一种动力刀塔及机床的制作方法

    技术2026-08-20  13


    本发明属于机械制造,具体涉及一种动力刀塔,同时还涉及一种机床。


    背景技术:

    1、刀塔作为数控机床中的重要硬件之一,其具有高效率、高精度、低故障、使用方便等等有点,目前,常规的动力刀塔结构包括塔座、刀盘、动力刀具、电机和传动机构,其中刀盘能够绕自身轴线转动换位调节,动力刀具沿着刀盘的径向延伸,电机的输出轴与刀盘垂直设置,传动机构将输出轴和动力刀具传动连接,且传动机构包括联轴器、轴承、传动轴、传动齿轮(一般采用伞齿轮啮合传动,并采用齿轮箱进行安装),其中在齿轮的传动中将电动动力输出至动力刀具,以使得动力刀具旋转加工(如:铣、钻、攻丝等加工)。

    2、然而,针对上述刀塔,在实际的加工中,存在以下技术缺陷:

    3、(1)伞齿轮传动过程中齿轮摩擦产生的热量,同时轴承摩擦也会产生的热量,再加上所用的齿轮箱是个密封空间,不能很好的散热,而随着齿轮箱的内部温度升高造成刀盘的热延伸,直接导致刀具偏差;

    4、(2)齿轮箱的润滑油供给困难,原因在于:1、油脂润滑方式,脂填充量过多,伞齿轮传动过程中升温很快,脂填充量少,伞齿轮传动过程不能充分润滑,伞齿轮传动过程中升温很快;2、稀油润滑方式,为了使润滑充分,齿轮箱不能密封设计,用油泵间歇式供给稀油,溢出的油会流出,回收不好的机床厂会和冷却液混在一起,严重影响加工效果;3、油气润滑方式,为了使润滑充分,齿轮箱不能密封设计,所以会导致油气扩散到周围环境中,严重污染空气。

    5、(3)齿轮箱及伞齿轮啮合的装配成本高,主要原因在于:1、螺旋伞齿加工难度大,成本高,目前行业内基本上是国外进口螺旋伞齿;2、对轴承的精度等级要求高,成本高。

    6、(4)由于刀塔动力刀具的传动轴的延伸方向是机床的长度方向一致,再加上电机自身的长度尺寸,导致整个刀塔长度占用机床长度的空间较多,这样一来,在同等长度的机床中,动力刀具至机床的卡盘所形成的有效加工长度必然缩短,若要增加有效加工长度,则必须增加机床的长度,即,机床存在体积更大、占用空间大等不足,同时,结合图1可知,机床包括本体1′、安装于本体1′上的卡盘2′和尾轴定位装置3′以及动力刀塔4′,其中工件g′定位后,有效加工长度为l′。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种改进的动力刀塔。

    2、同时本发明还涉及一种机床。

    3、为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:

    4、一种动力刀塔,其包括塔座、刀盘、动力刀具、电机和传动机构,其中刀盘周向上分布有多个安装工位,动力刀具沿着刀盘的径向拆装于任一个安装工位,传动机构包括沿着刀盘径向延伸且与刀盘相对转动连接的动力输出轴、与动力输出轴平行且与电机的输出轴同轴连接的传动轴以及带轮传动件,动力输出轴的轴向与刀盘的轴向垂直且动力输出轴具有安装端部和衔接端部,其中安装端部与传动轴的传动端部通过带轮传动件传动连接,衔接端部与自身延伸方向一致且端部能够匹配的动力刀具衔接同步。

    5、优选地,带轮传动件包括安装在安装端部的动力输出轮、安装在传动端部的传动轮、用于将动力输出轮和传动轮同步连接的同步带,其中传动轮与输出轴采用联轴器同轴连接。

    6、进一步的,带轮传动件还包括张紧轮,其中张紧轮位于传动轮的上方或下方,且能够调节所述同步带的松紧,同步带缠绕在动力输出轮、传动轮和张紧轮上。采用张紧轮的调节改善传动轮和动力输出轮同步性能。

    7、在一些具体实施方式中,同步带为齿形皮带,动力输出轮、传动轮和张紧轮均为齿形皮带轮。由齿形皮带和齿形皮带轮的配合,避免出现传动打滑,也进一步提升传动轮和动力输出轮同步性能。

    8、根据本发明的一个具体实施和优选方面,带轮传动件还包括惰轮,其中惰轮靠近传动轮设置,且抵触在同步带的外侧。惰轮是指在两个不互相接触的传动齿轮中间起传递作用的齿轮,同时跟这两个齿轮啮合,用来改变被动齿轮的转动方向,使之与主动齿轮相同。它的作用只是改变转向并不能改变传动比,称之为惰轮,因此,基于惰轮进一步配合张紧轮,以达到所需稳定和同步传动的要求。

    9、根据本发明的又一个具体实施和优选方面,刀盘通过芯轴转动安装于塔座上,且芯轴内部空心设置,带轮传动件部分自芯轴内部穿过将安装端部和传动端部同步连接。合理布局,充分利用空间资源,进行传动和组装。

    10、优选地,刀盘绕着安装端部转动调节以调整各动力刀具的位置。

    11、此外,衔接端部远离安装端部的端部形成衔接槽,刀盘转动时,衔接槽形成避让各动力刀具的拆装端部,直至刀盘调节完成后,衔接槽与对应的动力刀具的拆装端部匹配形成衔接同步。因此,不仅避免了动力输出轴和刀盘的运动干涉,而且一旦动力刀具和动力输出轴延伸方向一致,即可实施该动力刀具的自转加工。当然,若对应动力刀具无需自转,此时,动力输出轴和动力刀具保持不动的前提下进行切削加工。

    12、优选地,动力刀具包括拆装至安装工位的刀座、安装于刀座上的刀具,其中刀座的拆装端部形成与所述衔接槽匹配的座接头,当对应刀具需要自转加工时,由所述电机提供动力以驱使所述动力输出轴和对应所述动力刀具同步转动。刀具需要自转类:如钻头、丝攻、铣刀等。

    13、本发明的另一技术方案是:一种机床,其包括本体、安装于本体上的卡盘和尾轴定位装置以及上述的动力刀塔。

    14、由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:

    15、基于现有刀塔,在实际的加工中,伞齿轮传动过程中齿轮摩擦产生的热量,同时轴承摩擦也会产生的热量,再加上所用的齿轮箱是个密封空间,不能很好的散热,而随着齿轮箱的内部温度升高造成刀盘的热延伸,直接导致刀具偏差;同时齿轮箱的润滑油供给困难,且齿轮箱及伞齿轮啮合的装配成本高,此外,由于刀塔传动轴延伸方向是机床的长度方向一致,在加上电机自身的长度尺寸,导致整个刀塔长度占用机床长度的空间较多,这样一来,必然会缩短动力刀具的有效行程,若要增加有效行程,则必须增加机床的长度,即,机床存在体积更大、占用空间大等不足,而本发明通过动力刀塔进行整体设计巧妙地解决了现有结构的各种不足。采取该动力刀塔后,通过带轮传动件直接将电机的动力传输至对应动刀刀具,以实现该动力刀具的自转加工,因此,本发明一方面基于带轮传动方式,降低了旋转过程的发热量,减少了刀盘的热延伸量,增加加工精度,同时降低润滑所造成环境污染以及加工成本;另一方面传动轴的轴向与刀盘的轴向垂直(传动轴的轴向与机床长度方向垂直),且机床的整体长度不变的前提下,该刀塔所形成的有效加工长度明显增加,而且电机分布的位置更加合理利用空间,实用性强。



    技术特征:

    1.一种动力刀塔,其包括塔座、刀盘、动力刀具、电机和传动机构,其中所述刀盘周向上分布有多个安装工位,所述动力刀具沿着所述刀盘的径向拆装于任一个所述安装工位,其特征在于:所述传动机构包括沿着所述刀盘径向延伸且与所述刀盘相对转动连接的动力输出轴、与所述动力输出轴平行且与所述电机的输出轴同轴连接的传动轴以及带轮传动件,所述动力输出轴的轴向与所述刀盘的轴向垂直且所述动力输出轴具有安装端部和衔接端部,其中所述安装端部与所述传动轴的传动端部通过所述带轮传动件传动连接,所述衔接端部与自身延伸方向一致且端部能够匹配的所述动力刀具衔接同步。

    2.根据权利要求1所述的动力刀塔,其特征在于:所述带轮传动件包括安装在所述安装端部的动力输出轮、安装在传动端部的传动轮、用于将所述动力输出轮和传动轮同步连接的同步带,其中所述的传动轮与所述输出轴采用联轴器同轴连接。

    3.根据权利要求2所述的动力刀塔,其特征在于:所述带轮传动件还包括张紧轮,其中所述张紧轮位于所述传动轮的上方或下方,且能够调节所述同步带的松紧,所述同步带缠绕在所述动力输出轮、传动轮和张紧轮上。

    4.根据权利要求3所述的动力刀塔,其特征在于:所述同步带为齿形皮带,所述动力输出轮、传动轮和张紧轮均为齿形皮带轮。

    5.根据权利要求2或3或4所述的动力刀塔,其特征在于:所述带轮传动件还包括惰轮,其中所述惰轮靠近所述传动轮设置,且抵触在所述同步带的外侧。

    6.根据权利要求1所述的动力刀塔,其特征在于:所述的刀盘通过芯轴转动安装于所述塔座上,且所述芯轴内部空心设置,所述带轮传动件部分自所述芯轴内部穿过将所述安装端部和所述传动端部同步连接。

    7.根据权利要求1所述的动力刀塔,其特征在于:所述刀盘绕着所述安装端部转动调节以调整各动力刀具的位置。

    8.根据权利要求1所述的动力刀塔,其特征在于:所述衔接端部远离所述安装端部的端部形成衔接槽,所述刀盘转动时,所述衔接槽形成避让各所述动力刀具的拆装端部,直至所述刀盘调节完成后,所述衔接槽与对应的所述动力刀具的拆装端部匹配形成衔接同步。

    9.根据权利要求8所述的动力刀塔,其特征在于:所述动力刀具包括拆装至所述安装工位的刀座、安装于刀座上的刀具,其中所述刀座的拆装端部形成与所述衔接槽匹配的座接头,当对应所述刀具需要自转加工时,由所述电机提供动力以驱使所述动力输出轴和对应所述动力刀具同步转动。

    10.一种机床,其包括本体、安装于本体上的卡盘和尾轴定位装置以及刀塔,其特征在于:所述刀塔为权利要求1至9中任一项所述的动力刀塔。


    技术总结
    本发明公开了动力刀塔及机床,其刀塔包括塔座、刀盘、动力刀具、电机和传动机构,其中传动机构包括动力输出轴、传动轴以及带轮传动件,动力输出轴具有安装端部和衔接端部,其中安装端部与传动轴的传动端部通过带轮传动件传动连接,衔接端部与自身延伸方向一致且端部能够匹配的动力刀具衔接同步。本发明一方面基于带轮传动方式,降低了旋转过程的发热量,减少了刀盘的热延伸量,增加加工精度,同时降低润滑所造成环境污染以及加工成本;另一方面传动轴的轴向与刀盘的轴向垂直,且机床的整体长度不变的前提下,该刀塔所形成的有效加工长度明显增加,而且电机分布的位置更加合理利用空间,实用性强。

    技术研发人员:沈怀德,沈英平
    受保护的技术使用者:苏州诺村精密机械有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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