具有B軸功能的動力刀塔裝置的製作方法

2023-08-08 02:21:41 1

本發明屬刀塔設計技術領域，具體涉及一種具有B軸功能的動力刀塔裝置。

背景技術：

精密複雜零件複合加工正在成為金屬切削行業的趨勢，也是精密零件高效加工的有效途徑，各工具機廠家競相開發相關工具機和功能部件，大陸市場以複合刀具、動力單元等功能部件和雙軸縱切工具機為代表，配置靈活，成本低，得到了眾多加工單位青睞，取得顯著的經濟效益，但這些工具機由於工具機拼湊感明顯、整機嚴整性差，電、氣、液布局、防護困難，穩定性相對要差，很難進入大中型企業和國際市場，使用受到了一定的限制。國際市場車削複合加工工具機以核心配置複雜動力刀塔為代表，實現精密複雜零件車銑複合加工，典型功能部件為迪普馬(DUPLOMATIC)DM系列刀塔、巴拉法蒂(BARUFFALDI)TBMA系列刀塔、肖特(SAUTER)BMT系列刀塔等國際品牌，其中，動力刀具動力源由動力電機提供，刀盤分度由液壓馬達或電機、伺服電機提供，但這種刀塔由於配套周期長，配套、維護成本高，機械電氣成本在15～20萬元之間，帶B軸功能刀塔成本就更高，而且刀塔設計製造技術對大陸封鎖，多年來推廣步伐步履艱難，沒有廣泛使用。針對上述問題因此提出改進。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題：提供一種具有B軸功能的動力刀塔裝置，本發明中B軸運動、刀盤分度定位及動力刀具傳動輸出都由伺服電機控制，使工具機控制系統配置簡潔，配套周期、製造成本大幅降低；由於本動力刀塔裝置有B軸功能，動力刀具運動只需要軸向單元就可以滿足軸向、徑向複雜銑削加工，同時動力刀具機械接口複合VDI標準，使配套十分方便，實現了複雜刀塔的本土化設計、製造和裝配。

本發明採用的技術方案：具有B軸功能的動力刀塔裝置，包括刀塔箱體，所述刀塔箱體下部固定連接有B軸殼體，所述B軸殼體內部設有驅動刀塔箱體轉動的B軸分度定位鎖緊裝置，所述刀塔箱體上設有刀盤分度定位裝置，所述刀塔箱體內部和刀盤分度定位裝置中的刀盤內排布有動力刀具傳動輸出裝置。

其中，所述B軸分度定位鎖緊裝置包括伺服電機Ⅰ、設於B軸殼體上端面一側的行星齒輪減速機Ⅰ、設於B軸殼體上端面另一側的轉盤、固定於B軸殼體內部並與轉盤同軸的活塞Ⅰ以及固定於B軸殼體內部且與活塞Ⅰ同軸的端齒盤Ⅰ；所述伺服電機Ⅰ輸出端與行星齒輪減速機Ⅰ輸入端連接，所述行星齒輪減速機Ⅰ輸出端伸入B軸殼體內部且其上設有齒輪Ⅰ，所述齒輪Ⅰ與設於B軸殼體中部的過輪嚙合，所述過輪通過過輪軸支撐於B軸殼體內中部；所述端齒盤Ⅰ中的端齒定齒盤Ⅰ與B軸殼體底面固定連接，所述端齒盤Ⅰ中的端齒動齒輪Ⅰ與過輪嚙合且通過軸承內圈支撐軸與轉盤固定連接，所述端齒盤Ⅰ中的端齒鎖緊齒盤Ⅰ與活塞Ⅰ固定連接並能夠隨其上下移動。

所述刀盤分度定位裝置包括固定於刀塔箱體內上部的伺服電機Ⅱ和行星齒輪減速機Ⅱ、設於刀塔箱體前端的刀盤，所述刀盤內部設有與其同軸的活塞Ⅱ，所述刀盤內部一端設有與活塞Ⅱ同軸的端齒盤Ⅱ；所述伺服電機Ⅱ輸出端與行星齒輪減速機Ⅱ輸入端連接，所述行星齒輪減速機Ⅱ輸出端上設有齒輪Ⅱ，所述端齒盤Ⅱ包括固定於刀塔箱體前端面的端齒定齒盤Ⅱ、與齒輪Ⅱ適配嚙合並與刀盤固定連接的的端齒動齒輪Ⅱ以及與活塞Ⅱ固定連接並隨其左右移動的端齒鎖緊齒盤Ⅱ。

所述動力刀具傳動輸出裝置包括設於刀塔箱體內中部的伺服電機Ⅲ和轉動支撐於刀盤內孔中並與刀盤軸線垂直的動力刀具輸出軸，所述伺服電機Ⅲ輸出端設有主動同步帶輪，所述動力刀具輸出軸上設有被動同步帶輪，所述主動同步帶輪通過同步帶驅動被動同步帶輪轉動。

進一步地，所述同步帶採用高強度同步帶。

進一步地，所述動力刀具輸出軸通過固定於刀塔箱體端面上的軸座支撐在刀盤內孔中，所述動力刀具輸出軸通過精密角接觸軸承支撐在軸座內，所述動力刀具輸出軸兩端安裝動力刀具，所述動力刀具一端通過端面鍵與動力刀具輸出軸端部嚙合。

本發明與現有技術相比的優點：

1、本方案是中B軸分度定位鎖緊裝置、刀盤分度定位裝置及動力刀具傳動輸出裝置都由伺服電機控制，使工具機控制系統配置簡潔，設計緊湊，縮短工具機配套周期，大幅降低了製造維護成本；

2、本方案中由於帶有B軸功能，動力刀具的運動只需要軸向單元就可以滿足軸向、徑向複雜銑削加工，同時動力刀具的機械接口複合VDI標準，使配套十分方便，實現了複雜刀塔的本土化設計、製造和裝配；

3、本方案中動力刀具傳動輸出裝置設置在刀塔箱體內部和刀盤分度定位裝置內部，使動力刀塔整體外形尺寸小，管線布局緊湊，防護密封嚴密。

附圖說明

圖1為本發明的結構主視圖；

圖2為本發明的結構右視圖；

圖3為本發明中B軸分度定位鎖緊裝置的結構主視圖；

圖4為本發明中B軸分度定位鎖緊裝置的結構俯視圖

圖5為圖2的A-A向結構示意圖；

圖6為圖2中B-B向結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖1-6描述本發明的實施例。

具有B軸功能的動力刀塔裝置，如圖1和2所示，包括刀塔箱體1，所述刀塔箱體1下部固定連接有B軸殼體2。

所述B軸殼體2內部設有驅動刀塔箱體1轉動的B軸分度定位鎖緊裝置3。具體的，如圖3所示，所述B軸分度定位鎖緊裝置3包括伺服電機Ⅰ6、設於B軸殼體2上端面一側的行星齒輪減速機Ⅰ7、設於B軸殼體2上端面另一側的轉盤14、固定於B軸殼體2內部並與轉盤14同軸的活塞Ⅰ15以及固定於B軸殼體2內部且與活塞Ⅰ15同軸的端齒盤Ⅰ；所述伺服電機Ⅰ6輸出端與行星齒輪減速機Ⅰ7輸入端連接，所述行星齒輪減速機Ⅰ7輸出端伸入B軸殼體2內部且其上設有齒輪Ⅰ8，所述齒輪Ⅰ8與設於B軸殼體2中部的過輪9嚙合，所述過輪9通過過輪軸10支撐於B軸殼體2內中部；所述端齒盤Ⅰ中的端齒定齒盤Ⅰ12與B軸殼體2底面固定連接，所述端齒盤Ⅰ中的端齒動齒輪Ⅰ11與過輪9嚙合且通過軸承內圈支撐軸16與轉盤14固定連接，所述端齒盤Ⅰ中的端齒鎖緊齒盤Ⅰ13與活塞Ⅰ15固定連接並能夠隨其上下移動。

B軸分度定位鎖緊裝置3工作原理：伺服電機Ⅰ6通過行星齒輪減速機Ⅰ7驅動齒輪Ⅰ8轉動，齒輪Ⅰ8經過過輪9將轉動傳遞至端齒動齒輪Ⅰ11，端齒動齒輪Ⅰ11通過軸承內圈支撐軸16與轉盤14連接並帶動其轉動；伺服電機Ⅰ6接收轉動指令同時，液壓系統工作，活塞Ⅰ15下腔進油，活塞Ⅰ15帶動端齒鎖緊齒盤Ⅰ13上移，這時B軸鎖緊定位脫開，轉盤14實現由伺服電機Ⅰ6驅動的粗定位，即端齒動齒輪Ⅰ11和端齒定齒盤Ⅰ12端齒槽大致對正，定位精度±10′，轉動到位後，活塞Ⅰ15上腔進油，活塞Ⅰ15帶動端齒鎖緊齒盤Ⅰ13下移，即端齒動齒輪Ⅰ11、端齒定齒盤Ⅰ12和端齒鎖緊齒盤Ⅰ13三齒盤嚙合，實現轉盤14的精密定位鎖緊，定位精度±5″，並使B軸可實現如圖4所示的±90°範圍每5°任意位置定位。

所述刀塔箱體1上設有刀盤分度定位裝置4。具體的，如圖5所示，所述刀盤分度定位裝置4包括固定於刀塔箱體1內上部的伺服電機Ⅱ17和行星齒輪減速機Ⅱ18、設於刀塔箱體1前端的刀盤23，所述刀盤23內部設有與其同軸的活塞Ⅱ24，所述刀盤23內部一端設有與活塞Ⅱ24同軸的端齒盤Ⅱ；所述伺服電機Ⅱ17輸出端與行星齒輪減速機Ⅱ18輸入端連接，所述行星齒輪減速機Ⅱ18輸出端上設有齒輪Ⅱ19，所述端齒盤Ⅱ包括固定於刀塔箱體1前端面的端齒定齒盤Ⅱ21、與齒輪Ⅱ19適配嚙合並與刀盤23固定連接的的端齒動齒輪Ⅱ20以及與活塞Ⅱ24固定連接並隨其左右移動的端齒鎖緊齒盤Ⅱ22。

刀盤分度定位裝置4的工作原理：伺服電機Ⅱ17通過行星齒輪減速機Ⅱ18驅動齒輪Ⅱ19轉動，齒輪Ⅱ19帶動端齒動齒輪Ⅱ20轉動，端齒動齒輪Ⅱ20與刀盤23固連，伺服電機Ⅱ17接收轉動指令同時，液壓系統工作，活塞Ⅱ24右腔進油，活塞Ⅱ24帶動端齒鎖緊齒盤Ⅱ22左移，刀盤23鎖緊定位脫開，刀盤23由伺服電機Ⅱ17驅動實現粗定位，即端齒動齒輪Ⅱ20和端齒定齒盤Ⅱ21端齒槽大致對正，定位精度±10′；轉動到位後，活塞Ⅱ24左腔進油，活塞Ⅱ24帶動端齒鎖緊齒盤Ⅱ22右移，實現刀盤23精密定位鎖緊，即端齒動齒輪Ⅱ20、端齒定齒盤Ⅱ21和端齒鎖緊齒盤Ⅱ22三齒盤嚙合，定位精度為±5″，如此循環往復實現按30°分的12工位分度、定位、鎖緊，通過編程支持12工位就近選刀，相鄰刀位換到時間0.4秒。

所述刀塔箱體1內部和刀盤分度定位裝置4中的刀盤23內排布有動力刀具傳動輸出裝置5。具體的，如圖6所示，所述動力刀具傳動輸出裝置5包括設於刀塔箱體1內中部的伺服電機Ⅲ25和轉動支撐於刀盤23內孔中並與刀盤23軸線垂直的動力刀具輸出軸30，所述伺服電機Ⅲ25輸出端設有主動同步帶輪26，所述動力刀具輸出軸30上設有被動同步帶輪29，所述主動同步帶輪26通過同步帶27驅動被動同步帶輪29轉動，優選的，所述同步帶27採用高強度同步帶。其中，所述動力刀具輸出軸30通過固定於刀塔箱體1端面上的軸座28支撐在刀盤23內孔中，所述動力刀具輸出軸30通過精密角接觸軸承支撐在軸座28內，所述動力刀具輸出軸30兩端安裝動力刀具31，所述動力刀具31一端通過端面鍵與動力刀具輸出軸30端部嚙合。上述結構使動力刀塔整體外形尺寸小，管線布局緊湊，防護密封嚴密。

動力刀具傳動輸出裝置5的工作原理：伺服電機Ⅲ25驅動主動同步帶輪26轉動，主動同步帶輪26通過同步帶27驅動安裝在動力刀具輸出軸30上的被動同步帶輪29轉動並帶動動力刀具輸出軸30得到運動和扭矩，刀盤23接收控制系統調刀和選刀指令，帶動動力刀具31與動動力刀具輸出軸30通過端面鍵嚙合。通過以上連接方式，可以同時驅動一個或兩個動力刀具31工作，動力刀具31夾頭配置ER25彈性夾頭，最大刀具直徑16mm，最高轉速4000r/min。

本發明中B軸分度定位鎖緊裝置3、刀盤分度定位裝置4及動力刀具傳動輸出裝置5都由伺服電機控制，使工具機控制系統配置簡潔，設計緊湊，縮短工具機配套周期，大幅降低了製造維護成本；本發明由於帶有B軸功能，動力刀具的運動只需要軸向單元就可以滿足軸向、徑向複雜銑削加工，同時動力刀具的機械接口複合VDI標準，使配套十分方便，實現了複雜刀塔的本土化設計、製造和裝配。

上述實施例，只是本發明的較佳實施例，並非用來限制本發明實施範圍，故凡以本發明權利要求所述內容所做的等效變化，均應包括在本發明權利要求範圍之內。