CN111390259A - 一种数控机床的动力刀塔及其铣削方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床的动力刀塔及其铣削方法，固定齿盘的一端与套筒的另一端连接，固定齿盘的端面上设有若干个固定齿牙；锁紧齿盘套设于连接部的外侧；连接部、套筒及锁紧齿盘围成密闭的第一腔体与第二腔体；锁紧组件设有第一流道与第二流道，第一流道与第一腔体连通，第二流道与第二腔体连通，第一流道与第二流道分别用于向第一腔体及第二腔体通入压力介质；活动齿盘与传动轴固定连接，锁紧齿盘可相对于连接部往复滑动，用于将活动齿盘与固定齿盘锁紧或松开，传动轴的另一端与驱动装置驱动连接。本发明可在同一数控机床上对工件进行车削和铣削加工，可方便地在工件的四周加工出平面，加工效率更高。

Description

一种数控机床的动力刀塔及其铣削方法

技术领域

本发明涉及数控加工设备技术领域，尤其涉及一种数控机床的动力刀塔及其铣削方法。

背景技术

在机加工中，多功能的加工机床引用的较为广泛，在多刀具加工的机床中，可以将刀具排布设置在刀塔内，可以通过旋转让需要的刀具转到合适的位置，然后再让旋转的工件与刀具接触进行加工；若需要在工件的四周加工出平面，则需要将工件拆卸下来，然后固定到铣床上，利用铣刀来进行加工，工件在拆卸、安装和对刀的过程中会花较多的时间，加工十分不便。

发明内容

本发明的目的在于提出一种数控机床的动力刀塔及其铣削方法，以解决上述问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种数控机床的动力刀塔，包括座体、刀盘组件、锁紧组件与驱动装置，所述座体内设有有安装容腔，所述刀盘组件包括刀盘座与传动轴，所述传动轴的一端与所述刀盘座的一侧端面连接，所述刀盘座的另一侧端面设有多个刀具安装位；

所述锁紧组件包括均为环状结构的密封端盖、锁紧齿盘、套筒、固定齿盘与活动齿盘，所述密封端盖包括固定部与连接部，所述连接部的一端与所述固定部连接，所述连接部的另一端插入所述套筒内，所述固定部与所述套筒的一端连接，所述固定齿盘的一端与所述套筒的另一端连接，所述固定齿盘的一端端面上设有若干个固定齿牙；所述锁紧齿盘设置于所述套筒内，且套设于所述连接部的外侧，所述锁紧齿盘的一端外壁设有凸块，所述套筒的另一端的内壁设有台阶；所述连接部、所述套筒及所述锁紧齿盘围成密闭的第一腔体与第二腔体；所述锁紧组件设有第一流道与第二流道，所述第一流道与所述第一腔体连通，所述第二流道与所述第二腔体连通，所述第一流道与所述第二流道分别用于向所述第一腔体及所述第二腔体通入压力介质；

所述传动轴的另一端依次穿过所述密封端盖、所述锁紧齿盘、所述活动齿盘、所述固定齿盘及所述安装容腔，所述活动齿盘与所述传动轴固定连接，所述锁紧齿盘可相对于所述连接部往复滑动，用于将所述活动齿盘与所述固定齿盘锁紧或松开，所述传动轴的另一端与所述驱动装置驱动连接。

优选地，所述传动轴的外壁设有凸环，所述活动齿盘与所述凸环连接。

优选地，还包括定位组件，所述定位组件包括控制器、第一接近传感器、第二接近传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、连杆、第一定位块与第二定位块，所述第一电磁阀与所述第一流道连接，用于控制所述第一流道的通断；所述第二电磁阀与所述第二流道连接，用于控制所述第二流道的通断；所述固定齿盘沿轴向设有连杆孔，所述连杆的一端穿过所述连杆孔与所述锁紧齿盘连接，所述第一定位块与所述第二定位块设置于所述连杆的另一端，所述第一接近传感器与所述第二接近传感器分别安装于所述座体，当所述锁紧齿盘将所述固定齿盘及所述活动齿盘完全锁紧时，所述第一定位块位于所述第一接近传感器的感应范围，当所述锁紧齿盘将所述固定齿盘及所述活动齿盘完全松开时，所述第二定位块位于所述第二接近传感器的感应范围；所述控制器分别与所述第一接近传感器、所述第二接近传感器、所述第一电磁阀及所述第二电磁阀电连接，所述控制器用于根据所述第一接近传感器的感应信号控制所述第一电磁阀的开关，和根据所述第二接近传感器的感应信号控制所述第二电磁阀的开关。

优选地，所述压力介质为压缩空气或液压油。

优选地，所述驱动装置为电机，所述驱动装置与所述传动轴的另一端为同步带传动连接。

一种利用动力刀塔的铣削方法，应用于数控机床，所述数控机床包括如上述的一种数控机床的动力刀塔，所述刀盘座的至少一个安装有铣削刀杆，所述铣削刀杆的工作端到刀盘的中心的距离大于其余刀具安装位上的刀杆的工作端到刀盘的中心的距离；所述铣削方法包括以下步骤：

步骤1、将工件固定于数控机床的主轴；

步骤2、启动数控机床及驱动装置，数控机床的主轴带动工件转动；

步骤3、向所述第二通道通入压力介质，使所述锁紧齿盘将固定齿盘与活动齿盘松开；

步骤4、启动驱动装置，驱动装置驱动转轴与刀盘转动；

步骤5、动力刀塔沿主轴的轴向进给，对工件铣削加工；

步骤6、动力刀塔退刀，驱动装置停止驱动转轴及刀盘；

步骤7、向第一通道通入压力介质，使锁紧齿盘重新将固定齿盘及活动齿盘锁紧。

优选地，所述动力刀塔的转速为数控机床的主轴的转速的整数倍。

附图说明

附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明其中一个实施例的一种数控机床的动力刀塔的剖视结构示意图；

图2是本发明其中一个实施例的一种数控机床的动力刀塔的三维结构示意图；

附图中：1-座体、2-刀盘组件、21-刀盘座、211-刀具安装位、22-传动轴、221-凸环、3-锁紧组件、31-密封端盖、311-固定部、312-连接部、32-锁紧齿盘、321-凸块、33-套筒、331-台阶、34-固定齿盘、35-活动齿盘、36-第一腔体、37-第二腔体、4-驱动装置、5-定位组件、51-第一接近传感器、52-第二接近传感器、53-连杆、54-第一定位块、55-第二定位块、6-铣削刀杆。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例的一种数控机床的动力刀塔，如图1和2所示，包括座体1、刀盘组件2、锁紧组件3与驱动装置4，所述座体1内设有有安装容腔，所述刀盘组件2包括刀盘座21与传动轴22，所述传动轴22的一端与所述刀盘座21的一侧端面连接，所述刀盘座21的另一侧端面设有多个刀具安装位211；

所述锁紧组件3包括均为环状结构的密封端盖31、锁紧齿盘32、套筒33、固定齿盘34与活动齿盘35，所述密封端盖31包括固定部311与连接部312，所述连接部312的一端与所述固定部311连接，所述连接部312的另一端插入所述套筒33内，所述固定部311与所述套筒33的一端连接，所述固定齿盘34的一端与所述套筒33的另一端连接，所述固定齿盘34的一端端面上设有若干个固定齿牙；所述锁紧齿盘32设置于所述套筒33内，且套设于所述连接部312的外侧，所述锁紧齿盘32的一端外壁设有凸块321，所述套筒33的另一端的内壁设有台阶331；所述连接部312、所述套筒33及所述锁紧齿盘32围成密闭的第一腔体36与第二腔体37；所述锁紧组件3设有第一流道与第二流道，所述第一流道与所述第一腔体36连通，所述第二流道与所述第二腔体37连通，所述第一流道与所述第二流道分别用于向所述第一腔体36及所述第二腔体37通入压力介质；

所述传动轴22的另一端依次穿过所述密封端盖31、所述锁紧齿盘32、所述活动齿盘35、所述固定齿盘34及所述安装容腔，所述活动齿盘35与所述传动轴22固定连接，所述锁紧齿盘32可相对于所述连接部312往复滑动，用于将所述活动齿盘35与所述固定齿盘34锁紧或松开，所述传动轴22的另一端与所述驱动装置4驱动连接。

传统的刀塔通常只能用来更换刀具，即在刀塔上安装有多把不同的刀具，例如切断刀、车刀和切槽刀等，当需要使用其中的任意一把刀具时，则驱动刀塔转动，使对应的刀具转动到工作位置，以对工件进行切削加工，但是在加工的过程中，只由主轴带动工件旋转，而刀具本身则只做进给运动，这样就会存在一个问题，该机床无法在工件的四周加工出平面或近似平面的形状，局限性较大，若需要在工件的四周加工出平面形状，则必须把工件从机床上拆卸下来，然后安装到铣床上，利用铣床在工件的四周加工出平面形状，严重影响工件的加工效率；本发明的动力刀塔可应用于数控车床或加工中心，可在同一机床上实现对工件的车削和铣削功能；在对工件进行车削加工时，先通过第一流道向第一腔体36通入压力介质，使得锁紧齿盘32向前滑动，松开固定齿盘34与活动齿盘35，然后驱动装置4驱动传动轴22，传动轴22带动活动齿盘35与刀盘座21转动，使目标刀具转动到工作位置；然后停止向第一腔体36通入压力介质，并向第二腔体37通入压力介质，使锁紧齿盘32向后滑动，锁紧齿盘32将活动齿盘35与固定齿盘34锁紧固定，对刀盘组件2锁紧，防止在加工时刀具由于锁紧力不足而出现抖动甚至位移，然后即可启动数控机床对工件进行车削；在刀盘座21上安装有铣削刀杆6，铣削刀杆6的切削端到刀盘座21的中心的距离大于其他刀杆的切削端到刀盘座21的中心的距离，当需要在工件的四周加工出多个平面时，先启动数控机床，由主轴带动工件放置，然后向第一腔体36通入压力介质，使锁紧齿盘32松开活动齿盘35及固定齿盘34，然后驱动装置4通过主轴驱动刀盘座21转动，此时，安装于刀盘座21上的铣削刀杆6随着刀盘座21共同转动，其中，刀盘座21的转速为主轴的转速的整数倍，然后刀盘座21带动铣削刀杆6沿主轴的轴向进给，对工件进行铣削，例如，当主轴的转速为100r/min，刀盘座21的转速为200r/min时，则可以在工件的表面加工出两个平行的平面，如此类推。这样，就可以在同一个机床上实现车削与铣削，可以减少工件更换机床的时间，可以大幅提高工件的加工效率，节约工厂的生产成本。

进一步地，所述传动轴22的外壁设有凸环221，所述活动齿盘35与所述凸环221连接。

这样设置可以使活动齿盘35可以与传动轴22轴向固定，避免活动齿盘35在转动的过程中发生移动，进而导致活动齿盘35无法与固定齿盘34对准的问题。

进一步地，还包括定位组件5，所述定位组件5包括控制器、第一接近传感器51、第二接近传感器52、第一电磁阀、第二电磁阀、连杆53、第一定位块54与第二定位块55，所述第一电磁阀与所述第一流道连接，用于控制所述第一流道的通断；所述第二电磁阀与所述第二流道连接，用于控制所述第二流道的通断；所述固定齿盘34沿轴向设有连杆53孔，所述连杆53的一端穿过所述连杆53孔与所述锁紧齿盘32连接，所述第一定位块54与所述第二定位块55设置于所述连杆53的另一端，所述第一接近传感器51与所述第二接近传感器52分别安装于所述座体1，当所述锁紧齿盘32将所述固定齿盘34及所述活动齿盘35完全锁紧时，所述第一定位块54位于所述第一接近传感器51的感应范围，当所述锁紧齿盘32将所述固定齿盘34及所述活动齿盘35完全松开时，所述第二定位块55位于所述第二接近传感器52的感应范围；所述控制器分别与所述第一接近传感器51、所述第二接近传感器52、所述第一电磁阀及所述第二电磁阀电连接，所述控制器用于根据所述第一接近传感器51的感应信号控制所述第一电磁阀的开关，和根据所述第二接近传感器52的感应信号控制所述第二电磁阀的开关。

当向第一腔体36通入压力介质时，则锁紧齿盘32从锁紧状态向松开状态变化，要这个过程中，锁紧齿盘32通过连杆53带动第一定位块54及第二定位块55向前移动，当锁紧齿盘32将固定齿盘34与活动齿盘35完全松开时，则第一定位块54向前移动到第一接近传感器51的感应范围，此时，第一接近传感器51向控制器发送感应信号，控制器控制第二电磁阀关闭，不再向第一腔体36内通入压力介质，防止第一腔体36内的压力过大而导致压力介质泄漏；此时活动齿盘35停止动作，驱动装置4可通过传动轴22带动刀盘座21转动；当向第二腔体37通入压力介质时，则锁紧齿盘32从松开状态向锁紧状态变化，锁紧齿盘32通过连杆53带动第一定位块54及第二定位块55向后移动，当锁紧齿盘32将固定齿盘34与活动齿盘35完全锁紧时，则第二定位块55向前移动到第二接近传感器52的感应范围，此时，第二接近传感器52向控制器发送感应信号，控制器控制第二电磁阀关闭，不再向第二腔体37内通入压力介质，避免第二腔体37内的压力过大而导致压力介质泄漏。

进一步地，所述压力介质为压缩空气或液压油。

进一步地，所述驱动装置4为电机，所述驱动装置4与所述传动轴22的另一端为同步带传动连接。

驱动装置4通过同步带传动的方式带动传动轴22转动，同步带具有弹性，因此在传过的过程中不易产生冲击，传动更加平稳。当然，驱动装置4与传动轴22也可以通过齿轮传动的方式来连接。

一种利用动力刀塔的铣削方法，应用于数控机床，所述数控机床包括如上述的一种数控机床的动力刀塔，所述刀盘座21的至少一个安装有铣削刀杆6，所述铣削刀杆6的工作端到刀盘的中心的距离大于其余刀具安装位211上的刀杆的工作端到刀盘的中心的距离；所述铣削方法包括以下步骤：

步骤1、将工件固定于数控机床的主轴；

步骤2、启动数控机床及驱动装置4，数控机床的主轴带动工件转动；

步骤3、向所述第二通道通入压力介质，使所述锁紧齿盘32将固定齿盘34与活动齿盘35松开；

步骤4、启动驱动装置4，驱动装置4驱动转轴与刀盘转动；

步骤5、动力刀塔沿主轴的轴向进给，对工件铣削加工；

步骤6、动力刀塔退刀，驱动装置4停止驱动转轴及刀盘；

步骤7、向第一通道通入压力介质，使锁紧齿盘32重新将固定齿盘34及活动齿盘35锁紧。

当需要在工件的四周加工出多个平面时，先启动数控机床，由主轴带动工件放置，然后向第一腔体36通入压力介质，使锁紧齿盘32松开活动齿盘35及固定齿盘34，然后驱动装置4通过主轴驱动刀盘座21转动，此时，安装于刀盘座21上的铣削刀杆6随着刀盘座21共同转动，其中，刀盘座21的转速为主轴的转速的整数倍，然后刀盘座21带动铣削刀杆6沿主轴的轴向进给，对工件进行铣削，例如，当主轴的转速为100r/min，刀盘座21的转速为200r/min时，则可以在工件的表面加工出两个平行的平面，当然，需要在工件的表面加工的平面数不同时，可以通过调整主轴与动力刀塔的转速比来实现，这样，就可以在同一个机床上实现车削与铣削，有效地减少工件更换机床的时间，可以大幅提高工件的加工效率，节约工厂的生产成本。

进一步地，所述动力刀塔的转速为数控机床的主轴的转速的整数倍。

通过调整动力刀塔也主轴的转速比，可以在工件的表面加工出不同数量的平面，灵活度更高。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种数控机床的动力刀塔，其特征在于：包括座体、刀盘组件、锁紧组件与驱动装置，所述座体内设有有安装容腔，所述刀盘组件包括刀盘座与传动轴，所述传动轴的一端与所述刀盘座的一侧端面连接，所述刀盘座的另一侧端面设有多个刀具安装位；

所述锁紧组件包括均为环状结构的密封端盖、锁紧齿盘、套筒、固定齿盘与活动齿盘，所述密封端盖包括固定部与连接部，所述连接部的一端与所述固定部连接，所述连接部的另一端插入所述套筒内，所述固定部与所述套筒的一端连接，所述固定齿盘的一端与所述套筒的另一端连接，所述固定齿盘的一端端面上设有若干个固定齿牙；所述锁紧齿盘设置于所述套筒内，且套设于所述连接部的外侧，所述锁紧齿盘的一端外壁设有凸块，所述套筒的另一端的内壁设有台阶；所述连接部、所述套筒及所述锁紧齿盘围成密闭的第一腔体与第二腔体；所述锁紧组件设有第一流道与第二流道，所述第一流道与所述第一腔体连通，所述第二流道与所述第二腔体连通，所述第一流道与所述第二流道分别用于向所述第一腔体及所述第二腔体通入压力介质；

所述传动轴的另一端依次穿过所述密封端盖、所述锁紧齿盘、所述活动齿盘、所述固定齿盘及所述安装容腔，所述活动齿盘与所述传动轴固定连接，所述锁紧齿盘可相对于所述连接部往复滑动，用于将所述活动齿盘与所述固定齿盘锁紧或松开，所述传动轴的另一端与所述驱动装置驱动连接。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床的动力刀塔，其特征在于：所述传动轴的外壁设有凸环，所述活动齿盘与所述凸环连接。

3.根据权利要求1所述的一种数控机床的动力刀塔，其特征在于：还包括定位组件，所述定位组件包括控制器、第一接近传感器、第二接近传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、连杆、第一定位块与第二定位块，所述第一电磁阀与所述第一流道连接，用于控制所述第一流道的通断；所述第二电磁阀与所述第二流道连接，用于控制所述第二流道的通断；所述固定齿盘沿轴向设有连杆孔，所述连杆的一端穿过所述连杆孔与所述锁紧齿盘连接，所述第一定位块与所述第二定位块设置于所述连杆的另一端，所述第一接近传感器与所述第二接近传感器分别安装于所述座体，当所述锁紧齿盘将所述固定齿盘及所述活动齿盘完全锁紧时，所述第一定位块位于所述第一接近传感器的感应范围，当所述锁紧齿盘将所述固定齿盘及所述活动齿盘完全松开时，所述第二定位块位于所述第二接近传感器的感应范围；所述控制器分别与所述第一接近传感器、所述第二接近传感器、所述第一电磁阀及所述第二电磁阀电连接，所述控制器用于根据所述第一接近传感器的感应信号控制所述第一电磁阀的开关，和根据所述第二接近传感器的感应信号控制所述第二电磁阀的开关。

4.根据权利要求1所述的一种数控机床的动力刀塔，其特征在于：所述压力介质为压缩空气或液压油。

5.根据权利要求1所述的一种数控机床的动力刀塔，其特征在于：所述驱动装置为电机，所述驱动装置与所述传动轴的另一端为同步带传动连接。

6.一种利用动力刀塔的铣削方法，其特征在于：应用于数控机床，所述数控机床包括如权利要求1-5任意一项所述的一种数控机床的动力刀塔，所述刀盘座的至少一个安装有铣削刀杆，所述铣削刀杆的工作端到刀盘的中心的距离大于其余刀具安装位上的刀杆的工作端到刀盘的中心的距离；所述铣削方法包括以下步骤：

步骤1、将工件固定于数控机床的主轴；

步骤2、启动数控机床及驱动装置，数控机床的主轴带动工件转动；

步骤3、向所述第二通道通入压力介质，使所述锁紧齿盘将固定齿盘与活动齿盘松开；

步骤4、启动驱动装置，驱动装置驱动转轴与刀盘转动；

步骤5、动力刀塔沿主轴的轴向进给，对工件铣削加工；

步骤6、动力刀塔退刀，驱动装置停止驱动转轴及刀盘；

步骤7、向第一通道通入压力介质，使锁紧齿盘重新将固定齿盘及活动齿盘锁紧。

7.根据权利要求6所述的一种利用动力刀塔的铣削方法，其特征在于：所述动力刀塔的转速为数控机床的主轴的转速的整数倍。

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