專利名稱：復合數控車床及其動力刀塔的制作方法
技術領域：
本發明涉及數控車床的動カ刀塔，尤其涉及實現對復雜回轉體零件的車、銑、鉆復合加工進行加工的動カ刀塔。
背景技術：
為了面對產品品種多樣化和生產規模小型化，數控機床功能的復合化已成為機床制造業所面對的重點問題。近年來復合加工機床發展迅速，把不同加工技術集中在同一臺機床上，實現完整加工是機床技術發展的重點之一，也是近年來發展最活躍的技木。復合加エ機床的最突出的優點是可以大大縮短零件的生產周期、提高零件的加工精度。從國內外最近舉辦的幾屆機床展展出的數控機床來看，數控機床的品種和數量正在逐年增多，精度也在不斷的提高，有的可以用車削或者銑削代替磨削，展現了車銑復合加工數控機床的高性能和智能化、柔性化及模塊化發展方向。但是，除了車削加工中心以外，大部分車銑復合多功能車床都是“走心式”即縱切車床。從上海機床展覽會上眾多國內外產品的情況來看，縱切自動車床無論是其結構性能，還是精度均已達到相當完美的程度。一般的普通數控車床刀架部分只能完成車的功能，銑和鉆的功能要由其它的機床來完成，這樣導致加工エ序分散，特別在加工小型復雜零件時，加工精度不能保證。
發明內容
本發明解決的問題是現有數控車床加工精度不能保證且不能完成銑和鉆的功能的問題。為解決上述問題，本發明提供一種復合數控車床的動カ刀塔，該刀塔包括刀頭單元，該刀頭単元包括伺服電機、動カ輸入軸、三根第一從動軸和三根第二從動軸，其中，所述伺服電機的轉軸連接動カ輸入軸；該動カ輸入軸上連接有六個第一從動螺旋斜齒輪，該六個第一從動螺旋斜齒輪間隔設置；所述三根第一從動軸相互平行，每ー根第一從動軸通過ー個第二從動螺旋斜齒輪與動カ輸入軸上的一個所述第一從動螺旋斜齒輪嚙合而與動カ輸入軸連接；所述三根第二從動軸相互平行，每ー根第二從動軸垂直于第一從動軸，通過一個第三從動螺旋斜齒輪與動カ輸入軸上的一個所述第一從動螺旋斜齒輪嚙合而與動カ輸入軸連接。可選地，所述第一從動軸和第二從動軸交錯設置于動カ輸入軸上，且所有的第一從動軸位于動カ輸入軸的同一側，所有的第二從動軸位于動カ輸入軸的同一側。可選地，所述動カ刀塔還包括立柱単元，該立柱単元具有驅動電機、與驅動電機連接的滾珠絲杠、與滾珠絲杠連接的絲杠螺母，所述絲杠螺母連接刀頭單元；所述驅動電機驅動滾珠絲杠轉動而帶動絲杠螺母在豎直方向運動，所述刀頭単元由絲杠螺母的運動而在豎直方向運動。可選地,所述刀頭單元包括刀頭箱體,所述立柱單元包括立柱箱體,所述動カ刀塔還包括連接板、ニ根直線導軌和ニ塊滑塊，其中，所述絲杠螺母連接刀頭單元具體是絲杠螺母與連接板連接，該連接板連接刀頭箱體；所述直線導軌分別設置于立柱箱體；所述ニ塊滑塊固定于連接板上且每ー塊滑塊設置有與一根直線導軌配合的導槽。可選地,所述連接板由第一連接板、第二連接板和第三連接板構成,第一連接板和第三連接板垂直連接于第二連接板且位于第二連接板的兩側，所述第一連接板和第二連接板連接刀頭箱體，所述ニ塊滑塊分別設置于第二連接板和第三連接板。可選地，所述第一從動軸垂直于第二連接板所在的平面，所述第二從動軸垂直于第三連接板所在的平面。可選地，每ー個所述第一從動螺旋斜齒輪、第二從動螺旋斜齒輪和第三從動螺旋斜齒輪是變齒厚齒輪。本發明還公開ー種數控車床，該數控車床包括前述任何一項所述的動カ刀塔。與現有技術相比，本發明具有以下優點:1、由于本發明在動カ輸入軸通過(間隔分布的交叉軸螺旋斜齒輪)從動螺旋斜齒輪哨合有相互垂直的第一從動軸和第二從動軸，這樣，通過伺服電機驅動動カ輸入軸轉動并通過從動螺旋斜齒輪之間的嚙合作用帶動第一從動軸和第二從動軸轉動，可以使得本發明的動カ刀塔完成車、銑和鉆的功能，而確保加工エ序不分散，特別在加工小型復雜零件時，加工精度高。2、通過設置包括驅動電機、與驅動電機連接的滾珠絲杠的立柱単元，通過驅動電機驅動滾珠絲杠轉動，由滾珠絲杠轉動而帶動絲杠螺母平動，進而，使得刀頭單元完成空行程運動、銑加工進給運動、或鉆加工的進給運動，從而，増加了本發明的動カ刀塔的加工范圍，提高了加工效率。3、通過將兩塊滑塊設置于第二連接板和第三連接板且第二連接板垂直第三連接板，并由滑塊和直線導軌配合且所述第一從動軸垂直于第二連接板所在的平面，所述第二從動軸垂直于第三連接板所在的平面，能夠針對不同的加工エ況，増加直線導軌的承載能力，從而，可以使得刀頭單元的運動準確，進而，保證加工零件的精度。4、由于每ー個所述第一從動螺旋斜齒輪、第二從動螺旋斜齒輪和第三從動螺旋斜齒輪是變齒厚齒輪，且所述第一從動軸和第二從動軸相互垂直，這樣，使得所設計的動カ刀塔在有限的空間內布置了 6把加工刀具，空間利用率高，結構緊湊，并且實現了同平面上布置的刀具具有相同的旋向；另外，采用變厚度的螺旋斜齒輪且使得第一從動軸和第二從動軸垂直的結構，還具有能夠實現任意軸交角間的定比傳動，而且制造エ藝簡單，對安裝誤差不敏感，湊配中心距方便的優點。
圖1是本發明復合數控車床的動カ刀塔的立體組合圖；圖2是圖1所示的復合數控車床的動カ刀塔ー個角度的立體分解圖；圖3是圖1所示的復合數控車床的動カ刀塔另ー個角度的立體分解圖。
具體實施例方式為詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所達成目的及功效，下面將結合實施例并配合附圖予以詳細說明。
請參閱圖1至圖3，本發明的技術人員在研發數控車床的過程中，發現現有的數控車床刀架部分只能完成車的功能，銑和鉆的功能要由其他機床來完成，這樣，導致加工エ序分散，特別是在加工小型復雜零件時，加工精度不能保證。為了解決這個問題，技術人員研發出ー種動カ刀塔。這種動力刀塔適用于現有的普通走刀式數控車床配套。現有的數控車床配置本發明動力刀塔后，將數控裝置從ニ維升級到三維，即可使該機床具備車、銑和鉆復合加工的功能。結合圖1至圖3詳細說明為了實現這個目的動カ刀塔的構成如下:該動カ刀塔包括刀頭單元I。該刀頭単元I包括伺服電機11、動カ輸入軸12、三根第一從動軸13、三根第二從動軸14、六個第一從動螺旋斜齒輪15、三個第二從動螺旋斜齒輪16、三個第三從動螺旋斜齒輪17和刀頭箱體18。所述刀頭箱體18是由側壁181、頂壁182和底壁183圍成的箱體。所述伺服電機11位于刀頭箱體18的頂壁182上，伺服電機11的轉軸連接動力輸入軸12,比如,可以通過聯軸器使得伺服電機11的轉軸連接動カ輸入軸12。動カ輸入軸12下端位于刀頭箱體18的底壁183，連接有六個第一從動螺旋斜齒輪15，該六個第一從動螺旋斜齒輪15間隔設置。所述三根第一從動軸13相互平行并從刀頭箱體18的ー個側壁伸出(側壁181開設有貫穿側壁181的穿孔1811，從該穿孔1811伸出)，每ー根第一從動軸13的前端是刀具彈簧卡頭，后端通過ー個第二從動螺旋斜齒輪16與動カ輸入軸12上的一個所述第一從動螺旋斜齒輪15嚙合而與動カ輸入軸12連接。所述三根第二從動軸14相互平行，每ー個第二從動軸14垂直于第一從動軸13，具體的，第一從動軸13伸出的側壁181垂直于第二從動軸14伸出的側壁181，也可以這樣理解，第一從動軸13平行于數控車床坐標系的X軸，第二從動軸14平行于數控車床坐標系的Z軸。每ー根第二從動軸14的前端是刀具彈簧卡頭，后端通過ー個第三從動螺旋斜齒輪17與動カ輸入軸12上的ー個所述第一從動螺旋斜齒輪15哨合而與動カ輸入軸12連接。通過上述方式，三根第一從動軸13和三根第二從動軸14通過齒輪嚙合而連接于動カ輸入軸12，在本實施方式中，且所有的第一從動軸13位于動カ輸入軸12的同側，所有的第二從動軸14位于動カ輸入軸12的同偵牝所述第一從動軸13和第二從動軸14交錯設置于動カ輸入軸12上，也就是說，按照動カ輸入軸12上端至下端的方向分別是:第一從動軸13、第二從動軸14、第一從動軸13、第二從動軸14、第一從動軸13、第二從動軸14。請繼續參閱圖1至圖3，伺服電機11轉動而帶動動力輸入軸12轉動。動カ輸入軸12帶動第一從動螺旋斜齒輪15轉動，由于六個第一從動螺旋斜齒輪15與三個第二從動螺旋斜齒輪16嚙合和三個第三從動螺旋斜齒輪17嚙合，這樣，動カ輸入軸12轉動將通過從動螺旋斜齒輪之間的哨合將動カ輸出給第一從動軸13和第二從動軸14,由此,伺服電機11轉動將使得第一從動軸13和第二從動軸14轉動，第一從動軸13和第二從動軸14的前端通過彈簧卡頭裝配刀柄，刀柄帶動刀具完成相應的工作。在加工過程中，三根第一從動軸13的轉動方向相同，三根第二從動軸14的轉動方向相同。所以，通過伺服電機11驅動動力輸入軸12轉動并通過從動螺旋斜齒輪之間的嚙合作用帶動第一從動軸13和第二從動軸14轉動，可以使得本發明的動カ刀塔完成車、銑和鉆的功能，而確保加工エ序不分散，特別在加工小型復雜零件時，加工精度高。請繼續參閱圖1至圖3，為了使得本發明的動カ刀塔的刀頭單元I完成空行程運動、統加工進給運動、或鉆加工的進給運動，所述動カ刀塔還包括立柱單元2。該立柱單元2具有驅動電機21、與驅動電機21連接的滾珠絲杠22、與滾珠絲杠22連接的絲杠螺母23和立柱箱體24，所述絲杠螺母23連接刀頭單元I。在具體的實施方式中，所述驅動電機21安裝于立柱箱體24的頂端。所述滾珠絲杠22位于立柱箱體24內。所述驅動電機21驅動滾珠絲杠22轉動而帶動絲杠螺母23在豎直方向運動。由于絲杠螺母23連接刀頭單元1，所以，所述刀頭単元I由絲杠螺母23的運動而在豎直方向運動(也就是數控車床坐標系的Y方向)，從而，完成空行程運動、銑加工進給運動、或鉆加工的進給運動。請繼續參閱圖2和圖3，為了對刀頭單元I的運動進行導向，所述動カ刀塔還包括連接板3、ニ根直線導軌4和ニ塊滑塊5。所述連接板3由第一連接板31、第二連接板32和第三連接板33構成。第一連接板31和第三連接板33垂直連接于第二連接板32且位于第ニ連接板32的兩側。所述第一連接板31和第二連接板32連接刀頭箱體18。所述ニ根直線導軌4設置于立柱箱體24上且平行于車床坐標系的Y軸。所述ニ塊滑塊5分別設置于第二連接板32和第三連接板33，每ー塊滑塊5設置有導槽。在此種情況下，所述絲杠螺母23連接刀頭單元I具體是絲杠螺母23與連接板3連接，更具體的是，絲杠螺母23固定連接于第二連接板32。設置有直線導軌4和滑塊5后，驅動電機21驅動滾珠絲杠22轉動的過程中，直線導軌4和滑塊5的導槽配合使得刀頭單元I在車床坐標系的Y方向運動，可以使得刀頭單元的運動準確，進而，保證加工零件的精度。在本發明中，所述第一從動軸13垂直于第二連接板32所在的平面，第二從動軸14垂直于第三連接板33所在的平面，再配合滑塊5和直線導軌4的導向作用，可以使得能夠針對不同的加工エ況，増加直線導軌4的承載能力，進ー步使得刀頭單元I的運動準確，進而，保證加工零件的精度。請繼續參閱圖1至圖3，在本實施方式中，每ー個所述第一從動螺旋斜齒輪15、第ニ從動螺旋斜齒輪16和第三從動螺旋斜齒輪17是變齒厚齒輪，且第一從動軸13和第二從動軸14相互垂直以及所有的第一從動軸位于動カ輸入軸的同一側，所有的第二從動軸位于動カ輸入軸的同一側，這樣，使得本發明動力刀塔在有限的空間內可以設置6把加工刀具，從而，具有空間利用率高，結構緊湊，并且實現了同平面上布置的刀具具有相同的旋向的優點；另外，采用變齒厚齒輪且使得第一從動軸13和第二從動軸14垂直的結構，還具有能夠實現任意軸交角間的定比傳動，而且制造エ藝簡單，對安裝誤差不敏感，湊配中心距方便的優點。
權利要求
1.復合數控車床的動カ刀塔，其特征是:該刀塔包括刀頭單元，該刀頭単元包括伺服電機、動カ輸入軸、三根第一從動軸和三根第二從動軸，其中， 所述伺服電機的轉軸連接動カ輸入軸； 該動カ輸入軸上連接有六個第一從動螺旋斜齒輪，該六個第一從動螺旋斜齒輪間隔設置； 所述三根第一從動軸相互平行，每ー根第一從動軸通過ー個第二從動螺旋斜齒輪與動力輸入軸上的一個所述第一從動螺旋斜齒輪嚙合而與動カ輸入軸連接； 所述三根第二從動軸相互平行，每ー根第二從動軸垂直于第一從動軸，通過ー個第三從動螺旋斜齒輪與動カ輸入軸上的一個所述第一從動螺旋斜齒輪哨合而與動カ輸入軸連接。
2.根據權利要求1所述的復合數控車床的動カ刀塔，其特征是:所述第一從動軸和第ニ從動軸交錯設置于動カ輸入軸上，且所有的第一從動軸位于動カ輸入軸的同一側，所有的第二從動軸位于動カ輸入軸的同一側。
3.根據權利要求1或2所述的復合數控車床的動カ刀塔，其特征是:所述動カ刀塔還包括立柱単元，該立柱単元具有驅動電機、與驅動電機連接的滾珠絲杠、與滾珠絲杠連接的絲杠螺母，所述絲杠螺母連接刀頭單元； 所述驅動電機驅動滾珠絲杠轉動而帶動絲杠螺母在豎直方向運動，所述刀頭単元由絲杠螺母的運動而在豎直方向運動。
4.根據權利要求3所述的復合數控車床的動カ刀塔，其特征是:所述刀頭単元包括刀頭箱體，所述立柱単元包括立柱箱體，所述動カ刀塔還包括連接板、ニ根直線導軌和ニ塊滑塊，其中，所述絲杠螺母連接刀頭單元具體是絲杠螺母與連接板連接，該連接板連接刀頭箱體；所述直線導軌分別設置于立柱箱體；所述ニ塊滑塊固定于連接板上且每ー塊滑塊設置有與一根直線導軌配合的導槽。
5.根據權利要求4所述的復合數控車床的動カ刀塔，其特征是:所述連接板由第一連接板、第二連接板和第三連接板構成，第一連接板和第三連接板垂直連接于第二連接板且位于第二連接板的兩側，所述第一連接板和第二連接板連接刀頭箱體，所述ニ塊滑塊分別設置于第二連接板和第三連接板。
6.根據權利要求5所述的復合數控車床的動カ刀塔，其特征是:所述第一從動軸垂直于第二連接板所在的平面，所述第二從動軸垂直于第三連接板所在的平面。
7.根據權利要求1所述的復合數控車床的動カ刀塔，其特征是:每ー個所述第一從動螺旋斜齒輪、第二從動螺旋斜齒輪和第三從動螺旋斜齒輪是變齒厚齒輪。
8.數控車床，其特征是:包括權利要求1至7中任何一項所述的動カ刀塔。
全文摘要
本發明公開復合數控車床及其動力刀塔。該動力刀塔通過將動力輸入軸連接伺服電機，將動力輸入軸通過從動螺旋斜齒輪嚙合有相互垂直的第一從動軸和第二從動軸，這樣，通過伺服電機驅動動力輸入軸轉動并通過從動螺旋斜齒輪之間的嚙合作用帶動第一從動軸和第二從動軸轉動，可以使得本發明的動力刀塔完成車、銑和鉆的功能，而確保加工工序不分散，特別在加工小型復雜零件時，加工精度高。
文檔編號B23Q5/40GK103111646SQ20131005253
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月13日 優先權日2013年2月13日
發明者趙云, 黃風立, 沈劍英, 李華杰, 周世鵬 申請人:嘉興學院