设压盖13；压盖13的上端和立轴12的顶端之间装设角度编码器15；压盖13中心孔内装设深沟球轴承16，下体壳4的底端中心孔中装设转台轴承2，上述转台轴承2和深沟球轴承16形成整个回转分度装置的两支承结构，这样将上体壳17和下体壳4形成的砂轮架壳体部分支承在立轴12和底座1上；在两支承结构的内部空间中装设有液压锁紧装置。
液压锁紧装置由活塞环25、锁紧环26、花键盘28、制动板29等组成，活塞环25的下端内孔壁和径向外壁各开设有一个环槽，槽内分别装设第一耐磨环23和第二耐磨环24；活塞环25的外圆周设计有轴环31，活塞环25的顶面通过螺钉21装设有第二压缩弹簧19；花键盘28和制动板29通过螺钉与底座1固连；花键盘28外圆周设计有轴环30和外花键，轴环30的外径大于外花键的小径；锁紧环26的内孔开设有内花键，该内花键与花键盘28的外花键形成滑动连接；锁紧环26的底面安装有一圈第一压缩弹簧27。活塞环25的下端内孔为锥面B33，底面34为平面；锁紧环26的径向外表面为锥面A32；锥面A32和锥面B33的锥面角大小相同；下体壳4上开设有进油通道3，上体壳17上开设进油通道7。
装配时，确保锁紧环26上下表面与制动板29和花键盘28两者之间的间隙总和小于活塞环25上轴环31上下表面与上体壳17和下体壳4两者之间的间隙总和；在不回转时，进油通道3和进油通道7不接入压力油，此时活塞环25在第二压缩弹簧19的作用下往下压向锁紧环26，锁紧环26在第一压缩弹簧27的作用下向上压向活塞环25，通过调整第二压缩弹簧19的力大小，确保活塞环25的锥面B33与锁紧环26的锥面A32之间有一定的接触压力，同时还保证活塞环25的底面34和制动板29的顶面留有一定的间隙，不发生接触，这样的状态可以保证机床停机时具有一定的抱闸功能。
下面介绍液压锁紧装置进一步抱闸锁紧和松开分度的过程：
当进油通道7通入压力油后，压力油作用于活塞环25顶面，这样就驱动活塞环25往下运动，致使活塞环25的锥面B33和锁紧环26的锥面A32之间的接触压力进一步增大，并逐渐挤压第一压缩弹簧27，之后活塞环25的底面34和制动板29的顶面35发生接触。油压稳定后，上体壳17和下体壳4形成的砂轮架壳体以较大的抱紧力抱紧底座1和立轴12，确保砂轮架不会产生过大的扭转变形。
当进油通道3通入压力油后，压力油作用在活塞环25轴环31的下底面上，推动活塞环25往上运动，在克服第二压缩弹簧19的作用下，活塞环25的底面34首先与制动板29的顶面35发生分离，锁紧环26的锥面A32在第一压缩弹簧27的作用下仍然还保持与活塞环25的锥面B33不分离，当活塞环25向上运动的行程达到锁紧环26的顶面与花键盘28的轴环30的底面发生接触后两者才相互分离。当锥面A32与锥面B33分离后，启动力矩电机，在电机的驱动力矩下，电机定子9带动上体壳17所在的砂轮架壳体进行回转分度。
在活塞环25上布置了四组〇型圈5,6,20和22，保证了液压锁紧装置密封可靠；在活塞环25内外表面的环槽内分别装设第一耐磨环23和第二耐磨环24，延长了液压锁紧装置的使用寿命；在活塞环25的顶端通过螺钉21装设第二压缩弹簧19以及锁紧环26底面装设第一压缩弹簧27，有利于减小抱闸过程中液压冲击的作用。
如图2所示，砂轮架壳体所在的上体壳17外形为直棱柱体，侧面所在的平面36,37,38,39可安装不同形式的磨头，用于复合加工。
本发明通过转台轴承和深沟球轴承形成的两支承结构，确保了回转分度装置的回转刚性；通过在立轴顶端增设角度编码器形成电气闭环控制，提升了分度重复定位精度；通过增设液压锁紧装置，不仅在停机状态下具有抱闸功能，而且还能调整抱闸力的大小，确保了抱闸的安全性和可靠性；将上体壳设置成直棱柱体，便于安装不同形式的磨头，用于复合加工。本发明结构简单，回转精度高，动态运行性能好，具有广泛的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳具体实施例而已，并非用以限定本发明的范围。凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均同理包含于本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种直接驱动型高精度回转分度装置，具有一个底座(1)、与底座(1)固连的立轴(12)、以及上、下体壳(17，4)，所述立轴(12)和上体壳(17)内分别装有力矩电机转子(10)和力矩电机定子(9)，所述上、下体壳(17，4)通过紧固件固定连接成整体可回转的壳体，其特征在于：所述立轴(12)上端通过深沟球轴承(16)与上体壳(17)上的压盖(13)定位连接；所述下体壳(4)下端与底座(1)之间装设转台轴承(2)，由转台轴承(2)和深沟球轴承(16)形成整个回转分度装置的两支承结构；所述整体可回转的壳体与底座(1)上端面之间装设有液压锁紧装置，由液压锁紧装置实现回转分度装置的抱闸；所述液压锁紧装置由活塞环(25)、锁紧环(26)、花键盘(28)、制动板(29)组成；所述制动板(29)固定连接在底座(1)上端面上，所述制动板(29)上面设有活塞环(25)、锁紧环(26)、花键盘(28)，其中，所述花键盘(28)与制动板(29)固定连接，所述花键盘(28)的外花键与锁紧环(26)的内花键滑动配合连接，所述锁紧环(26)与活塞环(25)之间通过锥面连接，所述活塞环(25)外圆周设有轴环(31)，且轴环(31)置于下体壳(4)上端的环槽中，并与下体壳(4)中的进油通道相连接，所述活塞环(25)顶部置于上体壳(17)下端的环形凹槽中，并与上体壳(17)中的进油通道相连接。
2.根据权利要求1所述的直接驱动型高精度回转分度装置，其特征在于：所述锁紧环(26)的底面装设有第一压缩弹簧(27)，所述活塞环(25)的顶面通过螺钉(21)装设有第二压缩弹簧(19)。
3.根据权利要求1所述的直接驱动型高精度回转分度装置，其特征在于：所述活塞环(25)下端内孔为锥面B(33)，底面(34)为平面；所述锁紧环(26)径向外表面为锥面A(32)，两个锥面的锥面角大小相等。
4.根据权利要求1所述的直接驱动型高精度回转分度装置，其特征在于：所述活塞环(25)与上、下体壳(17，4)之间分别设置有四组〇型圈。
5.根据权利要求1所述的直接驱动型高精度回转分度装置，其特征在于：所述活塞环(25)下端内孔壁和外表面开设有环槽，环槽内装设耐磨环，所述锁紧环(26)内孔为内花键；所述花键盘(28)外表面设有轴环(30)和外花键，轴环(30)的外径大于外花键的小径。
6.根据权利要求1所述的直接驱动型高精度回转分度装置，其特征在于：所述锁紧环(26)上下表面与制动板(29)和花键盘(28)之间的间隙之和小于活塞环(25)的轴环(31)的上下表面与上体壳(17)和下体壳(4)之间的间隙之和。
7.根据权利要求1所述的直接驱动型高精度回转分度装置，其特征在于：所述立轴(12)和压盖(13)之间装设有角度编码器(15)。
8.根据权利要求1所述的直接驱动型高精度回转分度装置，其特征在于：所述上体壳(17)为直棱柱体，棱柱体侧面所在平面可装设不同型式的刀具。
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