一种刀塔和刀盘的加工工艺的制作方法

本发明涉及机械制造加工领域，具体涉及一种刀塔和刀盘的加工工艺。

背景技术：

机械制造指从事各种动力机械、起重运输机械、化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备等生产的工业部门。机械制造业是一个国家最基础的行业，也决定了一个国家制造业的整体水平，它的发展水平直接影响到国民经济水平的提高。

车削，即车床加工，车床加工是机械加工的一部分，主要用车刀对旋转的工件进行车削加工。随着工业的发展，人们对车床的要求越来越高，为了可在车床上使用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等对待加工件进行相应的加工，且降低在此期间移动待加工件的概率，减少出现尺寸误差，逐步衍生出了刀塔。刀塔使得在生产加工过程中换刀时间大幅度缩短，刀数相对传统车床上的刀具而言，数量大幅增加，能有效提高企业的生产效率。

传统刀塔（也称刀架）只能安装车刀或者镗刀对待加工工件进行最基本的车削加工，其功能结构单一，刀塔转位精确率低、速度慢远不能满足实际应用中对此的要求。

针对上述功能结构单一的问题，中国专利公开号为cn101633050a的专利提供了一种集车铣加工于一体的动力刀塔，包括箱体，箱体内安装有电机，电机包括电机电子和电机转子，电机电子固定安装在箱体上，电机转子中间固定连接有中空花键轴，中空花键轴一端传动连接有离合器，离合器包括离合器活动转齿和离合器固定转齿，离合器活动转齿与所述中空花键轴相连，离合器活动转齿能沿中空花键轴的轴向移动，离合器固定转齿传动连接有第一传动轴，第一传动轴从中空花键轴内穿过，第一传动轴另一端传动连接有第一螺旋伞齿轮；箱体一端相对旋转连接有刀盘，刀盘上安装有旋转刀具，旋转刀具一侧传动连接有第二传动轴，第二传动轴另一端传动连接有第二螺旋伞齿轮，第二螺旋伞齿轮与所述第一螺旋伞齿轮相啮合。其利用单个伺服电机实现控制刀塔精确转位（也称换刀）和控制旋转刀具高速旋转两种可能，集车铣加工功能与一体，合理的解决了上述的问题。

但是，其仅仅通过伺服电机来控制刀塔的运转，当刀塔在加工工件过程中，刀具连续切削工件产生冲击，导致刀具切削力周期性变化，在这种周期性的连续切削过程中容易引发工件的振动，当冲击、振动太大或者二者发生共振时，会使得加工的工件表面精度及质量降低，影响加工效率。并且，在高速切削时，由于受力不均还会使工件经受时冷时热的局面，工件在这样的力和热的冲击下，易出现裂纹和变形，使工件损坏报废，大大提高了企业生产成本。

技术实现要素：

本发明的第一个发明目的在于提供一种刀塔，该刀塔结构巧妙，稳定性高，能有效保证待加工工件的加工精度及在加工过程中的速率，减少对加工材料的浪费，降低企业的生产制造成本，有利于该刀塔在市场上的推广及应用。本发明的第二个发明目的在于提供一种刀盘的加工工艺，经过该加工工艺制作处理后的刀盘耐磨性好，稳定性高，配合刀塔使用，能有效延长刀塔的使用寿命，降低企业的使用成本。

为了实现上述第一个发明目的，本发明采用以下方案：

一种刀塔，包括安装座、驱动组件、传动组件、锁紧组件和刀盘，传动组件伸出所述安装座，刀盘固定安装在传动组件上；所述驱动组件包括电机驱动部件和液压驱动部件；

所述电机驱动部件包括安装在安装座内的驱动电机、连接在驱动电机上的传动齿轮和电机齿轮，传动齿轮与电机齿轮之间连接有齿轴，传动齿轮与电机齿轮之间通过齿轴传动连接；

所述液压驱动部件包括液压阀组和液压管，液压管连接在液压阀组和传动组件之间；

所述传动组件包括第一联轴、与第一联轴传动连接的第二联轴和与第二联轴传动连接的第三联轴，所述第二联轴上固定设有第二联轴齿轮；

所述电机齿轮与第二联轴齿轮啮合配合。

作为本发明的优选，所述刀盘外表面设有多个键槽，多个键槽沿刀盘外表面周向阵列分布，每个键槽内分别嵌设有刀键。

作为本发明的优选，所述刀盘上固定有夹刀块，多个夹刀块沿刀盘端面周向阵列分布，刀盘上设有供夹刀块安装的夹刀块安装槽，夹刀块可拆卸安装在夹刀块安装槽内。

作为本发明的优选，所述刀盘内还设有前端轴，前端轴可转动抵接在刀盘内壁上。

作为本发明的优选，所述第二联轴与第二联轴齿轮一体成型。

作为本发明的优选，所述第二联轴上设有若干凹陷齿牙，所述第三联轴上设有若干突出齿牙，凹陷齿牙与突出齿牙数量相适配，第三联轴卡接在第二联轴上。

作为本发明的优选，驱动电机固定在电机支架上，电机支架固定安装在安装座内；所述电机支架上还设有润滑装置，所述润滑装置包括固定设置在电机支架上的油管接头和连接在油管接头上的润滑油管，润滑油管为尼龙管。

作为本发明的优选，所述安装座上设有供传动组件伸出的伸出口，伸出口与刀盘之间设有法兰盘，所述法兰盘套装在所述第三联轴外，法兰盘外还罩设有法兰盘护罩。

作为本发明的优选，所述伸出口处设有o型圈，o型圈是由橡胶材料制成的。

作为本发明的优选，所述第一联轴一端还连接有感应装置，所述感应装置包括感应轴、感应片和供感应片安装的感应器座，感应器座可拆卸安装在所述第一联轴上。

为了实现上述第二个发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种刀盘的加工工艺，包括以下步骤，

步骤1：使用普通数控车床，对刀盘2上的平面、内孔、外圆、槽进行粗车加工，各留2mm加工余量，方便后续的精加工；

步骤2：使用普通万能铣床对刀盘2进行粗铣加工，铣出端面槽，重点控制多条端面槽与中心轴线的对称度小于0.3mm；

步骤3：经过步骤1和步骤2处理后，将刀盘2整体进行正火处理，使之硬度达到hb170-210；

步骤4：使用立式加工中心，再次对经过正火处理后的刀盘2上的端面槽、钻孔和攻牙等进行粗铣操作；

步骤5：使用高频淬火仪对刀盘的外圆周面进行淬硬处理，高频热处理硬度为hs60-70；

步骤6：使用立式加工中心加工定位基准孔，孔心与中心轴线的对称度小于0.01mm；

步骤7：再次对刀盘2侧面进行粗加工，设备为立式加工中心，在刀盘2侧面进行铣面、铣槽、钻孔、攻牙；

步骤8：使用刀塔车床对刀盘2端面进行精车加工，去除毛刺；

步骤9：进而使用刀塔车床对刀盘2上的平面、外圆面及台阶孔进行精车加工，去除毛刺；

步骤10：使用平面磨床对刀盘2端面进行精磨处理；

步骤11：使用平面磨床对刀盘2两侧精磨端面进行精磨处理；

步骤12：使用五轴立式加工中心对刀盘2的端面、侧面等进行精铣加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中的刀塔，通过将驱动组件设计成电机驱动和液压驱动两种不同的驱动形式，一定程度上保证了传动组件的稳定性，能有效保证待加工工件的加工精度及在加工过程中的速率。

2、本发明中的刀塔，通过将驱动组件设计成电机驱动和液压驱动两种不同的驱动形式，稳定性高的同时安全性性高，与现有技术中刀塔经常弹出，给操作人员带来伤害相比，本发明中的刀塔能有效保证操作人员的生命安全。

3、本发明中的刀塔，传动组件包括第一联轴、第二联轴和第三联轴，且相互之间配合或卡接，与传统技术中的单轴相比，其结构更强，损坏率更低，能有效保证该刀塔的使用寿命，降低企业的使用成本。

4、本发明中的刀盘的加工工艺，使得生产制作出来的刀盘耐磨性好，稳定性高，配合刀塔使用，能有效延长刀塔的使用寿命，降低企业的使用成本。

附图说明

图1是本发明刀塔的结构示意图；

图2是本发明刀塔的结构示意图；

图3是本发明刀塔的结构剖视图；

图4是本发明刀塔中安装座的结构示意图；

图5是本发明刀塔中刀盘的结构示意图；

图6是本发明刀塔的内部结构示意图；

图7是本发明刀塔中传动组件的结构示意图；

图8是本发明刀塔中前端轴的结构示意图；

图9是本发明刀塔中法兰盘的结构示意图；

图10是本发明刀塔中法兰盘护罩的结构示意图；

图11是本发明刀塔中液压阀组的结构示意图；

图12、13是本发明中刀盘粗车加工工艺图；

图14、15是本发明中刀盘粗铣加工工艺图；

图16、17是本发明中刀盘正火处理后粗铣加工工艺图；

图18、19是本发明中刀盘高频处理加工工艺图；

图20、21是本发明中刀盘定位孔加工工艺图；

图22、23是本发明中刀盘侧面粗加工加工工艺图；

图24、25是本发明中刀盘大面精车加工工艺图；

图26、27是本发明中刀盘小面精车加工工艺图；

图28、29是本发明中刀盘大面精磨加工工艺图；

图30、31是本发明中刀盘大面精磨加工工艺图；

图32、33、34是本发明中刀盘精铣加工工艺图。

附图标记：1、安装座；101、伸出口；2、刀盘；201、键槽；202、刀键；23、夹刀块；230、安装槽；6、液压阀组；10、电机支架；12、齿轴；13、传动齿轮；14、电机齿轮；16、感应轴；17感应片；18、感应器座；19、法兰盘；20、法兰盘护罩；21、o型圈；29、液压管；30、前端轴；31、第一联轴；32、第二联轴；320、第二联轴齿轮；321、凹陷齿牙；33、第三联轴；331、突出齿牙；591、油管接头；592、润滑油管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明中的刀塔作进一步详细描述。

实施例：如图1至图11所示的一种刀塔，主要是由安装座1、驱动组件、传动组件、锁紧组件和刀盘2组成的，为了方便对工件进行加工，提高工件加工过程中的稳定性，刀盘2固定安装在传动组件上，传动组件伸出安装座1。现有技术中通常是使用电机驱动或者液压驱动单个驱动方式对刀盘上的刀头进行作用，单个驱动方式速度快的同时，易造成错误率高，且加工过程中稳定性低。本发明中的驱动组件包括电机驱动部件和液压驱动部件，通过两种驱动方式相结合的形式对其实现驱动，实现其稳定性高的目的。电机驱动部件包括安装在安装座1内的驱动电机、连接在驱动电机上的传动齿轮13和电机齿轮14，传动齿轮13和电机齿轮14之间连接有齿轴12，两者的传动速率及传动方向通过齿轴12传动连接来实现。

如图1或图2所示，液压驱动部件包括一组或多组液压阀组6和液压管29，液压管29连接在液压阀组6和传动组件之间，通过液压驱动的方式实现对传动组件的驱动，进而驱动安装在传动组件上的刀盘，实现对加工工件的加工。

如图7所示，为了使工件在加工过程中稳定性更高，精准率更好，上述传动组件包括第一联轴31、与第一联轴31传动连接的第二联轴32和与第二联轴32传动连接的第三联轴33，上述第二联轴32上固定设有第二联轴齿轮320，为了增强第二联轴32和第二联轴齿轮320连接处的结构强度，保证在传动过程中的传动效率，在制造过程中，第二联轴32与第二联轴齿轮320还可以一体成型设置。如图6所示，电机齿轮14与第二联轴齿轮320啮合配合，以实现电机驱动和液压驱动的双重驱动模式。

如图7所示，为了保证第二联轴32和第三联轴33在传动过程中方向、速度的一致性，以保证传动过程的正常进行，第二联轴32上设有若干凹陷齿牙321，上述第三联轴33上设有若干突出齿牙331，凹陷齿牙321与突出齿牙331数量相适配，第三联轴33卡接在第二联轴32上，避免在传动过程中滑齿，对操作人员造成伤害。

如图5所示，为了增强刀盘2的结构强度，延长刀盘2的使用寿命，降低企业更换刀盘2的成本，刀盘2外表面设有多个键槽201，多个键槽201沿刀盘2外表面周向阵列分布，每个键槽201内分别嵌设有刀键202。

如图6所示，刀盘2上固定有夹刀块23，多个夹刀块23沿刀盘2端面周向阵列分布，刀盘2上设有供夹刀块23安装的夹刀块安装槽230，夹刀块23可拆卸安装在夹刀块安装槽230内。

如图1或图2所示，刀盘2在使用过程中，由于安装在刀盘2的刀头直接与工件接触进行加工，高速运转时其过程极易照成刀盘2甩出，为了实现刀盘2位置的固定，增强在加工工件过程中的稳定性，刀盘2内还设有前端轴30，前端轴30可转动抵接在刀盘2内壁上，跟随刀盘2运转。

如图3所示，为了实现驱动电机位置的固定，驱动电机固定在电机支架10上，电机支架10固定安装在安装座1内，能有效保护电机不受损坏，延长驱动电机的使用寿命。为了保证连接在驱动电机上的传动齿轮13能够高速转动，避免其因生锈等原因造成转动速率下降，上述电机支架10上还设有润滑装置，润滑装置包括固定设置在电机支架10上的油管接头591和连接在油管接头591上的润滑油管592，润滑油管592为尼龙管。

本发明中采用ccf-10ⅱ润滑切削液，其为油状液体，是半合成微乳化切削液，由矿物油、润滑剂、有机防锈剂、表面活性剂及其他助剂精制而成，该润滑切削液具有良好的润滑、冷却、清洗、防锈性能。应用在此能有效提高工件表面光洁度，增加工件的精美度；且能有效延长刀具的使用寿命，满足防锈要求，有效降低该刀塔的维护费用。其废液较传统的润滑切削液相比，易于处理，环保高性能，能有效减少对周围环境的损害。

如图3、图9和图10所示，为了将传动组件有效固定在安装座1上，上述安装座1上设有供传动组件伸出的伸出口101，伸出口101的大小与传动组件中的第一联轴31的轴外径相适配。伸出口101与刀盘2之间设有法兰盘19，上述法兰盘19套装在上述第二联轴32与第三联轴33连接处的位置，进一步加强了轴与轴之间连接的强度，为了保护法兰盘19，延长其使用寿命，法兰盘19外还罩设有法兰盘护罩20。伸出口101处设有o型圈21，o型圈又称o型密封圈，其广泛应用于液压传动中，o型圈21是由橡胶材料制成的，其在耐油、酸碱、磨、化学侵蚀等环境中能起到良好的密封、减震作用，应用在此一方面能有效避免外界的切削碎屑进入到传动组件内部，影响传动性能；另一方面能有效防止润滑切削液流出对加工环境造成的影响。第一联轴31一端还连接有感应装置，上述感应装置包括感应轴16、感应片17和供感应片17安装的感应器座18，感应器座18可拆卸安装在第一联轴31上。当第一联轴31在传动过程中出现异常时，连接在其上的感应装置能够及时感应，将感应信号发出，以通知操作人员或者维修人员对其进行检修及维护，以保证加工工作的正常进行。

如图12至图34所示，本发明对刀盘的加工工艺步骤如下：

步骤1：使用普通数控车床，对刀盘2上的平面、内孔、外圆、槽进行粗车加工，各留2mm加工余量，方便后续的精加工；

步骤2：使用普通万能铣床对刀盘2进行粗铣加工，铣出端面槽，为了保证刀盘2后续的使用，需重点控制多条端面槽（本实施例中8条）与中心轴线的对称度小于0.3mm；

步骤3：经过步骤1和步骤2处理后，为了使制作刀盘2的材料晶粒细化和碳化物分布均匀化提高硬度，改善制作刀盘2材料的加工性能，去除材料的内应力，稳定工件的尺寸，防止变形与开裂，将刀盘2整体进行正火处理，使之硬度达到hb170-210；

步骤4：使用立式加工中心，再次对经过正火处理后的刀盘2上的端面槽、钻孔和攻牙等进行粗铣操作；

步骤5：为了保证刀盘2的使用效果，使用高频淬火仪对刀盘2的外圆周面进行淬硬处理（hs70度），图19中阴影部分高频热处理硬度为hs60-70；

步骤6：使用立式加工中心加工定位基准孔，孔心与中心轴线的对称度小于0.01mm；

步骤7：再次对刀盘2侧面进行粗加工，设备为立式加工中心，在刀盘2侧面进行铣面、铣槽、钻孔、攻牙；

步骤8：使用刀塔车床对刀盘2端面进行精车加工，去除毛刺，保证刀盘2端面的平整度；

步骤9：进而使用刀塔车床对刀盘2上的平面、外圆面及台阶孔进行精车加工，去除毛刺；

步骤10：如图28所示，图中阴影部分即为精磨端面，使用平面磨床对此面进行精磨处理；

步骤11：如图30所示，图中阴影部分即为精磨端面，使用平面磨床对此面进行精磨处理，进而对另一侧端面进行精磨处理；

步骤12：使用五轴立式加工中心对刀盘2的端面、侧面等进行精铣加工，避免毛刺的存在，以保证刀盘2在正常应用过程中的使用。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。