钻铣加工中心的刀塔锁紧装置的制作方法

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：

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。

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；所述刀盘20与转轴11同轴固定，所述转轴11周向转动、轴向滑动设置在机箱10上，所述第一驱动单元30驱动转轴11周向转动，第二驱动单元驱动转轴11轴向滑动，所述机箱10上固定设置有与转轴11同轴的定齿盘17，所述转轴11或刀盘20上设置有动齿盘27，所述动齿盘27与转轴11和刀盘20相对固定，当转轴11沿轴向滑动时，能够使动齿盘27和定齿盘17啮合或分离；上述方案中，转轴11的轴向位移实现的是动力的离合作业，同时在分离状态即转轴11的轴向外伸时可以实现转动以完成换刀动作。回位时需要保证切削动力系统中的齿轮啮合及动齿盘27和定齿盘17啮合，齿轮及齿盘的同时对准的难度极高，即回位的及时响应存在相互干涉的现象频发发生，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，即刀盘20回位时的位置唯一性难以保证，所以刀盘20的位置精度无法保证，进而严重影响加工精度。

技术实现要素：

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锁紧装置，换刀动作响应及时、准确的前提下锁紧可靠快捷，进而提高加工精度。

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锁紧装置，刀塔与机箱构成周向转动、轴向限位配合，第一驱动单元驱动刀塔相对机箱沿转塔的回转轴芯转动；

刀塔与机箱之间设置有锁紧机构，锁紧机构解锁时刀塔相对机箱沿转塔的回转轴芯转动，锁紧机构锁定时限制刀塔相对机箱沿转塔的回转轴芯转动。

本发明中，刀塔上的多把切削主轴可选择安装满足切削要求的不同类型和规格的刀具，实现钻铣加工的需求；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；由于刀塔无轴向位移，所以只要限定其周向转动的即实现了锁定其位置的任务，所以锁紧机构实现极为方便、可靠。

附图说明

图1是本发明的外形立体结构示意图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是本发明的传动机构的立体结构示意图；

图4是本发明的剖视结构示意图；

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；

图7是机箱的立体结构图；

图8是机箱的剖视图；

图9是锁紧机构油缸的立体结构图；

图10是本发明的剖视图。

具体实施方式

如图1-4所示，钻铣加工中心的刀塔锁紧装置，刀塔20与机箱10构成周向转动、轴向限位配合，第一驱动单元30驱动刀塔20相对机箱10沿转塔20的回转轴芯转动；

刀塔20与机箱10之间设置有锁紧机构，锁紧机构解锁时刀塔20相对机箱10沿转塔20的回转轴芯转动，锁紧机构锁定时限制刀塔20相对机箱10沿转塔20的回转轴芯转动。

结合图6、8，作为优选方案，所述的刀塔20整体呈为盆状，位于刀塔20背面所在侧设置有限位齿盘24且限位齿盘24的齿面面向刀塔20所在侧，限位齿盘24的背面与机箱10的限位面贴靠配合，机箱10与限位齿盘24之间设置有限制限位齿盘24转动的锁紧机构。

上述方案中，限位齿盘24的齿面侧被限定也就是限定了周向转动的自由度，需要强调的是本发明依靠限位齿盘24的外端面即背面与机箱10的限位面贴靠配合，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和稳定性，从而保证切削加工精度。

更优选的方案是，刀塔20背面布置刀塔套管25，刀塔套管25与刀塔20回转轴芯同芯布置，限位齿盘24设置在刀塔套管25管口处构成内置的翻边部。锁紧齿盘50位于刀塔套管25管腔内且齿面面向限位齿盘24的齿面所在侧。

刀塔20背面所在侧设置有刀塔连接套22，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锁紧齿盘50。

以下详细说明锁紧机构的具体内容。

锁紧齿盘50固定在气缸的缸体51上，与缸体51配合的活塞52设置在活塞管53上，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，活塞管53一端固定在机箱10上、另一端向刀塔连接套22与刀塔套管25间的管腔区域内延伸，缸体51轴向移动时带动锁紧齿盘50与限位齿盘24构成齿、槽结合或分离两种配合状态。

上述方案就是将缸体51设计为动件而将常规的活塞杆设计为管状而构成活塞管52，利用活塞管52的管腔布置容纳刀塔连接套22并对实施可靠地周向转动、轴向限位支撑，具体结构如图所示，在活塞管52和机箱10的空腔部位与刀塔连接套22之间分别于两处布置刀塔支撑轴承221，实现了对刀塔连接套22的转动支撑，当然也就是实现对刀塔20的转动支撑；另外，也为刀塔连接套22的管腔预留足够大小的管径提供了前提保障，进而为布置切削动力传动机构预留处空间路径；并且油缸组件又被置于刀塔连接套22与刀塔套管25间的管腔区域内，所以，将固定件和转动件上的管体部位实施合理套接，最大化地利用了有限空间。

更为优选的方案是设置了固定齿盘11，即限位齿盘24的环内区域的机箱10上布置有固定齿盘11，固定齿盘11的端面有相间布置的齿、槽，所述的锁紧齿盘50的齿槽同时与限位齿盘24和固定齿盘11上的齿槽嵌合时构成限位齿盘24的锁定状态。

上述方案中，固定齿盘11是固定设置在机箱10上的，所以其位置稳定可靠，而锁紧齿盘50上齿或槽与固定齿盘11上的齿或槽卡合时同时也卡合在限位齿盘24的齿或槽上，所以限位齿盘24的周向位置被可靠地限定了，而轴向方向上又贴附在机箱10上，所以，刀塔20位置被可靠且精准的确定下来，这为加工精度的提高提供了定位基准。

图8给出的示意中，为了实现装配，先将限位齿盘24置入，再装配锁紧齿盘50及油缸组件，然后再将限位齿盘24按图6中的连接方式连接在刀塔套管25上。

机箱10或固定齿盘11上设置有限制锁紧齿盘50周向转动的导向杆或销柱111。具体实施时，可以将所述的销柱111连接在固定齿盘11上且沿油缸轴向悬伸布置，悬伸端插置于锁紧齿盘50对应设置的孔内。上述方案中，固定齿盘11上的齿与固定齿盘11上的槽始终正对，只是两者间的距离随缸体51移动而变化。

为实现缸体51的动作，且避免在缸体上布置油路，本发明提供全新的油路通道，即活塞管53的管壁上连通有两通油管路531、532，两个通油管路531、532的外端延伸到活塞管53与机箱10连接的端面上并与机箱10上油路12、13相连，两个通油管路531、532的里端分别延伸到活塞52两侧部位，构成了两个出油孔531a、532a。

与限位齿盘24的外端面贴靠配合的机箱10的限位面上布置有环形布置油槽14，油槽14与注油通路相连，由于与限位齿盘24的外端面贴靠配合的机箱10的限位面上布置有环形布置油槽14，油槽14与注油通路相连，由此可以在限位齿盘24的外端面贴靠配合的机箱10的限位面之间形成一层极薄的油膜，这样可以避免贴合面之间的摩擦耗损而降低定位精度。

图3示出的是切削动力系统以及驱动刀塔20所连的外齿圈23转位换刀的动力机构。