CN113145882B - 一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机械加工技术领域内的一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架，包括固定支撑架，固定支撑架上固定安装有转盘外壳，转盘外壳外可转动地连接有动力盘，动力盘内排布有若干切削机构，切削机构包括可转动地连接在动力盘上的径向动力轴，两个切削机构之间的动力盘外固定有轴向转换固定座，与轴向转换固定座对应的径向动力轴上连接有主动换向圆锥齿轮，轴向转换固定座上可转动地连接有轴向角度调节座，轴向角度调节座上可转动地连接有切削动力主轴，切削动力主轴上连接有与主动换向圆锥齿轮啮合的从动换向圆锥齿轮，伸出轴向角度调节座外的切削动力主轴上连接有夹头盖；本发明可根据实际需要调节刀盘角度，适用范围更广。

Description

一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架。

背景技术

随着制造业的发展和制造水平的进步，零件加工的工艺要求更高，所需要的工序也更加复合化、多元化，但是，数控机床使用的传统刀架只能通过数控程序实现简单的换刀过程，因此在数控自动化加工过程中难以实现铣削、磨削、钻孔等这些需要为刀具提供切削动力的工序。为了解决上述问题并实现更加复合化、自动化的数控加工过程，目前市场上越来越多的动力刀架产品应运而出。

使用现有技术中的动力刀架加工蜗杆等具有特殊曲线的轴类零件时，将用来加工零件的刀盘安装到动力夹头上，动力夹头的角度无法调节，无法加工复杂曲线的蜗杆等轴类零件，适用范围小。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于解决上述现有技术中刀盘角度不可调的技术问题，提供一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架，本发明可根据实际需要调节刀盘角度，适用范围更广。

本发明的目的是这样实现的：一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架，包括固定支撑架，所述固定支撑架上固定安装有转盘外壳，所述转盘外壳外可转动地连接有动力盘，所述动力盘内排布有若干切削机构，所述切削机构包括可转动地连接在动力盘上的径向动力轴，两个切削机构之间的动力盘外固定有轴向转换固定座，伸出动力盘外且与轴向转换固定座对应的径向动力轴上连接有主动换向圆锥齿轮，轴向转换固定座上可转动地连接有具有安装腔的轴向角度调节座，所述轴向角度调节座上可转动地连接有切削动力主轴，切削动力主轴上连接有与主动换向圆锥齿轮啮合的从动换向圆锥齿轮，向前伸出轴向角度调节座外的切削动力主轴上连接有用于夹紧旋转刀盘的夹头盖。

本发明中，在没有安装轴向转换固定座的径向动力轴上固定安装用于夹持刀具的刀具夹头，不同形状的刀具可用来切削不同形状的螺杆，刀具夹头和夹头盖依次错开设置；加工不同形状的蜗杆时，根据实际需要转动轴向角度调节座，轴向角度调节座带动切削动力主轴转动，旋转刀盘的加工角度发生改变，当旋转刀盘的加工角度调节到需要的角度时，将轴向角度调节座固定在轴向转换固定座上；本发明可根据实际需要调节刀盘角度，需要加工复杂形状的零件时，旋转动力盘，将对应的刀具旋转至待切削位置，刀具更换方便；可应用于复杂形状的轴类零件的加工工作中，尤其适用于加工具有特殊曲线的蜗杆的工作中。

为了进一步实现旋转刀盘的角度调节，所述轴向转换固定座上开有转动槽，轴向转换固定座内固定有转动部，所述转动部的外缘呈圆形，轴向角度调节座上排布有若干调节螺栓，向下伸出轴向角度调节座外的调节螺栓上连接有转动块，所述转动块可沿着转动部的外缘转动，转动块的外缘贴合在轴向转换固定座的内壁，转动块的内缘与径向动力轴同轴心；此设计中，根据蜗杆形状调节旋转刀盘的切削角度，松开调节螺栓，转动轴向角度调节座，转动块沿着转动部的外缘转动，当调节至需要的角度时，拧紧固定螺栓，将轴向角度调节座固定在轴向转换固定座上，实现旋转刀盘的角度调节。

为了实现径向动力轴驱动力的分离和接合，所述径向动力轴上可转动地连接有传动圆锥齿轮，所述径向动力轴上连接有离合器同步装置，离合器同步装置包括拨叉驱动组件和啮合传动组件，啮合传动组件包括安装在径向动力轴上的啮合齿轮和可与啮合齿轮啮合的同步锁环，拨叉驱动组件包括拨叉环和连接在径向动力轴上的离合套，拨叉环的内环齿槽与离合套外周的齿廓啮合，拨叉环的内环齿槽可沿着离合套外周的齿廓滑动，拨叉环外环的滑槽中安装有拨叉，拨叉环的内环齿槽可与同步锁环啮合，所述拨叉末端安装有定位螺栓，所述动力盘外的定位螺栓上套有铜套，铜套固定在动力盘上，定位螺栓上套装有弹簧，弹簧的一端抵触在铜套外端，弹簧的另一端抵触在定位螺栓的末端，弹簧处于自然状态时，拨叉环与同步锁环脱开，啮合齿轮脱离传动圆锥齿轮，弹簧处于压缩状态时，拨叉朝着传动圆锥齿轮所在方向移动，拨叉环与同步锁环啮合，同步锁环推动啮合齿轮使啮合齿轮的圆锥端面压紧在传动圆锥齿轮上；此设计中，动力盘转动使对应的旋转刀盘转动至待加工的位置时，弹簧压缩，传动圆锥齿轮高速旋转，定位螺栓在弹簧的作用下沿着铜套向里移动，定位螺栓推动拨叉朝着传动圆锥齿轮所在方向移动，拨叉环与同步锁环啮合，同时经同步锁环推动啮合齿轮移动，使啮合齿轮的圆锥端面压紧在传动圆锥齿轮上，传动圆锥齿轮带动啮合齿轮转动，啮合齿轮依次经同步锁环、拨叉环和离合套带动对应径向动力轴的转动，实现传动圆锥齿轮高速转动下对应径向动力轴的动力接合。

为了进一步实现径向动力轴驱动力的分离和接合，所述转盘外壳上固定安装有黄铜推板，黄铜推板相对动力盘一端的端面上设有梯形凸台，所述定位螺栓在梯形凸台的抵触力作用下可驱动拨叉进行往返运动，实现拨叉环和同步锁环的啮合及拨叉环和同步锁环的脱离。

为了进一步实现传动圆锥齿轮的转动，所述固定支撑架的后端固定连接有切削动力变频电机，所述切削动力变频电机的主轴经联轴器连接有动力连接杆，所述动力连接杆远离联轴器的一端连接有动力传接盘，所述动力传接盘远离动力连接杆的一端连接有中心定位轴，所述动力传接盘的末端连接有与传动圆锥齿轮啮合的主驱动圆锥齿轮。

为了进一步实现动力盘的角度调节，所述转盘外壳下部的外侧固定连接有伺服电机，所述伺服电机上连接有蜗杆，蜗杆的两端可转动地连接在转盘外壳上，转盘外壳上可转动地连接有与动力盘同轴心且和蜗杆相配合的蜗轮，所述蜗轮与动力盘连接。

为了进一步实现蜗轮转动的可靠性，所述转盘外壳内连接有支撑内环，所述蜗轮的内环面可转动地连接在支撑内环上，蜗轮的前端面固定连接有连接环，所述动力盘的后端面固定连接有过渡盘，连接环和过渡盘连接。

为了进一步实现动力盘定位的可靠性，所述过渡盘上排布有若干定位孔，转盘外壳外固定连接有至少一个固定板，所述固定板上固定连接有定位气缸，所述定位气缸上连接有可做往复直线移动的导杆，固定板上开有中心通孔，导杆可经中心通孔插进任一定位孔内。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1中的A-A向视图。

图3为图2中B处的局部放大图。

图4为图2中C处的局部放大图。

图5为本发明的立体结构图。

图6为本发明中切削机构的结构图。

图7为本发明中隐藏掉动力盘后的立体结构图。

图8为图7中D处的局部放大图。

图9为本发明中隐藏掉转盘外壳后的立体结构图。

图10为本发明中轴向转换固定座的立体结构图。

图11为本发明中离合驱动装置的具体工作状态局部结构图。

图12为本发明中未安装刀具夹头时的立体结构图。

其中，1动力盘，2切削机构，201刀具，202刀具夹头，203径向动力轴，204轴向角度调节座，205夹头盖，206径向支撑轴承，207径向端盖，208从动换向圆锥齿轮，209切削动力主轴，210调节螺栓，211轴向后端盖，212转动块，213轴向前端盖，214轴向支撑轴承，215径向定位环，216角接触球轴承，217轴向转换固定座，217a转动部，218转动槽，3过渡盘，4固定板，5离合器同步装置，501弹簧，502拨叉，503拨叉环，504同步锁环，505离合套，506同步啮合齿轮，507传动圆锥齿轮，508铜套，509定位螺栓，6切削动力变频电机，7固定支撑架，8联轴器，9蜗杆，10蜗轮，11连接环，12黄铜推板，1201梯形凸台，13旋转刀盘，14轴向滚针轴承，15主驱动圆锥齿轮，16轴承挡板，17万向机轴承，18轴向套，19中心定位轴，20动力连接杆，21动力传接盘，22支撑内环，23定位气缸，24定位孔，25伺服电机，26转盘外壳，27主轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

如图1～12所示的一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架，包括固定支撑架7，固定支撑架7上固定安装有转盘外壳26，转盘外壳26外可转动地连接有动力盘1，动力盘1内排布有若干切削机构2，本实施例中，切削机构2设有8个，切削机构2包括可转动地连接在动力盘1上的径向动力轴203，径向动力轴203的末端通过径向支撑轴承206可转动地连接在动力盘1上，动力盘1的圆周表面上连接有径向端盖207，径向端盖207与径向支撑轴承206的外端接触，两个切削机构2之间的动力盘1外固定有轴向转换固定座217，伸出动力盘1外且与轴向转换固定座217对应的径向动力轴203上连接有主动换向圆锥齿轮，轴向转换固定座217上可转动地连接有具有安装腔的轴向角度调节座204，实现轴向角度调节座204角度调节的结构具体为，轴向转换固定座217上开有转动槽218，轴向转换固定座217内固定有转动部217a，转动部217a的外缘呈圆形，轴向角度调节座204上排布有若干调节螺栓210，向下伸出轴向角度调节座204外的调节螺栓210上连接有转动块212，转动块212可沿着转动部217a的外缘转动，转动块212的外缘贴合在轴向转换固定座217的内壁，转动块212的内缘与径向动力轴203同轴心，轴向角度调节座204上可转动地连接有切削动力主轴209，安装腔内的切削动力主轴209的两端分别经轴向支撑轴承214连接在轴向角度调节座204上，轴向角度调节座204的前后端分别固定连接有限制两个轴向支撑轴承214往外窜动的轴向前端盖213和轴向后端盖211，切削动力主轴209上连接有与主动换向圆锥齿轮啮合的从动换向圆锥齿轮208，向前伸出轴向角度调节座204外的切削动力主轴209上连接有用于夹紧旋转刀盘13的夹头盖205。

为了实现径向动力轴203驱动力的分离和接合，径向动力轴203上可转动地连接有传动圆锥齿轮507，径向动力轴203上连接有离合器同步装置5，离合器同步装置5包括拨叉502驱动组件和啮合传动组件，啮合传动组件包括安装在径向动力轴203上的啮合齿轮506和可与啮合齿轮506啮合的同步锁环504，啮合齿轮506经径向推力滚针轴承安装在径向动力轴203上，径向推力滚针轴承朝里一侧的径向动力轴203上连接有径向定位环215，径向定位环215远离径向推力滚针轴承的径向动力轴203经角接触球轴承216连接在动力盘1上，拨叉502驱动组件包括拨叉环503和连接在径向动力轴203上的离合套505，拨叉环503的内环齿槽与离合套505外周的齿廓啮合，拨叉环503的内环齿槽可沿着离合套505外周的齿廓滑动，拨叉环503外环的滑槽中安装有拨叉502，拨叉环503的内环齿槽可与同步锁环504啮合，拨叉502末端安装有定位螺栓509，动力盘1外的定位螺栓509上套有铜套508，铜套508固定在动力盘1上，定位螺栓509上套装有弹簧501，弹簧501的一端抵触在铜套508外端，弹簧501的另一端抵触在定位螺栓509的末端，弹簧501处于自然状态时，拨叉环503与同步锁环504脱开，啮合齿轮506脱离传动圆锥齿轮507，弹簧501处于压缩状态时，拨叉502朝着传动圆锥齿轮507所在方向移动，拨叉环503与同步锁环504啮合，同步锁环504推动啮合齿轮506使啮合齿轮506的圆锥端面压紧在传动圆锥齿轮507上；转盘外壳26上固定安装有黄铜推板12，黄铜推板12相对动力盘1一端的端面上设有梯形凸台1201，定位螺栓509在梯形凸台1201的抵触力作用下可驱动拨叉502进行往返运动，实现拨叉环503和同步锁环504的啮合及拨叉环503和同步锁环504的脱离。

为了进一步实现传动圆锥齿轮507的转动，固定支撑架7的后端固定连接有切削动力变频电机6，切削动力变频电机6的主轴27经联轴器8连接有动力连接杆20，动力连接杆20远离联轴器8的一端连接有动力传接盘21，动力传接盘21远离动力连接杆20的一端连接有中心定位轴19，动力盘1的前部固定连接有轴向套18，中心定位轴19前端经万向机轴承17可转动地连接在轴向套18内，中心定位轴19的前侧固定有轴承挡板16，万向机轴承17在轴承挡板16和轴向套18的限位阶之间，动力传接盘21的末端连接有与传动圆锥齿轮507啮合的主驱动圆锥齿轮15，主驱动圆锥齿轮15经轴向滚针轴承14连接在动力盘1上。

为了进一步实现动力盘1的角度调节，转盘外壳26下部的外侧固定连接有伺服电机25，伺服电机25上连接有蜗杆9，蜗杆9可转动地连接在转盘外壳26上，转盘外壳26内连接有支撑内环22，支撑内环22、转盘外壳26和固定支撑架7连接在一起，转盘外壳26上连接有与动力盘1同轴心且和蜗杆9相配合的蜗轮10，蜗轮10的内环面可转动地连接在支撑内环22上，蜗轮10的前端面固定连接有连接环11，动力盘1的后端面固定连接有过渡盘3，连接环11和过渡盘3连接。

为了进一步实现动力盘1定位的可靠性，过渡盘3上排布有若干定位孔24，转盘外壳26外固定连接有至少一个固定板4，固定板4上固定连接有定位气缸23，定位气缸23上连接有可做往复直线移动的导杆，固定板4上开有中心通孔，导杆可经中心通孔插进任一定位孔24内。

本发明中，在没有安装轴向转换固定座217的径向动力轴203上固定安装用于夹持刀具201的刀具夹头202，径向端盖207内安装有紧固螺母，径向动力轴203通过紧固螺母将安装在其末端的刀具夹头202进行锁紧，不同形状的刀具201可用来切削不同形状的螺杆，刀具夹头202和夹头盖205依次错开设置；初始状态下，定位气缸23的导杆经中心通孔伸进定位孔24内，实现动力盘1的固定；加工不同形状的蜗杆9时，根据实际需要转动轴向角度调节座204，轴向角度调节座204带动切削动力主轴209转动，旋转刀盘13的加工角度发生改变，当旋转刀盘13的加工角度调节到需要的角度时，将轴向角度调节座204固定在轴向转换固定座217上；将调好角度的旋转刀盘13转动至待加工位置，即定位螺栓509转动至黄铜推板12所在位置，具体为，定位气缸23动作，使导杆缩回，导杆离开定位孔24，定位气缸23停止动作；伺服电机25动作，伺服电机25带动蜗杆9转动，蜗杆9带动蜗轮10转动，蜗轮10经连接环11和过渡盘3带动动力盘1的旋转，当对应的定位螺栓509抵触在梯形凸台1201上时，伺服电机25停止动作，同时，定位气缸23反向动作，导杆向外伸出，导杆经中心通孔伸进定位孔24内，定位气缸23停止动作，动力盘1固定，动力切削变频电机动作，主轴27转动，主动经联轴器8带动动力连接杆20的转动，动力连接杆20带动动力转接盘和中心定位轴19的转动，动力转接盘带动主驱动圆锥齿轮15的转动，主驱动圆锥齿轮15带动传动圆锥齿轮507的转动，定位螺栓509在黄铜推板12的抵触力作用下朝着传动圆锥齿轮507所在方向移动，定位螺栓509推动拨叉502移动，拔叉推动拨叉环503往里移动，拨叉环503与同步锁环504啮合，同时经同步锁环504推动啮合齿轮506移动，使啮合齿轮506的圆锥端面压紧在传动圆锥齿轮507上，传动圆锥齿轮507带动啮合齿轮506转动，啮合齿轮506依次经同步锁环504、拨叉环503和离合套505带动对应径向动力轴203的转动，实现传动圆锥齿轮507高速转动下对应径向动力轴203的动力接合，该径向动力轴203带动主动换向圆锥齿轮的转动，主动换向圆锥齿轮带动从动换向圆锥齿轮208的转动，从动换向圆锥齿轮208带动切削动力主轴209的转动，切削动力主轴209经夹头盖205带动旋转刀盘13的转动，旋转刀盘13进行蜗杆9加工，而其余的7个传动圆锥齿轮507分别在对应的径向动力轴203上空转；当需要加工螺杆等零件时，可将安装有对应形状刀具201的切削机构2转动至固定的加工位置，使对应的定位螺栓509抵触在黄铜推板12上，动力盘1固定，径向动力轴203经刀具夹头202带动刀具201的转动，刀具201对零件进行铣削，实现螺纹加工；本发明结构紧凑且可靠，切削动力变频电机6可以单独地为动力盘1上的任一刀具201或旋转刀盘13提供足够的切削动力，能够实现多种工序组合的复合加工过程，大大提高了生产效率；可根据实际需要调节旋转刀盘13的加工角度，实现复杂形状的蜗杆9加工；当需要加工复杂形状的零件时，旋转动力盘1，将对应的刀具201旋转至待切削位置，刀具201更换方便，适用范围更广；可应用于复杂形状的轴类零件的加工工作中，尤其适用于加工具有特殊曲线的蜗杆9和不同形状的螺杆的工作中。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明保护范围内。

Claims (7)

1.一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架，其特征在于，包括固定支撑架，所述固定支撑架上固定安装有转盘外壳，所述转盘外壳外可转动地连接有动力盘，所述动力盘内排布有若干切削机构，所述切削机构包括可转动地连接在动力盘上的径向动力轴，两个切削机构之间的动力盘外固定有轴向转换固定座，伸出动力盘外且与轴向转换固定座对应的径向动力轴上连接有主动换向圆锥齿轮，轴向转换固定座上可转动地连接有具有安装腔的轴向角度调节座，所述轴向角度调节座上可转动地连接有切削动力主轴，切削动力主轴上连接有与主动换向圆锥齿轮啮合的从动换向圆锥齿轮，向前伸出轴向角度调节座外的切削动力主轴上连接有用于夹紧旋转刀盘的夹头盖，所述轴向转换固定座上开有转动槽，轴向转换固定座内固定有转动部，所述转动部的外缘呈圆形，轴向角度调节座上排布有若干调节螺栓，向下伸出轴向角度调节座外的调节螺栓上连接有转动块，所述转动块可沿着转动部的外缘转动，转动块的外缘贴合在轴向转换固定座的内壁，转动块的内缘与径向动力轴同轴心。

2.根据权利要求1所述的一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架，其特征在于，所述径向动力轴上可转动地连接有传动圆锥齿轮，所述径向动力轴上连接有离合器同步装置，离合器同步装置包括拨叉驱动组件和啮合传动组件，啮合传动组件包括滑动连接在径向动力轴上的啮合齿轮和可与啮合齿轮啮合的同步锁环，拨叉驱动组件包括拨叉环和固定连接在径向动力轴上的离合套，拨叉环的内环齿槽与离合套外周的齿廓啮合，拨叉环的内环齿槽可沿着离合套外周的齿廓滑动，拨叉环外环的滑槽中安装有拨叉，拨叉环的内环齿槽可与同步锁环啮合，所述拨叉末端安装有定位螺栓，所述动力盘外的定位螺栓上套有铜套，铜套固定在动力盘上，定位螺栓上套装有弹簧，弹簧的一端抵触在铜套外端，弹簧的另一端抵触在定位螺栓的末端，弹簧处于自然状态时，拨叉环与同步锁环脱开，啮合齿轮脱离传动圆锥齿轮，弹簧处于压缩状态时，拨叉朝着传动圆锥齿轮所在方向移动，拨叉环与同步锁环啮合，同步锁环推动啮合齿轮使啮合齿轮的圆锥端面压紧在传动圆锥齿轮上。

3.根据权利要求2所述的一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架，其特征在于，所述转盘外壳上固定安装有黄铜推板，黄铜推板相对动力盘一端的端面上设有梯形凸台，所述定位螺栓在梯形凸台的抵触力作用下可驱动拨叉进行往返运动，实现拨叉环和同步锁环的啮合及拨叉环和同步锁环的脱离。

4.根据权利要求2所述的一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架，其特征在于，所述固定支撑架的后端固定连接有切削动力变频电机，所述切削动力变频电机的主轴经联轴器连接有动力连接杆，所述动力连接杆远离联轴器的一端连接有动力传接盘，所述动力传接盘远离动力连接杆的一端连接有中心定位轴，所述动力传接盘的末端连接有与传动圆锥齿轮啮合的主驱动圆锥齿轮。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架，其特征在于，所述转盘外壳下部的外侧固定连接有伺服电机，所述伺服电机上连接有蜗杆，蜗杆的两端可转动地连接在转盘外壳上，转盘外壳上可转动地连接有与动力盘同轴心且和蜗杆相配合的蜗轮，所述蜗轮与动力盘连接。

6.根据权利要求5所述的一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架，其特征在于，所述转盘外壳内连接有支撑内环，所述蜗轮的内环面可转动地连接在支撑内环上，蜗轮的前端面固定连接有连接环，所述动力盘的后端面固定连接有过渡盘，连接环和过渡盘连接。

7.根据权利要求6所述的一种径轴向刀杆复合且安装角度可调的动力刀架，其特征在于，所述过渡盘上排布有若干定位孔，转盘外壳外固定连接有至少一个固定板，所述固定板上固定连接有定位气缸，所述定位气缸上连接有可做往复直线移动的导杆，固定板上开有中心通孔，导杆可经中心通孔插进任一定位孔内。

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