具有B轴功能的动力刀塔装置的制作方法

本实用新型属刀塔设计技术领域，具体涉及一种具有B轴功能的动力刀塔装置。

背景技术：

精密复杂零件复合加工正在成为金属切削行业的趋势，也是精密零件高效加工的有效途径，各机床厂家竞相开发相关机床和功能部件，大陆市场以复合刀具、动力单元等功能部件和双轴纵切机床为代表，配置灵活，成本低，得到了众多加工单位青睐，取得显著的经济效益，但这些机床由于机床拼凑感明显、整机严整性差，电、气、液布局、防护困难，稳定性相对要差，很难进入大中型企业和国际市场，使用受到了一定的限制。国际市场车削复合加工机床以核心配置复杂动力刀塔为代表，实现精密复杂零件车铣复合加工，典型功能部件为迪普马(DUPLOMATIC)DM系列刀塔、巴拉法蒂(BARUFFALDI)TBMA系列刀塔、肖特(SAUTER)BMT系列刀塔等国际品牌，其中，动力刀具动力源由动力电机提供，刀盘分度由液压马达或电机、伺服电机提供，但这种刀塔由于配套周期长，配套、维护成本高，机械电气成本在15～20万元之间，带B轴功能刀塔成本就更高，而且刀塔设计制造技术对大陆封锁，多年来推广步伐步履艰难，没有广泛使用。针对上述问题因此提出改进。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题：提供一种具有B轴功能的动力刀塔装置，本实用新型中B轴运动、刀盘分度定位及动力刀具传动输出都由伺服电机控制，使机床控制系统配置简洁，配套周期、制造成本大幅降低；由于本动力刀塔装置有B轴功能，动力刀具运动只需要轴向单元就可以满足轴向、径向复杂铣削加工，同时动力刀具机械接口复合VDI标准，使配套十分方便，实现了复杂刀塔的本土化设计、制造和装配。

本实用新型采用的技术方案：具有B轴功能的动力刀塔装置，包括刀塔箱体，所述刀塔箱体下部固定连接有B轴壳体，所述B轴壳体内部设有驱动刀塔箱体转动的B轴分度定位锁紧装置，所述刀塔箱体上设有刀盘分度定位装置，所述刀塔箱体内部和刀盘分度定位装置中的刀盘内排布有动力刀具传动输出装置。

其中，所述B轴分度定位锁紧装置包括伺服电机Ⅰ、设于B轴壳体上端面一侧的行星齿轮减速机Ⅰ、设于B轴壳体上端面另一侧的转盘、固定于B轴壳体内部并与转盘同轴的活塞Ⅰ以及固定于B轴壳体内部且与活塞Ⅰ同轴的端齿盘Ⅰ；所述伺服电机Ⅰ输出端与行星齿轮减速机Ⅰ输入端连接，所述行星齿轮减速机Ⅰ输出端伸入B轴壳体内部且其上设有齿轮Ⅰ，所述齿轮Ⅰ与设于B轴壳体中部的过轮啮合，所述过轮通过过轮轴支撑于B轴壳体内中部；所述端齿盘Ⅰ中的端齿定齿盘Ⅰ与B轴壳体底面固定连接，所述端齿盘Ⅰ中的端齿动齿轮Ⅰ与过轮啮合且通过轴承内圈支撑轴与转盘固定连接，所述端齿盘Ⅰ中的端齿锁紧齿盘Ⅰ与活塞Ⅰ固定连接并能够随其上下移动。

所述刀盘分度定位装置包括固定于刀塔箱体内上部的伺服电机Ⅱ和行星齿轮减速机Ⅱ、设于刀塔箱体前端的刀盘，所述刀盘内部设有与其同轴的活塞Ⅱ，所述刀盘内部一端设有与活塞Ⅱ同轴的端齿盘Ⅱ；所述伺服电机Ⅱ输出端与行星齿轮减速机Ⅱ输入端连接，所述行星齿轮减速机Ⅱ输出端上设有齿轮Ⅱ，所述端齿盘Ⅱ包括固定于刀塔箱体前端面的端齿定齿盘Ⅱ、与齿轮Ⅱ适配啮合并与刀盘固定连接的端齿动齿轮Ⅱ以及与活塞Ⅱ固定连接并随其左右移动的端齿锁紧齿盘Ⅱ。

所述动力刀具传动输出装置包括设于刀塔箱体内中部的伺服电机Ⅲ和转动支撑于刀盘内孔中并与刀盘轴线垂直的动力刀具输出轴，所述伺服电机Ⅲ输出端设有主动同步带轮，所述动力刀具输出轴上设有被动同步带轮，所述主动同步带轮通过同步带驱动被动同步带轮转动。

进一步地，所述动力刀具输出轴通过固定于刀塔箱体端面上的轴座支撑在刀盘内孔中，所述动力刀具输出轴通过精密角接触轴承支撑在轴座内，所述动力刀具输出轴两端安装动力刀具，所述动力刀具一端通过端面键与动力刀具输出轴端部啮合。

本实用新型与现有技术相比的优点：

1、本方案是中B轴分度定位锁紧装置、刀盘分度定位装置及动力刀具传动输出装置都由伺服电机控制，使机床控制系统配置简洁，设计紧凑，缩短机床配套周期，大幅降低了制造维护成本；

2、本方案中由于带有B轴功能，动力刀具的运动只需要轴向单元就可以满足轴向、径向复杂铣削加工，同时动力刀具的机械接口复合VDI标准，使配套十分方便，实现了复杂刀塔的本土化设计、制造和装配；

3、本方案中动力刀具传动输出装置设置在刀塔箱体内部和刀盘分度定位装置内部，使动力刀塔整体外形尺寸小，管线布局紧凑，防护密封严密。

附图说明

图1为本实用新型的结构主视图；

图2为本实用新型的结构右视图；

图3为本实用新型中B轴分度定位锁紧装置的结构主视图；

图4为本实用新型中B轴分度定位锁紧装置的结构俯视图

图5为图2的A-A向结构示意图；

图6为图2中B-B向结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-6描述本实用新型的实施例。

具有B轴功能的动力刀塔装置，如图1和2所示，包括刀塔箱体1，所述刀塔箱体1下部固定连接有B轴壳体2。

所述B轴壳体2内部设有驱动刀塔箱体1转动的B轴分度定位锁紧装置3。具体的，如图3所示，所述B轴分度定位锁紧装置3包括伺服电机Ⅰ6、设于B轴壳体2上端面一侧的行星齿轮减速机Ⅰ7、设于B轴壳体2上端面另一侧的转盘14、固定于B轴壳体2内部并与转盘14同轴的活塞Ⅰ15以及固定于B轴壳体2内部且与活塞Ⅰ15同轴的端齿盘Ⅰ；所述伺服电机Ⅰ6输出端与行星齿轮减速机Ⅰ7输入端连接，所述行星齿轮减速机Ⅰ7输出端伸入B轴壳体2内部且其上设有齿轮Ⅰ8，所述齿轮Ⅰ8与设于B轴壳体2中部的过轮9啮合，所述过轮9通过过轮轴10支撑于B轴壳体2内中部；所述端齿盘Ⅰ中的端齿定齿盘Ⅰ12与B轴壳体2底面固定连接，所述端齿盘Ⅰ中的端齿动齿轮Ⅰ11与过轮9啮合且通过轴承内圈支撑轴16与转盘14固定连接，所述端齿盘Ⅰ中的端齿锁紧齿盘Ⅰ13与活塞Ⅰ15固定连接并能够随其上下移动。

B轴分度定位锁紧装置3工作原理：伺服电机Ⅰ6通过行星齿轮减速机Ⅰ7驱动齿轮Ⅰ8转动，齿轮Ⅰ8经过过轮9将转动传递至端齿动齿轮Ⅰ11，端齿动齿轮Ⅰ11通过轴承内圈支撑轴16与转盘14连接并带动其转动；伺服电机Ⅰ6接收转动指令同时，液压系统工作，活塞Ⅰ15下腔进油，活塞Ⅰ15带动端齿锁紧齿盘Ⅰ13上移，这时B轴锁紧定位脱开，转盘14实现由伺服电机Ⅰ6驱动的粗定位，即端齿动齿轮Ⅰ11和端齿定齿盘Ⅰ12端齿槽大致对正，定位精度±10′，转动到位后，活塞Ⅰ15上腔进油，活塞Ⅰ15带动端齿锁紧齿盘Ⅰ13下移，即端齿动齿轮Ⅰ11、端齿定齿盘Ⅰ12和端齿锁紧齿盘Ⅰ13三齿盘啮合，实现转盘14的精密定位锁紧，定位精度±5″，并使B轴可实现如图4所示的±90°范围每5°任意位置定位。

所述刀塔箱体1上设有刀盘分度定位装置4。具体的，如图5所示，所述刀盘分度定位装置4包括固定于刀塔箱体1内上部的伺服电机Ⅱ17和行星齿轮减速机Ⅱ18、设于刀塔箱体1前端的刀盘23，所述刀盘23内部设有与其同轴的活塞Ⅱ24，所述刀盘23内部一端设有与活塞Ⅱ24同轴的端齿盘Ⅱ；所述伺服电机Ⅱ17输出端与行星齿轮减速机Ⅱ18输入端连接，所述行星齿轮减速机Ⅱ18输出端上设有齿轮Ⅱ19，所述端齿盘Ⅱ包括固定于刀塔箱体1前端面的端齿定齿盘Ⅱ21、与齿轮Ⅱ19适配啮合并与刀盘23固定连接的端齿动齿轮Ⅱ20以及与活塞Ⅱ24固定连接并随其左右移动的端齿锁紧齿盘Ⅱ22。

刀盘分度定位装置4的工作原理：伺服电机Ⅱ17通过行星齿轮减速机Ⅱ18驱动齿轮Ⅱ19转动，齿轮Ⅱ19带动端齿动齿轮Ⅱ20转动，端齿动齿轮Ⅱ20与刀盘23固连，伺服电机Ⅱ17接收转动指令同时，液压系统工作，活塞Ⅱ24右腔进油，活塞Ⅱ24带动端齿锁紧齿盘Ⅱ22左移，刀盘23锁紧定位脱开，刀盘23由伺服电机Ⅱ17驱动实现粗定位，即端齿动齿轮Ⅱ20和端齿定齿盘Ⅱ21端齿槽大致对正，定位精度±10′；转动到位后，活塞Ⅱ24左腔进油，活塞Ⅱ24带动端齿锁紧齿盘Ⅱ22右移，实现刀盘23精密定位锁紧，即端齿动齿轮Ⅱ20、端齿定齿盘Ⅱ21和端齿锁紧齿盘Ⅱ22三齿盘啮合，定位精度为±5″，如此循环往复实现按30°分的12工位分度、定位、锁紧，通过编程支持12工位就近选刀，相邻刀位换到时间0.4秒。

所述刀塔箱体1内部和刀盘分度定位装置4中的刀盘23内排布有动力刀具传动输出装置5。具体的，如图6所示，所述动力刀具传动输出装置5包括设于刀塔箱体1内中部的伺服电机Ⅲ25和转动支撑于刀盘23内孔中并与刀盘23轴线垂直的动力刀具输出轴30，所述伺服电机Ⅲ25输出端设有主动同步带轮26，所述动力刀具输出轴30上设有被动同步带轮29，所述主动同步带轮26通过同步带27驱动被动同步带轮29转动，优选的，所述同步带27采用高强度同步带。其中，所述动力刀具输出轴30通过固定于刀塔箱体1端面上的轴座28支撑在刀盘23内孔中，所述动力刀具输出轴30通过精密角接触轴承支撑在轴座28内，所述动力刀具输出轴30两端安装动力刀具31，所述动力刀具31一端通过端面键与动力刀具输出轴30端部啮合。上述结构使动力刀塔整体外形尺寸小，管线布局紧凑，防护密封严密。

动力刀具传动输出装置5的工作原理：伺服电机Ⅲ25驱动主动同步带轮26转动，主动同步带轮26通过同步带27驱动安装在动力刀具输出轴30上的被动同步带轮29转动并带动动力刀具输出轴30得到运动和扭矩，刀盘23接收控制系统调刀和选刀指令，带动动力刀具31与动动力刀具输出轴30通过端面键啮合。通过以上连接方式，可以同时驱动一个或两个动力刀具31工作，动力刀具31夹头配置ER25弹性夹头，最大刀具直径16mm，最高转速4000r/min。

本实用新型中B轴分度定位锁紧装置3、刀盘分度定位装置4及动力刀具传动输出装置5都由伺服电机控制，使机床控制系统配置简洁，设计紧凑，缩短机床配套周期，大幅降低了制造维护成本；本实用新型由于带有B轴功能，动力刀具的运动只需要轴向单元就可以满足轴向、径向复杂铣削加工，同时动力刀具的机械接口复合VDI标准，使配套十分方便，实现了复杂刀塔的本土化设计、制造和装配。

上述实施例，只是本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型实施范围，故凡以本实用新型权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本实用新型权利要求范围之内。