无尾顶免驱式高精度定置转台的制作方法

本发明涉及加工中心回转台技术领域，具体为无尾顶免驱式高精度定置转台。

背景技术：

立式加工中心是当前机床行业用于机械加工的母机中产量最大的机型。初步估算，每年国内生产的立式加工中心大约有5-6万台，是机械加工行业的中流砥柱。但是，普通立式加工中心，只能实现单面（零件上平面）加工，要想实现多面加工，就需要配置卧式回转台。为了实现自动定位功能的回转台，目前的立式加工中心都需要加装一个伺服轴，如果定位精度要求较高，回转台还需要加装超高精度的旋转编码器。配置一套以上的转台，一般需要增加6-9万的制造成本，这对于用户和制造商来说，都是一个不小的成本负担。另一方面，增加了一个伺服轴后，立式加工中心的结构和控制变得复杂，使用回转台与不使用转台两种状态之间的切换比较繁琐，同时也增加了机床的整体故障率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供无尾顶免驱式高精度定置转台，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

无尾顶免驱式高精度定置转台，包括转台、转台基座以及转台回转轴，所述转台基座上活动穿设有转台回转轴，转台回转轴的左端延伸有转台法兰，所述转台套装固定在转台法兰上，转台法兰的右端面固定安装有动齿盘，所述转台基座的左侧固定安装有用于与动齿盘配合定位的定齿盘，所述转台基座上方固定安装有驱动减速机构，驱动减速机构的输入端设置有驱动轴，驱动减速机构的输出端通过传动机构与转台回转轴的右端驱动连接，所述转台基座的右侧安装有用于驱动转台回转轴横向移动的锁紧油缸机构；当锁紧油缸机构驱动转台回转轴向右移动后，动齿盘与定齿盘啮合锁紧；当锁紧油缸机构驱动转台回转轴向左移动后，动齿盘与定齿盘脱开。

作为本发明进一步的方案，所述的传动机构包括固定安装在转台回转轴右端的主分度直齿轮以及设置在驱动减速机构输出端的副分度直齿轮，主分度直齿轮与副分度直齿轮之间啮合传动。

作为本发明进一步的方案，所述驱动减速机构包括固定安装在转台基座上方的驱动机座、驱动轴、齿轴以及主分度锥齿轮，驱动机座上端转动安装有竖向延伸的驱动轴，驱动轴下端延伸设置有副分度锥齿轮，驱动机座下端转动安装有横向延伸的齿轴，齿轴左侧设置有用于与主分度直齿轮啮合传动的副分度直齿轮，齿轴右侧固定安装有用于与副分度锥齿轮啮合传动的主分度锥齿轮。

作为本发明进一步的方案，所述锁紧油缸机构包括油缸外环筒、油缸内环筒以及环形活塞，所述油缸外环筒和油缸内环筒的左端面均与转台基座的右侧壁固定连接，环形活塞横向活动插装在油缸外环筒和油缸内环筒之间，所述环形活塞的左端面、油缸外环筒、油缸内环筒以及转台基座的右侧壁之间围成夹紧油腔，所述环形活塞与油缸外环筒之间围成松开油腔，所述环形活塞上延伸设置有活塞轴套，所述转台回转轴从左至右依次设置有第一轴段、第二轴段以及第三轴段，所述第二轴段转动穿设在活塞轴套内。

作为本发明进一步的方案，所述主分度直齿轮通过限位键套装在第三轴段上，第三轴段的自由端螺纹配合安装有用于压紧主分度直齿轮的压紧螺母，所述活塞轴套被限位在第一轴段和主分度直齿轮之间。

作为本发明进一步的方案，所述环形活塞的左端面分布开设有多个导向孔，导向孔内插装有导向销，导向销的左端活动插装在转台基座的右侧壁内。

作为本发明进一步的方案，所述环形活塞的左端面还分布开设有至少两个弹簧槽，弹簧槽内安装有防失压弹簧，防失压弹簧的另一端抵触在转台基座的右侧壁。

作为本发明进一步的方案，所述转台基座的左侧壁还固定安装有液压固定套，所述转台回转轴的第一轴段转动穿设在液压固定套的内壁上，液压固定套的内壁上开设有多个转台液压源回转通道。

作为本发明进一步的方案，所述转台的右端面固定安装有密封圆环，所述转台基座的左侧安装有用于与密封圆环接触配合的防尘防水密封圈。

作为本发明进一步的方案，还包括用于与驱动轴插装配合的传动锥柄，传动锥柄上端插装在主机的主轴上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请的技术方案无需另外增加伺服轴，也无需增加精密圆光栅，能够有效节约成本；采用转台法兰上的动齿盘和转台基座上的定齿盘配合锁紧定位，精度误差较低，相对于带光栅的传统转台，稳定性能更好；在锁紧油缸机构锁紧后，转台的轴向及径向借由动齿盘和定齿盘之间的硬接触，完成咬合定位，不会出现传统转台夹紧后干涉精度的问题，运行刚性好；本技术方案整体结构相对简单，故障低较低，性能稳定可靠。本发明通过开创性结构设计，以较低的成本，为立式加工中心提供所需的高精度卧式定位转台，为实现全自动多面高精度定位加工奠定了基础，有利于大幅提高立式加工中心的应用范围以及使用效率。

附图说明

图1为无尾顶免驱式高精度定置转台的结构示意图；

图2为无尾顶免驱式高精度定置转台中驱动减速机构的结构示意图；

图3为无尾顶免驱式高精度定置转台中转台与锁紧油缸机构配合的结构示意图。

图中：1-传动锥柄，2-驱动减速机构，21-驱动机座，22-驱动轴，23-副分度锥齿轮，24-齿轴，25-副分度直齿轮，26-主分度锥齿轮，3-锁紧油缸机构，31-油缸外环筒，32-油缸内环筒，33-松开油腔，34-夹紧油腔，35-环形活塞，36-活塞轴套，37-防失压弹簧，38-导向销，4-转台回转轴，41-转台法兰，42-主分度直齿轮，43-压紧螺母，5-转台，51-密封圆环，6-动齿盘，7-定齿盘，8-液压固定套，81-转台液压源回转通道，9-转台基座，91-防尘防水密封圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～3，本发明提供一种技术方案：无尾顶免驱式高精度定置转台，包括转台5、转台基座9以及转台回转轴4，所述转台基座9上活动穿设有转台回转轴4，转台回转轴4的左端延伸有转台法兰41，所述转台5套装固定在转台法兰41上，转台法兰41的右端面固定安装有动齿盘6，所述转台基座9的左侧固定安装有用于与动齿盘6配合定位的定齿盘7，所述转台基座9上方固定安装有驱动减速机构2，驱动减速机构2的输入端设置有驱动轴22，驱动减速机构2的输出端通过传动机构与转台回转轴4的右端驱动连接，所述转台基座9的右侧安装有用于驱动转台回转轴4横向移动的锁紧油缸机构3；当锁紧油缸机构3驱动转台回转轴4向右移动后，动齿盘6与定齿盘7啮合锁紧；当锁紧油缸机构3驱动转台回转轴4向左移动后，动齿盘6与定齿盘7脱开。

所述的传动机构包括固定安装在转台回转轴4右端的主分度直齿轮42以及设置在驱动减速机构2输出端的副分度直齿轮25，主分度直齿轮42与副分度直齿轮25之间啮合传动。显然，传动机构也可采用蜗轮蜗杆传动机构。

所述驱动减速机构2包括固定安装在转台基座9上方的驱动机座21、驱动轴22、齿轴24以及主分度锥齿轮26，驱动机座21上端转动安装有竖向延伸的驱动轴22，驱动轴22下端延伸设置有副分度锥齿轮23，驱动机座21下端转动安装有横向延伸的齿轴24，齿轴24左侧设置有用于与主分度直齿轮42啮合传动的副分度直齿轮25，齿轴24右侧固定安装有用于与副分度锥齿轮23啮合传动的主分度锥齿轮26。

所述锁紧油缸机构3包括油缸外环筒31、油缸内环筒32以及环形活塞35，所述油缸外环筒31和油缸内环筒32的左端面均与转台基座9的右侧壁固定连接，环形活塞35横向活动插装在油缸外环筒31和油缸内环筒32之间，所述环形活塞35的左端面、油缸外环筒31、油缸内环筒32以及转台基座9的右侧壁之间围成夹紧油腔34，所述环形活塞35与油缸外环筒31之间围成松开油腔33，所述环形活塞35上延伸设置有活塞轴套36，所述转台回转轴4从左至右依次设置有第一轴段、第二轴段以及第三轴段，所述第二轴段转动穿设在活塞轴套36内。

所述主分度直齿轮42通过限位键套装在第三轴段上，第三轴段的自由端螺纹配合安装有用于压紧主分度直齿轮42的压紧螺母43，所述活塞轴套36被限位在第一轴段和主分度直齿轮42之间。

所述环形活塞36的左端面分布开设有多个导向孔，导向孔内插装有导向销38，导向销38的左端活动插装在转台基座9的右侧壁内。在转台回转轴4转动过程中，导向销38用于防止环形活塞36出现转动错位。

所述环形活塞35的左端面还分布开设有至少两个弹簧槽，弹簧槽内安装有防失压弹簧37，防失压弹簧37的另一端抵触在转台基座9的右侧壁。

所述转台基座9的左侧壁还固定安装有液压固定套8，所述转台回转轴4的第一轴段转动穿设在液压固定套8的内壁上，液压固定套8的内壁上开设有多个转台液压源回转通道81。可在转台5上安装零件夹具，通过转台液压源回转通道81为零件夹具提供液压源。转台回转轴4可采用中空结构，预留了转台5端面上安装液压卡盘的拉杆通道。

所述转台5的右端面固定安装有密封圆环51，所述转台基座9的左侧安装有用于与密封圆环51接触配合的防尘防水密封圈91。

本实施例还包括用于与驱动轴22插装配合的传动锥柄1，传动锥柄1上端插装在主机的主轴上。

本发明的工作原理是：通过主机机械手将刀库内的传动锥柄1抓取，并插装到主机的主轴上，主机再按照程序设定，将传动锥柄1插装到驱动轴22上，向松开油腔33内注入液压油，环形活塞35向左移动，接着，环形活塞35带动整个转台回转轴4向左运动，使得动齿盘6与定齿盘7脱开；然后，主轴转动，带动驱动轴22旋转，驱动轴22上的副分度锥齿轮23驱动主分度锥齿轮26，使得齿轴24转动，齿轴24上的副分度直齿轮驱动转台回转轴4上的主分度直齿轮42旋转，使得动齿盘6相对于定齿盘7转动，按照程序的设定调整角度后，夹紧油腔34内注入液压油，环形活塞35向右移动，环形活塞35带动整个转台回转轴4向右运动，使得动齿盘6与定齿盘7相互啮合锁紧，显然，动齿盘6和定齿盘7上分布的齿数要远大于主分度直齿轮42上的齿数，从而使得定位的精度更高。

本实施例的技术方案先通过主机的主轴带动驱动减速机构2工作，驱动减速机构2会带动主分度直齿轮42旋转，实现转台5的粗定位，然后，再通过锁紧油缸机构3的收紧，使得动齿盘6和定齿盘7配合锁紧定位，从而实现精定位。

利用本实施例的技术方案，不但实现了转台的回转定位功能，还简化了当前3+1转台的结构，大幅减低了制造成本，提高了定位精度和刚性，是对传统结构的颠覆，可能会带来行业革命性的技术进步；让每一台立式加工中心都用得起高端回转台，都能拥有卧式加工能力。

本实施例的技术方案无需另外增加伺服轴，也无需增加精密圆光栅，能够有效节约成本；采用转台法兰上的动齿盘和转台基座上的定齿盘配合锁紧定位，精度误差较低，相对于带光栅的传统转台，稳定性能更好；在锁紧油缸机构锁紧后，转台的轴向及径向借由动齿盘和定齿盘之间的硬接触，完成咬合定位，不会出现传统转台夹紧后干涉精度的问题，运行刚性好；本技术方案整体结构相对简单，故障低较低，性能稳定可靠。

本实施例主要适用于非四轴联动及特殊角度需要定位加工的场合，在日常的生产制造中，该工况占当前传统转台工况的60-70%。本实施例的更大意义在于，由于制造成本的降低以及制造难度的降低，使当前生产的每一台立式加工中心都能配得起高精度转台，在日常生产中能够大部分适应卧式加工中心才拥有的多面加工性能。以上成果，对于机床这个行业来说，是革命性的，这对机械制造及加工这个大行业的贡献是无法估量的。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。