CN115609033B - 一种具有高压中心出水结构的动力刀塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高压中心出水结构的动力刀塔，涉及刀塔技术领域，包括电机、同步带、刀塔主体以及刀盘和刀座，所述刀座可拆卸的安装在刀盘上，刀盘转动安装在刀塔主体上，所述动力刀塔包括传动轴，所述传动轴一端安装有齿轮盘，所述齿轮盘与刀座上传动用的齿轮啮合传动，所述传动轴另一端安装有同步齿轮，所述电机通过同步带驱动传动轴转动，所述同步齿轮与同步带啮合传动；在电机的驱动下，所述传动轴带动外齿盘或者内齿盘转动，所述外齿盘与内齿盘的转向相反。传动轴通过两个棘轮以及一个同步齿轮即可实现正反转输出，本申请中实现正反转输出的结构简单，占用空间小，便于维修。

Description

一种具有高压中心出水结构的动力刀塔

技术领域

本发明涉及刀塔技术领域，具体为一种具有高压中心出水结构的动力刀塔。

背景技术

数控车床是机械加工行业通用的设备，应用广泛，精密零部件加工均采用数控车床，在数控车床的条件下，实现了零部件加工的自动化，而且车床配合数控系统可以完成各种回转加工的工艺，其使用率在所有机加工设备中位居第一。

车床加工不同类型的零部件时，需要进行钻孔、镗孔等操作，刀塔是用于车床上的重要组成部分，用于加工待加工的零部件。现有技术中的刀塔在加工过程中，通过旋转刀盘，可以实现不同工位的刀头更换，但在现有技术中，在加工时，刀盘上的所有刀头一起旋转，造成输出功率损失，转速不高，噪音大等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高压中心出水结构的动力刀塔，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有高压中心出水结构的动力刀塔，包括电机、同步带、刀塔主体以及刀盘和刀座，所述刀座可拆卸的安装在刀盘上，刀盘转动安装在刀塔主体上，所述动力刀塔包括传动轴，所述传动轴一端安装有齿轮盘，所述齿轮盘与刀座上传动用的齿轮啮合传动，所述传动轴另一端安装有同步齿轮，所述电机通过同步带驱动传动轴转动，所述同步齿轮与同步带啮合传动；

所述齿轮盘包括外齿盘、内齿盘，所述内齿盘转动安装在外齿盘内侧，所述外齿盘及内齿盘均与传动轴连接；

在电机的驱动下，所述传动轴带动外齿盘或者内齿盘转动，所述外齿盘与内齿盘的转向相反。

所述传动轴包括外轴、内轴，所述内轴通过轴承安装在外轴内，所述外轴外侧安装有轴承，外轴通过轴承与刀塔主体连接，所述外轴内侧安装有外棘轮，所述内轴外侧安装有内棘轮，所述外轴与外齿盘连接，所述内轴与内齿盘连接，内轴一端贯穿内齿盘；

所述同步齿轮与外棘轮啮合传动，同步齿轮与内棘轮啮合传动。外齿盘以及内齿盘在刀座7上的齿轮的阻碍下停止运动，外齿盘与内齿盘之间通过轴承连接。外轴和内轴套设在一起组成传动轴，同步齿轮在同步带的驱动下转动，同步齿轮与外轴以及内轴上的棘轮啮合传动，外轴内侧安装外棘轮，内轴外侧安装有内棘轮，当同步齿轮通过外棘轮带动外轴转动时，内轴在内齿盘的阻碍下保持不动，内棘轮在内轴上空转；当同步齿轮通过内棘轮带动内轴转动时，外轴在外齿盘的阻碍下保持不动，外棘轮在外轴上空转；外轴和内轴的转动方向相反。

所述外棘轮与内棘轮在同一竖直平面上，所述外棘轮的内圈与同步齿轮的外侧轮齿啮合，所述内棘轮的外圈与同步齿轮的内侧轮齿啮合。同步齿轮一端的内外侧均加工有斜齿槽，外棘轮的内圈安装有斜轮齿，内棘轮的外圈上也安装有斜轮齿，内圈上的斜轮齿以及外圈上的斜轮齿均与斜齿槽啮合。传动轴通过两个棘轮（即外棘轮和内棘轮）以及一个同步齿轮即可实现正反转输出，本申请中实现正反转输出的结构简单，占用空间小，便于维修。

所述刀塔主体外侧安装有进水管，刀塔主体内部开设有冷却进水口，所述刀盘上开设有冷却出水口一以及冷却出水口二，所述刀塔主体内部以及刀盘内部均设置有流道，位于刀塔主体上的所述流道将进水管与冷却进水口连通，位于刀盘上的所述流道将冷却出水口一以及冷却出水口二与刀盘内部空间连通；

所述外轴与冷却进水口连通，所述外轴上开设有导流口，所述内轴内部开设有冷却流道，冷却流道连通刀盘内部空间，所述内轴上在冷却流道的外侧开设有进液口，所述内轴外侧设置有两个旋转动密封圈，所述导流口以及进液口位于两个旋转动密封圈之间的区域内；

所述刀盘内部安装有分流管网，所述分流管网的主管道与内轴上的冷却流道连通，主管道与内轴转动连接，分流管网上的支管通过流道与冷却出水口一以及冷却出水口二连通。进水管通过管道连接高压供水泵，高压供水泵将冷却液灌输到进水管中，冷却液通过冷却进水口、导流口以及进液口进入到冷却流道中，冷却液再通过分流管网流入冷却出水口一以及冷却出水口二中，刀座上安装有出水管，出水管上串接有阀门，阀门位于刀座中，在阀门的控制下，冷却液流出出水管或者被截留在冷却出水口处（即冷却出水口一和冷却出水口二中）。

所述内轴上设置有两个磁极板，两个磁极板相对的端面上均设置有若干永磁体，位于两个磁极板上的永磁体相对一端的磁极为异名磁极；

所述外轴内侧在两个磁极板之间安装有若干线圈管，所述线圈管上设置有导线，若干所述线圈管串联后接入整流电路，所述整流电路设置在外轴上；

所述内轴的冷却流道内设置有若干冷却板，每个所述冷却板均与整流电路的输出端连接。整流电路（图中并未画出）对导线产生的电流方向进行调控，使电流始终从一个相同的方向输出。磁极板为永磁体的安装提供支撑，磁极板跟随内轴转动，在磁极板转动时，使线圈管上的导线被迫切割磁感线并产生电流，电流输入到整流电路，整流电路将电流传输到冷却板中，电流从冷却板的一端流入并从另一端流出，冷却板利用珀尔帖效应进行吸热制冷，冷却板对冷却流道中的冷却液进行降温，防止冷却液在吸收设备运转产生的热量后升温，提高冷却液对车削作业时的降温效果；线圈管安装在外轴上，外轴转动时，线圈管跟随外轴一同运动，线圈管上的导线主动切割磁感线，由于主轴的转动方向和内轴的转动方向相反，因此需要整流电路对导线传输的电路进行整流，使电流从一个方向流出，线圈管跟随外轴转动时，导线将电流传输到整流电路中。利用外轴与内轴之间的转动设计，在外轴和内轴上设置导线和永磁体，用以实现发电，为降温冷却液供电。

每个所述冷却板两端均安装有导电柱，所述导电柱镶嵌在内轴的轴体上，所述导电柱的一端设置有盖帽，所述盖帽外端面的纵截面为弧形；

所述内轴上转动安装有两个导环，两个所述导环分别覆盖在冷却板两端的导电柱上，每个所述导环上均安装有支架，所述支架一端固定在外轴内壁上，所述整流电路与导环电连接，所述导环通过盖帽、导电柱与冷却板电连接。支架并未在图中画出，内轴与盖帽、导电柱以及冷却板之间设置有绝缘层。

所述冷却板包括金属板以及镶嵌在金属板两端的两种不同类型的半导体，两种不同类型的半导体分别与两个导电柱连接。

所述导电柱由两个圆台以及一个圆柱组成，其中一个所述圆台与圆柱之间通过超声波振动焊进行连接，两个所述圆台的上端面相对；

所述盖帽的纵截面呈“C”型，盖帽一端嵌入内轴内。导电柱两端圆台的设置以及盖帽嵌入内轴，均用于提高导电柱与内轴之间的密封性，防止高压冷却液从导电柱处泄露。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、同步齿轮一端的内外侧均加工有斜齿槽，外棘轮的内圈安装有斜轮齿，内棘轮的外圈上也安装有斜轮齿，内圈上的斜轮齿以及外圈上的斜轮齿均与斜齿槽啮合。传动轴通过两个棘轮以及一个同步齿轮即可实现正反转输出，本申请中实现正反转输出的结构简单，占用空间小，便于维修。

2、利用外轴与内轴之间的转动设计，在外轴和内轴上设置导线和永磁体，用以实现发电，为降温冷却液供电，电流输入到整流电路，整流电路将电流传输到冷却板中，电流从冷却板的一端流入并从另一端流出，冷却板利用珀尔帖效应进行吸热制冷，冷却板对冷却流道中的冷却液进行降温，防止冷却液在吸收设备运转产生的热量后升温，提高冷却液对车削作业时的降温效果。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构立体图；

图2是本发明的刀盘立体图；

图3是本发明的电机与传动轴之间的传动示意图；

图4是本发明的冷却液流动路径简图；

图5是本发明的传动轴内部示意图；

图6是本发明的外棘轮与内棘轮之间的位置示意图；

图7是本发明的内轴中安装冷却板的立体图；

图8是本发明的内轴的部分半剖图；

图9是本发明的图8中B区域的局部放大图。

图中：

1、电机；

2、同步带；

3、传动轴；301、外轴；302、内轴；303、外棘轮；3031、内圈；304、内棘轮；3041、外圈；305、同步齿轮；306、磁极板；307、线圈管；308、冷却板；309、导环；310、导电柱；311、盖帽；

4、刀塔主体；

5、齿轮盘；501、外齿盘；502、内齿盘；

6、刀盘；

7、刀座；

8a、进水管；

8b、冷却进水口；

8c、冷却出水口一；

8d、冷却出水口二；

9、旋转动密封圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图9，本发明提供技术方案：一种具有高压中心出水结构的动力刀塔，包括电机1、同步带2、刀塔主体4以及刀盘6和刀座7，刀座7可拆卸的安装在刀盘6上，刀盘6转动安装在刀塔主体4上，电机1为伺服电机，动力刀塔还包括传动轴3，传动轴3一端安装有齿轮盘5，齿轮盘5与刀座7上传动用的齿轮啮合传动，传动轴3另一端安装有同步齿轮305，电机1通过同步带2驱动传动轴3转动，同步齿轮305与同步带2啮合传动；

刀塔主体4外侧安装有进水管8a，刀塔主体4内部开设有冷却进水口8b，刀盘6上开设有冷却出水口一8c以及冷却出水口二8d，刀塔主体4内部以及刀盘6内部均设置有流道，位于刀塔主体4上的流道将进水管8a与冷却进水口8b连通，位于刀盘6上的流道将冷却出水口一8c以及冷却出水口二8d与刀盘6内部空间连通。

传动轴3包括外轴301、内轴302，内轴302通过轴承安装在外轴301内，外轴301外侧安装有轴承，外轴301通过轴承与刀塔主体4连接，外轴301内侧安装有外棘轮303，内轴302外侧安装有内棘轮304；

同步齿轮305与外棘轮303啮合传动，同步齿轮305与内棘轮304啮合传动。

外棘轮303与内棘轮304在同一竖直平面上，外棘轮303的内圈3031与同步齿轮305的外侧轮齿啮合，内棘轮304的外圈3041与同步齿轮305的内侧轮齿啮合。同步齿轮305一端的内外侧均加工有斜齿槽，外棘轮303的内圈3031安装有斜轮齿，内棘轮304的外圈3041上也安装有斜轮齿，内圈3031上的斜轮齿以及外圈3041上的斜轮齿均与斜齿槽啮合。传动轴3通过两个棘轮即外棘轮303和内棘轮304以及一个同步齿轮305即可实现正反转输出。

外轴301与冷却进水口8b连通，外轴301上开设有导流口，内轴302内部开设有冷却流道，冷却流道连通刀盘6内部空间，内轴302上在冷却流道的外侧开设有进液口，内轴302外侧设置有两个旋转动密封圈9，导流口以及进液口位于两个旋转动密封圈9之间的区域内；

刀盘6内部安装有分流管网，分流管网的主管道与内轴302上的冷却流道连通，主管道与内轴302转动连接，分流管网上的支管通过流道与冷却出水口一8c以及冷却出水口二8d连通。

内轴302上设置有两个磁极板306，两个磁极板306相对的端面上均设置有若干永磁体，位于两个磁极板306上的永磁体相对一端的磁极为异名磁极；

外轴301内侧在两个磁极板306之间安装有若干线圈管307，线圈管307上设置有导线，若干线圈管307串联后接入整流电路，整流电路设置在外轴301上；

内轴302的冷却流道内设置有若干冷却板308，每个冷却板308均与整流电路的输出端连接。整流电路对导线产生的电流方向进行调控，使电流始终从一个相同的方向输出。磁极板306为永磁体的安装提供支撑，磁极板306跟随内轴302转动，在磁极板306转动时，使线圈管307上的导线被迫切割磁感线并产生电流，电流输入到整流电路，整流电路将电流传输到冷却板308中，电流从冷却板308的一端流入并从另一端流出，冷却板308利用珀尔帖效应进行吸热制冷，冷却板308对冷却流道中的冷却液进行降温，防止冷却液在吸收设备运转产生的热量后升温；线圈管307安装在外轴301上，外轴301转动时，线圈管307跟随外轴301一同运动，线圈管307上的导线主动切割磁感线，由于主轴301的转动方向和内轴302的转动方向相反，因此需要整流电路对导线传输的电路进行整流，使电流从一个方向流出，线圈管307跟随外轴301转动时，导线将电流传输到整流电路中。利用外轴301与内轴302之间的转动设计，在外轴301和内轴302上设置导线和永磁体，用以实现发电，为降温冷却液供电。

每个冷却板308两端均安装有导电柱310，导电柱310镶嵌在内轴302的轴体上，导电柱310的一端设置有盖帽311，盖帽311外端面的纵截面为弧形；

内轴302上转动安装有两个导环309，两个导环309分别覆盖在冷却板308两端的导电柱310上，每个导环309上均安装有支架，支架一端固定在外轴301内壁上，整流电路与导环309电连接，导环309通过盖帽311、导电柱310与冷却板308电连接。内轴302与盖帽311、导电柱310以及冷却板308之间设置有绝缘层。

冷却板308包括金属板以及镶嵌在金属板两端的两种不同类型的半导体，两种不同类型的半导体分别与两个导电柱310连接。

导电柱310由两个圆台以及一个圆柱组成，其中一个圆台与圆柱之间通过超声波振动焊进行连接，两个圆台的上端面相对；

盖帽311的纵截面呈“C”型，盖帽311一端嵌入内轴302内。导电柱310两端圆台的设置以及盖帽311嵌入内轴302，均用于提高导电柱310与内轴302之间的密封性，防止高压冷却液从导电柱310处泄露。

齿轮盘5包括外齿盘501、内齿盘502，内齿盘502转动安装在外齿盘501内侧，外轴301与外齿盘501连接，内轴302与内齿盘502连接，内轴302一端贯穿内齿盘502；

在电机1的驱动下，外轴301带动外齿盘501或者内轴302带动内齿盘502转动，外齿盘501与内齿盘502的转向相反。

本发明的工作原理：

将动力刀塔安装在车床中，对工件进行加工时，电机1通过同步带2带动传动轴3转动。

同步齿轮305在同步带2的驱动下转动，同步齿轮305与外轴301以及内轴302上的棘轮啮合传动，外轴301内侧安装外棘轮303，内轴302外侧安装有内棘轮304，当同步齿轮305通过外棘轮303带动外轴301转动时，内轴302在内齿盘502的阻碍下保持不动，内棘轮304在内轴302上空转；当同步齿轮305通过内棘轮304带动内轴302转动时，外轴301在外齿盘501的阻碍下保持不动，外棘轮303在外轴301上空转；外轴301和内轴302的转动方向相反。

外齿盘501以及内齿盘502在传动轴3的驱动下转动，并分别对刀座7上的齿轮进行传动，使刀座7上的刀具高速转动，利用高速运动的刀具对工件进行作业。

进水管8a通过管道连接高压供水泵，高压供水泵将冷却液灌输到进水管8a中，冷却液通过冷却进水口8b、导流口以及进液口进入到冷却流道中，冷却液再通过分流管网流入冷却出水口一8c以及冷却出水口二8d中，刀座7上安装有出水管，出水管上串接有阀门，阀门位于刀座7中，在阀门的控制下，冷却液流出出水管或者被截留在冷却出水口处（即冷却出水口一8c和冷却出水口二8d中）。冷却液在管道的导流下喷射在刀具与工件之间，用于降温。

外轴301转动时，线圈管307跟随外轴301一同运动，线圈管307上的导线主动切割磁感线，由于主轴301的转动方向和内轴302的转动方向相反，因此需要整流电路对导线传输的电路进行整流，使电流从一个方向流出，线圈管307跟随外轴301转动时，导线将电流传输到整流电路中；

磁极板306跟随内轴302转动，在内轴302以及磁极板306转动时，使线圈管307上的导线被迫切割磁感线并产生电流，电流输入到整流电路；

整流电路将电流传输到冷却板308中，电流从冷却板308的一端流入并从另一端流出，冷却板308利用珀尔帖效应进行吸热制冷，冷却板308对冷却流道中的冷却液进行降温，防止冷却液在吸收设备运转产生的热量后升温。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有高压中心出水结构的动力刀塔，包括电机（1）、同步带（2）、刀塔主体（4）以及刀盘（6）和刀座（7），所述刀座（7）可拆卸的安装在刀盘（6）上，刀盘（6）转动安装在刀塔主体（4）上，其特征在于：所述动力刀塔包括传动轴（3），所述传动轴（3）一端安装有齿轮盘（5），所述齿轮盘（5）与刀座（7）上传动用的齿轮啮合传动，所述传动轴（3）另一端安装有同步齿轮（305），所述电机（1）通过同步带（2）驱动传动轴（3）转动，所述同步齿轮（305）与同步带（2）啮合传动；

所述齿轮盘（5）包括外齿盘（501）、内齿盘（502），所述内齿盘（502）转动安装在外齿盘（501）内侧；

所述传动轴（3）包括外轴（301）、内轴（302），所述内轴（302）通过轴承安装在外轴（301）内，所述外轴（301）通过轴承与刀塔主体（4）连接，所述外轴（301）内侧安装有外棘轮（303），所述内轴（302）外侧安装有内棘轮（304），所述外轴（301）与外齿盘（501）连接，所述内轴（302）与内齿盘（502）连接，内轴（302）一端贯穿内齿盘（502）；

所述外棘轮（303）与内棘轮（304）在同一竖直平面上，所述外棘轮（303）的内圈（3031）与同步齿轮（305）的外侧轮齿啮合，所述内棘轮（304）的外圈（3041）与同步齿轮（305）的内侧轮齿啮合；

当同步齿轮（305）通过外棘轮（303）带动外轴（301）转动时，内轴（302）保持不动，内棘轮（304）在内轴（302）上空转；

当同步齿轮（305）通过内棘轮（304）带动内轴（302）转动时，外轴（303）保持不动，外棘轮（303）在外轴（303）上空转；

所述刀塔主体（4）外侧安装有进水管（8a），刀塔主体（4）内部开设有冷却进水口（8b），所述刀盘（6）上开设有冷却出水口一（8c）以及冷却出水口二（8d），所述刀塔主体（4）内部以及刀盘（6）内部均设置有流道，位于刀塔主体（4）上的所述流道将进水管（8a）与冷却进水口（8b）连通，位于刀盘（6）上的所述流道将冷却出水口一（8c）以及冷却出水口二（8d）与刀盘（6）内部空间连通；

所述外轴（301）与冷却进水口（8b）连通，所述外轴（301）上开设有导流口，所述内轴（302）内部开设有冷却流道，冷却流道连通刀盘（6）内部空间，所述内轴（302）上在冷却流道的外侧开设有进液口，所述内轴（302）外侧设置有两个旋转动密封圈（9），所述导流口以及进液口位于两个旋转动密封圈（9）之间的区域内；

所述刀盘（6）内部安装有分流管网，所述分流管网的主管道与内轴（302）上的冷却流道连通，主管道与内轴（302）转动连接，分流管网上的支管通过流道与冷却出水口一（8c）以及冷却出水口二（8d）连通。

2.根据权利要求1所述的一种具有高压中心出水结构的动力刀塔，其特征在于：所述内轴（302）上设置有两个磁极板（306），两个磁极板（306）相对的端面上均设置有若干永磁体，位于两个磁极板（306）上的永磁体相对一端的磁极为异名磁极；

所述外轴（301）内侧在两个磁极板（306）之间安装有若干线圈管（307），所述线圈管（307）上设置有导线，若干所述线圈管（307）串联后接入整流电路，所述整流电路设置在外轴（301）上；

所述内轴（302）的冷却流道内设置有若干冷却板（308），每个所述冷却板（308）均与整流电路的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有高压中心出水结构的动力刀塔，其特征在于：每个所述冷却板（308）两端均安装有导电柱（310），所述导电柱（310）镶嵌在内轴（302）的轴体上，所述导电柱（310）的一端设置有盖帽（311），所述盖帽（311）外端面的纵截面为弧形；

所述内轴（302）上转动安装有两个导环（309），两个所述导环（309）分别覆盖在冷却板（308）两端的导电柱（310）上，每个所述导环（309）上均安装有支架，所述支架一端固定在外轴（301）内壁上，所述整流电路与导环（309）电连接，所述导环（309）通过盖帽（311）、导电柱（310）与冷却板（308）电连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有高压中心出水结构的动力刀塔，其特征在于：所述冷却板（308）包括金属板以及镶嵌在金属板两端的两种不同类型的半导体，两种不同类型的半导体分别与两个导电柱（310）连接。

5.根据权利要求3所述的一种具有高压中心出水结构的动力刀塔，其特征在于：所述导电柱（310）由两个圆台以及一个圆柱组成，其中一个所述圆台与圆柱之间通过超声波振动焊进行连接，两个所述圆台的上端面相对；

所述盖帽（311）的纵截面呈“C”型，盖帽（311）一端嵌入内轴（302）内。