切削单元的制作方法
【专利摘要】本技术提供一种适应性和通用性强的切削单元。它包括壳体、转动设置在壳体上的锥柄轴、转动设置在壳体上的输出轴；锥柄轴与输出轴之间通过传动机构相连；输出轴上设置铣削刀具；锥柄轴一端具有锥体，在锥体上固定有拉钉；锥柄轴轴线与输出轴轴线垂直相交，铣削刀具位于输出轴的一横截面上，所述横截面与锥柄轴轴线共面。
【专利说明】切削单元
【技术领域】
[0001]本技术涉及机械加工设备中的切削单元，尤其是铣削单元。
【背景技术】
[0002]现有的切削单元，一般是单一刀具，如铣刀，车刀等。这样刀具只能以固定的结构固定在刀轴上，适应性和通用性较差。
【发明内容】
[0003]本技术的目的是提供一种适应性和通用性强的切削单元。
[0004]本切削单元，包括壳体、转动设置在壳体上的锥柄轴、转动设置在壳体上的输出轴；锥柄轴与输出轴之间通过传动机构相连；输出轴上设置铣削刀具；
[0005]锥柄轴一端具有锥体，在锥体上固定有拉钉；
[0006]锥柄轴轴线与输出轴轴线垂直相交,铣削刀具位于输出轴的一横截面上,所述横截面与锥柄轴轴线共面。
[0007]本切削单元的有益效果:本切削单元由于具有锥体的锥柄轴，能够与具有锥度的主轴配合,适应性和通用性好。另外，由于锥柄轴相对于壳体能够绕锥柄轴的轴线相对转动，而壳体转动时，壳体和输出轴一起绕锥柄轴轴线转动，且输出轴轴线始终与锥柄轴轴线保持垂直，输出轴上的铣削刀具所在的横截面始终与锥柄轴轴线共面，这样，铣削刀具回转面的中心点(锥柄轴轴线与输出轴轴线的交点)位置不变(也可以说，铣削刀具相对于被加工工件的高度不变)，也就是说，壳体和输出轴转动后无需再次对刀即可进行加工，保证了加工精度。
[0008]上述的切削单元，它还包括一根转动设置壳体上的、与输出轴平行的过渡轴，过渡轴与锥柄轴之间通过一对锥齿轮啮合传动；过渡轴与输出轴之间通过一对齿轮啮合传动或者通过皮带传动。
[0009]上述的切削单元，所述铣削刀具为内铣刀，输出轴为空心轴，内铣刀设置在输出轴的内壁上。
[0010]上述的切削单元，所述铣削刀具为外铣刀，外铣刀设置在输出轴的外周。
[0011]上述的切削单元，在壳体上还设置一个具有外锥的支撑柱，所述支撑柱与锥柄轴同轴。由于在壳体上具有支撑柱，可以通过一个的支撑部件与支撑柱的外锥配合，支撑柱可以相对于支撑部件绕锥柄轴轴线转动，不会对壳体的摆动造成妨碍；同时通过支撑柱对壳体形成辅助支撑，增强了内铣削单元的刚度，尤其是防止了壳体在锥柄轴径向上的振动，提高了加工精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是外铣削单元的示意图。
[0013]图2是内铣削单元的示意图。
[0014]图3是加工单元(主轴单元+外统削单元)的示意图。
[0015]图4是图3中的外铣削单元的局部立体图。
[0016]图5是主轴单元的示意图。
[0017]图6是主轴单元的立体图。
[0018]图7是主轴单元中的拉钩、拉钩驱动油缸等立体示意图。
[0019]图8是加工单元(主轴单元+内铣削单元+支撑单元)的示意图。
[0020]图9是主轴单元和内铣削单元的部分立体图。
[0021]图10是内铣削单元的部分立体图。
[0022]图11是支撑单元的示意图。
[0023]图12是图8中的拉钩、止推轴承等的放大图。
[0024]图13是图8中的支撑单元与内铣削单元相连的局部放大图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本技术作进一步说明。
[0026]实施例1:外铣削单元(外铣头装置)
[0027]参见图1所示的外铣削单元4，锥柄轴41、过渡轴42、输出轴43均通过轴承转动设置在壳体45上，过渡轴和输出轴平行。过渡轴与锥柄轴之间通过一对锥齿轮47啮合传动。过渡轴与输出轴之间通过一对齿轮48啮合传动。输出轴的外周上设置多个外铣刀44。壳体上部具有法兰413。
[0028]锥柄轴上端具有锥体411,在锥体上端固定有拉钉46。
[0029]锥柄轴轴线与输出轴轴线垂直相交，多个外铣刀44位于输出轴的一横截面上，该横截面与锥柄轴轴线共面。
[0030]本外铣削单元由于具有锥体的锥柄轴，能够与具有锥度的主轴配合，适应性和通用性好。另外，由于锥柄轴和壳体之间能够绕锥柄轴的轴线相对转动，而壳体转动时，壳体和输出轴一起绕锥柄轴轴线转动，且输出轴轴线始终与锥柄轴轴线保持垂直，输出轴上的多个外铣刀所在的横截面始终与锥柄轴轴线共面，这样，铣刀回转面的中心点(锥柄轴轴线与输出轴轴线的交点)位置不变(也可以说，外铣刀相对于被加工工件的高度不变)，也就是说，壳体和输出轴转动后无需再次对刀即可进行加工，保证了加工精度。
[0031]实施例2:内铣削单元(内旋风装置)
[0032]参见图2所示的内铣削单元5，锥柄轴51、过渡轴52、过桥轴58、输出轴53均通过轴承转动设置在壳体55上，过渡轴和输出轴平行。过渡轴与锥柄轴之间通过一对锥齿轮57啮合传动。输出轴的外周固定有输出齿轮501，过渡轴的一端固定有过渡齿轮502，过桥轴58上固定有过桥齿轮503。过桥齿轮503分别与输出齿轮501、过渡齿轮502啮合。输出轴为空心轴,输出轴的内壁上设置多个内统刀54。
[0033]锥柄轴上端具有锥体511，在锥体上端固定有拉钉56。
[0034]锥柄轴轴线与输出轴轴线垂直相交，多个内铣刀54位于输出轴的一横截面上，该横截面与锥柄轴轴线共面。
[0035]在壳体上还设置一个具有外锥591的支撑柱59，所述支撑柱与锥柄轴同轴。外锥591与锥体511的锥度相同，但方向相反。
[0036]本外内铣削单元由于具有锥体的锥柄轴，能够与具有锥度的主轴配合，适应性和通用性好。另外，由于锥柄轴和壳体之间能够绕锥柄轴的轴线相对转动，而壳体转动时，壳体和输出轴一起绕锥柄轴轴线转动，且输出轴轴线始终与锥柄轴轴线保持垂直，输出轴上的多个内铣刀所在的横截面始终与锥柄轴轴线共面，这样，内铣刀回转面的中心点(锥柄轴轴线与输出轴轴线的交点)位置不变(也可以说，内铣刀相对于被加工工件的高度不变)，也就是说，壳体和输出轴转动后无需再次对刀即可进行加工，保证了加工精度。由于在壳体上具有支撑柱，可以通过一个的支撑部件与支撑柱的外锥配合，支撑柱可以相对于支撑部件绕锥柄轴轴线转动，不会对壳体的摆动造成妨碍；同时通过支撑柱对壳体形成辅助支撑，增强了内铣削单元的刚度，尤其是防止了壳体在锥柄轴径向上的振动，提高了加工精度。
[0037]实施例3:加工单元(主轴单元+外铣削单元)
[0038]参见图3所示，本加工单元主要包括主轴单元1、外铣削单元4。
[0039]参见图5-7，主轴单元I主要包括套筒驱动机构16、主轴驱动机构17、壳体拉动机构2和拉钩摆动调节机构3。
[0040]主轴12通过轴承转动设置在与主轴同轴的套筒15内，套筒通过轴承转动设置在主轴座11上。在主轴座上设置有驱动套筒相对于主轴座转动的套筒驱动机构16和驱动主轴相对于主轴座转动的主轴驱动机构17。套筒驱动机构16包括环绕在套筒上的蜗轮161，与蜗轮配合的转动设置在主轴座上的蜗杆162，驱动蜗杆转动的伺服电机163。
[0041]主轴驱动机构17包括设置在主轴一端的皮带轮171、设置在主轴座上的主轴电机172，主轴电机与皮带轮之间通过带传动。
[0042]主轴为一端具有锥孔121的空心轴。在主轴内设置有拉杆组件13。拉杆组件包括拉杆131、套装在拉杆外周的碟簧组件132 ;拉杆在靠近锥孔的一端连接有拉爪133，碟簧组件在常态时，拉杆拉动拉爪使得拉爪处于径向收缩的状态。在主轴座上设置有推动拉杆克服碟簧组件的弹力而移动的拉杆推动机构(如气缸)14。
[0043]在主轴座上设置有壳体拉动机构，壳体拉动机构2包括两个用于钩住壳体45上的法兰413的拉钩21，拉钩驱动油缸22 ;拉钩驱动油缸2的缸体铰接在主轴座上。
[0044]拉钩上端和拉钩驱动油缸的活塞杆均与导向杆24铰接，导向杆滑动设置在位于主轴座上的、与主轴轴线成一定角度的导槽25中。在拉钩中上部与主轴座之间连接有常态时使得拉钩绕与导向杆的铰接处摆动的拉簧26。
[0045]拉钩摆动调节机构3包括拉钩摆动调节环板31、带动拉钩摆动调节环板31沿主轴轴线方向移动的两个环板驱动油缸32。环板驱动油缸32的缸体设置在主轴座上，其活塞杆与拉钩摆动调节环板31相连。拉钩摆动调节环板31的内侧有两个滚轮33，拉钩从拉钩摆动调节环板内穿过。在拉簧的26的作用下，拉钩的外侧211始终与滚轮保持接触。
[0046]套筒端面上固定端盖19，端盖19上设置有对壳体在以主轴轴线为中心线的周向方向上进行定位的两个突起的定位块18。
[0047]参见图1、4，外铣削单元4中，锥柄轴41、过渡轴42、输出轴43均通过轴承转动设置在壳体45上，过渡轴和输出轴平行。过渡轴与锥柄轴之间通过一对锥齿轮47啮合传动。过渡轴与输出轴之间通过一对齿轮48啮合传动。输出轴的外周上设置多个外铣刀44。
[0048]锥柄轴上端具有与锥孔配合锥体411，在锥体上端固定有能够伸入拉爪内的拉钉46。
[0049]锥柄轴轴线与输出轴轴线垂直相交，多个外铣刀44位于输出轴的一横截面上，该横截面与锥柄轴轴线共面。在与固定在套筒端面上的端盖19相对的壳体端面上设置有两个与定位块相应的凹槽451。当定位块18伸入到凹槽451内时，壳体在主轴轴线为中心线的周向方向上被定位。
[0050]参见图3、4，在锥孔121两侧的主轴端面上有两个平行于主轴轴线延伸的凸起部122 ;在锥体411两侧的锥柄轴上开有两个与凸起部122相应的凹入部412。当锥体与锥孔配合时，凸起部伸入与凹入部并与凹入部配合。主轴通过凸起部对凹入部传递扭矩，使得锥柄轴转动，以克服主轴通过配合的锥孔121和锥体411传递扭矩较小的不足。
[0051]使用时，拉钉伸入拉爪，通过拉杆组件拉动拉钉使得锥柄轴的锥体与主轴的锥孔配合，锥柄轴与主轴形成一体，同时凸起部122相应的凹入部412。定位块18伸入凹槽451内，壳体被两个定位块在主轴轴线为中心线的周向方向上定位，拉钩驱动油缸动作，其活塞杆向上移动，带动滑杆沿导槽移动，拉钩上端在向上向外移动；同时，环板驱动油缸32动作，带动拉钩摆动调节环板31向下移动，由于滚轮对拉钩外侧的限位，拉钩的下端只能向上向内移动。这样，拉钩在沿主轴轴向移动的同时，在主轴的径向方向摆动，两个拉钩的下端就相互靠拢而钩住壳体并带动壳体向上移动，使得壳体被夹紧在套筒端面上。通过主轴驱动机构依次驱动主轴、锥柄轴、输出轴转动，位于输出轴上的外铣刀就回转，实现切削运动。
[0052]当需要在以主轴轴线为中心线的周向方向上摆动外铣削单元时，拉钩驱动油缸动作，其活塞杆向下移动，带动滑杆沿导槽移动，拉钩上端在向下向内移动；同时，环板驱动油缸32动作，带动拉钩摆动调节环板31向上移动，由于拉簧的作用，拉钩的下端在向下移动的同时向外移动(滚轮始终与拉钩外侧接触)，这样，拉钩在沿主轴轴向移动的同时，在主轴的径向方向摆动，两个拉钩的下端就相互远离而松开壳体。
[0053]通过套筒驱动机构驱动套筒相对于主轴座摆动，套筒就绕主轴轴线转动一定角度，由于定位块位于固定在套筒端面上的端盖上，定位块即被转动一定角度。这样通过定位块的定位，壳体就相当于绕主轴轴线转动一定角度后再次被定位。壳体再次被定位的过程中，主轴依然在拉杆组件的作用下与锥柄轴固定成一体，而无需把主轴与锥柄轴脱落，操作方便。壳体转动时，壳体和输出轴一起绕主轴轴线转动，且输出轴轴线始终与主轴轴线保持垂直，输出轴上的多个外铣刀所在的横截面始终与主轴轴线共面，这样，铣刀回转面的中心点(输出轴轴线与主轴轴线的交点)位置不变(也可以说，外铣刀相对于被加工工件的高度不变)，也就是说，壳体和输出轴转动后无需再次对刀即可进行加工，保证了加工精度。
[0054]实施例4:加工单元(主轴单元+内铣削单元+支撑单元)
[0055]参见图8所示,本加工单元主要包括主轴单元1、内统削单元5、支撑单元6。
[0056]参见图5-7，9、10，主轴单元I主要包括套筒驱动机构16、主轴驱动机构17、壳体拉动机构2、拉钩摆动调节机构3。
[0057]主轴12通过轴承转动设置在与主轴同轴的套筒15内，套筒通过轴承转动设置在主轴座11上。在主轴座上设置有驱动套筒相对于主轴座转动的套筒驱动机构16和驱动主轴相对于主轴座转动的主轴驱动机构17。套筒驱动机构16包括环绕在套筒上的蜗轮161，与蜗轮配合的转动设置在主轴座上的蜗杆162，驱动蜗杆转动的伺服电机163。
[0058]主轴驱动机构17包括设置在主轴一端的皮带轮171、设置在主轴座上的主轴电机172，主轴电机与皮带轮之间通过带传动。
[0059]主轴为一端具有锥孔121的空心轴。在主轴内设置有拉杆组件13。拉杆组件包括拉杆131、套装在拉杆外周的碟簧组件132 ;拉杆在靠近锥孔的一端连接有拉爪133，碟簧组件在常态时，拉杆拉动拉爪使得拉爪处于径向收缩的状态。在主轴座上设置有推动拉杆克服碟簧组件的弹力而移动的拉杆推动机构(如气缸)14。
[0060]在主轴座上设置有壳体拉动机构，壳体拉动机构2包括两个用于钩住壳体上的法兰513的拉钩21，拉钩驱动油缸22 ;拉钩驱动油缸2的缸体铰接在主轴座上。
[0061]拉钩上端和拉钩驱动油缸的活塞杆均与导向杆24铰接，导向杆滑动设置在位于主轴座上的、与主轴轴线成一定角度的导槽25中。在拉钩中上部与主轴座之间连接有常态时使得拉钩绕与导向杆的铰接处摆动的拉簧26。
[0062]拉钩摆动调节机构3包括拉钩摆动调节环板31、带动拉钩摆动调节环板31沿主轴轴线方向移动的两个环板驱动油缸32。环板驱动油缸32的缸体设置在主轴座上，其活塞杆与拉钩摆动调节环板31相连。拉钩摆动调节环板31的内侧有两个滚轮33，拉钩从拉钩摆动调节环板内穿过。在拉簧的26的作用下，拉钩的外侧211始终与滚轮保持接触。
[0063]套筒端面上固定端盖19，端盖19上设置有对壳体在以主轴轴线为中心线的周向方向上进行定位的两个突起的定位块18。
[0064]参见图2、10，内铣削单元5中，锥柄轴51、过渡轴52、过桥轴58、输出轴53均通过轴承转动设置在壳体55上，过渡轴和输出轴平行。过渡轴与锥柄轴之间通过一对锥齿轮57啮合传动。输出轴的外周固定有输出齿轮501，过渡轴的一端固定有过渡齿轮502，过桥轴58上固定有过桥齿轮503。过桥齿轮503分别与输出齿轮501、过渡齿轮502啮合。输出轴为空心轴,输出轴的内壁上设置多个内统刀54。
[0065]锥柄轴上端具有与锥孔配合锥体511，在锥体上端固定有能够伸入拉爪内的拉钉56。
[0066]锥柄轴轴线与输出轴轴线垂直相交，多个内铣刀54位于输出轴的一横截面上，该横截面与锥柄轴轴线共面。在与固定在套筒端面上的端盖19相对的壳体端面上设置有两个与定位块相应的凹槽551。当定位块18伸入到凹槽551内时，壳体在主轴轴线为中心线的周向方向上被定位。
[0067]在锥孔121两侧的主轴端面上有两个平行于主轴轴线延伸的凸起部122 ;在锥体511两侧的锥柄轴上开有两个与凸起部122相应的凹入部512。当锥体与锥孔配合时，凸起部伸入与凹入部并与凹入部配合。主轴通过凸起部对凹入部传递扭矩，使得锥柄轴转动，以克服主轴通过配合的锥孔121和锥体511传递扭矩较小的不足。
[0068]参见图11，支撑单元6包括设置在主轴座上的支撑座61、通过轴承转动设置支撑座上的、一端具有圆锥孔621的支撑套62、设置在支撑套内的拉杆组件63。拉杆组件包括拉杆631、套装在拉杆外周的碟簧组件632 ;拉杆在靠近圆锥孔的一端连接有拉爪633。在支撑座上设置有推动拉杆克服碟簧组件的弹力而移动的拉杆推动机构(如气缸)64。
[0069]在壳体上还设置一个具有与圆锥孔621配合的外锥591的支撑柱59，在支撑柱59上固定有能够伸入拉爪633内的拉钉634。所述支撑柱与锥柄轴同轴。外锥591与锥体511的锥度相同，但方向相反。
[0070]拉钉634伸入拉爪633内，通过拉杆组件63的拉爪拉动拉钉634，使得具有圆锥孔的支撑套与具有外锥的支撑柱配合形成一体。
[0071]参见图8，在壳体上端与套筒相对的端面处具有一个法兰513。在与套筒端面相对的法兰背面设置有止推轴承7，当拉钩钩住止推轴承时，壳体通过该止推轴承能够在以主轴轴线为中心线的周向方向相对于拉钩转动。
[0072]使用时，固定在锥柄轴上的拉钉56伸入拉爪133，通过拉杆组件13拉动拉钉56使得锥柄轴的锥体与主轴的锥孔配合，锥柄轴与主轴形成一体，同时凸起部122相应的凹入部512。定位块18伸入凹槽551内，壳体被两个定位块在主轴轴线为中心线的周向方向上定位,拉钩驱动油缸动作,其活塞杆向上移动,带动滑杆沿导槽移动,拉钩上端在向上向外移动；同时，环板驱动油缸32动作，带动拉钩摆动调节环板31向下移动，由于滚轮对拉钩外侧的限位，拉钩的下端只能向上向内移动。这样，拉钩在沿主轴轴向移动的同时，在主轴的径向方向摆动，两个拉钩的下端就相互靠拢而钩住法兰背面上的止推轴承并带动壳体向上移动，使得壳体被夹紧在套筒端面上。
[0073]然后，移动支撑单元，使得支撑柱上的拉钉634伸入拉杆组件63的拉爪633内，通过拉杆组件63的拉爪拉动拉钉634，使得具有圆锥孔的支撑套与具有外锥的支撑柱配合形成一体。然后把支撑单元固定，支撑座就对内铣削单元的壳体形成可靠的辅助支撑，增强了内铣削单元在垂直于主轴轴线的方向上的刚度，减小了内铣削单元在垂直于主轴轴线的方向上的变形，提高了加工精度。由于支撑套转动设置在支撑座上，所以当套筒驱动机构驱动套筒、壳体等绕主轴轴线摆动时，支撑套就随壳体一起摆动，不会妨碍壳体的摆动。
[0074]通过主轴驱动机构依次驱动主轴、锥柄轴、输出轴转动，位于输出轴上的内铣刀就回转，实现切削运动。
[0075]由于在拉钩与法兰之间具有止推轴承，所以在拉钩钩住止推轴承的情况下，法兰(和壳体)仍然可以相对于拉钩绕主轴轴线转动。因此，当需要在以主轴轴线为中心线的周向方向上摆动内铣削单元时，无需松开钩住法兰的拉钩，在壳体被拉钩钩住而与套筒端面保持接触的情况下，可以直接通过套筒驱动机构驱动套筒相对于主轴座摆动，套筒和壳体就绕主轴轴线转动一定角度，操作更加方便。套筒和壳体绕主轴摆动的过程中，主轴依然在拉杆组件的作用下与锥柄轴固定成一体，而无需把主轴与锥柄轴脱落，操作方便。壳体转动时，壳体和输出轴一起绕主轴轴线转动，且输出轴轴线始终与主轴轴线保持垂直，输出轴上的多个内铣刀所在的横截面始终与主轴轴线共面，这样，铣刀回转面的中心点(输出轴轴线与主轴轴线的交点)位置不变(也可以说，内铣刀相对于被加工工件的高度不变)，也就是说，壳体和输出轴转动后无需再次对刀即可进行加工，保证了加工精度。
【权利要求】
1.切削单元，其特征是:包括壳体、转动设置在壳体上的锥柄轴、转动设置在壳体上的输出轴；锥柄轴与输出轴之间通过传动机构相连；输出轴上设置统削刀具； 锥柄轴一端具有锥体，在锥体上固定有拉钉； 锥柄轴轴线与输出轴轴线垂直相交，铣削刀具位于输出轴的一横截面上，所述横截面与锥柄轴轴线共面。
2.如权利要求1所述的切削单元，其特征是:它还包括一根转动设置壳体上的、与输出轴平行的过渡轴，过渡轴与锥柄轴之间通过一对锥齿轮啮合传动；过渡轴与输出轴之间通过一对齿轮啮合传动或者通过皮带传动。
3.如权利要求1或2所述的切削单元，其特征是:所述铣削刀具为内铣刀，输出轴为空心轴，内统刀设置在输出轴的内壁上。
4.如权利要求1或2所述的切削单元，其特征是:所述铣削刀具为外铣刀，外铣刀设置在输出轴的外周。
5.如权利要求1所述的切削单元，其特征是:在壳体上还设置一个具有外锥的支撑柱，所述支撑柱与锥柄轴同轴。
【文档编号】B23C5/26GK203918065SQ201420300339
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月7日 优先权日:2014年6月7日
【发明者】孙秋云 申请人:南京旋风数控机床有限公司