一种直连式抗污染高压动力刀塔的制作方法

1.本发明涉及数控车床的动力刀塔技术领域，尤其涉及一种直连式抗污染高压动力刀塔。


背景技术：

2.为了面对产品品种多样化和生产规模小型化。数控机床功能的复合化已成为机床制造业所面对的重点问题。近年来复合加工机床发展迅速，把不同加工技术集中在同一台机床上，实现完整加工是机床技术发展的重点之一。也是近年来发展最活跃的技术。复合加工机床的最突出的优点是可以大大缩短零件的生产周期、提高零件的加工精度。从国内外最近举办的几届机床展展出的数控机床来看，数控机床的品种和数量正在逐年增多，精度也在不断的提高，同时可以看到高性能和智能化、复合化及模块化车削复合加工数控机床是未来的发展方向。
3.作为数控车削中心主要部件之一的动力刀塔，在我国起步较晚，生产厂家少、市场占有率较低，一定程度上制约我国机床厂家车削中心的发展。复合加工以其独特的加工方式正逐渐被认识和应用到实践当中，动力刀塔技术是车铣复合车削中心的关键功能部件，只有在数控车床上配有动力刀塔才能实现工件加工集约化。既一次装夹实现工件的车、铣、钻、镗、铰等工序的加工。其优点是明显提高了复杂工件的加工精度，减少了半成品的周转时间和占地面积，缩短工艺流程。并减少了不重复性的手工操作减轻了劳动者的工作强度。一般的刀塔的设计存在系统结构的冗余大，导致刀塔体积较大，且在恶劣的环境下加工对刀塔有伤害，为此，我们设计了一种直连式抗污染高压动力刀塔来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种直连式抗污染高压动力刀塔，解决了传统刀塔的设计存在系统结构的冗余大，导致刀塔体积较大，且在恶劣的环境下加工对刀塔有伤害的问题。
5.本技术提供了，一种直连式抗污染高压动力刀塔，包括一体式刀塔箱组件和线轨，所述一体式刀塔箱组件和所述线轨为一体结构，所述一体式刀塔箱组件内固定有固定主轴，所述固定主轴内转动安装有减速轴，所述减速轴的一端安装有刀头驱动机构，所述固定主轴的一端安装有定位盘，所述刀头驱动机构通过所述定位盘安装在所述固定主轴上，所述一体式刀塔箱组件安装有传动机构，所述传动机构通过联轴器连接在所述减速轴上，所述固定主轴上通过卸荷轴承安装有用于安装成品刀头的动力刀盘组件，所述刀头驱动机构安装在所述动力刀盘组件上，且所述动力刀盘组件和所述一体式刀塔箱组件的连接处设有密封环，所述动力刀盘组件的顶部固定有密封盖，所述固定主轴上固定有定位固定齿盘，所述定位固定齿盘上套设有定位回转齿盘，所述定位回转齿盘固定在所述动力刀盘组件的一端，且所述定位回转齿盘的一侧设有齿盘转位调节组件，所述固定主轴上还套设有定位移动齿盘，所述定位移动齿盘上设有活塞缸体，所述定位回转齿盘和所述定位固定齿盘与所述定位移动齿盘的相对侧壁上设有相互对应的端齿，所述一体式刀塔箱组件的一侧设有配
水结构组件；
6.所述配水结构组件包括安装在所述一体式刀塔箱组件一侧可轴向移动的动力配水活塞，所述动力配水活塞的一周设有控制动力配水活塞轴向移动的控制压力油腔，所述动力配水活塞的一端安装有密封头，所述动力配水活塞的另一端设有冷却气液入口，所述一体式刀塔箱组件的一侧设有冷却气液接口，所述冷却气液接口和所述冷却气液入口连通，所述一体式刀塔箱组件连接有正压气管。
7.优选地，所述传动机构，包括设置在所述减速轴一侧的主轴伺服电机和连接在所述联轴器上的动力传动轴，所述主轴伺服电机通过安装板安装在所述一体式刀塔箱组件，所述动力传动轴和所述主轴伺服电机通过同步带连接。
8.优选地，所述齿盘转位调节组件包括安装在所述一体式刀塔箱组件内的刀盘转位电机，所述刀盘转位电机的输出轴上安装有减速齿轮组，所述减速齿轮组和所述定位回转齿盘啮合。
9.优选地，还包括固定于所述固定主轴上用于监测所述定位移动齿盘和所述定位回转齿盘是否啮合的锁紧检测装置，所述锁紧检测装置由检测杆和接近开关组成。
10.优选地，还包括安装在固定主轴上用于润滑所述传动机构和所述减速轴的润滑分布器。
11.优选地，所述密封环为防水迷宫圈。
12.优选地，所述固定主轴上设有气孔，所述气孔延伸至所述动力刀盘组件内腔。
13.优选地，所述动力传动轴和所述减速轴的两端均通过固定轴承固定。
14.优选地，所述一体式刀塔箱组件安装所述动力刀盘组件的一侧安装有护板。
15.由以上技术方案可知，本技术提供了一种直连式抗污染高压动力刀塔，本发明为工位动力刀台，当接到系统的换刀型号后，首先由刀塔内置的用于动力刀具旋转的伺服电机带动刀具旋转，将动力刀具刀柄精确定向，完成定向后，定位移动齿盘和定位回转齿盘松开，松开动作是由液压驱动的三齿盘结构定位移动齿盘、定位固定齿盘、随动力刀盘组件转动的定位回转齿盘来完成。动力刀盘组件松开后由刀塔内置刀盘转位电机通过减速齿轮组带动定位回转齿盘转动，从而带动动力刀盘组件旋转，动力刀盘组件旋转到位后，液压驱动的三齿盘结构再次锁紧刀盘。定位移动齿盘的端齿和定位回转齿盘与定位固定齿盘的端齿啮合，使得三个齿盘紧密啮合，通过固定不动的定位固定齿盘作为基准定位，对动力刀盘组件精确定位，消除动力刀盘组件换刀后带来的误差，整个换刀过程结束。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1、通过将一体式刀塔箱组件和线轨整合为一体，提高了整个x轴的切削刚性，并且减少了传动连接带来的误差的累计，使得机床精度得到了很大的提高，同时制造成本也得到了降低；
18.2、通过活塞缸体、定位移动齿盘、定位回转齿盘和定位固定齿盘的设置，其中定位移动齿盘相当于锁紧活塞，在液压油的作用下在活塞缸体及主轴上进行移动，定位回转齿盘与刀盘固定可以跟随刀盘一起回转。定位固定齿盘固定在一体式刀塔箱组件上作为刀盘角向定位换刀的基准，换刀后定位准确，精度高；
19.3、通过传动机构和齿盘转位调节组件的配合，传动机构和齿盘转位调节组件均集成在一体式刀塔箱组件空间利用合理紧凑，使得刀塔的截面尺寸大大缩小，为后续设计机
床提供了更大的空间；
20.4、通过配水结构组件的设置，动力配水活塞可以根据需要改变压紧的力量，使得冷却液的压力可以很高，而不会造成切削液的漏出，并通过密封头与动力刀盘组件回转互锁，对于前端密封头没有磨损，既保护了密封头也保护了刀盘水孔配水面，提高配水结构组件的使用寿命；
21.5、通过正压气管的设置，一体式刀塔箱组件内部通入的正压气体流出，可以使得动力刀盘组件内腔始终处于气体通入的正压状态，在更换刀具时防止外部污染物通过刀具孔进入刀盘内部，提高设备的使用寿命。
22.综上所述，本发明将一体式刀塔箱组件、线轨二者相互融合不仅减少了整个系统结构的冗余，使得结构更简洁可靠、精度更高，成本更低。同时充分考虑了恶劣加工环境对刀台的伤害，对防水、防屑在结构上进行了可靠的设计，同时保证了较高的精度。设计时尽可能的缩小刀塔的截面尺寸。为后续的整机设计留够空间。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施案例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明提出的一种直连式抗污染高压动力刀塔的同步带安装结构示意图；
25.图2为本发明提出的一种直连式抗污染高压动力刀塔的e-e截面图；
26.图3为本发明提出的一种直连式抗污染高压动力刀塔的a处放大图；
27.图4为本发明提出的一种直连式抗污染高压动力刀塔的b处放大图；
28.图5为本发明提出的一种直连式抗污染高压动力刀塔的动力刀盘组件结构示意图；
29.图6为本发明提出的一种直连式抗污染高压动力刀塔的l-l截面图；
30.图7为本发明提出的一种直连式抗污染高压动力刀塔的v-v截面图；
31.图8为本发明提出的一种直连式抗污染高压动力刀塔的外部结构示意图。
32.图中：1刀盘转位电机、2减速齿轮组、3一体式刀塔箱组件、4卸荷轴承、5减速轴、6动力刀盘组件、7刀头驱动机构、8密封盖、9成品刀头、10定位盘、11气孔、12固定轴承、13线轨、14润滑分布器、15动力传动轴、16联轴器、17固定主轴、18同步带、19主轴伺服电机、20安装板、21密封环、22密封头、23动力配水活塞、24控制压力油腔、25冷却气液入口、26活塞缸体、27定位移动齿盘、28定位回转齿盘、29定位固定齿盘、30护板、31冷却气液接口、32配水结构组件、33锁紧检测装置。
具体实施方式
33.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
34.参见图1-8，一种直连式抗污染高压动力刀塔，包括一体式刀塔箱组件3和线轨13，一体式刀塔箱组件3和线轨13为一体结构，线轨13部分直接安装到一体式刀塔箱组件3上，提高了整个x轴的切削刚性，并且减少了传动连接带来的误差的累计，使得机床精度得到了
很大的提高，同时制造成本也得到了降低；
35.一体式刀塔箱组件3内固定有固定主轴17，固定主轴17的作用是将刀盘与一体式刀塔箱组件3连接到一块，并通过主轴工艺孔将控制油路分配到前端，用于液压结构的控制，固定主轴17内转动安装有减速轴5，减速轴5的一端安装有刀头驱动机构7，如图2所示，减速轴5动力输入端为长轴，减速轴5和刀头驱动机构7共同组成动力刀驱动机构，是成品组件，固定主轴17的一端安装有定位盘10，刀头驱动机构7通过定位盘10安装在固定主轴17上，定位盘10用于安装动力刀驱动机构，由于动力刀驱动机构为成品组件，因此根据不同的动力刀驱动机构更换不同的定位盘10；
36.一体式刀塔箱组件3安装有传动机构，传动机构是整个刀塔的动力来源，传动机构通过联轴器16连接在减速轴5上，固定主轴17上通过卸荷轴承4安装有用于安装成品刀头9的动力刀盘组件6，动力刀盘组件6为12工位，卸荷轴承4的作用是将动力刀盘组件6径向固定到固定主轴17上，承受动力刀盘组件6切削与回转的负载，同时保证回转的精度，固定主轴17上设有气孔11，气孔11延伸至动力刀盘组件6内腔，将正压气体通入动力刀盘组件6内腔，该气路的作用是保证在更换刀具时不会有污染物进入动力刀盘组件6内腔，动力刀盘组件6内腔处于气体正压状态水及污染物无法进入，刀头驱动机构7安装在动力刀盘组件6上，将动力传动到动力刀座上，且动力刀盘组件6和一体式刀塔箱组件3的连接处设有密封环21，保证刀盘旋转的同时，又要保证外部的切削液不会进入刀盘内部，密封环21为防水迷宫圈，该防水迷宫圈在轴向与径向分别设置了迷宫槽，将进入的液体引导至导流口排出，并且在内部还设置了一道密封圈，用以阻止进入内部的少量切削液，该防水迷宫圈的内端面经过热处理，耐磨性能好，一体式刀塔箱组件3安装动力刀盘组件6的一侧安装有护板30，主要用于减少切削时受到飞屑的冲击，动力刀盘组件6的顶部固定有密封盖8，密封盖8将前端紧密密封，阻止外界污染物进入，可以使得动力刀盘组件6内腔始终处于气体通入的正压状态，在更换刀具时防止外部污染物通过刀具孔进入动力刀盘组件6内部，同时阻止内部通入的正压气体流出；
37.固定主轴17上固定有定位固定齿盘29，固定在一体式刀塔箱组件3上作为动力刀盘组件6角向定位换刀的基准，定位固定齿盘29上套设有定位回转齿盘28，定位回转齿盘28固定在动力刀盘组件6的一端，定位回转齿盘28与动力刀盘组件6固定可以跟随刀盘一起回转，且定位回转齿盘28的一侧设有齿盘转位调节组件，用于驱动定位回转齿盘28做回转运动，从而带动动力刀盘组件6换刀，固定主轴17上还套设有定位移动齿盘27，定位移动齿盘27上设有活塞缸体26，定位移动齿盘27相当于锁紧活塞，在液压油的作用下在活塞缸体26及固定主轴17上进行前后的移动，定位回转齿盘28和定位固定齿盘29与定位移动齿盘27的相对侧壁上设有相互对应的端齿，定位回转齿盘28和定位固定齿盘29的端齿在同一平面上，其中固定不动的定位固定齿盘29作为定位基准，定位回转齿盘28和定位固定齿盘29的端齿共同和定位移动齿盘27上的端齿啮合，将定位回转齿盘28通过齿间啮合对调节后的定位回转齿盘28进行定位，消除换刀时的累计误差，从而带动动力刀盘组件6精准的完成换刀和定位，一体式刀塔箱组件3的一侧设有配水结构组件32，与传统的配水组件相比，本配水结构组件32不同于其他刀台使用弹簧驱动的配水结构，其中动力配水活塞23可以根据需要改变压紧的力量，使得冷却液的压力可以很高，而不会造成切削液的漏出，并且压紧与松开与动力刀盘组件6回转互锁，对于前端密封头22没有磨损，既保护了密封头22也保护了动力
刀盘组件6水孔配水面，而传统的配水机构前端密封头靠弹簧压紧在刀盘面上。刀盘回转时与刀盘配水面互相进行摩擦。如果冷却液压力提升，就要增强弹簧的压力。这样不仅增加了两者间的磨损力。而且从实践结果来看当切削液超过4mpa后增加弹簧力基本无法起到很好的密封左右，会造成大量的漏水，且刀台配水面极易磨损、损坏；
38.配水结构组件32包括安装在一体式刀塔箱组件3一侧可轴向移动的动力配水活塞23，动力配水活塞23的一周设有控制动力配水活塞23轴向移动的控制压力油腔24，通过固定主轴17的油路，能够通过液压使得动力配水活塞23在控制压力油腔内往复移动，在互锁时可以根据需要改变压紧的力量，动力配水活塞23的一端安装有密封头22，与动力刀盘组件6的配水孔互锁，为切削提供切削液，动力配水活塞23的另一端设有冷却气液入口25，一体式刀塔箱组件3的一侧设有冷却气液接口31，冷却气液接口31和冷却气液入口25连通，能够将冷却液和冷却气流两股冷却流体通过一体式刀塔箱组件3传导至前端动力刀盘组件6，预留了两路接口，可以同时导入气体与冷却液体，通过m代码控制两种流体的通断，使得机床的加工范围得到扩大更能满足自动化加工对于冷却及清扫的双重要求，为此本发明中采用这种压紧力可调、且通过液压油控制配水活塞的压紧与松开的结构，很好的解决了传统刀塔的缺点，一体式刀塔箱组件3连接有正压气管，可向一体式刀塔箱组件3内部通入的正压气体流出，可以使得动力刀盘组件6内腔始终处于气体通入的正压状态，在更换刀具时防止外部污染物通过刀具孔进入刀盘内部。
39.本发明中，传动机构，包括设置在减速轴5一侧的主轴伺服电机19和连接在联轴器16上的动力传动轴15，是整个刀塔的动力来源，动力传动轴15和减速轴5的两端均通过固定轴承12固定，减速轴5输入端为长轴，并且另一端电机输入也是动力传动轴15通过联轴器16将动力传输过来。由于整个轴的转速非常高。但是整个轴的动平衡和挠度都不好，所以在两个轴的末端增加了一组固定轴承，该轴承的作用就是抵消轴高速回转时产生的不平衡力矩，从而延长了了动力刀驱动机构的使用寿命。并为刀具转速的进一步提高提供了可能性，主轴伺服电机19通过安装板20安装在一体式刀塔箱组件3，动力传动轴15和主轴伺服电机19通过同步带18连接，通过同步带18的连接使得主轴伺服电机19侧置，使得刀塔的截面尺寸大大缩小，为后续设计机床提供了更大的空间。
40.齿盘转位调节组件包括安装在一体式刀塔箱组件3内的刀盘转位电机1，刀盘转位电机1的输出轴上安装有减速齿轮组2，通过主轴伺服电机19将刀盘转位电机1的转速经减速后传递给定位回转齿盘28，减速齿轮组2和定位回转齿盘28啮合，主轴伺服电机19通过减速齿轮组2驱动定位回转齿盘28转动，从而调节动力刀盘组件6的换刀。
41.在一些实施例中，还包括固定于固定主轴17上用于监测定位移动齿盘27和定位回转齿盘28是否啮合的锁紧检测装置33，锁紧检测装置33由检测杆和接近开关组成，用以检测三个齿盘的是否咬合，锁紧。以确保动力刀盘组件6回转时齿盘是松开的，以保证齿盘转位调节组件对动力刀盘组件6的正常调节。
42.在一些实施例中，还包括安装在固定主轴17上用于润滑传动机构和减速轴5的润滑分布器14，对高速运行的各机构间进行润滑，降低磨损，整个刀塔的液压及润滑分配器都集成到一体式刀塔箱组件3上，空间利用合理紧凑。
43.本发明涉及数控车床的动力刀塔，动力刀塔区别于非动力刀塔的结构在于其自身带有动力刀具可以进行铣、钻、镗、铰、等工序。可以大大的扩展机床的使用范围，能够一次
性加工比较复杂的零件，且能够保证较高的精度。
44.一般车床刀台部分都是外购标准刀台，通过螺钉将刀台与滑体连接到一起。而本发明将这几部分设计成一体结构，不仅提高了整个机构的刚性，而且由于连接部位及整个传动机构的减少，使得的带入机构的误差减少。这也意味着对机床整体精度的提高有着非常大的作用。
45.由以上技术方案可知，本发明为12工位动力刀台，当接到系统的换刀型号后，首先由刀塔内置的用于动力刀具旋转的伺服电机带动刀具旋转，将动力刀具刀柄精确定向，完成定向后，定位移动齿盘27和定位回转齿盘28松开，松开动作是由液压驱动的三齿盘结构定位移动齿盘27、定位固定齿盘29、随动力刀盘组件6转动的定位回转齿盘28来完成。动力刀盘组件6松开后由刀塔内置刀盘转位电机1通过减速齿轮组2带动定位回转齿盘28转动，从而带动动力刀盘组件6旋转，动力刀盘组件6旋转到位后，液压驱动的三齿盘结构再次锁紧刀盘。定位移动齿盘27的端齿和定位回转齿盘28与定位固定齿盘29的端齿啮合，使得三个齿盘紧密啮合，通过固定不动的定位固定齿盘29作为基准定位，对动力刀盘组件6精确定位，消除动力刀盘组件6换刀后带来的误差，整个换刀过程结束。
46.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围由权利要求指出。
47.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。以上所述的本技术实施方式并不构成对本技术保护范围的限定。