CNC第四軸的製作方法

2023-07-14 19:31:41

本實用新型涉及一種數控工具機的轉動軸，特別涉及一種CNC第四軸。

背景技術：

CNC簡稱數控工具機，是一種程度控制的自動化工具機，在使用過程中，其通過旋轉切削運動對零件進行加工；刀具的承載能力是實現整個數控工具機切削加工過程中穩定性的保證。

現有技術中，公告號為「CN203936676U」的實用新型專利公開了一種CNC加工用第四軸，CNC工具機的第四軸通常是用來固定工具機刀具，其通過將工具機刀具固定在安裝盤上，然後通過設置在安裝盤後方的伺服電機和編碼器實現安裝盤的轉動，但是該種刀具在使用過程中沿自身徑向會受到很大的作用力，導致後方的伺服電機內發生爬齒等問題，造成了精度的降低。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種精度更高的CNC第四軸。

本實用新型的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種CNC第四軸，包括固定座和分度盤，所述分度盤包括上殼體、設置在上殼體上的安裝盤、側殼和底殼，所述固定座上設置有與側殼配合的配合孔，所述上殼體與底殼夾持在穿設孔的兩側，所述上殼體和底殼之間同軸依次設置有推動板、與安裝盤連接的轉動部，所述推動板的一個端面連接有直線驅動裝置，所述推動板的另一端面連接有套設在轉動部外的定位圈，所述轉動部沿自身軸向相對設置有第一定位軌道和第二定位軌道，所述定位圈內環繞設置有與第一定位軌道和第二定位軌道配合的定位塊，所述第一定位軌道和第二定位軌道內交錯設置有與定位塊抵接的導向斜齒，所述直線驅動裝置驅動定位圈往復移動使定位塊在第一定位軌道和第二定位軌道上的導向斜齒斜面牴觸從而使轉動部轉動。

通過採用上述技術方案，分度盤的殼體通過上殼體、側殼和底殼組成，在第四軸的使用過程中，側殼卡嵌入配合孔內，同時上殼體與底殼起到了夾緊配合孔兩側的作用，第四軸受到徑向力時，配合孔和圓周側壁起到了固定分度盤的作用，防止分度盤在固定座上發生偏移，導致第四軸精度變差的問題，同時通過上殼體和底殼對固定座的夾緊作用，將徑向的作用力轉化至軸向，避免了分度盤發生徑向的偏移，同時分度盤內的安裝盤、轉動部和直線動力部都是位於同一軸線的，所以在分度盤轉動的過程中，兩者之間的精度更高；直線驅動部驅動推動板向下移動，推動板推動定位圈在轉動部上向下移動，轉動部內側的定位塊向下移動時，進入第二定位軌道，通過與第二定位軌道內的導向斜齒配合，推動轉動部轉動導向斜齒的斜面寬度距離，使得安裝盤轉動一定距離，然後直線驅動部驅動驅動板向上移動，推動板推動定位圈在轉動部上向上移動，定位塊進入第一定位軌道，通過與第一定位軌道內的導向斜齒的斜面配合，由於第一定位軌道和第二定位軌道內的導向斜齒是相對設置的，所以定位塊繼續推動轉動部轉動導向斜齒的斜面寬度距離；在轉動部轉動的過程中，由於轉動部與安裝盤固定連接且導向斜齒的寬度是一定的，所以每當直線驅動部驅動轉動部轉過一定距離，將使得安裝盤轉動過額定長度。

作為優選，所述轉動部包括第二轉動環、與安裝盤固定連接的第一轉動環，所述第一定位軌道和第二定位軌道之間形成有供定位塊從一定位軌道移入下一定位軌道的滑移槽，所述第一定位軌道設置在第一轉動環上，所述第二定位軌道設置在第二轉動環上。

通過採用上述技術方案，當定位塊進入第一定位軌道或者第二定位軌道時，定位塊首先需要經過滑移槽，避免由於第一定位軌道和定位軌道之間斜嚮導齒的間距過小，導致定位塊卡嵌在相鄰兩個斜嚮導齒之間，造成斜嚮導齒發生斷裂的問題；同時在設置高精度的分度盤時，斜嚮導齒尖端較薄，且相對的寫到導齒之間的間距過小，通過可拆的第一轉動環和第二轉動環可以單獨對第一定位軌道和第二定位軌道內的斜嚮導齒進行加工，同時滑移槽使得第一定位環端面與斜嚮導齒之間的加工餘量更大，進一步方便加工。

作為優選，所述導向斜齒包括豎直面和導向斜面，相鄰所述第一定位軌道內的導向斜齒和第二定位軌道內的導向斜齒之間的最大水平距離不小於定位塊水平方向的長度。

通過採用上述技術方案，導向斜面與定位塊配合，驅動轉動部轉動，豎直面避免定位塊在移動過程中造成轉動部的迴轉，間隙起到了供定位塊移入下一導向斜齒的作用，使得轉動部繼續轉動。

作為優選，相鄰所述導向斜齒之間的底部形成有供定位塊移入的固定槽，所述固定槽的側壁向一側傾斜，所述固定槽的開口大於固定槽的底部。

通過採用上述技術方案，避免定位塊移入過程中與固定槽之間的接觸面積過大，傾斜的固定槽減少了定位塊與固定槽接觸時的接觸面積，減少磨損量，同時在固定槽的側壁的下端磨損後，依然能夠起到良好的定位效果，精度更高，固定槽在氣缸處於推出和回縮兩個端點狀態時，增加第一定位軌道和第二定位軌道與定位塊的接觸面積，從而增強固定效果，使得分度盤在使用過程中能夠固定在該位置。

作為優選，所述底殼設置有轉動軸，所述轉動部套設在轉動軸上，所述推動板上設置有與轉動軸滑移配合的導向槽。

通過採用上述技術方案，轉動軸供轉動套轉動連接在其上，對轉動套的轉動起到了周向支撐和導向的作用，同時推動板上設置有導向槽，轉動軸對推動部起到了沿轉動軸的軸向的導向作用，使得推動板移動的精度更高。

作為優選，所述直線驅動部包括可伸縮的動力杆，所述底殼上設置有供動力杆穿設的穿設孔，所述推動板上設置有與動力杆固定的固定孔，所述轉動軸上設置有與導向槽配合的導向柱。

通過採用上述技術方案，直線驅動部固定在底殼上，使得直線驅動部固定，增強固定效果，同時避免了直線驅動部安裝在側面，造成幹涉的為題；同時動力杆穿設過底殼與推動板固定，導向柱環繞固定孔設置，使得動力杆在推動的過程中，四周具有良好的輔助導向的作用，使得直線移動的精度更高。

作為優選，所述導向柱內設置有潤滑油路，所述潤滑油路的一端貫穿至轉動軸與轉動部的間隙內，所述潤滑油路的另一端貫穿底殼設置。

通過採用上述技術方案，在第四軸使用的過程中，由於轉動部套設在轉動軸上，雖然轉動軸使得第四軸轉動時候，軸向具有定位，但是摩擦較為嚴重，通過將潤滑油路的一端連通至該位置，使得轉動軸與轉動部之間形成有油膜，減少了兩者之間的摩擦和磨損，提高了使用壽命和精度。

作為優選，所述側殼的內壁設置有沿殼體的軸向延伸的滑移導向槽，所述定位圈和推動板上分別設置有與滑移導向槽配合的滑移導向塊。

通過採用上述技術方案，避免推動板和定位圈在直線移動的過程中，與轉動部之間具有摩擦，導致定位圈發生轉動的問題，滑移導向塊和滑移導向槽使得推動板和定位圈只能產生直線的移動。

作為優選，所述上殼體與安裝盤之間形成有轉動間隙，所述上殼體上設置有與安裝盤抵接的限位塊。

通過採用上述技術方案，在安裝盤遠離與轉動部固定的位置受到軸向的壓力時，通過設置有限位塊，限位塊通過與安裝盤的背面抵接，起到了支撐的作用，避免安裝盤向一側發生彎曲，具有良好的支撐效果；通過減少了上殼體與安裝盤之間的接觸面積，減少摩擦造成的磨損，使得安裝盤的轉動更加順滑。

作為優選，所述殼體內設置有棘齒，所述轉動部上設置有與與棘齒配合且使轉動部繞著單向轉動的棘輪。

通過採用上述技術方案，棘輪與棘齒配合，使得轉動部只能繞著單側發生轉動，同時在受到反向轉動力時，避免定位塊直接撞擊在導向斜齒上，導致兩者發生斷裂，起到了保護定位塊和導向斜齒上的豎直面的作用。

綜上所述，本實用新型具有以下有益效果：第四軸受到徑向力時，穿設孔和圓周側壁起到了固定分度盤的作用，防止分度盤在固定座上發生偏移，導致第四軸精度變差的問題，同時通過上殼體和底殼對固定座的夾緊作用，將徑向的作用力轉化至軸向，避免了分度盤發生徑向的偏移，同時分度盤內的安裝盤、轉動部和直線動力部都是位於同一軸線的，所以在分度盤轉動的過程中，兩者之間的精度更高，具有著轉動速度快、結構簡單、安裝方便和成本低的效果。

附圖說明

圖1是實施例1的結構示意圖，用於體現固定座與分度盤的配合關係；

圖2是實施例1的爆炸示意圖，用於體現第一定位軌道和第二定位軌道的關係；

圖3是實施例2的爆炸示意圖，用於體現部件之間的套設關係；

圖4是圖3所示A部放大示意圖，用於體現第一定位軌道的具體形狀；

圖5是圖3所示B部放大示意圖，用於體現棘輪的位置；

圖6是實施例1的剖面示意圖。

圖中，1、殼體；11、上殼體；12、側殼；13、底殼；14、安裝盤；15、定位件；16、螺紋孔；17、穿設孔；18、固定孔；21、直線驅動裝置；211、動力杆；22、推動板；23、轉動部；24、定位圈；25、定位塊；26、第一轉動環；27、第二轉動環；28、定位卡塊；29、定位卡槽；31、第一定位軌道；32、第二定位軌道；33、導向斜齒；34、滑移槽；35、豎直面；36、導向斜面；37、間隙；38、固定槽；41、轉動軸；42、導向槽；43、滑移導向槽；44、滑移導向塊；45、轉動間隙；46、限位塊；47、棘齒；48、棘輪；49、導向柱；51、配合孔；52、潤滑油路；53、固定座。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

本具體實施例僅僅是對本實用新型的解釋，其並不是對本實用新型的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本實用新型的權利要求範圍內都受到專利法的保護。

實施例1：如圖1所示，一種CNC第四軸，包括分度盤和固定分度盤的固定座53，分度盤包括呈筒形設置的殼體1，筒形的殼體1包括上殼體11、側殼12和底殼13，固定座53的中心位置設置有配合孔51，配合孔51的大小與側殼12直徑相同，起到了固定分度盤的作用，同時上殼體11和下殼體1位於固定座53的兩側，在安裝過程中，起到了夾緊固定座53的作用；呈圓形設置的上殼體11上設置有安裝盤14，安裝盤14上可設置有刀具等工具，底殼13、上殼體11和側殼12之間彼此通過螺栓連接；底殼13上設置有直線驅動裝置21，直線驅動裝置21可以採用直線電機或者氣缸，本實用新型中採用氣缸，氣缸包括動力杆211，底殼13上設置有供動力杆211穿設的穿設孔17。

如圖3和圖6所示，側殼12內由安裝盤14至氣缸的方向依次設置有轉動部23、定位圈24和推動板22，定位圈24套設在轉動部23上，推動板22的中心設置有與動力杆211的端部軸孔配合的固定孔18，實現推動板22與動力杆211的固定，推動板22與定位圈24之間通過螺栓連接。

如圖2所示，轉動部23包括第一轉動環26和第二轉動環27，如圖2、圖4和圖5所示，第一轉動環26和第二轉動環27配合的面上設置有定位卡塊28和定位卡槽29，定位卡塊28呈矩形設置且沿第一轉動環26的周向均勻分布在第一轉動環26上，定位卡槽29與定位卡塊28相互咬合且設置在第二轉動環27上，兩者分別與第一轉動環26和第二轉動環27一體形成，且在定位卡塊28內螺紋連接有定位件15，定位件15採用螺栓，螺栓穿過定位卡塊28後與定位卡槽29上的螺紋孔16固定連接，實現了第一轉動環26和第二轉動環27的配合連接。

如圖3所示，上殼體11呈環形且在中心位置貫穿設置有供第一轉動環26穿過的孔，第一轉動環26穿過孔後與安裝盤14之間通過螺栓連接，如圖5所示，在上殼體11的端面上凸出形成有限位塊46，限位塊46繞上殼體11的中心均勻分布有四塊，使得安裝盤14與上殼體11之間產生轉動間隙45，減少安裝盤14與上殼體11之間的摩擦力。

如圖2所示，第一轉動環26上設置有第一定位軌道31，第二轉動環27內設置有第二定位軌道32，第一定位軌道31和第二定位軌道32之間形成有環形設置的滑移槽34，定位環的內壁周向均勻分布有若干個與第一定位軌道31和第二定位軌道32配合的定位塊25，定位塊25的形狀呈正方形；如圖4所示，第一定位軌道31和第二定位軌道32內設置有導向斜齒33，導向斜齒33包括兩個面，分別為豎直面35和導向斜面36，第一定位軌道31內的導向斜面36與其相對第二定位軌道32內的另一導向斜齒33的豎直面35在正投影面內形成有供定位塊25移動的間隙37，相鄰的導向斜齒33之間，在豎直面35的下方還設置有供定位塊25移入的固定槽38，固定槽38的形狀與定位塊25相同，固定槽38的側壁傾斜3°，在固定槽38磨損後，依然能起到定位精準的作用；同時，如果第一轉動環26上的導向斜面36是向一側傾斜設置的，那麼第二轉動環27上的導向斜面36必然是向另一側傾斜設置的。

如圖2所示，第一定位軌道31內的導向斜齒33的端部朝向第二定位軌道32內的相鄰兩個導向斜齒33之間的位置，從而在定位塊25升降的過程中，通過抵接作用，使得轉動部23發生轉動。

如圖3所示，在側殼12的內側壁上沿自身的軸向延伸有滑移導向槽43，在定位圈24和推動板22上分別設置有與滑移導向槽43配合的滑移導向塊44，且滑移導向塊44呈扇形設置，推動板22上的滑移導向塊44尺寸小於定位圈24上的滑移導向塊44。

如圖3所示，底殼13上方設置有轉動軸41，第一轉動環26和第二轉動環27套設在轉動軸41的端部，轉動軸41向下延伸有四塊橫截面形狀呈90度扇形的導向柱49，在推動板22上設置有與導向柱49配合的導向槽42，四個導向柱49環繞固定孔18設置，導向柱49通過螺栓與底殼13可拆卸連接連接。

如圖1所示，導向柱49內設置有潤滑油路52，潤滑油路52的一端貫穿至底殼13外，並被直線動力部的外殼所覆蓋，起到了密封的作用，潤滑油路52的另一端連通至第一轉動環26和轉動軸41相對滑動的間隙37內，起到了潤滑的作用，同時每一導向柱49內都設置有一條潤滑油路52。

實施例1的工作原理為：直線驅動部驅動推動板22向下移動，推動板22推動定位圈24在轉動部23上向下移動，轉動部23內側的定位塊25向下移動進入第二定位軌道32，且與第二定位軌道32內的導向斜齒33上的導向斜面36配合，直至定位塊25移動入固定槽38內，推動轉動部23轉動一定角度後鎖死，然後直線驅動部驅動驅動板向上移動，推動板22推動定位圈24上的定位塊25進入第一定位軌道31，通過與第一定位軌道31內的導向斜齒33的斜面配合，定位塊25繼續推動轉動部23轉動一定角度，在轉動部23轉動的過程中，安裝盤14每次都轉動過額定的角度，轉動精度更高。

實施例2：一種CNC第四軸，實施例2與實施例1的區別在於，實施例2中，如圖5所示，側殼12的內壁上設置有棘齒47，棘齒47後可設置有彈簧，轉動部23上設置有與與棘齒47配合的棘輪48，棘齒47與棘輪48的方向與第一定位軌道31的轉動方向相同。

實施例2的工作原理為：實施例2的工作原理與實施例1大致相同，在轉動部23轉動的過程中，每當轉動部23轉動過一定角度後，觸發棘齒47在棘輪48上轉動，當遇到反向力時，棘輪48和棘齒47起到了限位的作用，防止安裝盤14反向轉動。