專利名稱：立式電動數控刀架的制作方法
技術領域：
本發明涉及數控刀架領域，特別涉及一種數控車床使用的立式電動數控刀架。
背景技術：
目前，經濟型數控臥式車床配備的刀架主要為立式電動數控刀架。數控刀架工作在數控車床最惡劣的環境中，切削的震動、斷屑切削產生的強力沖擊，刀架頻繁的轉位、切削過程的熱傳導等，要求數控刀架具有高強的綜合機械性能。經濟型數控臥式車床市場需求量極大，這便要求數控刀架可以大批量快速生產。國內現行立式電動數控刀架使存在如下缺點1、切削過程中抗沖擊性能差，剛性差，加工精度高的零件達不到使用要求。2、刀架防水性能差由此造成刀架內部零件銹蝕，刀架精度不準等問題。3、初定位結構性能差經常產生夾卡初定位銷現象。4、傳動機構與鎖緊機構重疊，傳動機構中蝸輪、蝸桿傳動中心面保證在公差之內困難，嚴重影響產品的大批量生產，同時嚴重損耗了電機的傳動效率，造成動齒盤的鎖緊力不足，嚴重影響了刀架的精度。5、傳動機構中保證動齒盤升起一定高度再旋轉的絲桿套與動齒盤連接機構—— 傳動盤，各生產廠家為配做或使用端齒調整機構，嚴重影響產品的產出效率。6、蝸桿支撐軸承預緊方式性能差，軸承故障率高，動力傳遞效率低。
發明內容
針對現有立式電動數控刀架技術缺陷，本發明的目的是基于能夠經濟地提供一種精度高、抗震、抗沖擊性能強、故障率低、加工裝配工藝性好的經濟型立式電動數控刀架。本發明所采用的技術方案一種立式電動數控刀架，該立式電動數控刀架設有方刀臺、底座、絲桿套、傳動盤、 上齒盤、下齒盤和動齒盤，其結構如下方刀臺和底座上下設置，底座與方刀臺的中心設置絲桿套，絲桿套通過鋼背軸承與底座配合；傳動盤連接于絲桿套一端的側面，傳動盤的外側設有連接盤，絲桿套另一端的側面安裝蝸輪、蝸桿傳動副；在方刀臺一端的內表面處安裝上齒盤、下齒盤，上齒盤連接于方刀臺上，下齒盤于上齒盤內側連接于底座上，方刀臺與底座通過上齒盤和下齒盤配合；方刀臺內側與絲桿套外側之間設置動齒盤，動齒盤與絲桿套通過螺旋結構配合， 動齒盤與方刀臺通過連接盤連接，動齒盤與上齒盤、下齒盤通過端面鼠牙嚙合；動齒盤內部設置初定位銷，初定位銷下端與固定于底座上的初定位盤滑動配合， 初定位銷與傳動盤之間具有傳動關系。所述絲桿套另一端的側面安裝有軸用彈性擋圈，在軸用彈性擋圈頂部、絲桿套的
3側面安裝蝸輪、蝸桿傳動副于底座內，蝸輪內側通過鍵與絲桿套連接，蝸輪外側與蝸桿配I=I O
所述蝸輪、蝸桿傳動副的上方、絲桿套外側與底座內側之間設置止動墊、背帽，止動墊與背帽連接，止動墊與絲桿套連接。
所述蝸桿通過蝸桿支撐軸承與底座配合，蝸桿的一端設置預緊結構，在蝸桿的軸向采用壓縮彈簧的預緊結構，壓縮彈簧通過連接件壓緊蝸桿支撐軸承。
所述絲桿套的一端設有編碼器。
所述方刀臺的一端與底座之間通過“VA型密封圈”密封，"VA型密封圈”位于所述方刀臺一端的內表面、下齒盤的法蘭外側和底座上表面之間，“VA型密封圈”為徑向與軸向同時密封。
所述動齒盤上裝有連接銷，動齒盤通過連接銷與連接盤連接，連接銷與連接盤之間為滑動配合，連接盤與方刀臺的上表面通過螺釘連接。
所述動齒盤上裝有傳動銷，傳動銷與傳動盤上的定位缺面相對應，當傳動盤的定位缺面轉至傳動銷時，傳動銷與傳動盤為單向剛性配合。
所述動齒盤上裝有初定位銷，初定位銷的一端與初定位盤滑動配合，初定位銷的另一端與傳動盤上的凹槽形成傳動中的反帶結構，初定位銷側面銑出缺面，形成含油槽的潤滑結構。
所述初定位盤上具有均布的初定位槽，對刀架起到初定位作用，初定位盤通過螺釘與底座相連。
本發明的有益效果是
1、本發明通過先進的蝸輪、蝸桿傳動副定位方式提高蝸輪蝸桿傳動效率，提升鎖緊力從而提升刀架剛性。
2、本發明通過先進的“VA型密封圈“密封，及其它傳統密封方式相配合保證的刀架的優良密封性能，有效降低刀架的外部故障率。
3、本發明通過在初定位銷上設計優良的含油槽形式，增加含油量，保證良好的潤滑效果，有效的保證了刀架的初定位效果。
4、本發明通過先進的設計理念及加工工藝，保證傳動機構中動齒盤升起一定高度再旋轉的絲桿套與動齒盤連接機構——傳動盤的完全互換。
5、本發明通過可靠的軸承預緊方式，提高了軸承的傳動效率，降低了故障率。
6、本發明通過鋼背軸承將絲桿套固定于底座，有效的保證了刀架的剛性。
7、本發明采用全新設計理念，全新的工藝方式，形成了一種高性能、結構穩定、故障率低，加工、裝配效率高可快速大批量生產的全新立式電動數控刀架。
圖l(a)_(b)是本發明立式電動數控刀架四工位外觀圖；其中，圖1(a)為主視圖； 圖1(b)為俯視圖。
圖2(a)_(b)是本發明的結構示意圖。其中，圖2(a)為主剖視圖；圖2(b)為圖2(a) 中蝸桿支撐軸承及預緊結構剖視圖。
圖中，1、底座；2、軸用彈性擋圈；3、蝸輪；4、VA型密封圈；5、方刀臺(分為四工位或六工位)；6、初定位盤；7、鋼背軸承；8、絲桿套；9、傳動銷；10、傳動盤；11、編碼器；12、連接盤；13、傳動盤定位缺面；14、連接銷；15、初定位銷；16、初定位銷含油缺面；17、動齒盤； 18、上齒盤；19、下齒盤；20、止動墊；21、背帽；22、蝸桿；23、壓縮彈簧；24、蝸桿支撐軸承； 25、電機；26、預緊結構。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖l(a)_(b)本發明立式電動數控刀架四工位外觀圖，是根據市場情況研制的一種應用于經濟型臥式數控車床高性能立式電動數控刀架。如圖l(a)_(b)、圖2(a)_(b)所示，本發明立式電動數控刀架可以分為以下機構 動力傳遞機構(傳動機構)、初定位機構、精定位機構、鎖緊機構。鎖緊機構與傳動機構各自獨立，保證了刀架動力傳遞的最大化與鎖緊時刀架剛性的最大化。傳動機構中的傳動盤環節實現完全互換，為產品的大批量生產提供了技術條件。鎖緊機構中絲桿套的固定方式，保證刀架剛性的最大化。傳動機構中的蝸桿支撐軸承采用壓縮彈簧的預緊方式，有效的解決了軸承的預緊問題，給產品的大批量生產提供了技術支持，同時有效的降低了產品的故障率。本發明主要包括底座1、軸用彈性擋圈2、蝸輪3、VA型密封圈4、方刀臺(分為四工位或六工位)5、初定位盤6、鋼背軸承7、絲桿套8、傳動銷9、傳動盤10、編碼器11、連接盤12、 連接銷14、初定位銷15、動齒盤17、上齒盤18、下齒盤19、止動墊20、背帽21、蝸桿22、壓縮彈簧23、蝸桿支撐軸承24、電機25、預緊結構沈等，具體結構如下方刀臺5和底座1上下設置，底座1與方刀臺5的中心設置絲桿套8，絲桿套8通過鋼背軸承7與底座1配合。在方刀臺5 —端的內表面處安裝上齒盤18、下齒盤19，上齒盤18、下齒盤19為法蘭形狀，上齒盤18通過螺釘連接于方刀臺5上，下齒盤19于上齒盤18內側、通過螺釘連接于底座1上，方刀臺5與底座1通過上齒盤18和下齒盤19配合，上齒盤18和下齒盤19之間滑動旋轉配合。所述方刀臺5的一端與底座1之間通過“VA型密封圈4”密封，"VA型密封圈4”位于所述方刀臺5 —端的內表面、下齒盤19的法蘭外側和底座1上表面之間，“VA 型密封圈4”為徑向與軸向同時密封，通過“VA型密封圈4”實現方刀臺與底座之間的有效密封。傳動盤10通過鍵連接于絲桿套8 一端的側面，所述絲桿套8的一端設有編碼器 11，傳動盤10的外側設有連接盤12。絲桿套8另一端的側面安裝有軸用彈性擋圈2，在軸用彈性擋圈2頂部、絲桿套8的側面安裝蝸輪3、蝸桿22傳動副于底座1內，蝸輪3內側通過鍵與絲桿套8連接，蝸輪3外側與蝸桿22配合。蝸桿22通過蝸桿支撐軸承M與底座1 配合，蝸桿22的一端設置預緊結構沈，預緊結構沈中安裝壓縮彈簧23，壓縮彈簧23通過連接件壓緊蝸桿支撐軸承對，從而通過壓縮彈簧23來達到對蝸桿支撐軸承M的預緊。蝸輪3、蝸桿22傳動副的上方、絲桿套8外側與底座1內側之間設置止動墊20、背帽21，止動墊20、背帽21通過螺釘連接，采用錯位沉頭孔與螺釘孔緊固的防松形式，止動墊 20與絲桿套8通過鍵連接。方刀臺5內側與絲桿套8外側之間設置動齒盤17，動齒盤17與絲桿套8通過螺旋結構配合。方刀臺5與動齒盤17之間通過連接銷14及連接盤12連接，動齒盤17與上齒盤18、下齒盤19通過端面鼠牙嚙合，動齒盤17上裝有傳動銷9、連接銷14和初定位銷15， 動齒盤17與方刀臺5通過連接盤12及連接銷14連接，動齒盤17通過連接銷14與連接盤 12連接，連接銷14與連接盤12之間為滑動配合，連接盤12與方刀臺5的上表面通過螺釘連接。本發明中，動齒盤17內部設置初定位銷15，初定位銷15下端與固定于底座1上的初定位盤6滑動配合，初定位銷15與傳動盤10之間具有傳動關系。傳動銷9與傳動盤10 上的傳動盤定位缺面13相對應，當傳動盤10的傳動盤定位缺面13時轉至傳動銷9，傳動盤10與傳動銷9傳為單向剛性配合。初定位銷15的一端與初定位盤6滑動配合，初定位銷15的另一端與傳動盤10中的凹槽形成傳動中的反帶結構，初定位銷側面銑出初定位銷含油缺面16，形成含油槽的潤滑結構。工作時，初定位銷15的初定位銷含油缺面16位置周圍加入潤滑脂，初定位銷15的定位形式及初定位銷兩側面具有含有槽的潤滑結構，實現了初定位的有效可靠。本發明中，初定位盤6上具有均布的初定位槽，對刀架起到初定位作用，初定位盤6通過螺釘與底座1相連。
傳動機構中傳動盤10帶動動齒盤17上的傳動銷9，從而帶動動齒盤17旋轉的結構，及傳動盤的完全互換性。
本發明的結構特點如下
1、本發明將傳動機構與鎖緊機構分離，刀架鎖緊與傳動互不干涉(鎖緊機構中的背帽21處于傳動機構蝸輪3之外)。傳動機構中蝸輪3、蝸桿22傳動副傳動中心面靠蝸桿定位，蝸輪軸向定位由軸用彈性擋圈2輔助支撐，由此降低了對蝸輪、蝸桿定位基準面的加工要求，有力的提高了刀架產出效率。提高了蝸輪蝸桿動力傳遞效率。
2、本發明通過方刀臺5與底座1之間使用“VA型密封圈4”密封，“VA型密封圈4” 為徑向與軸向同時密封，密封唇具有良好的活動性和適應性，同時可以彌補旋轉軸偏心問題，對零件的加工裝配要求相對較低，由此提高了刀架的密封性能與刀架的產出效率。
3、本發明通過初定位銷15設計優良的含油槽形式——側面銑缺面(初定位銷含油缺面16)，增加含油量，保證了初定位銷15良好的潤滑效果，由此提高初定位穩定性。
4、本發明通過設計計算傳動盤10與動齒盤17的距離，傳動盤定位缺面13與傳動銷9之間的角度，及二者之間的關系，通過先進的加工工藝，保證動齒盤17升起要求高度后，電機25通過絲桿套8與傳動盤10開始帶動傳動銷9與動齒盤17來帶動方刀臺5轉位， 保證傳動盤10的完全互換。
5、本發明通過壓縮彈簧23來對蝸桿支撐軸承M進行軸向預緊，由此保證了軸承的預緊力，同時降低了相關零件的加工要求，保證了刀架的大批量生產。
應用有限元軟件ANASYS分析，保證各個刀架結構最優，每個零件的剛性充分利用，受力形式最優。
本發明的工作原理為
機床電氣系統啟動，發出選刀信號，刀架電機25開始正轉，蝸桿22帶動蝸輪3與絲桿套8、傳動盤10正向旋轉。動齒盤17升起，動齒盤17與上齒盤18、下齒盤19的端面鼠牙脫離。電機25繼續正向旋轉，蝸桿22帶動蝸輪3，絲桿套8、傳動盤10帶動傳動銷9 旋轉，動齒盤17與方刀臺5通過連接盤12與連接銷14連接，方刀臺5開始旋轉。編碼器 11反饋選刀信號，電機25開始反轉，初定位銷15預定位，動齒盤17開始下降與上齒盤18、 下齒盤19端面鼠牙嚙合，電機25反轉延時，動齒盤17與上齒盤18、下齒盤19端面鼠牙嚙合鎖緊，換刀過程結束。 結果表明，本發明立式電動數控刀架鎖緊機構與傳動機構各自獨立，保證了刀架動力傳遞性能與鎖緊性能的最優，極其適合產品大量生產。該刀架鎖緊機構中的一環絲桿套通過鋼背軸承與底座相連，保證了刀架剛性的最大化。該數控刀架適用于經濟型數控車床，采用力矩電機轉位，初定位銷預定位，三聯齒精確定位，矩型螺紋升降鎖緊，結構緊湊， 定位精度高，剛性好。內抬起結構設計，防水性能好，工作靈活使用壽命長。該數控刀架通過先進的設計理念改善了現行刀架剛性差、防水性能差、動力傳遞效率低、初定位故障率高、 結構復雜、加工裝配工藝性差等問題。該產品結構設計緊湊，合理，使用性能穩定，給產品的大批量生產提供足夠的技術前提，具有很廣闊的市場前景。
權利要求
1.一種立式電動數控刀架，其特征在于該立式電動數控刀架設有方刀臺、底座、絲桿套、傳動盤、上齒盤、下齒盤和動齒盤，其結構如下方刀臺和底座上下設置，底座與方刀臺的中心設置絲桿套，絲桿套通過鋼背軸承與底座配合；傳動盤連接于絲桿套一端的側面，傳動盤的外側設有連接盤，絲桿套另一端的側面安裝蝸輪、蝸桿傳動副；在方刀臺一端的內表面處安裝上齒盤、下齒盤，上齒盤連接于方刀臺上，下齒盤于上齒盤內側連接于底座上，方刀臺與底座通過上齒盤和下齒盤配合；方刀臺內側與絲桿套外側之間設置動齒盤，動齒盤與絲桿套通過螺旋結構配合，動齒盤與方刀臺通過連接盤連接，動齒盤與上齒盤、下齒盤通過端面鼠牙嚙合；動齒盤內部設置初定位銷，初定位銷下端與固定于底座上的初定位盤滑動配合，初定位銷與傳動盤之間具有傳動關系。
2.按照權利要求1所述的立式電動數控刀架，其特征在于所述絲桿套另一端的側面安裝有軸用彈性擋圈，在軸用彈性擋圈頂部、絲桿套的側面安裝蝸輪、蝸桿傳動副于底座內，蝸輪內側通過鍵與絲桿套連接，蝸輪外側與蝸桿配合。
3.按照權利要求1或2所述的立式電動數控刀架，其特征在于所述蝸輪、蝸桿傳動副的上方、絲桿套外側與底座內側之間設置止動墊、背帽，止動墊與背帽連接，止動墊與絲桿套連接。
4.按照權利要求1或2所述的立式電動數控刀架，其特征在于所述蝸桿通過蝸桿支撐軸承與底座配合，蝸桿的一端設置預緊結構，在蝸桿的軸向采用壓縮彈簧的預緊結構，壓縮彈簧通過連接件壓緊蝸桿支撐軸承。
5.按照權利要求1所述的立式電動數控刀架，其特征在于所述絲桿套的一端設有編碼器。
6.按照權利要求1所述的立式電動數控刀架，其特征在于所述方刀臺的一端與底座之間通過“VA型密封圈”密封，“VA型密封圈”位于所述方刀臺一端的內表面、下齒盤的法蘭外側和底座上表面之間，“VA型密封圈”為徑向與軸向同時密封。
7.按照權利要求1所述的立式電動數控刀架，其特征在于所述動齒盤上裝有連接銷， 動齒盤通過連接銷與連接盤連接，連接銷與連接盤之間為滑動配合，連接盤與方刀臺的上表面通過螺釘連接。
8.按照權利要求1所述的立式電動數控刀架，其特征在于所述動齒盤上裝有傳動銷， 傳動銷與傳動盤上的定位缺面相對應，當傳動盤的定位缺面轉至傳動銷時，傳動銷與傳動盤為單向剛性配合。
9.按照權利要求1所述的立式電動數控刀架，其特征在于所述動齒盤上裝有初定位銷，初定位銷的一端與初定位盤滑動配合，初定位銷的另一端與傳動盤上的凹槽形成傳動中的反帶結構，初定位銷側面銑出缺面，形成含油槽的潤滑結構。
10.按照權利要求1所述的立式電動數控刀架，其特征在于所述初定位盤上具有均布的初定位槽，對刀架起到初定位作用，初定位盤通過螺釘與底座相連。
全文摘要
本發明涉及數控刀架領域，特別涉及一種立式電動數控刀架。該數控刀架設動力傳遞機構、初定位機構、精定位機構、鎖緊機構，方刀臺和底座上下設置，底座與方刀臺的中心設置絲桿套，絲桿套通過鋼背軸承與底座配合；傳動盤連接于絲桿套一端的側面，傳動盤的外側設有連接盤，絲桿套另一端的側面安裝蝸輪、蝸桿傳動副；方刀臺內側與絲桿套外側之間設置動齒盤，動齒盤與絲桿套通過螺旋結構配合，動齒盤與方刀臺通過連接盤連接。本發明適用于經濟型數控車床，采用力矩電機轉位，初定位銷預定位，三聯齒精確定位，矩型螺紋升降鎖緊，解決了現行刀架剛性差、防水性能差、動力傳遞效率低、初定位故障率高、結構復雜、加工及裝配工藝性差等問題。
文檔編號B23B21/00GK102513556SQ201110414248
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月10日 優先權日2011年12月10日
發明者史榮生, 孫慶春, 李中明, 楊佳慶, 王雷, 索天星, 趙尚福, 魏蘭杰 申請人:沈陽機床股份有限公司數控刀架分公司