CN212217894U - 钻铣加工中心的切削动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钻铣加工中心的切削动力系统，刀塔的周面上间隔设置有多个用于装夹刀具的切削主轴，各切削主轴的回转轴芯与刀塔的径向方向一致，切削动力输出轴位于刀塔腔室中部且切削动力输出轴的轴芯方向与刀塔的径向一致，切削主轴随刀塔转位至与切削动力输出轴同芯位时切削主轴的里端与切削动力输出轴的一端构成凸块与凹槽相互嵌合式的配合，所述的凹槽的槽壁和与该槽壁相互配合的凸块上的配合面平行于刀塔的回转面。提高了换刀响应的及时性，确保了每次换刀时切削主轴和切削动力输出轴的及时结合与分离，即保证换刀的准确性。

Description

钻铣加工中心的切削动力系统

技术领域

本实用新型属于数控机床设计制造领域，具体涉及一种钻铣加工中心。

背景技术

随着科技水平的发展，制造业对机加工的精度的要求也越来越高，传统的机加工设备早已无法胜任日益苛刻的工艺需求，因此诞生了数控机床这种自动化程度极高的机加工设备，数控机床采用数控系统自动控制机床的切削、进给等动作，能够实现切削量的精准控制，同时能够大大提高生产效率。加工中心是一种自动化程度更高的数控机床，能够将铣削、钻孔等多种工序相结合，结合工作台的位置调整、刀具的转位换刀实现切削加工，自动化程度极高，然而这种突出的优越性也注定其具有不菲的制造和使用成本，一台加工中心的售价往往高达上百万甚至几百万，一般的中小企业无法承担如此高昂的成本。

本申请人的授权发明专利“一种钻攻中心”(专利号 ZL2015105791935)，核心技术方案是机箱上设有用于驱动刀盘20转动的第一驱动单元30，所述刀盘20的周面上间隔设置有多个用于装夹刀具的切削主轴23，各切削主轴23沿刀盘20径向转动设置且各切削主轴23内端均设有齿轮24；所述刀盘20沿自身轴线方向伸缩设置，且机箱 10上设有用于驱动刀盘20伸缩的第二驱动单元；所述机箱10上还设有过渡齿轮41，所述过渡齿轮41与机箱上设置的第三驱动单元40构成传动配合，所述第一驱动单元30、第二驱动单元驱动刀盘20旋转、伸缩的过程中，能够使各切削主轴23内端的齿轮24与所述过渡齿轮41交替啮合。由此可见，切削主轴23内端的齿轮24与所述过渡齿轮41交替啮合时传递切削动力，转位换刀时切削主轴23随刀盘20轴向位移并使齿轮24与所述过渡齿轮41分离，换刀到位后刀盘20轴向位移需要齿轮24与所述过渡齿轮41重新啮合。上述方案中，齿轮24与所述过渡齿轮41重新啮合时，齿峰与齿谷对位难以保证，严重影响了换刀后回位准确性，即换刀耗时难以控制，另外，刀盘换刀时既要作转动又要作轴向位移，结构复杂且累积误差大，加之转动限位和轴向限位均依赖于齿盘盘面加工、配合精度，所以切削主轴23的位置精度较低，自然加工精度受到严重影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种小型化、多用途的钻铣加工中心的切削动力系统，切削动力的结合与分离过程响应及时、准确且加工精度高。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：一种钻铣加工中心的切削动力系统，刀塔的周面上间隔设置有多个用于装夹刀具的切削主轴，各切削主轴的回转轴芯与刀塔的径向方向一致，切削动力输出轴位于刀塔腔室中部且切削动力输出轴的轴芯方向与刀塔的径向一致，切削主轴随刀塔转位至与切削动力输出轴同芯位时切削主轴的里端与切削动力输出轴的一端构成凸块与凹槽相互嵌合式的配合，所述的凹槽的槽壁和与该槽壁相互配合的凸块上的配合面平行于刀塔的回转面。

本实用新型的技术效果在于：刀塔上的多把切削主轴可选择安装满足切削要求的不同类型和规格的刀具，实现钻铣加工的需求；刀塔的换刀动作由其转动动作实现，从而保证了换刀作业的及时响应，并且切削主轴随刀塔转位至与切削动力输出轴同芯位时切削主轴的里端与切削动力输出轴的一端构成凸块与凹槽相互嵌合式的配合，这样就确保了切削主轴与切削动力输出轴的结合与分离，因而进一步提高了换刀响应的及时性，不仅结构得到彻底简化，并且取消齿轮间的分离与啮合的重新对位的本质性难题，现有技术中普遍采用的齿轮传动机构传动切削动力的固有设计被彻底摒弃，确保了每次换刀时切削主轴和切削动力输出轴的及时结合与分离，即保证换刀的准确性。

附图说明

图1是本实用新型的外形立体结构示意图；

图2是本实用新型的内部结构示意图；

图3是本实用新型的传动机构的立体结构示意图；

图4是本实用新型的剖视结构示意图；

图5是刀塔的主视图；图6是图5中的A-A剖视结构示意图；

图7是机箱的立体结构图；

图8是机箱的剖视图；

图9是锁紧机构油缸的立体结构图；

图10、11是动力输出部分的第一实施例的立体结构示意图；

图12、13分别是动力输出部分的第二、三实施例的立体结构示意图。

具体实施方式

一种钻铣加工中心的切削动力系统，刀塔20的周面上间隔设置有多个用于装夹刀具的切削主轴21，各切削主轴21的回转轴芯与刀塔20 的径向方向一致，切削动力输出轴41位于刀塔20腔室中部且切削动力输出轴41的轴芯方向与刀塔20的径向一致，切削主轴21随刀塔20转位至与切削动力输出轴41同芯位时切削主轴21的里端与切削动力输出轴41的一端构成凸块与凹槽相互嵌合式的配合，所述的凹槽的槽壁和与该槽壁相互配合的凸块上的配合面平行于刀塔20的回转面。

上述方案中，切削动力输出轴41的位置是确定的，当其中一个切削主轴21与切削动力输出轴41同芯且两者之间的端部构成凸块与凹槽相互嵌合式的配合时，方可传递扭矩，即切削动力输出轴41带动切削主轴21转动，切削主轴21上的刀具实施切削转动。此处的凸块与凹槽相互配合的结构即有利于两者的卡合也方便两者的分离，即在切削动力输出轴41保持轴芯位置固定的前提下，在刀塔20转动过程中，切削主轴21轴芯的位移所在面保持与切削动力输出轴41轴芯吻合一致，换句话讲就是，切削主轴21的轴芯的移动轨迹即为环形面始终与切削动力输出轴41位置对应，刀塔20的转位过程自然完成切削主轴21与切削动力输出轴41的离、合动作。尤其重要的是切削主轴21与切削动力输出轴41的端部构成的凸块与凹槽相互嵌合式的配合，避免了两者之间彼此施加径向力的作用，所以切削主轴21无弯矩作用而保证其稳定性，从而提高加工精度。

位于刀塔20背面的盆口处连接有刀塔连接套22，刀塔连接套22与刀塔20的回转中心一致，刀塔连接套22向机箱10所在侧延伸布置并与机箱10构成周向转动、轴向限位配合。由于刀塔连接套22采用的是管件形状，其可靠的抗弯性能保证了刀塔20转位过程中的姿态稳定，这也有利于换刀时切削主轴21与切削动力输出轴41的准确对位；尤其重要的是保证了切削过程中切削主轴21位置的稳定，为提高加工精度提供了保障。

上述方案要求切削动力输出轴41布置在刀塔20腔室中部并且位置固定，实现与切削主轴21离合配合以传递切削扭矩，为使切削动力输出轴41获得转动扭矩，机箱10上连接有中心轴套40，中心轴套40的悬伸端置于盆状的刀塔20腔室内且切削动力输出轴41转动设置在中心轴套40的悬伸端，切削动力传动机构经由中心轴套40的里端连接至切削动力输出轴41并驱动切削动力输出轴41作切削转动。

中心轴套40的管状形状，利用其管腔布置传动机构节省了空间，又将管壁具备的抗弯和抗扭能力利用为切削动力输出轴41的固定支撑单元，所以提高了切削动力输出轴41位置精度和抵抗加工过程中反作用力造成切削动力输出轴41的轴芯偏移现象，进一步提高了加工精度。

为了保证扭矩从电机传递到切削动力输出轴41处，由于空间间距较大，所以采用了以下齿形带的传动机构，即所述的机箱10上设置有切削电机45，切削电机45的电机轴端有切削动力输入轴带轮42，切削动力输出轴41上连接有切削动力输出轴带轮43，切削动力输入轴带轮 42、切削动力输出轴带轮43与切削动力齿形带44啮合构成构成的带传动机构即为切削动力传动机构。

上述切削动力传动机构正是借助于中心轴套40的管腔空间布置的，并且齿形带既保证了质量轻、成本低的优点，又克服了齿轮传动的噪音和必须润滑的缺陷。尤其是采用齿形带传动传递切削动力，还可以方便、精确地控制切削动力输出轴41换刀停止位时其轴端的凸块或槽部指向的位置，以实现准确、及时换刀。

为进一步提高切削精度，刀塔20背面的刀塔连接套22的内壁与中心轴套40的外壁之间设置有中心轴套轴承46。即在中心轴套40的远离机箱10的一端部位又附加了中心轴套轴承46，使原本具有适当抗弯能力的中心轴套40的悬置端获得中心轴套轴承46提供的附加支撑，这就进一步减少了切削动力输出轴41所在端的变形扰度。

应当说现有技术中始终没能有效解决动力系统的离合问题，即切削主轴21与切削动力输出轴41之间的扭矩传递和解除，以下说明本实用新型提供的三种优选的方式，这三种方案均能及时、准确的实现切削主轴21与切削动力输出轴41之间的扭矩的离合。

其一：中心轴套40的悬伸端上设置有圆环形开口状的限位环47，切削动力输出轴41的轴端有U形槽411，限位环47的开口处对应于U 形槽411所在部位设置，与该U形槽411配合的切削主轴21的轴端为凸形的扁方头211，扁方头211的一侧面与限位环47的外侧端面贴靠配合过程中限制切削主轴21转动，切削动力输出轴41的U形槽411的一侧槽壁位于限位环47的开口处且该槽壁的内壁面可处在与限位环47的外侧端面平齐位置处。

上述方案保证了切削主轴21与切削动力输出轴41准确、可靠的对接与分离或离合，即上述方案中的限位环47保证了切削动力输出轴41 旁侧的切削主轴21上的扁方头211位置始终处于确定姿态，而切削动力输出轴41上的U形槽411的贯通方向或称槽长方向又与其保持一致，这样刀塔20转位时即可将U形槽411内切削主轴21上的扁方头211送出，并顺利接受下一个切削主轴21上的扁方头211送入。

其二：中心轴套40的悬伸端上设置有圆环形开口状的限位环47，切削动力输出轴41的轴端有凸形扁方头412，限位环47的开口处对应于凸形扁方头412所在部位设置，与该凸形扁方头412配合的切削主轴 21的轴端为U形凹槽(图中未示出)，U形凹槽的外壁侧为与槽向平行的平面，U形凹槽的外壁与限位环47的外侧端面贴靠配合过程中限制切削主轴21转动。

其三：中心轴套40的悬伸端上设置有圆环形开口状的限位环47，切削动力输出轴41的轴端有凸形扁方头412，限位环47的开口处对应于凸形扁方头412所在部位设置，与该凸形扁方头412配合的切削主轴 21的轴端为U形凹槽212，位于开口旁侧的切削主轴21的U形凹槽212 卡置在限位环47上。

上述三种具体方式的本质效果就是选用一个开口结构的部件即限位环47，处在与切削动力输出轴41分离位置的切削主轴21的姿态状态由限位环47限定，也就是说限位环47限制切削主轴21任意转动，切削动力输出轴41由切削电机45、切削动力齿形带44等实施位置精准控制，刀塔20由停止开始转动时，与切削动力输出轴41结合的切削主轴 21能顺利地分离而又及时地与限位环47衔接配合。

切削电机45的机座连接在安装板451上，安装板451上有条形连接孔452连接机箱10的螺栓穿连，条形连接孔452的长度方向与中心轴套40的长度方向一致。

所述的中心轴套40里端与端套48之间由键连接且端套48连接在机箱10上，端套48外侧的中心轴套40的端头有锁紧螺母49。这样就实现了中心轴套40固定。

装配时，现将切削动力齿形带44置于中心轴套40内，并让切削动力输出轴41插置在切削动力齿形带44内且安装于中心轴套40上，中心轴套40里端与机箱10之间再用端套48和锁紧螺母49固定在机箱10 上，然后将切削动力齿形带44绕围在切削动力输入轴带轮42上，调整切削动力齿形带44的合适涨紧状态时拧紧条形连接孔452的连接螺栓，固定即可。

Claims (9)

1.一种钻铣加工中心的切削动力系统，其特征在于：刀塔(20)的周面上间隔设置有多个用于装夹刀具的切削主轴(21)，各切削主轴(21)的回转轴芯与刀塔(20)的径向方向一致，切削动力输出轴(41)位于刀塔(20)腔室中部且切削动力输出轴(41)的轴芯方向与刀塔(20)的径向一致，切削主轴(21)随刀塔(20)转位至与切削动力输出轴(41)同芯位时切削主轴(21)的里端与切削动力输出轴(41)的一端构成凸块与凹槽相互嵌合式的配合，所述的凹槽的槽壁和与该槽壁相互配合的凸块上的配合面平行于刀塔(20)的回转面。

2.根据权利要求1所述的钻铣加工中心的切削动力系统，其特征在于：机箱(10)上连接有中心轴套(40)，中心轴套(40)的悬伸端置于盆状的刀塔(20)腔室内且切削动力输出轴(41)转动设置在中心轴套(40)的悬伸端，切削动力传动机构经由中心轴套(40)的里端连接至切削动力输出轴(41)并驱动切削动力输出轴(41)作切削转动。

3.根据权利要求1或2所述的钻铣加工中心的切削动力系统，其特征在于：机箱(10)上设置有切削电机(45)，切削电机(45)的电机轴端有切削动力输入轴带轮(42)，切削动力输出轴(41)上连接有切削动力输出轴带轮(43)，切削动力输入轴带轮(42)、切削动力输出轴带轮(43)与切削动力齿形带(44)啮合构成的带传动机构即为切削动力传动机构。

4.根据权利要求1或2所述的钻铣加工中心的切削动力系统，其特征在于：刀塔(20)背面设置的刀塔连接套(22)的内壁与中心轴套(40)的外壁之间设置有中心轴套轴承(46)。

5.根据权利要求1所述的钻铣加工中心的切削动力系统，其特征在于：中心轴套(40)的悬伸端上设置有圆环形开口状的限位环(47)，切削动力输出轴(41)的轴端有U形槽(411)，限位环(47)的开口处对应于U形槽(411)所在部位设置，与该U形槽(411)配合的切削主轴(21)的轴端为凸形的扁方头(211)，扁方头(211)的一侧面与限位环(47)的外侧端面贴靠，配合过程中限制切削主轴(21)转动，切削动力输出轴(41)的U形槽(411)的一侧槽壁位于限位环(47)的开口处且该槽壁的内壁面可处在与限位环(47)的外侧端面平齐位置处。

6.根据权利要求1所述的钻铣加工中心的切削动力系统，其特征在于：中心轴套(40)的悬伸端上设置有圆环形开口状的限位环(47)，切削动力输出轴(41)的轴端有凸形扁方头(412)，限位环(47)的开口处对应于凸形扁方头(412)所在部位设置，与该凸形扁方头(412)配合的切削主轴(21)的轴端为U形凹槽(212)，U形凹槽(212)的外壁侧为与槽向平行的平面，U形凹槽(212)的外壁与限位环(47)的外侧端面贴靠配合过程中限制切削主轴(21)转动。

7.根据权利要求1所述的钻铣加工中心的切削动力系统，其特征在于：中心轴套(40)的悬伸端上设置有圆环形开口状的限位环(47)，切削动力输出轴(41)的轴端有凸形扁方头(412)，限位环(47)的开口处对应于凸形扁方头(412)所在部位设置，与该凸形扁方头(412)配合的切削主轴(21)的轴端为U形凹槽(212)，位于开口旁侧的切削主轴(21)的U形凹槽(212)卡置在限位环(47)上。

8.根据权利要求3所述的钻铣加工中心的切削动力系统，其特征在于：切削电机(45)的机座连接在安装板(451)上，安装板(451)上有条形连接孔(452)连接机箱(10)的螺栓穿连，条形连接孔(452)的长度方向与中心轴套(40)的长度方向一致。

9.根据权利要求2所述的钻铣加工中心的切削动力系统，其特征在于：所述的中心轴套(40)里端与端套(48)之间由键连接且端套(48)连接在机箱(10)上，端套(48)外侧的中心轴套(40)的端头有锁紧螺母(49)。

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