數控刀架切削過載保護裝置的製作方法

2023-08-09 19:29:01 1

本發明涉及數控轉塔刀架領域，具體為一種數控刀架切削過載保護裝置。

背景技術：

在普通伺服刀架等其他刀架的本體基礎上加裝有動力刀具驅動模塊的刀架稱為動力刀架，數控轉塔刀架是數控車床上的核心功能部件之一。安全穩定是大型機械設備在設計和實際操作時應該首要考慮的問題，刀架在實際工作時，由於操作不當等原因，造成撞車、負載過大等情況，使得刀架電機或齒輪傳動系發生損壞，甚至出現事故。在電路系統中，經常會有設置「保險絲」來保護電路系統上各個電路元件的安全，在電流超過保險絲所能承受的額定電流時，保險絲熔斷，防止電路元件損壞。同樣的，在機械裝置中，也需要安裝「保險器」，在機器超過預定的額定載荷時，自動脫開傳動鏈上直接或間接相連的零部件，從而避免傳動鏈上的零部件遭到破壞，起到過載保護的作用。同時在刀架出現過載故障後，往往需要對刀架進行拆裝，需耗費較多的時間和人力。因此，有必要設計一種數控刀架切削過載臨界力可調式保護裝置，保證刀架遇到突發狀況時，在達到預先設定的過載臨界力閾值條件下，使得傳動鏈停止工作，不會造成太大損壞，並能夠方便進行故障排除，儘快將裝置復原，恢復生產。

技術實現要素：

發明目的：本發明提供了一種數控動力刀架切削過載保護裝置，該裝置位於動力刀架機傳動系與動力刀具之間。在刀架正常工作時，該裝置能夠將電機通過齒輪傳動系傳遞的力矩有效的傳遞給動力迴轉刀具；在刀架工作前，可預先設定該保護裝置脫開時所能承受的最大臨界力的閾值；當工具機出現撞車等突發狀況時，該機構兩端發生周向脫開，不再能夠傳遞力矩，從而使得其動力刀架電機齒輪傳動系或是動力刀具不會因為負載過大而發生損壞。同時，在進行刀架故障排除時，只需對該過載保護裝置進行簡單操作，便能夠使得刀架恢復正常，重新投入使用。

技術方案：一種數控刀架切削過載保護裝置，包括主動側軸套、復位軸套、從動側軸套、調節軸套；其中，從動側軸套一側與主動側軸套相連，另一側與調節軸套螺紋相連；復位軸套位於從動側軸套外側，通過開口銷與從動側軸套連接。

主動側軸套的端面上有凹槽，從動側軸套上從左至右設有第一鋼球孔和環形凹槽，環形凹槽與第一鋼球孔連通，鋼球置於第一鋼球孔內，圓柱擋塊置於鋼球右側用於將鋼球壓入凹槽內，圓柱形擋塊尾部伸出第一鋼球孔至環形凹槽內；環形凹槽內設有環形左側推板，左側推板上呈周向間隔均勻分布有長彈簧與短彈簧，長彈簧與短彈簧外周分別設有長彈簧套筒與短彈簧套筒；長彈簧套筒和短彈簧套筒與左側推板一體成型；環形凹槽內、彈簧右側設有環形右側推板，調節軸套內圈可以伸入環形凹槽壓縮右側推板，從而壓縮長彈簧和短彈簧；處於壓縮狀態的彈簧通過左側推板推動圓柱擋塊將鋼球壓入主動側軸套的凹槽內。

圓柱擋塊內設有徑向凹槽，凹槽內有鎖定彈簧套筒和鎖定彈簧；在從動側軸套的徑向設有與圓柱擋塊內徑向凹槽連通的通孔，該通孔另一側可與復位軸套復位凹槽連通。

工作原理：主動側軸套、復位軸套、從動側軸套、鋼球、圓柱擋塊構成保護裝置離合機構；當主動側軸套與從動側軸套傳遞力矩在額定範圍之內時，即保護裝置傳遞力矩，離合機構需要閉合，此時將調節軸套旋入從動側軸套壓縮彈簧，通過調整對彈簧的壓縮量以調節保護裝置所能承受的最大臨界力閾值；長彈簧和短彈簧通過左側推板和圓柱擋塊將鋼球壓入主動側軸套對應的凹槽，此時圓柱擋塊內的鎖定彈簧與鎖定彈簧套筒被壓縮在圓柱擋塊徑向凹槽內。

當工具機出現撞車等突發狀況時，主動側軸套與從動側軸套傳遞力矩過大，鋼球與主動側軸套相對打滑進而退出凹槽，鋼球反向壓縮圓柱擋塊，圓柱擋塊內的鎖定彈簧將鎖定彈簧套筒通過從動側套筒上的通孔頂入復位軸套的復位凹槽內，此時圓柱擋塊與從動側軸套相對固定，刀架動力輸入軸與齒輪傳動系輸出軸之間無法進行力矩傳遞，便對伺服電機和齒輪傳動系起到保護作用。

故障發生後，取下開口銷，旋轉復位軸套使圓柱擋塊內的鎖定彈簧套筒重新進入圓柱擋塊，調整主動側軸套與從動側軸套相對位置，使鋼球壓入凹槽內，保護裝置復位，可再次傳遞力矩。

有益效果：本發明採用機械式的過載保護機構，在有效保護刀架的同時，亦簡化了故障的排除過程，縮短故障排除及調試的周期；通過過載臨界力可調結構，可調機構的壓縮量達到一定程度時，彈簧系統的彈性係數會改變，從而所能預先設定的最大過載臨界力閾值的範圍也隨之增大。主動測軸套和從動側軸套為鍵槽結構，分別用來固定刀架動力輸入軸和傳動系輸出軸，使得保護裝置安裝較為方便。

附圖說明

圖1是本發明的結構剖視圖；

圖2是圖1的a-a示意圖；

圖3是圖1的b-b示意圖；

圖4是本發明過載臨界力調節機構的爆炸視圖；

圖5是本發明的整體結構的爆炸視圖；

圖6是本發明在刀架發生過載時的局部剖視圖；

圖7是本發明在刀架進行復位時的局部剖視圖。

具體實施方式

如圖所示，一種數控刀架切削過載保護裝置，包括主動側軸套1、復位軸套3、從動側軸套11、調節套筒12；從動側軸套11一側與主動側軸套1相連，另一側與調節軸套12螺紋連接，復位軸套3通過開口銷32套設於從動側軸套11靠近主動側軸套1一端外側。

主動側軸套1的端面上沿著圓周方向均勻分布有錐形凹槽15，從動側軸套11上有與錐形凹槽15一一對應的第一鋼球孔112，鋼球2置於第一鋼球孔112內，圓柱擋塊6也置於第一鋼球孔112內鋼球右側；從動側軸套11內還設有環形凹槽113，圓柱擋塊6右側尾部伸出第一鋼球孔112至環形凹槽113內；左側推板7緊鄰圓柱擋塊6設於環形凹槽113內；左側推板7上固定設有長彈簧9和短彈簧13，長彈簧9和短彈簧13在左側推板7圓周上呈間隔均勻分布外側分別套有長彈簧套筒8和短彈簧套筒14，用於在圓周方向限制彈簧的運動，防止彈簧產生偏心；長彈簧套筒8與短彈簧套筒14與左側推板7一體成型；右側推板10設於環形凹槽113內的彈簧右側；左側推板7和右側推板10上都有與彈簧對應的限位凹槽，保證彈簧在壓縮過程中不會偏離；調節套筒12旋入從動側軸套11後其內圈121能夠壓縮右側推板10；右側推板10通過壓縮彈簧進而壓縮左側推扳7和圓柱擋塊6，鋼球2由圓柱擋塊6壓入凹槽15內部。

圓柱擋塊6上設有徑向凹槽，該徑向凹槽內固定設有鎖定彈簧5，鎖定彈簧5另一端連結鎖定彈簧套筒4；從動側軸套11上沿徑向設有通孔111；當裝置正常工作時，通孔111與復位套筒3上周向均布的復位凹槽31連通且一一對應；通孔111還與第一鋼球孔112連通；通孔111與圓柱擋塊6上的徑向凹槽以及裝置正常工作時的復位凹槽31位於同一徑向方向，並且當圓柱擋塊6運動到一定位置時，鎖定彈簧5可將彈簧套筒4通過通孔111頂入復位凹槽31內，從而將圓柱擋塊6固定。

如圖1所示，主動側軸套1、復位軸套3、從動側軸套11、鋼球2、圓柱擋塊6構成保護裝置離合機構；當主動側軸套1與從動側軸套11相對固定時，即保護裝置傳遞力矩，離合機構閉合，鋼球2被圓柱擋塊6、長彈簧9和短彈簧13壓入主動側軸套1對應的凹槽15；當主動側軸套1與從動側軸套11相對轉動時，即保護裝置無法傳遞力矩，離合機構脫離，鋼球2退出凹槽15，反向壓縮圓柱擋塊6到一定位置之後，由於鎖定彈簧5將鎖定彈簧套筒4頂入復位凹槽31，圓柱擋塊6固定，不再壓緊鋼球2。

如圖4所示，左側推板7、右側推板10、長彈簧9、長彈簧套筒8、短彈簧13、短彈簧套筒14、調節軸套12構成臨界力可調機構；長彈簧9在正常狀態下的長度上比短彈簧13長，當調節軸套12旋進量較小時，右側推板10隻壓縮長彈簧9；當調節軸套12旋進量達到一定程度時，長彈簧9和短彈簧13都被壓縮。調節軸套12不同的旋進量，能得到不同的彈簧壓縮量，即能得到不同的彈簧力來壓緊鋼球2，從而實現了過載臨界力閾值可調的功能。

如圖6所示，當刀架發生過載時候，需要傳遞的力矩過大，鋼球2便開始在傳遞力矩作用下退出凹槽15，主動側軸套1與從動側軸套11發生相對角位移，直到鋼球2完全退出凹槽15，達到如圖6所示結構，原本處於壓縮狀態的鎖定彈簧5將鎖定彈簧套筒4通過從動側軸套11一側的通孔111頂入復位軸套3的凹槽31內，在鎖定彈簧套筒4的作用下，圓柱擋塊6和從動側軸套11便處於相對靜止的位置，鋼球2也無法再次回到凹槽15並傳遞力矩，主動側軸套1與從動側軸套11發生周向脫離，如此便保護了刀架電機及齒輪傳動系，防止過載力矩對其造成損壞。

如圖7所示，復位軸套3作為保護裝置的復位機構；未動作時，復位軸套3套在從動側軸套11外側，內圈凹槽31與從動側軸套11外側上的孔111相對應；排除故障後，旋轉復位軸套3，內圈凹槽31偏離，鎖定彈簧5被壓縮，鎖定彈簧套筒4退回從動側軸套的第一鋼球孔112內，保護裝置復位；長彈簧9和短彈簧13通過左側推板7再次壓緊圓柱擋塊6和鋼球2；在旋轉復位軸套3的狀況下，轉動主動側軸套1，轉位角度最多不超多90度，一旦主動側軸套1上的凹槽15與鋼球2重新對準，那麼鋼球2便被彈簧組提供的彈力，通過左側推扳7和圓柱擋塊6重新壓入凹槽15內，此時旋轉復位軸套3，將開口銷孔與從動側軸套11上的開口銷孔對應，插入開口銷，保護裝置復原，刀架便可以重新正常工作。