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車(chē)銑復合機床的核心——動(dòng)力刀塔結構設計

更新日期:2020-09-04 點(diǎn)擊次數:4326

    刀塔(也稱(chēng)刀架)是車(chē)銑復合機床上所使用的關(guān)鍵核心部件,目前的傳統刀塔(也稱(chēng)刀架)只能安裝車(chē)刀或鏜刀進(jìn)行基本的車(chē)削加工。利用單個(gè)內藏式伺服電機實(shí)現控制刀塔精確轉位(也稱(chēng)換刀)和控制旋轉刀具高速旋轉兩種功能,集車(chē)銑加工功能于一體。

    傳統刀塔在其刀盤(pán)的圓周上有多個(gè)安裝平面和安裝槽,用于固定車(chē)刀刀座或鏜刀刀座,與刀塔的內部結構是*隔離的。傳統刀塔的電機置于箱體的外面,通過(guò)同步帶把動(dòng)力傳給驅動(dòng)軸,驅動(dòng)軸的端部與第一齒輪固定連接在一起,刀盤(pán)與第二齒輪固定連接在一起,第一齒輪和第二齒輪相嚙合,

    從而實(shí)現電機轉動(dòng)帶動(dòng)刀盤(pán)轉動(dòng)的目的,控制單元通過(guò)電機內置的編碼器反饋信息進(jìn)行控制電機的轉速、圈數和旋轉角度,來(lái)實(shí)現刀盤(pán)的轉位控制。刀座通過(guò)定位鍵和螺釘固定在刀盤(pán)的圓周各刀位上,刀座上可安裝車(chē)刀或鏜刀,但此類(lèi)刀具只能實(shí)現直線(xiàn)進(jìn)給進(jìn)行車(chē)削加工的要求,且外形尺寸較大。改變了傳統刀塔各安裝刀具位置的結構,使每個(gè)刀具位置既可安裝車(chē)刀,又可安裝旋轉刀具。

    基本功能——刀塔轉位(也稱(chēng)換刀):

    當離合器活動(dòng)轉齒與離合器固定轉齒嚙合時(shí),是電機動(dòng)力傳遞給旋轉刀具的必須條件;當離合器活動(dòng)轉齒與離合器固定轉齒脫離時(shí),電機動(dòng)力就不再驅動(dòng)旋轉刀具旋轉,此狀態(tài)下正是離合器活動(dòng)轉齒通過(guò)其圓周齒輪與刀塔轉位齒輪(即第一齒輪)進(jìn)行嚙合的狀態(tài),達到電機旋轉帶動(dòng)刀塔轉位的目的。概括地說(shuō),通過(guò)控制離合器活動(dòng)轉齒的兩個(gè)位置(即嚙合與脫離狀態(tài)),達到電機動(dòng)力輸出給刀塔轉位或輸出給旋轉刀具旋轉的目的。

    旋轉刀具旋轉的實(shí)現如下:首先離合器活動(dòng)轉齒與離合器固定轉齒的嚙合,使刀塔處于刀具旋轉狀態(tài),控制單元通過(guò)外置的編碼器5反饋信息進(jìn)行控制電機的轉速、啟停和正反轉動(dòng),來(lái)實(shí)現刀具任意速度的正轉、反轉及停止;另外,該動(dòng)力刀塔采用的動(dòng)力刀柄為尾部扁尾結構,因此,在旋轉刀具停止時(shí)需要停止在固定的角度位置上,才能保證下一把旋轉刀具順利地插入槽中,刀具的固定角度停止功能靠編碼器的角度反饋來(lái)實(shí)現。

    車(chē)銑復合機床用的動(dòng)力刀塔(也稱(chēng)刀架),傳統刀塔(也稱(chēng)刀架)只能安裝車(chē)刀或鏜刀,進(jìn)行基本的車(chē)削加工,本發(fā)明打破了原傳統刀塔在功能和結構的限制,同時(shí)具備了安裝車(chē)刀、鏜刀和旋轉刀具(如銑刀、鉆頭、絲錐等)的功能,可實(shí)現車(chē)削加工和銑削、鉆削、攻絲等加工,是車(chē)銑復合加工機床上*的功能部件。因具備了刀具旋轉加工,故稱(chēng)之為動(dòng)力刀塔。

    利用單個(gè)內藏式伺服電機實(shí)現控制刀塔精確轉位(也稱(chēng)換刀)和控制旋轉刀具高速旋轉兩種功能,涉及到了復雜的機械傳動(dòng)、互鎖、定位機構和合理巧妙的電氣、氣動(dòng)、液壓控制技術(shù)。作為車(chē)銑復合機床上所使用的關(guān)鍵核心部件—動(dòng)力刀塔,目前尚無(wú)專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家生產(chǎn),刀塔生產(chǎn)廠(chǎng)家都以生產(chǎn)傳統車(chē)削功能的刀塔(或稱(chēng)刀架)為主,這深深制約了我國車(chē)銑復合加工機床的發(fā)展,導致車(chē)銑復合機床也只能依靠進(jìn)口。車(chē)銑復合加工機床是集成車(chē)削加工和銑削加工于一身的高檔加工設備,被加工的零件一次裝夾在機床上,可實(shí)現車(chē)削、銑削、鉆孔、攻絲鏜孔、擴孔等多種加工,解決了加工一個(gè)零件需要多臺加工設備的問(wèn)題,且可顯著(zhù)提高被加工零件的精度和加工效率,是車(chē)床的延伸和發(fā)展方向。具有高剛性、重切削、體積小、集成化等優(yōu)點(diǎn)。

    傳統刀塔在其刀盤(pán)的圓周上有多個(gè)安裝平面和安裝槽,用于固定車(chē)刀刀座或鏜刀刀座,與刀塔的內部結構是*隔離的。傳統刀塔的電機置于箱體的外面,通過(guò)同步帶把動(dòng)力傳給驅動(dòng)軸,驅動(dòng)軸的端部與第一齒輪固定連接在一起,刀盤(pán)與第二齒輪固定連接在一起,第一齒輪和第二齒輪相嚙合,從而實(shí)現電機轉動(dòng)帶動(dòng)刀盤(pán)轉動(dòng)的目的,控制單元通過(guò)電機內置的編碼器反饋信息進(jìn)行控制電機的轉速、圈數和旋轉角度,來(lái)實(shí)現刀盤(pán)的轉位控制。刀座通過(guò)定位鍵和螺釘固定在刀盤(pán)的圓周各刀位上,刀座上可安裝車(chē)刀或鏜刀,但此類(lèi)刀具只能實(shí)現直線(xiàn)進(jìn)給進(jìn)行車(chē)削加工的要求,且外形尺寸較大。改變了傳統刀塔各安裝刀具位置的結構,使每個(gè)刀具位置既可安裝車(chē)刀,又可安裝旋轉刀具。

    為實(shí)現旋轉刀具的旋轉,需解決動(dòng)力源問(wèn)題,特設計了一套機械傳動(dòng)機構與電機連接。電機為內藏式電機,電機定子固定連接在刀塔的箱體上,電機轉子和中空花鍵軸固定連接在一起;離合器活動(dòng)轉齒與中空花鍵軸連接在一起,并可沿中空花鍵軸的軸向移動(dòng);離合器固定轉齒通過(guò)漲套與第一傳動(dòng)軸緊固在一起;中空花鍵軸通過(guò)離合器的嚙合與其內部的第一傳動(dòng)軸間接相連;第一傳動(dòng)軸通過(guò)一對螺旋傘齒輪(即第一螺旋傘齒輪和第二螺旋傘齒輪)與第二傳動(dòng)軸連接,實(shí)現傳動(dòng)方向的90度轉向;第二傳動(dòng)軸與旋轉刀具的連接處為凹槽結構,可與旋轉刀具尾部的扁尾結構進(jìn)行緊密?chē)Ш?;通過(guò)上述傳動(dòng)鏈,電機轉子的旋轉動(dòng)力便可傳遞給旋轉刀具,實(shí)現電機與旋轉刀具的同步同轉速旋轉。

    為實(shí)現傳統刀塔具備的所有功能,通過(guò)離合器活動(dòng)轉齒沿中空花鍵軸的軸向移動(dòng),使離合器活動(dòng)轉齒與第一齒輪進(jìn)行嚙合,同時(shí)與離合器固定轉齒脫離,從而把電機的動(dòng)力傳遞給與第一齒輪連接成一體的第三傳動(dòng)軸,第三傳動(dòng)軸與第二齒輪是一體的,第二齒輪與第三齒輪相嚙合,因刀盤(pán)固定連接在第三齒輪上,所以電機終把動(dòng)力傳遞給了刀盤(pán),電機的旋轉會(huì )帶動(dòng)刀盤(pán)旋轉,達到刀盤(pán)的轉位控制。

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