CN209902673U - 一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，底板的顶部固定安装有第一箱体，所述第一箱体的中心位置安装有回转轴，所述回转轴上安装有第一从动盘，所述第一从动盘与用于驱动其转动的两级传动机构相连，所述两级传动机构设置在箱体的内部并与提供动力的第一伺服电机相连；所述回转轴的顶部安装有回转台，所述回转台的顶部通过螺杆调节机构可调节的安装有顶部装夹台，在顶部装夹台的顶部一侧安装有用于带动工件做旋转分度的工件旋转机构，所述工件旋转机构的动力输出端安装有工件装夹机构。此回转工作台具有双回转轴，可实现双回转轴联动的空间曲面铣削加工，应用双弧面凸轮减速机构，以减少使用蜗轮蜗杆啮合传动时的摩擦损耗。

Description

一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台

技术领域

本实用新型涉及一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，属于机械制造装备领域。

背景技术

机械装备制造业是一国工业之基石，它为新技术、新产品的开发提供重要手段，是不可或缺的战略性产业。伴随着我国经济不断快速发展，经济转型的迫切需求，机械制造业不可避免地向着高、精、尖层次迈进。而其中数控机床的发展至关重要。数控回转工作台的精度高低会直接影响到数控机床的加工精度。弧面凸轮机构是一种适用于中、高速机械设备中的空间凸轮传动机构。该传动机构传动传动精度高、性能稳定、冲击振动小，传动效率高。

现有普遍采用的蜗轮蜗杆传动回转工作台由伺服电机驱动齿轮传动，带动蜗轮蜗杆，使工作台旋转。蜗轮蜗杆传动，存在传动过程中传动效率低、摩擦磨损严重、加工成本高的缺点。鉴于此，本申请提出了“一种双弧面凸轮驱动的数控回转工作台”这一解决方案。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，此回转工作台采用，双弧面凸轮减速机构，以减少使用蜗轮蜗杆啮合传动时的摩擦损耗，提高传动效率和传动装置的承载能力。通过弧面凸轮减速装置，消除传动啮合间隙，并在啮合面间无间隙状态下，无需外加装置实现自锁静止定位，显著提高机械加工精度。

为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，它包括底板，所述底板的顶部固定安装有第一箱体，所述第一箱体的中心位置安装有回转轴，所述回转轴上安装有第一从动盘，所述第一从动盘与用于驱动其转动的两级传动机构相连，所述两级传动机构设置在箱体的内部并与提供动力的第一伺服电机相连；所述回转轴的顶部安装有回转台，所述回转台的顶部通过螺杆调节机构可调节的安装有顶部装夹台，在顶部装夹台的顶部一侧安装有用于带动工件做旋转分度的工件旋转机构，所述工件旋转机构的动力输出端安装有工件装夹机构。

所述回转轴的底端通过推力球轴承支撑在底板上，回转轴的上部通过第一轴承支撑在第一箱体的中心位置。

所述两级传动机构包括齿轮减速机构和凸轮减速机构；所述齿轮减速机构包括安装在第一伺服电机输出轴上的第一主动齿轮，所述第一主动齿轮的两侧同时与两个对称布置的第一从动齿轮啮合传动，所述第一从动齿轮安装在凸轮减速结构的第一弧面凸轮的轴端，所述第一弧面凸轮的两端通过第二轴承支撑在第一轴承座上，所述第二轴承通过第一轴承盖固定在第一轴承座上，所述第一弧面凸轮与均布安装在第一从动盘外缘上的第一滚子啮合传动。

所述第一弧面凸轮共有两组，并呈平行对称布置，分别同时与第一从动盘两侧的第一滚子啮合传动。

所述螺杆调节机构包括固定在回转台顶部的滑轨，所述滑轨与安装在顶部装夹台底部的滑块构成滑动配合，在顶部装夹台的底部安装有螺母套，所述螺母套与传动螺杆构成螺纹传动配合，所述传动螺杆通过轴承座支撑在回转台的顶部，所述传动螺杆的末端安装有手轮。

所述工件旋转机构包括固定在顶部装夹台上的第二箱体，所述第二箱体的外侧壁上固定有第二伺服电机，所述第二伺服电机的外部安装有电机罩，所述第二伺服电机的输出轴安装有第二主动齿轮，所述第二主动齿轮与第二从动齿轮啮合传动，所述第二从动齿轮安装在第二弧面凸轮的轴端，所述第二弧面凸轮的两端通过第三轴承支撑安装在第二轴承座上，所述第三轴承通过第二轴承盖固定在第二轴承座上，所述第二弧面凸轮与均布在第二从动盘外缘上的第二滚子啮合传动，所述第二从动盘安装在从动轴上，所述从动轴的两端通过第四轴承支撑安装在第二箱体上；所述从动轴的外伸轴端与工件装夹机构相连。

所述工件装夹机构包括转动盘，所述转动盘与工件旋转机构的从动轴相连，所述转动盘的另一端面通过均布的螺栓固定安装有支撑座，所述支撑座的内部安装有快换芯轴，所述快换芯轴的另一端通过压紧螺母固定待加工的工件。

所述快换芯轴的侧面设置有用于对其支撑的顶尖机构，所述顶尖机构包括电动顶尖支座，所述电动顶尖支座固定安装在顶部装夹台上，所述电动顶尖支座的顶部固定有电动顶尖主体，所述电动顶尖主体内部安装有电动顶尖，所述电动顶尖与设置在电动顶尖主体内部的丝母固定相连，所述丝母与支撑在电动顶尖主体内部的丝杆构成丝杆传动配合，所述丝杆的尾部通过联轴器与用于驱动其转动的第三伺服电机相连。

两个所述第一弧面凸轮的螺旋方向相反，并使两个第一弧面凸轮分别与第一从动盘接触面始终无侧隙啮合，平稳旋转。

所述快换芯轴采用双头螺柱形，其中一端通过螺母与支撑座固定相连，另一端与压紧螺母相配合，并对工件装夹。

本实用新型有如下有益效果：

1、本实用新型结合对称布置和第一弧面凸轮减速机构的特点，提出了一种双弧面凸轮驱动数控机床回转工作台，第一弧面凸轮对称分布在第一从动盘两侧，使参与啮合的滚子数翻倍，提高了稳定性和承载能力，同时具备弧面凸轮传动效率高、能耗低、发热小、传动平稳、灵敏度高、高精度等特点；相对于普通机床回转工作台，双弧面凸轮驱动数控机床回转工作台在高精度应用场合将具有更大的潜力；工件装夹机构也采用弧面凸轮减速传动机构，进一步提高加工精度。该回转工作台能适应多品种弧面凸轮铣削加工需要，包括间歇分度多头凸轮、ATC用弧面凸轮、滚子齿式传动用凸轮等。

2、本实用新型的回转工作台的传动机构采用双侧布置的弧面凸轮，有利于提高加工工件的精度，同时解决了单侧传动机构承受载荷大、传动机构寿命低的问题，保证切削工件的运动平稳性以及产生经济效益。

3、本实用新型的弧面凸轮减速机构由两个第一弧面凸轮和径向放射性均布有多个第一滚子的第一从动盘组成，工作中第一弧面凸轮做匀速运动，与凸轮共轭啮合的分度盘根据所设计的运功的规律做连续运动运动。与蜗轮蜗杆、齿轮减速箱等其他减速机构相比，弧面凸轮减速机构具有精度高、高速性能好、结构紧凑、体积小、寿命长、噪声低等特点。该机构可代替传统的蜗轮蜗杆减速机构，实现大扭矩、大传动比、多级输出的传动，且传动效率高，可提高40%以上，高效节能。

4、本实用新型的数控机床采用双回转轴对工件进行旋转加工，从而完成对有复杂曲线的曲面形状的空间曲面进行加工。采用两级传动装置，通过伺服电机带动齿轮传动，进而传递给圆柱滚子弧面凸轮传动机构，驱动工作台和凸轮铣削专用夹具转动。两个回转轴均采用圆柱滚子弧面凸轮传动，圆柱滚子弧面凸轮机构传动误差小，可提高加工精度。

5、本实用新型采用快换芯轴对工件进行定位夹紧，快换芯轴为双头螺柱形，右侧用螺母对芯轴和支撑座连接，左侧对工件进行定位夹紧，工件为以工件的内孔作为定位基准。支撑座侧面开口方便拧紧芯轴螺母，托盘上下料方便快捷实用，效率高。

6、本实用新型尾座采用电动尾座驱动，顶紧快换芯轴，防止其圆跳动误差，一改传统机床中使用手轮进行驱动，有利于实现自动控制以及智能化。第三伺服电机带动丝杆旋转，丝母做直线运动，伺服电机安装在电机顶尖支座上，用联轴器与丝杆轴头连接。电动顶尖主体通过螺栓连接固定在工作台上，即可实现电动顶尖对快换芯轴进行固定。

7、通过上述结构的螺杆调节机构能够方便的调节顶部装夹台在回转台顶部的位置。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型第一个视角的三维图。

图2为本实用新型第二个视角的三维图。

图3为本实用新型两级传动机构的结构图。

图4为本实用新型第一箱体与两级传动机构之间的配合安装结构图。

图5为本实用新型工件旋转机构的结构图。

图中：第三伺服电机1、联轴器2、电动顶尖主体3、电动顶尖支座4、电动顶尖5、快换芯轴6、压紧螺母7、工件8、支撑座9、螺栓10、转动盘11、第二箱体12、底板13、手轮14、第一箱体15、第一伺服电机16、第一主动齿轮17、第一从动齿轮18、第一轴承19、第一弧面凸轮20、第二轴承21、第一滚子22、第一从动盘23、第一轴承座24、回转轴25、推力球轴承26、第二弧面凸轮27、第二轴承盖28、第二轴承座29、第四轴承30、从动轴31、第二从动盘32、第二滚子33、第二伺服电机34、电机罩35、第二从动齿轮36、第二主动齿轮37、第三轴承38、回转台39、顶部装夹台40、滑轨41、滑块42。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

参见图1-5，一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，它包括底板13，所述底板13的顶部固定安装有第一箱体15，所述第一箱体15的中心位置安装有回转轴25，所述回转轴25上安装有第一从动盘23，所述第一从动盘23与用于驱动其转动的两级传动机构相连，所述两级传动机构设置在箱体15的内部并与提供动力的第一伺服电机16相连；所述回转轴25的顶部安装有回转台39，所述回转台39的顶部通过螺杆调节机构可调节的安装有顶部装夹台40，在顶部装夹台40的顶部一侧安装有用于带动工件做旋转分度的工件旋转机构，所述工件旋转机构的动力输出端安装有工件装夹机构。通过采用上述回转工作台采用铣削加工空间凸轮，应用双弧面凸轮减速机构，以减少使用蜗轮蜗杆啮合传动时的摩擦损耗，提高传动效率和传动装置的承载能力。通过弧面凸轮减速装置，消除传动接触面间隙，并在接触面间无间隙状态下，实现无偏转静止定位，显著提高精加工机械的加工精度。

进一步的，所述回转轴25的底端通过推力球轴承26支撑在底板13上，回转轴25的上部通过第一轴承19支撑在第一箱体15的中心位置。通过上述的支撑方式使其能够承受轴向力。

进一步的，所述两级传动机构包括齿轮减速机构和凸轮减速机构；所述齿轮减速机构包括安装在第一伺服电机16输出轴上的第一主动齿轮17，所述第一主动齿轮17的两侧同时与两个对称布置的第一从动齿轮18啮合传动，所述第一从动齿轮18安装在凸轮减速结构的第一弧面凸轮20的轴端，所述第一弧面凸轮20的两端通过第二轴承21支撑在第一轴承座24上，所述第二轴承21通过第一轴承盖固定在第一轴承座24上，所述第一弧面凸轮20与均布安装在第一从动盘23外缘上的第一滚子22啮合传动。所述第一弧面凸轮20共有两组，并呈平行对称布置，分别同时与第一从动盘23两侧的第一滚子22啮合传动。通过两个第一弧面凸轮的螺旋槽与第一从动盘的传动销轴啮合传动，驱使第一从动盘及回转轴25旋转，两级减速传动机构置于箱体内，其两级减速传动机构的回转轴25通过定位盘与设置于箱体表面的回转台39连接；在启动齿轮减速机构的动力输入端连接的第一伺服电机16，即在预紧力的作用下，使两个第一弧面凸轮与第一从动盘接触面始终无间隙受力，平稳旋转。

进一步的，所述螺杆调节机构包括固定在回转台39顶部的滑轨41，所述滑轨41与安装在顶部装夹台40底部的滑块42构成滑动配合，在顶部装夹台40的底部安装有螺母套，所述螺母套与传动螺杆构成螺纹传动配合，所述传动螺杆通过轴承座支撑在回转台39的顶部，所述传动螺杆的末端安装有手轮14。通过上述螺杆调节机构，可以调节顶部装夹台40在滑轨上的移动，从而调节顶部装夹台40的移动，实现工件与刀具的快速对刀，节约加工时间，提高效益。

进一步的，所述工件旋转机构包括固定在顶部装夹台40上的第二箱体12，所述第二箱体12的外侧壁上固定有第二伺服电机34，所述第二伺服电机34的外部安装有电机罩35，所述第二伺服电机34的输出轴安装有第二主动齿轮37，所述第二主动齿轮37与第二从动齿轮36啮合传动，所述第二从动齿轮36安装在第二弧面凸轮27的轴端，所述第二弧面凸轮27的两端通过第三轴承38支撑安装在第二轴承座29上，所述第三轴承38通过第二轴承盖28固定在第二轴承座29上，所述第二弧面凸轮27与均布在第二从动盘32外缘上的第二滚子33啮合传动，所述第二从动盘32安装在从动轴31上，所述从动轴31的两端通过第四轴承30支撑安装在第二箱体12上；所述从动轴31的外伸轴端与工件装夹机构相连。工作过程中，通过第二伺服电机34，驱动第二主动齿轮37，再由第二主动齿轮37驱动第二从动齿轮36，进而通过第二从动齿轮36带动第二弧面凸轮27，通过第二弧面凸轮27驱动第二从动盘32，最终通过第二从动盘32驱动从动轴31，进而通过从动轴31带动工件转动。

进一步的，所述工件装夹机构包括转动盘11，所述转动盘11与工件旋转机构的从动轴31相连，所述转动盘11的另一端面通过均布的螺栓10固定安装有支撑座9，所述支撑座9的内部安装有快换芯轴6，所述快换芯轴6的另一端通过压紧螺母7固定待加工的工件8。通过上述的工件装夹机构能够实现工件的快速装夹。

进一步的，所述快换芯轴6的侧面设置有用于对其支撑的顶尖机构，所述顶尖机构包括电动顶尖支座4，所述电动顶尖支座4固定安装在顶部装夹台40上，所述电动顶尖支座4的顶部固定有电动顶尖主体3，所述电动顶尖主体3内部安装有电动顶尖5，所述电动顶尖5与设置在电动顶尖主体3内部的丝母固定相连，所述丝母与支撑在电动顶尖主体3内部的丝杆构成丝杆传动配合，所述丝杆的尾部通过联轴器2与用于驱动其转动的第三伺服电机1相连。

进一步的，两个所述第一弧面凸轮20的螺旋方向相反，并使两个第一弧面凸轮20分别与第一从动盘23接触面始终无间隙受力，平稳旋转。

进一步的，第一弧面凸轮20与第一从动盘啮合的滚子数目至少为6个。第二弧面凸轮27与第二从动盘啮合的滚子数目至少为6个。

进一步的，所述快换芯轴6采用双头螺柱形，其中一端通过螺母与支撑座9固定相连，另一端与压紧螺母7相配合，并对工件8装夹。快换芯轴与支撑座之间的的连接用螺纹连接固定，过渡连接有轴承以及调整垫片，以降低对支撑座的压力。凸轮数控铣削加工专用夹具用于加工圆柱状的工件，通过压紧螺母进行固定，从而完成空间凸轮的加工。

本实用新型的使用过程如下：

启动第一伺服电机16，通过第一伺服电机16驱动第一主动齿轮17，再由第一主动齿轮17同步驱动两个第一从动齿轮18，通过第一从动齿轮18同步驱动两个第一弧面凸轮20，通过第一弧面凸轮20驱动第一从动盘23，进而通过第一从动盘23带动第一轴承19，并最终驱动回转台39转动；与此同时，通过第二伺服电机34，驱动第二主动齿轮37，再由第二主动齿轮37驱动第二从动齿轮36，进而通过第二从动齿轮36带动第二弧面凸轮27，通过第二弧面凸轮27驱动第二从动盘32，最终通过第二从动盘32驱动从动轴31，进而通过从动轴31带动工件转动，进而实现工件的空间凸轮的加工。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，其特征在于：它包括底板（13），所述底板（13）的顶部固定安装有第一箱体（15），所述第一箱体（15）的中心位置安装有回转轴（25），所述回转轴（25）上安装有第一从动盘（23），所述第一从动盘（23）与用于驱动其转动的两级传动机构相连，所述两级传动机构设置在箱体（15）的内部并与提供动力的第一伺服电机（16）相连；所述回转轴（25）的顶部安装有回转台（39），所述回转台（39）的顶部通过螺杆调节机构可调节的安装有顶部装夹台（40），在顶部装夹台（40）的顶部一侧安装有用于带动工件做旋转分度的工件旋转机构，所述工件旋转机构的动力输出端安装有工件装夹机构。

2.根据权利要求1所述一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，其特征在于：所述回转轴（25）的底端通过推力球轴承（26）支撑在底板（13）上，回转轴（25）的上部通过第一轴承（19）支撑在第一箱体（15）的中心位置。

3.根据权利要求1所述一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，其特征在于：所述两级传动机构包括齿轮减速机构和凸轮减速机构；所述齿轮减速机构包括安装在第一伺服电机（16）输出轴上的第一主动齿轮（17），所述第一主动齿轮（17）的两侧同时与两个对称布置的第一从动齿轮（18）啮合传动，所述第一从动齿轮（18）安装在凸轮减速结构的第一弧面凸轮（20）的轴端，所述第一弧面凸轮（20）的两端通过第二轴承（21）支撑在第一轴承座（24）上，所述第二轴承（21）通过第一轴承盖固定在第一轴承座（24）上，所述第一弧面凸轮（20）与均布安装在第一从动盘（23）外缘上的第一滚子（22）啮合传动。

4.根据权利要求3所述一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，其特征在于：所述第一弧面凸轮（20）共有两组，并呈平行对称布置，分别同时与第一从动盘（23）两侧的第一滚子（22）啮合传动。

5.根据权利要求1所述一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，其特征在于：所述螺杆调节机构包括固定在回转台（39）顶部的滑轨（41），所述滑轨（41）与安装在顶部装夹台（40）底部的滑块（42）构成滑动配合，在顶部装夹台（40）的底部安装有螺母套，所述螺母套与传动螺杆构成螺纹传动配合，所述传动螺杆通过轴承座支撑在回转台（39）的顶部，所述传动螺杆的末端安装有手轮（14）。

6.根据权利要求1所述一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，其特征在于：所述工件旋转机构包括固定在顶部装夹台（40）上的第二箱体（12），所述第二箱体（12）的外侧壁上固定有第二伺服电机（34），所述第二伺服电机（34）的外部安装有电机罩（35），所述第二伺服电机（34）的输出轴安装有第二主动齿轮（37），所述第二主动齿轮（37）与第二从动齿轮（36）啮合传动，所述第二从动齿轮（36）安装在第二弧面凸轮（27）的轴端，所述第二弧面凸轮（27）的两端通过第三轴承（38）支撑安装在第二轴承座（29）上，所述第三轴承（38）通过第二轴承盖（28）固定在第二轴承座（29）上，所述第二弧面凸轮（27）与均布在第二从动盘（32）外缘上的第二滚子（33）啮合传动，所述第二从动盘（32）安装在从动轴（31）上，所述从动轴（31）的两端通过第四轴承（30）支撑安装在第二箱体（12）上；所述从动轴（31）的外伸轴端与工件装夹机构相连。

7.根据权利要求1或6所述一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，其特征在于：所述工件装夹机构包括转动盘（11），所述转动盘（11）与工件旋转机构的从动轴（31）相连，所述转动盘（11）的另一端面通过均布的螺栓（10）固定安装有支撑座（9），所述支撑座（9）的内部安装有快换芯轴（6），所述快换芯轴（6）的另一端通过压紧螺母（7）固定待加工的工件（8）。

8.根据权利要求7所述一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，其特征在于：所述快换芯轴（6）的侧面设置有用于对其支撑的顶尖机构，所述顶尖机构包括电动顶尖支座（4），所述电动顶尖支座（4）固定安装在顶部装夹台（40）上，所述电动顶尖支座（4）的顶部固定有电动顶尖主体（3），所述电动顶尖主体（3）内部安装有电动顶尖（5），所述电动顶尖（5）与设置在电动顶尖主体（3）内部的丝母固定相连，所述丝母与支撑在电动顶尖主体（3）内部的丝杆构成丝杆传动配合，所述丝杆的尾部通过联轴器（2）与用于驱动其转动的第三伺服电机（1）相连。

9.根据权利要求3所述一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，其特征在于：两个所述第一弧面凸轮（20）的螺旋方向相反，并使两个第一弧面凸轮（20）分别与第一从动盘（23）接触面始终无侧隙啮合，平稳旋转。

10.根据权利要求7所述一种双弧面凸轮驱动的数控双回转工作台，其特征在于：所述快换芯轴（6）采用双头螺柱形，其中一端通过螺母与支撑座（9）固定相连，另一端与压紧螺母（7）相配合，并对工件（8）装夹。

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