一种刀塔驱动装置及刀具更换方法

文档序号:1945656 发布日期:2021-12-10 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 一种刀塔驱动装置及刀具更换方法 (Tool turret driving device and tool replacing method ) 是由 袁晓波 于 2021-09-27 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种刀塔驱动装置及刀具更换方法,涉及数控机床技术领域,包括液压调节单元,在液压调节单元的内部分别固定安装有锁止调节单元、刀具驱动过渡单元、刀具直驱单元以及刀塔旋转驱动单元,锁止调节单元的驱动端固定安装有刀塔,在刀塔的内部开设有若干刀具安装孔,通过锁止调节单元、刀具驱动过渡单元、刀具直驱单元以及刀塔旋转驱动单元四个单元的联动,刀塔旋转驱动单元与锁止调节单元相互作用后,可直接驱动刀塔进行旋转,而锁止调节单元、刀具驱动过渡单元、刀具直驱单元相互作用后,可在刀塔旋转至对应位置后,驱动最底部的刀具进行高速旋转,刀塔旋转和刀具旋转过渡时无真空期,从而提高了机床对工件的加工效率。(The invention discloses a cutter tower driving device and a cutter replacing method, which relate to the technical field of numerical control machines and comprise a hydraulic adjusting unit, wherein a locking adjusting unit, a cutter driving transition unit, a cutter direct-driving unit and a cutter tower rotation driving unit are respectively and fixedly arranged in the hydraulic adjusting unit, a cutter tower is fixedly arranged at the driving end of the locking adjusting unit, a plurality of cutter mounting holes are formed in the cutter tower, the cutter tower can be directly driven to rotate after the cutter tower rotation driving unit and the locking adjusting unit interact with each other through the linkage of the locking adjusting unit, the cutter driving transition unit, the cutter direct-driving unit and the cutter tower rotation driving unit, and after the locking adjusting unit, the cutter driving transition unit and the cutter direct-driving unit interact with each other, a cutter at the bottommost part can be driven to rotate at a high speed after the cutter tower rotates to a corresponding position, the vacuum period does not exist during the transition of the rotation of the tool turret and the rotation of the cutter, thereby improving the processing efficiency of the machine tool on the workpiece.)

一种刀塔驱动装置及刀具更换方法

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域,具体为一种刀塔驱动装置及刀具更换方法。

背景技术

数控机床为了便于对不同的工件或对工件的不同位置进行加工,因此数控机床需要搭配刀塔或刀库,刀塔和刀库中设置有若干不同种类的机床刀具,在使用时,需要用到那种类别的刀具,刀库或刀库可直接对应刀具的位置。

经检索,现有公开了一种刀塔(公开号CN104759650B),其中,该专利内容包括伺服电机、安装座、传动组件、锁紧组件、旋转组件、刀盘和子轴组件;伺服电机和所述刀盘安装在安装座上;锁紧组件位于刀盘和安装座之间;旋转组件与所述刀盘相连;子轴组件包括子轴和心轴;心轴位于所述子轴的内部;子轴组件为六个或八个;伺服电机通过传动组件与心轴相连;相邻两个子轴的中心轴线之间的夹角为15-30°;对角的两个子轴的中心轴线之间的夹角为90°。本发明的优点是刀头之间干涉较小,有利于加工过程的操作和控制。

上述专利内容,在实际使用时,存在如下缺陷:

1、只能单一的实现驱动刀塔进行旋转,以达到更换不同种类刀具的目的,无法与对应刀具联动,驱动对应刀具高速旋转;

2、对刀塔的锁紧(或锁止)的结构采用气缸与离合器联动方式,属于机械式,易损坏,平均的使用寿命较短。

综上,本领域技术人员提出了一种刀塔驱动装置及刀具更换方法。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提供了一种刀塔驱动装置及刀具更换方法,该驱动装置不仅可以驱动刀塔旋转,更换不同种类的刀具,而且还可以驱动对应刀具高速旋转对工件进行加工,另外,该驱动装置还配备有液压式的刀塔锁止结构,相比于传统机械式,液压式安全性高,磨损度小,使用寿命更长。

为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:

第一方面,本发明公开了一种刀塔驱动装置,包括液压调节单元,在所述液压调节单元的内部分别固定安装有锁止调节单元、刀具驱动过渡单元、刀具直驱单元以及刀塔旋转驱动单元,所述锁止调节单元的驱动端和从动端均设置有两个,其中一个所述锁止调节单元的从动端与刀具直驱单元的驱动端连接,另一个所述锁止调节单元的从动端与刀塔旋转驱动单元的驱动端连接,其中一个所述锁止调节单元的驱动端与刀具驱动过渡单元的从动端啮合连接,另一个所述锁止调节单元的驱动端固定安装有刀塔,在所述刀塔的内部开设有若干刀具安装孔,若干刀具安装孔在刀塔上呈周向分布;

所述锁止调节单元包括固定在液压调节单元内部的固定座、转动连接在液压调节单元内部的移动座,所述移动座的一端固定连接有油压受力凸台,所述移动座的另一端通过螺栓固定连接有刀塔锁止盘,所述刀塔锁止盘朝向移动座一侧的边缘固定连接有若干第一锁止凸块,两个相邻的所述第一锁止凸块之间设置有第一锁止槽,所述移动座另一端的中部转动连接有主动伞齿轮;

所述锁止调节单元还包括固定在液压调节单元内部的外齿轮座,所述外齿轮座的外部转动连接有从动外齿轮,所述从动外齿轮的一侧边缘固定连接有若干第二锁止凸块,两个相邻的所述第二锁止凸块之间设置有第二锁止槽。

进一步的,所述液压调节单元包括壳体,在所述壳体的顶部和内部分别设置有刀塔电机安装位和刀具电机安装位,所述刀塔旋转驱动单元安装于所述刀塔电机安装位中,所述刀具直驱单元安装于所述刀具电机安装位中,所述壳体的内部还开设有环形结构的锁止油腔、解锁油腔,所述油压受力凸台位于锁止油腔和解锁油腔之间,在所述壳体的底部设置有锁止油路管、解锁油路管,所述锁止油路管和解锁油路管分别对应和锁止油腔、解锁油腔相连通。

进一步的,所述主动伞齿轮的内侧壁开设有驱动轴花键槽,所述移动座与主动伞齿轮的内部相连通,所述第一锁止槽与第二锁止凸块相适配,所述第二锁止槽与第一锁止凸块相适配,所述主动伞齿轮从刀塔锁止盘的中间孔洞,延伸至刀塔锁止盘的一侧。

进一步的,所述刀具驱动过渡单元包括固定安装在液压调节单元内部的安装座,所述安装座的一端固定安装有刀塔连接座,所述安装座的内部转动连接有从动输出轴,所述从动输出轴的底端延伸至安装座的下方,并且开设有刀具卡槽,所述从动输出轴的顶端位于安装座的内部,且固定安装有从动伞齿轮,所述从动输出轴与安装座之间通过轴承转动连接。

进一步的,所述主动伞齿轮的齿牙部延伸至安装座的内部,且与所述从动伞齿轮的齿牙部啮合连接。

进一步的,所述刀具直驱单元包括固定安装在液压调节单元内部的电机安装座,所述电机安装座的一侧固定安装有刀具驱动电机,所述电机安装座的另一侧开设有空腔,所述空腔的内部转动连接有主动输出轴,所述刀具驱动电机的驱动端延伸至空腔的内部,且固定安装有第一主动齿轮,所述主动输出轴一端的外部且对应空腔的区段固定安装有第二从动齿轮,所述第一主动齿轮与第二从动齿轮相啮合。

进一步的,所述主动输出轴的另一端延伸至主动伞齿轮的内部,且固定连接有花键轴,所述花键轴与驱动轴花键槽相卡合,且不影响所述刀塔锁止盘的水平移动。

进一步的,所述刀塔旋转驱动单元包括固定安装在液压调节单元内部的刀塔驱动电机以及转动连接在液压调节单元内部的动力过渡轴,所述刀塔驱动电机的驱动端固定安装有第二主动齿轮,所述动力过渡轴的一端固定连接有第二从动齿轮,所述动力过渡轴的一端延伸至从动外齿轮的上方,且固定安装有外齿轮驱动齿轮,所述外齿轮驱动齿轮与从动外齿轮相啮合,所述第二主动齿轮与第二从动齿轮相啮合。

第二方面,本发明还提出了一种刀具更换方法,该方法基于上述刀塔驱动装置,包括如下步骤:

S1、向所述刀具安装孔中安装对应刀具;

S2、所述刀塔锁止盘与从动外齿轮锁止后,所述刀塔驱动电机依次带动第二主动齿轮、第二从动齿轮、动力过渡轴、外齿轮驱动齿轮、从动外齿轮以及刀塔锁止盘转动,进而带动刀塔转动,将所需的刀具旋转至最低点;

S3、对应刀具旋转至最低点后,与刀具卡槽卡合连接,所述刀具驱动电机依次带动第一主动齿轮、第二从动齿轮、主动输出轴、花键轴、主动伞齿轮、从动伞齿轮以及从动输出轴转动,最终带动刀具转动,对工件进行加工。

有益效果

本发明提供了一种刀塔驱动装置及刀具更换方法。与现有技术相比具备以下有益效果:

1、一种刀塔驱动装置及刀具更换方法,通过锁止调节单元、刀具驱动过渡单元、刀具直驱单元以及刀塔旋转驱动单元四个单元的联动,刀塔旋转驱动单元与锁止调节单元相互作用后,可直接驱动刀塔进行旋转,而锁止调节单元、刀具驱动过渡单元、刀具直驱单元相互作用后,可在刀塔旋转至对应位置后,驱动最底部的刀具进行高速旋转,刀塔旋转和刀具旋转过渡时无真空期,从而提高了机床对工件的加工效率。

2、一种刀塔驱动装置及刀具更换方法,通过所设置的液压调节单元和锁止调节单元,液压调节单元的内壁开设有锁止油腔和解锁油腔,并且每个油腔均对应设置一组油路结构,对刀盘进行锁止和解锁的刀塔锁止盘间接与油压受力凸台连接,而油压受力凸台位于锁止油腔和解锁油腔,即当需要对刀塔进行锁止时,向锁止油腔中注入液压油,同时解锁油腔向外部释放液压油,在压差作用下,移动座带动刀塔锁止盘朝着从动外齿轮移动,并通过凸块锁止,同理,需要解锁时,锁止油腔向外释放液压油,向解锁油腔中注入液压油,即可,该液压式的锁止结构,相比于传统机械式,液压式安全性高,可靠性更强,磨损度小,使用寿命更长。

附图说明

图1为本发明的装配结构示意图;

图2为本发明的分解结构示意图;

图3为本发明锁止调节单元、刀具驱动过渡单元以及刀具直驱单元的连接示意图;

图4为本发明锁止调节单元、刀具驱动过渡单元、刀具直驱单元以及刀塔旋转驱动单元的连接示意图;

图5为本发明液压调节单元正面视角的结构示意图;

图6为本发明液压调节单元背面视角的结构示意图;

图7为本发明锁止调节单元的分解结构示意图;

图8为本发明锁止调节单元的装配结构示意图;

图9为本发明刀具驱动过渡单元的分解结构示意图;

图10为本发明刀具直驱单元的结构示意图;

图11为本发明刀塔旋转驱动单元的结构示意图;

图12为本发明图1中A-A的剖面图;

图13为本发明图3中B-B的剖面图。

图中:1、液压调节单元;11、壳体;12、刀塔电机安装位;13、刀具电机安装位;14、锁止油腔;15、解锁油腔;16、锁止油路管;17、解锁油路管;2、锁止调节单元;21、固定座;22、移动座;23、油压受力凸台;24、刀塔锁止盘;25、第一锁止凸块;26、第一锁止槽;27、驱动轴花键槽;28、外齿轮座;29、从动外齿轮;210、第二锁止凸块;211、第二锁止槽;212、主动伞齿轮;3、刀具驱动过渡单元;31、安装座;32、刀塔连接座;33、从动输出轴;34、刀具卡槽;35、从动伞齿轮;36、轴承;4、刀塔;41、刀具安装孔;5、刀具直驱单元;51、电机安装座;52、刀具驱动电机;53、空腔;54、主动输出轴;55、第一主动齿轮;56、第二从动齿轮;57、花键轴;6、刀塔旋转驱动单元;61、刀塔驱动电机;62、动力过渡轴;63、第二主动齿轮;64、第二从动齿轮;65、外齿轮驱动齿轮。

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1-4,本发明提供一种技术方案:一种刀塔驱动装置,包括液压调节单元1,在液压调节单元1的内部分别固定安装有锁止调节单元2、刀具驱动过渡单元3、刀具直驱单元5以及刀塔旋转驱动单元6,锁止调节单元2的驱动端和从动端均设置有两个,其中一个锁止调节单元2的从动端与刀具直驱单元5的驱动端连接,另一个锁止调节单元2的从动端与刀塔旋转驱动单元6的驱动端连接,其中一个锁止调节单元2的驱动端与刀具驱动过渡单元3的从动端啮合连接,另一个锁止调节单元2的驱动端固定安装有刀塔4,在刀塔4的内部开设有若干刀具安装孔41,若干刀具安装孔41在刀塔4上呈周向分布。

请参阅图7-8,锁止调节单元2包括固定在液压调节单元1内部的固定座21、转动连接在液压调节单元1内部的移动座22,移动座22的一端固定连接有油压受力凸台23,移动座22的另一端通过螺栓固定连接有刀塔锁止盘24,刀塔锁止盘24朝向移动座22一侧的边缘固定连接有若干第一锁止凸块25,两个相邻的第一锁止凸块25之间设置有第一锁止槽26,移动座22另一端的中部转动连接有主动伞齿轮212,锁止调节单元2还包括固定在液压调节单元1内部的外齿轮座28,外齿轮座28的外部转动连接有从动外齿轮29,从动外齿轮29的一侧边缘固定连接有若干第二锁止凸块210,两个相邻的第二锁止凸块210之间设置有第二锁止槽211,主动伞齿轮212的内侧壁开设有驱动轴花键槽27,移动座22与主动伞齿轮212的内部相连通,第一锁止槽26与第二锁止凸块210相适配,第二锁止槽211与第一锁止凸块25相适配,主动伞齿轮212从刀塔锁止盘24的中间孔洞,延伸至刀塔锁止盘24的一侧。

请参阅图5-6,液压调节单元1包括壳体11,在壳体11的顶部和内部分别设置有刀塔电机安装位12和刀具电机安装位13,刀塔旋转驱动单元6安装于刀塔电机安装位12中,刀具直驱单元5安装于刀具电机安装位13中,壳体11的内部还开设有环形结构的锁止油腔14、解锁油腔15,油压受力凸台23位于锁止油腔14和解锁油腔15之间,在壳体11的底部设置有锁止油路管16、解锁油路管17,锁止油路管16和解锁油路管17分别对应和锁止油腔14、解锁油腔15相连通。

请参阅图9,刀具驱动过渡单元3包括固定安装在液压调节单元1内部的安装座31,安装座31的一端固定安装有刀塔连接座32,安装座31的内部转动连接有从动输出轴33,从动输出轴33的底端延伸至安装座31的下方,并且开设有刀具卡槽34,从动输出轴33的顶端位于安装座31的内部,且固定安装有从动伞齿轮35,从动输出轴33与安装座31之间通过轴承36转动连接,主动伞齿轮212的齿牙部延伸至安装座31的内部,且与从动伞齿轮35的齿牙部啮合连接。

请参阅图10,刀具直驱单元5包括固定安装在液压调节单元1内部的电机安装座51,电机安装座51的一侧固定安装有刀具驱动电机52,电机安装座51的另一侧开设有空腔53,空腔53的内部转动连接有主动输出轴54,刀具驱动电机52的驱动端延伸至空腔53的内部,且固定安装有第一主动齿轮55,主动输出轴54一端的外部且对应空腔53的区段固定安装有第二从动齿轮56,第一主动齿轮55与第二从动齿轮56相啮合,主动输出轴54的另一端延伸至主动伞齿轮212的内部,且固定连接有花键轴57,花键轴57与驱动轴花键槽27相卡合,且不影响刀塔锁止盘24的水平移动。

请参阅图11,刀塔旋转驱动单元6包括固定安装在液压调节单元1内部的刀塔驱动电机61以及转动连接在液压调节单元1内部的动力过渡轴62,刀塔驱动电机61的驱动端固定安装有第二主动齿轮63,动力过渡轴62的一端固定连接有第二从动齿轮64,动力过渡轴62的一端延伸至从动外齿轮29的上方,且固定安装有外齿轮驱动齿轮65,外齿轮驱动齿轮65与从动外齿轮29相啮合,第二主动齿轮63与第二从动齿轮64相啮合。

整个装置,在实际使用时,首先,先将机床加工对应的刀具(图中未示出)安装于刀具安装孔41中,在数控机床加工过程中,需要个更换不同的刀具对工件进行加工时,分为两个过程,一是驱动刀塔4旋转,直至需要的刀具旋转至刀塔4的最低点,二是对应刀具到达最低点位置,驱动该刀具高速旋转,对工件进行加工;

第一过程为:首先,在旋转刀塔4之前,需要对刀塔4进行的锁止,具体为,利用外部泵送设备(图中未示出),向锁止油路管16中注入液压油,同时,解锁油路管17向外释放液压油,使得锁止油腔14中的油压大于解锁油腔15中油压,随后,油压受力凸台23受压后,向右移动(请参阅图12),从而带动移动座22右移,移动座22带动刀塔锁止盘24右移,直至第一锁止凸块25卡在第二锁止槽211中,第二锁止凸块210卡在第一锁止槽26中,即完成锁止,同理,向解锁油路管17中注入液压油,向锁止油路管16外释放液压油,使得解锁油腔15中的油压大于锁止油腔14中油压,随后,油压受力凸台23受压后,向左移动,从而带动移动座22左移,移动座22带动刀塔锁止盘24左移,直至第一锁止凸块25脱离第二锁止槽211,第二锁止凸块210脱离第一锁止槽26,即可完成解锁操作;

刀塔4被锁止后,可跟随29同步转动,此时刀塔驱动电机61工作,依次带动第二主动齿轮63、第二从动齿轮64、动力过渡轴62、外齿轮驱动齿轮65、从动外齿轮29以及刀塔锁止盘24转动,刀塔锁止盘24与刀塔4为固定连接,进而带动刀塔4转动,实现将所需的刀具旋转至最低点;

第二过程为:当所需刀具旋转至最低点时,刀具的刀柄会卡接在刀具卡槽34中,随后,刀具驱动电机52工作,刀具驱动电机52依次带动第一主动齿轮55、第二从动齿轮56、主动输出轴54、花键轴57、主动伞齿轮212、从动伞齿轮35以及从动输出轴33转动,最终带动刀具转动,对工件进行加工(该过程可参阅图13)。

综上,该驱动装置通过锁止调节单元、刀具驱动过渡单元、刀具直驱单元以及刀塔旋转驱动单元四个单元的联动,刀塔旋转驱动单元与锁止调节单元相互作用后,可直接驱动刀塔进行旋转,而锁止调节单元、刀具驱动过渡单元、刀具直驱单元相互作用后,可在刀塔旋转至对应位置后,驱动最底部的刀具进行高速旋转,刀塔旋转和刀具旋转过渡时无真空期,从而提高了机床对工件的加工效率,另外,通过所设置的液压调节单元和锁止调节单元,液压调节单元的内壁开设有锁止油腔和解锁油腔,并且每个油腔均对应设置一组油路结构,对刀盘进行锁止和解锁的刀塔锁止盘间接与油压受力凸台连接,而油压受力凸台位于锁止油腔和解锁油腔,即当需要对刀塔进行锁止时,向锁止油腔中注入液压油,同时解锁油腔向外部释放液压油,在压差作用下,移动座带动刀塔锁止盘朝着从动外齿轮移动,并通过凸块锁止,同理,需要解锁时,锁止油腔向外释放液压油,向解锁油腔中注入液压油,即可,该液压式的锁止结构,相比于传统机械式,液压式安全性高,可靠性更强,磨损度小,使用寿命更长。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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