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钻铣加工中心的刀塔总成

阅读：873发布：2020-05-08

专利汇可以提供钻铣加工中心的刀塔总成专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种钻铣加工中心的刀塔总成，整体呈为盆状的刀塔的周面上间隔设置孔位用于安装装夹刀具的切削主轴，位于刀塔背面的盆口处连接有刀塔连接套，刀塔连接套与刀塔的回转中心一致，刀塔连接套向机箱所在侧延伸布置并与机箱构成周向转动、轴向限位配合。刀塔上的开设孔位用于安装切削主轴，为满足切削要求的可以选择不同类型和规格的刀具，实现钻铣加工的需求的刀塔的换刀动作由其转动动作实现，从而保证了换刀作业的及时响应，由于避免了刀塔的轴向位移动作，消除了轴向位移带来的定位误差，自然保证了切削主轴的位置精度。，下面是钻铣加工中心的刀塔总成专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种钻铣加工中心的刀塔总成，整体呈为盆状的刀塔(20)的周面上间隔设置孔位用于安装装夹刀具的切削主轴(21)，其特征在于：位于刀塔(20)背面的盆口处连接有刀塔连接套(22)，刀塔连接套(22)与刀塔(20)的回转中心一致，刀塔连接套(22)向机箱(10)所在侧延伸布置并与机箱(10)构成周向转动、轴向限位配合。
2.根据权利要求1所述的钻铣加工中心的刀塔总成，其特征在于：刀塔连接套(22)的径向方向的外部设有外齿圈(23)，外齿圈(23)与传动机构配合构成涡轮蜗杆传动机构或齿轮传动机构或齿带传动机构。
3.根据权利要求1所述的钻铣加工中心的刀塔总成，其特征在于：位于刀塔(20)背面所在侧设置有限位齿盘(24)，限位齿盘(24)与机箱(10)上设置的锁紧机构构成锁紧配合时限制限位齿盘(24)的转动及构成解锁配合时限位齿盘(24)可转动。
4.根据权利要求1所述的钻铣加工中心的刀塔总成，其特征在于：刀塔连接套(22)的外壁与机箱(10)之间设置有刀塔支撑轴承(221)，刀塔支撑轴承(221)间隔布置在刀塔连接套(22)的长度方向的外壁上。
5.根据权利要求1或2所述的钻铣加工中心的刀塔总成，其特征在于：环形的限位齿盘(24)布置在外齿圈(23)径向的内侧，限位齿盘(24)的外端面构成切削定位面与机箱(10)的定位基准面贴靠配合，限位齿盘(24)的内侧端面布置有矩形或梯形齿(241)且齿槽方向与径向方向一致。
6.根据权利要求5活所述的钻铣加工中心的刀塔总成，其特征在于：所述的刀塔(20)背面布置刀塔套管(25)，刀塔套管(25)同芯围置在刀塔连接套(22)外部，刀塔套管(25)的端部连接有限位齿盘(24)和外齿圈(23)，刀塔连接套(22)与刀塔套管(25)间的管腔区域内布置构成锁紧机构的锁紧齿盘(50)。
7.根据权利要求6所述的钻铣加工中心的刀塔总成，其特征在于：所述的刀塔(20)背面布置的刀塔套管(25)及刀塔套管(25)端部所连的限位齿盘(24)和外齿圈(23)置于外护管(15)内。
8.根据权利要求7所述的钻铣加工中心的刀塔总成，其特征在于：刀塔套管(25)及刀塔套管(25)端部所连的限位齿盘(24)和外齿圈(23)置于机箱(10)上设置的外护管(15)内且与外护管(15)内壁之间构成密封配合。

说明书全文

钻铣加工中心的刀塔总成

技术领域

[0001] 本发明属于数控机床设计制造领域，具体涉及一种钻铣加工中心。

背景技术

[0002] 随着科技水平的发展，制造业对机加工的精度的要求也越来越高，传统的机加工设备早已无法胜任日益苛刻的工艺需求，因此诞生了数控机床这种自动化程度极高的机加工设备，数控机床采用数控系统自动控制机床的切削、进给等动作，能够实现切削量的精准控制，同时能够大大提高生产效率。加工中心是一种自动化程度更高的数控机床，能够将铣削、钻孔等多种工序相结合，结合工作台的位置调整、刀具的转位换刀实现切削加工，自动化程度极高，然而这种突出的优越性也注定其具有不菲的制造和使用成本，一台加工中心的售价往往高达上百万甚至几百万，一般的中小企业无法承担如此高昂的成本。

[0003] 本申请人的名称为“一种钻攻中心”授权发明专利(专利号ZL2015105791935)，核心技术方案是机箱上设有用于驱动刀盘20转动的第一驱动单元30，所述刀盘20的周面上间隔设置有多个用于装夹刀具的切削主轴23，各切削主轴23沿刀盘20径向转动设置且各切削主轴23内端均设有齿轮24；所述刀盘20沿自身轴线方向伸缩设置，且机箱10上设有用于驱动刀盘20伸缩的第二驱动单元；所述机箱10上还设有过渡齿轮41，所述过渡齿轮41与机箱上设置的第三驱动单元40构成传动配合，所述第一驱动单元30、第二驱动单元驱动刀盘20旋转、伸缩的过程中，能够使各切削主轴23内端的齿轮24与所述过渡齿轮41交替啮合。由此可见，切削主轴23内端的齿轮24与所述过渡齿轮41交替啮合时传递切削动力，转位换刀时切削主轴23随刀盘20轴向位移并使齿轮24与所述过渡齿轮41分离，换刀到位后刀盘20轴向位移需要齿轮24与所述过渡齿轮41重新啮合。上述方案中，齿轮24与所述过渡齿轮41重新啮合时，齿峰与齿谷对位难以保证，严重影响了换刀后回位准确性，即换刀耗时难以控制，另外，刀盘换刀时既要作转动又要作轴向位移，结构复杂且累积误差大，加之转动限位和轴向限位均依赖于齿盘盘面加工、配合精度，所以切削主轴23的位置精度较低，自然加工精度受到严重影响。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种小型化、多用途的钻铣加工中心的刀塔，换刀动作响应及时、加工时的定位精度高。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种钻铣加工中心的刀塔总成，整体呈为盆状的刀塔的周面上间隔设置孔位用于安装装夹刀具的切削主轴，位于刀塔背面的盆口处连接有刀塔连接套，刀塔连接套与刀塔的回转中心一致，刀塔连接套向机箱所在侧延伸布置并与机箱构成周向转动、轴向限位配合。

[0006] 本发明的技术效果在于：刀塔上的开设孔位用于安装切削主轴，为满足切削要求的可以选择不同类型和规格的刀具，实现钻铣加工的需求的刀塔的换刀动作由其转动动作实现，从而保证了换刀作业的及时响应，由于避免了刀塔的轴向位移动作，消除了轴向位移带来的定位误差，自然保证了切削主轴的位置精度。附图说明

[0007] 图1是本发明的外形立体结构示意图；

[0008] 图2是本发明的内部结构示意图；

[0009] 图3是本发明的传动机构的立体结构示意图；

[0010] 图4是本发明的剖视结构示意图；

[0011] 图5是刀塔的主视图；图6是图5中的A-A剖视结构示意图；

[0012] 图7是机箱的立体结构图；

[0013] 图8是机箱的剖视图；

[0014] 图9是锁紧机构气缸的立体结构图；

[0015] 图10、11是动力输出部分的立体结构示意图。

具体实施方式

[0016] 如图1～6所示，整体呈为盆状的刀塔20的周面上间隔设置孔位用于安装装夹刀具的切削主轴21，位于刀塔20背面的盆口处连接有刀塔连接套22，刀塔连接套22与刀塔20的回转中心一致，刀塔连接套22向机箱10所在侧延伸布置并与机箱10构成周向转动、轴向限位配合。

[0017] 所谓的刀塔20整体呈盆状是其常规结构，如图所示，通常包括八角状或类似的环状体，前侧端面处布置标牌端板而构成整体为腔室的盆形，刀具布置在周面上。

[0018] 上述方案中，换刀时只有刀塔20的旋转动作，所以简化了刀塔换刀的运动方式和转位路径，使得换刀动作的响应极其迅捷，并且消除了刀塔的轴向位移及配合轴向位移而设置的支撑结构；刀塔连接套22采用的是管件形状，不仅为转动配合提供支撑部位，而且其可靠的抗弯性能保证了刀塔20转位过程中的姿态稳定，从而进一步保证切削主轴21位置的精度，这也有利于换刀时切削主轴21与切削动力输出轴41的准确对位；尤其重要的是保证了切削过程中切削主轴21位置的稳定，为提高加工精度提供了保障。

[0019] 需要说明的是上述的及后述的内容中涉及到管件或管体的，其自身或与其他部件之间构成相对转动的，通常理解为圆管。

[0020] 另外，所述的刀塔连接套22的管腔可供切削动力传动机构提供布置空间，同时在刀塔连接套22的内壁与中心轴套40的外壁之间设置有中心轴套轴承46，中心轴套40是固定在机箱10的固定件。即在中心轴套40的远离其与机箱10的一端部位又附加了中心轴套轴承46，使原本具有适当抗弯能力的中心轴套40的悬置端获得中心轴套轴承46提供的附加支撑，这就进一步减少了切削动力输出轴41所在端的变形扰度。

[0021] 刀塔连接套22的径向方向的外部设有外齿圈23，外齿圈23与传动机构配合构成涡轮蜗杆传动机构或齿轮传动机构或齿带传动机构。采用这些传动机构，均可实现外齿圈23的转角的精确控制，以实现转位换刀。

[0022] 如图所示，为了方便理解，现公开齿带、齿轮复合传动机构带动外齿圈23连同刀塔20一并转动，以下作简要说明。

[0023] 外齿圈23与第一驱动单元30的第一输出齿轮31啮合，第一驱动单元30的第一电机32经第一带传动机构带动第一输出齿轮31转动，第一驱动单元30包括第一电机32，第一电机32的电机轴与第一输出齿轮31之间设置第一齿形带33构成的传动机构；第一输出齿轮31设置在第一齿轮轴34的一端，第一齿轮轴34的另一端设置第一输入齿形轮35，第一电机32的电机轴上连接有齿形轮36，第一输入齿形轮35、齿形轮36与第一齿形带33啮合构成第一带传动机构。

[0024] 上述方案中采用的外齿圈23与第一输出齿轮31啮合的配合方式实现外齿圈23的转动，可以精确的控制刀塔20实现转位换刀时所需转位的角度，同时刀塔连接套22的径向方向的外部设置外齿圈23，为刀塔连接套22的转动支撑提供了轴承安装所需的轴向位置和径向布置空间，即刀塔连接套22的外壁与机箱10之间设置有刀塔支撑轴承221，刀塔支撑轴承221间隔布置在刀塔连接套22的长度方向的外壁上，这样既可以实现刀塔连接套22轴向方向的双向基本定位，又确保了刀塔连接套22及所连刀塔20的位置在削过程中保持稳定。附图中活塞管53是与机箱10固定连接的，所以可以视为刀塔支撑轴承221是设置在刀塔连接套22的外壁与机箱10之间的。构成锁紧机构的活塞管53的结构及相关技术方案不再赘述。

[0025] 换刀完成后刀塔需要被锁定以便实施切削工作，本发明提供的优选方案是位于刀塔20背面所在侧设置有限位齿盘24，限位齿盘24与机箱10上设置的锁紧机构构成锁紧配合时限制限位齿盘24的转动及构成解锁配合时限位齿盘24可转动。

[0026] 具体的优选方案是环形的限位齿盘24布置在外齿圈23径向的内侧，限位齿盘24的外端面构成切削定位面与机箱(10)的定位基准面贴靠配合，限位齿盘24的内侧端面布置有矩形或梯形齿241且齿槽方向与径向方向一致。

[0027] 更进一步的方案是所述的刀塔20背面布置刀塔套管25，刀塔套管25同芯围置在刀塔连接套22外部，刀塔套管25的端部连接有限位齿盘24和外齿圈23，刀塔连接套22与刀塔套管25间的管腔区域内布置构成锁紧机构的锁紧齿盘50。

[0028] 需要强调的是本发明依靠限位齿盘24的外端面构成切削定位面与机箱10的定位基准面贴靠配合，也就实现和保证了整个刀塔20总成与机箱10之间的位置关系的确定，采用限位齿盘24的外端面与机箱10的限位面贴靠配合的方式限定刀塔20的轴向位置，显著提高了刀塔20切削状态下的定位精度，从而保证切削加工精度。刀塔支撑轴承221的设置满足了刀塔20换刀转位时的轴向基本限位，也为刀塔20锁紧时提供了轴向位移游隙，为限位齿盘24的外端面与机箱10的限位面贴靠配合的定位实现提供保证。

[0029] 鉴于限位齿盘24、外齿圈23需要与其它部件配合，为安全、可靠起见，本发明采用了以下方案，所述的刀塔20背面布置的刀塔套管25及刀塔套管25端部所连的限位齿盘24和外齿圈23置于外护管15内。作为优选方案，可以将外护套作为机箱10的部件设置即机箱10上设置的外护管15且在刀塔套管25与外护套之间加设密封件16；也可以作为套管状的独立件连接在刀塔刀塔10而围护在套管25端部所连的限位齿盘24和外齿圈23外周，并在其与机箱10之间加设密封。

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