CN101607322A

CN101607322A - 一种与数控车铣中心匹配的旋转刀塔及加工方法

Info

Publication number: CN101607322A
Application number: CNA2009101002535A
Authority: CN
Inventors: 廖竹霖
Original assignee: HANGZHOU CHANGHONG MACHINERY CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU CHANGHONG MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2009-12-23

Abstract

本发明涉及一种与数控车铣中心匹配的旋转刀塔及加工方法，它包括车铣复合刀塔，所述车铣复合刀塔中的伺服电机通过传动机构驱动主轴传动轴，主轴传动轴连接端呈一字形凹槽且与一字形扁头刀柄座一字形凸头插接匹配、带动旋转刀塔上的刀具进行加工，刀塔中的一字形扁头刀柄座与导向座上的导向座一字形导槽配合且沿导向座旋转转动。优点：一是V型槽刀柄更换时间短、速度快且便于更换；二是可安装多轴器及更换多轴器的功能，其钻孔、攻牙可一次性完成，作业时间缩短，大幅提高加工效率；三是承载力大、结构刚性好、使用寿命长、加工简单、制造成本低，便于设备维护、保养及维修的优点；四是旋转精度高，稳定性能佳。

Description

一种与数控车铣中心匹配的旋转刀塔及加工方法

技术领域

本发明涉及一种与数控车铣中心匹配的旋转刀塔及加工方法，其刀塔分为4轴、6轴、8轴、12轴四大规格，属旋转刀塔制造领域。

背景技术

目前背景技术中，刀塔刀柄锁紧方式采用后拉式锁紧方式，刀柄尾部具有一颗拉钉，油压控制打刀缸，通过打刀缸对蝶簧作用，使机械三爪片工作，机械爪抓住拉钉后拉，对刀柄拉紧；一般刀塔需配VDI刀座(图2-1)，在车、铣、镗、钻、攻均不能互换都属特制部件，不但VDI刀座价格昂贵，刀柄不易更换，且该刀柄在加工过程中容易发生松动现象，另外在同一面需加工多孔位时，皆需逐步单位加工、钻孔、攻牙不可一次性完成，不同工件时，不能加装多轴器，所以浪费工时、加工效率不佳；另外在主轴传动方式上，一般主轴传动均采用花键传动，花键制造工序繁琐，成本昂贵。刀塔方位容易偏摆，及刀塔上下运动(因为刀塔只作径向旋转运动)，不能有效降低磨擦；另外刀塔旋转结构，系采用两片式离合器结构，当刀塔需要旋转时，刀塔随分度齿盘脱开上升底座才可旋转，所以旋转精度低、稳定性不佳。

发明内容

本发明的设计目的，避免背景技术中的不足之处，设计一种一种与数控车铣中心匹配的旋转刀塔及加工方法。

为了实现上述设计目的。本旋转刀塔在结构设计上，旋转刀塔可在数控车、铣复合刀塔及加工中心机转塔式的旋转刀塔上作往复回旋转动，刀具直接锁紧在旋转刀塔上，通过旋转刀塔旋转，即可达到更换刀具的需求，而且更换刀具后直接加工处理。

本发明所述的锁紧螺母锁紧装置中的刀塔均采用国际标准V型槽刀柄(图1-1)。利用V型槽刀柄V型槽(图1-2)的优势，用锁紧螺母(图1-5)将V型槽刀柄(图1-1)与一字形扁头刀柄座(图1-8)紧固连接。将V型槽刀柄U型槽(图1-3)对准锁紧螺母凸台(图1-6)使V型槽刀柄外锥(图1-4)和一字形扁头刀柄座内锥(图1-9)吻合，装入一字形扁头刀柄座(图1-8)后，将锁紧螺母(图1-5)顺时针转动即可锁紧；反之，将锁紧螺母(图1-5)逆时针转动即可松开V型槽刀柄(图1-1)，大大缩短V型槽刀柄(图1-1)更换时间及其提供更换V型槽刀柄(图1-1)便利方法。这样做的好处在于：一般刀塔刀柄锁紧方式采用后拉式锁紧方式，刀柄尾部具有一颗拉钉，油压控制打刀缸，通过打刀缸对蝶簧作用，使机械三爪片工作，机械爪抓住拉钉后拉，对刀柄拉紧；另外一般刀塔需配VDI刀座(图2-1)，在车、铣、镗、钻、攻均不能互换都属特制部件，而且VDI刀座(图2-1)价格昂贵。本刀塔结构采用锁紧螺母锁紧方式，且配用国际标准V型槽刀柄，即可快速换刀达到加工时所需要任何标准化V型槽刀柄刀具，所需成本低廉，而且兼具环保效能。锁紧螺母还采用销(图1-7)保护紧固装置，保证了V型槽刀柄在加工过程中不发生松动现象。

本发明具有可安装多轴器(图3-1)及更换多轴器的功能。该功能针对大部分待加工工件在同一面需加工多孔位时，不需逐步单孔加工。加装多轴器后，钻孔、攻牙可一次性完成，作业时间缩短，大幅提高加工效率。加工不同工件时，可更换多轴器，在短短几分钟内便可完成。只需注意多轴器安装的正确方位。多轴器安装在多轴器上壳体上，多轴器上壳体(图3-2)采用三键定位，其加工效果可保持高精度。

为了改善现有的传动轴结构和性能，为了适用于旋转刀塔工作条件的需要，本发明设计了一字连接传动轴的传动方式，即一字连接传动轴传动方式结构由导向座(图4-4)、耐磨片(图4-6)、一字形扁头刀柄座(图1-8)、主轴传动轴(图4-2)顺序组成。导向座(图4-4)间接紧固在底座上，导向座圆身法向面开一圆孔(图4-3)，以便主轴传动轴(图4-2)连接传动，外圆表面有一字形导槽(图4-5)，上下两端面距离以法向面圆孔中心对称。耐磨片(图4-6)被安装在导向座一字形导槽(图4-5)的左侧面与右侧面，有效降低摩擦，延长产品使用寿命。在安装一字形扁头刀柄座(图1-8)时，一字形扁头刀柄座(图1-8)尾部成一字形扁头部分装入导向座一字形导槽(图4-5)内。当刀塔在旋转时，带动一字形扁头刀柄座随导向座一字形导槽作三百六十度循环旋转。刀塔旋转特定角度后，一字形扁头刀柄座尾部一字形扁头转入主轴传动轴一字形凹槽(图4-1)内吻合后，通过伺服电机渐渐带动主轴传动轴(图4-2)旋转，使一字形扁头刀柄座旋转，在一字形扁头刀柄座中装入V型槽刀柄及刀具即可对零件进行加工。一字连接传动轴的传动方式提高一字连接传动机构的工作性能，保证其工作的可靠性，在工作载荷运转下，具有承载力大、结构刚性好、抗震性强、温升低、变形小、使用寿命长，且加工简单、制造成本低，便于设备维护、保养及维修的优点。

技术方案1：一种与数控车铣中心匹配的旋转刀塔，它包括车铣复合刀塔，所述车铣复合刀塔中的伺服电机通过传动机构驱动主轴传动轴，主轴传动轴连接端呈一字形凹槽且与一字形扁头刀柄座一字形凸头插接匹配、带动旋转刀塔上的刀具进行加工，刀塔中的一字形扁头刀柄座与导向座上的导向座一字形导槽配合且沿导向座旋转转动。

技术方案2：一种与数控车铣中心匹配的旋转刀塔的旋转方法，伺服电机带动传动机构，传动机构带动主轴传动轴，主轴传动轴端部的一字形凹槽与一字形扁头刀柄座尾部一字形扁头插接配合且带动一字形扁头刀柄座转动，刀塔旋转带动一字形扁头刀柄座随导向座一字形导槽作三百六十度循环旋转，刀塔旋转特定角度后，一字形扁头刀柄座尾部一字形扁头转入主轴传动轴一字形凹槽内吻合后，通过伺服电机带动主轴传动轴旋转，使一字形扁头刀柄座旋转，此时一字形扁头刀柄座中装入刀具即可对零件进行加工。

本发明与背景技术相比，一是刀柄更换时间短、速度快且便于更换；二是可安装多轴器及更换多轴器的功能，其钻孔、攻牙可一次性完成，作业时间缩短，大幅度提高加工效率；三是由于一字连接传动机构承载力大、结构刚性好、抗震性强、温升低、变形小、使用寿命长、加工简单、制造成本低，便于设备维护、保养及维修的优点；四是通过装有高精密蜗轮、蜗杆配合工作带动离合器旋转，旋转精度高，而且稳定性能更佳，离合器分度齿盘旋转后部装有摩擦片，附有自动给油，从而降低摩擦量，延长离合器旋转、硬摩擦使用寿命；五是利用交叉滚子轴承，可有效防止刀塔方位偏摆及刀塔上下运动(因为刀塔只作径向旋转运动)，确保刀具在加工工件时的高精密度、高效率。

附图说明

图1是旋转刀塔螺母锁紧方式示意图。图中1-1为V型槽刀柄，1-2为V型槽刀柄V型槽，1-3为V型槽刀柄U型槽，1-4为V型槽刀柄外锥，1-5为锁紧螺母，1-6为锁紧螺母凸台，1-7为锁紧螺母销，1-8为一字形扁头刀柄座，1-9为一字形扁头刀柄座内锥。

图2是VDI刀座示意图。图中2-1为VDI刀座。

图3是旋转刀塔安装多轴器示意图。图中3-1为多轴器，3-2为多轴器上壳体。

图4是旋转刀塔一字连接传动轴传动方式示意图。图中4-1为主轴传动轴一字形凹槽，4-2为主轴传动轴，4-3为导向座圆身法向面圆孔，4-4为导向座，4-5为导向座一字形导槽，4-6为耐磨片。

图5是旋转刀塔三片式离合器和交叉滚子轴承安装结构示意图。图中5-1为刀塔，5-2为分度齿盘B，5-3为分度齿盘A，5-4为底座，5-5为分度齿盘C，5-6为摩擦片，5-7为蜗轮，5-8为圆柱斜齿轮轴，5-9为蜗杆，5-10为交叉滚子轴承套圈，5-11为交叉滚子轴承，5-12为内腔空心体，5-13为主轴传动轴，5-14为同步带轮，5-15为同步带，5-16为伺服电机，5-17为同步带轮。

具体实施方式

实施例1：参见附图1～图5。一种与数控车铣中心匹配的旋转刀塔，它包括车铣复合刀塔，所述车铣复合刀塔中的伺服电机5-16通过传动机构驱动主轴传动轴5-13，主轴传动轴5-13连接端呈一字形凹槽4-1且与一字形扁头刀柄座1-8一字形凸头插接匹配、带动旋转刀塔上的刀具进行加工，刀塔中的一字形扁头刀柄座与导向座上的导向座一字形导槽配合且沿导向座旋转转动。所述传动机构通过同步带轮5-14和5-17及同步带5-15带动主轴传动轴5-13转动，同步带轮5-14套固在主轴传动轴5-13，同步带轮5-17套固在伺服电机5-16动力输出轴上，同步带5-15套在同步带轮5-14和5-17上。

刀塔(图5-1)中的导向座(图4-4)间接紧固在底座(图5-4)上，导向座圆身法向面开一圆孔(图4-3)，以便主轴传动轴(图4-2)连接传动，导向座的外圆表面有一字形导槽(图4-5)，上下两端面距离以法向面圆孔中心对称。一字形扁头刀柄座(图1-8)尾部成一字形扁头且位于导向座中的一字形导槽内。一字形扁头刀柄座与导向座上的一字形导槽配合且沿导向座旋转转动。耐磨片(图4-6)内置与导向座一字形导槽内且耐磨片位于导向座一字形导槽的左侧面与右侧面。一字形扁头刀柄座尾部一字形扁头位于主轴传动轴一字形凹槽(图4-1)内且由伺服电机带动主轴传动轴旋转，使一字形扁头刀柄座旋转。

一字连接传动轴传动方式结构由导向座(图4-4)、耐磨片(图4-6)、一字形扁头刀柄座(图1-8)、主轴传动轴(图4-2)顺序组成。导向座间接紧固在底座上，导向座圆身法向面开一圆孔，以便主轴传动轴连接传动，外圆表面有一字形导槽，上下两端面距离以法向面圆孔中心对称。导向座紧固在内腔空心体上，利用交叉滚子轴承，使交叉滚子轴承内圈紧固在内腔空心体上，内腔空心体紧固在底座上，交叉滚子轴承外圈紧固在交叉滚子轴承套圈内，交叉滚子轴承套圈紧固在刀塔上，可有效防止刀塔方位偏摆及刀塔上下运动。(因为刀塔只作径向旋转运动)。耐磨片被安装在导向座一字形导槽的左侧面与右侧面，有效降低摩擦，延长产品使用寿命。在安装一字形扁头刀柄座时，一字形扁头刀柄座尾部成一字形扁头部分装入导向座一字形导槽内。当刀塔在旋转时，带动一字形扁头刀柄座随导向座一字形导槽作三百六十度循环旋转。刀塔旋转特定角度后，一字形扁头刀柄座尾部一字形扁头转入主轴传动轴一字形凹槽内吻合后，通过伺服电机渐渐带动主轴传动轴旋转，使一字形扁头刀柄座旋转，在一字形扁头刀柄座中装入V型槽刀柄及刀具即可对零件进行加工。一字连接传动轴的传动方式提高一字连接传动机构的工作性能，保证其工作的可靠性，在工作载荷运转下，具有承载力大、结构刚性好、抗震性强、温升低、变形小、使用寿命长，且加工简单、制造成本低，便于设备维护、保养及维修的优点。

所述刀塔中的锁紧装置中V型槽刀柄(图1-1)呈V形卡槽(图1-2)且通过锁紧螺母(图1-5)将V型槽刀柄与一字形扁头刀柄座(图1-8)紧固连接。V型槽刀柄的U型槽(图1-3)与锁紧螺母凸台相匹配(图1-6)，使V型槽刀柄外锥(图1-4)和一字形扁头刀柄座内锥(图1-9)吻合，装入一字形扁头刀柄座后，将锁紧螺母顺时针转动即可锁紧；反之，将锁紧螺母逆时针转动即可松开V型槽刀柄。

该刀塔均采用国际标准V型槽刀柄(图1-1)。利用V型槽刀柄V型槽(图1-2)的优势，用锁紧螺母(图1-5)将V型槽刀柄与一字形扁头刀柄座(图1-8)紧固连接。将V型槽刀柄的U型槽(图1-3)对准锁紧螺母凸台(图1-6)使V型槽刀柄外锥(图1-4)和一字形扁头刀柄座内锥(图1-9)吻合，装入一字形扁头刀柄座后，将锁紧螺母顺时针转动即可锁紧；反之，将锁紧螺母逆时针转动即可松开V型槽刀柄。这样做的目的在于：可以大大缩短V型槽刀柄更换时间及其提供更换V型槽刀柄便利方法。因为在背景技术中，一般刀塔刀柄锁紧方式采用后拉式锁紧方式，刀柄尾部具有一颗拉钉，油压控制打刀缸，通过打刀缸对蝶簧作用，使机械三爪片工作，机械爪抓住拉钉后拉，对刀柄拉紧；另外一般刀塔需配VDI刀座(图2-1)，在车、铣、镗、钻、攻均不能互换都属特制部件，而且VDI刀座价格昂贵。本刀塔结构采用锁紧螺母锁紧方式，且配用国际标准V型槽刀柄，即可快速换刀达到加工时所需要任何标准化V型槽刀柄刀具，所需成本低廉，而且兼具环保效能。锁紧螺母还采用销(图1-7)保护紧固装置，保证了V型槽刀柄在加工过程中不发生松动现象。

刀塔分为4轴、6轴、8轴、12轴四大规格且其上可装有多轴器(图3-1)。该功能针对大部分待加工工件在同一面需加工多孔位时，不需逐步单孔加工。加装多轴器后，钻孔、攻牙可一次性完成，作业时间缩短，大幅提高加工效率。加工不同工件时，可更换多轴器，在短短几分钟内便可完成。只需注意多轴器安装的正确方位。多轴器安装在多轴器上壳体上，多轴器上壳体(图3-2)采用三键定位，其加工效果可保持高精度。

刀塔旋转采用三片式离合器结构且由分度齿盘A(图5-3)、分度齿盘B(图5-2)、分度齿盘C(图5-5)和摩擦片(图5-6)构成，分度齿盘A紧固在刀塔(图5-1)上，分度齿盘C紧固在底座(图5-4)上，分度齿盘B可作活塞运动，分度齿盘A和分度齿盘C的齿片对齐安置，分度齿盘B对分度齿盘A和分度齿盘C进行齿片咬合锁紧，伺服电机与蜗杆(图5-9)且通过蜗杆带动蜗轮(图5-7)转动，蜗轮安装在圆柱斜齿轮轴(图5-8)上，分度齿盘A的外圆斜齿与圆柱斜齿轮轴齿轮啮合带动刀塔一起旋转。离合器分度齿盘旋转底部装有摩擦片。

交叉滚子轴承5-11内圈紧固在内腔空心体5-12上，内腔空心体紧固在底座5-4上，交叉滚子轴承5-11外圈紧固在交叉滚子轴承套圈5-10内，交叉滚子轴承5-11套圈紧固在刀塔5-1上。

传统刀塔旋转采用两片式离合器结构，当刀塔需要旋转时，刀塔随分度齿盘脱开上升底座才可旋转。而该新型刀塔旋转采用三片式离合器结构，由分度齿盘A(图5-3)、分度齿盘B(图5-2)、分度齿盘C(图5-5)和摩擦片(图5-6)顺序组成，在旋转过程中刀塔不需脱开上升底座即可旋转，分度齿盘A紧固在刀塔(图5-1)上，分度齿盘C紧固在底座(图5-4)上，分度齿盘B可作活塞运动，分度齿盘A和分度齿盘C的齿片对齐安置，分度齿盘B对分度齿盘A和分度齿盘C进行齿片咬合锁紧，当刀塔需要旋转时，利用油压把分度齿盘B脱开，伺服电机与蜗杆(图5-9)连接，控制蜗杆作相等转速的转动带动蜗轮(图5-7)转动，蜗轮被安装在圆柱斜齿轮轴(图5-8)上，分度齿盘A的外圆斜齿与圆柱斜齿轮轴齿轮啮合带动刀塔一起旋转，实现刀塔旋转功能。通过装有高精密蜗轮、蜗杆配合工作带动离合器旋转，旋转精度高，而且稳定性能更佳。离合器分度盘旋转底部装有摩擦片，附有自动给油，从而降低摩擦量，延长离合器旋转、硬摩擦使用寿命。

刀塔旋转结构的旋转方法，分度齿盘A紧固在刀塔上，分度齿盘C紧固在底座上，分度齿盘B可作活塞运动，分度齿盘A和分度齿盘C的齿片对齐安置，分度齿盘B对分度齿盘A和分度齿盘C进行齿片咬合锁紧，当刀塔需要旋转时，利用油压把分度齿盘B脱开，伺服电机与蜗杆连接，控制蜗杆作相等转速的转动带动蜗轮转动，蜗轮被安装在圆柱斜齿轮轴上，分度齿盘A的外圆斜齿与圆柱斜齿轮轴齿轮啮合带动刀塔一起旋转，实现刀塔旋转功能；在旋转过程中刀塔不需脱开上升底座即可旋转。

实施例2：在实施例1的基础上，一种与数控车铣中心匹配的旋转刀塔的旋转方法，伺服电机16带动传动机构，传动机构带动主轴传动轴5-13，主轴传动轴5-13端部的一字形凹槽与一字形扁头刀柄座1-8尾部一字形扁头插接配合且带动一字形扁头刀柄座1-8转动，刀塔旋转带动一字形扁头刀柄座随导向座一字形导槽作三百六十度循环旋转，刀塔旋转特定角度后，一字形扁头刀柄座尾部一字形扁头转入主轴传动轴一字形凹槽内吻合后，通过伺服电机带动主轴传动轴旋转，使一字形扁头刀柄座旋转，此时一字形扁头刀柄座中装入刀具即可对零件进行加工。即，刀塔在旋转时，带动一字形扁头刀柄座(图1-8)随导向座一字形导槽(图4-5)作三百六十度循环旋转，刀塔旋转特定角度后，一字形扁头刀柄座尾部一字形扁头转入主轴传动轴一字形凹槽(图4-1)内吻合后，通过伺服电机带动主轴传动轴(图4-2)旋转，使一字形扁头刀柄座旋转，此时一字形扁头刀柄座中装入V型槽刀柄(图1-1)及刀具即可对零件进行加工。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims

1、一种与数控车铣中心匹配的旋转刀塔，它包括车铣复合刀塔，其特征是：所述车铣复合刀塔中的伺服电机通过传动机构驱动主轴传动轴，主轴传动轴连接端呈一字形凹槽且与一字形扁头刀柄座一字形凸头插接匹配、带动旋转刀塔上的刀具进行加工，刀塔中的一字形扁头刀柄座与导向座上的导向座一字形导槽配合且沿导向座旋转转动。

2、根据权利要求1所述的与数控车铣中心匹配的旋转刀塔，其特征是：耐磨片内置于导向座一字形导槽内。

3、根据权利要求1所述的与数控车铣中心匹配的旋转刀塔，其特征是：导向座间接紧固在底座上，导向座圆身法向面开一圆孔，以便主轴传动轴连接旋转。

4、根据权利要求1所述的与数控车铣中心匹配的旋转刀塔，其特征是：所述传动机构通过同步带轮及同步带带动主轴传动轴转动，同步带轮套固在主轴传动轴，同步带轮套固在伺服电机动力输出轴上，同步带套在同步带轮上。

5、根据权利要求1所述的与数控车铣中心匹配的旋转刀塔，其特征是：一字形扁头刀柄座尾部成一字形扁头且位于导向座一字形导槽内。

6、一种与数控车铣中心匹配的旋转刀塔的旋转方法，其特征是：伺服电机带动传动机构，传动机构带动主轴传动轴，主轴传动轴端部的一字形凹槽与一字形扁头刀柄座尾部一字形扁头插接配合且带动一字形扁头刀柄座转动，刀塔旋转带动一字形扁头刀柄座随导向座一字形导槽作三百六十度循环旋转，刀塔旋转特定角度后，一字形扁头刀柄座尾部一字形扁头转入主轴传动轴一字形凹槽内吻合后，通过伺服电机带动主轴传动轴旋转，使一字形扁头刀柄座旋转，此时一字形扁头刀柄座中装入刀具即可对零件进行加工。