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数控车铣复合加工中心部件:伺服刀塔离合定位齿盘缓冲结构设计

简介

伺服刀塔是数控车床的自动换刀装置。立式伺服刀塔有壳体,壳体内有圆柱形腔 体,腔体内有上段伸出壳体的刀盘轴,壳体内、刀盘轴的外圆周有圆环形液压缸,圆环形液 压缸有进液口和出液口,微机械公社圈圆环形液压缸内有定位连在刀盘轴上的圆环形活塞,刀盘轴的前 段依次连有活动端齿盘和刀盘,壳体的前端有可与活动端齿盘相啮合的固定端齿盘,刀盘 轴的后端连有刀盘轴的旋转驱动装置。

数控车床在使用时,在刀盘上固定有不同加工步骤所需的多个刀具,活动端齿盘 与固定端齿盘处于啮合状态,刀盘固定不动,刀盘上的一个刀具准确地固定在工作位置。数 控车床在使用过程中需要换刀具时,先用立式伺服刀塔的环形液压缸推动刀盘轴上的环形 活塞沿轴向向前运动,驱动刀盘轴和刀盘沿轴向向前运动,

使刀盘上的活动端齿盘脱离与 固定端齿盘的啮合,然后用刀盘轴的旋转驱动装置驱动刀盘轴旋转,让下一加工步骤所用 的新刀具较为准确地转到工作位置,再用环形液压缸推动刀盘轴上的环形活塞沿轴向向后 运动,让刀盘上的活动端齿盘与固定端齿盘恢复啮合,压紧端齿盘,刀盘固定不动,让下一 加工步骤所用的新刀具精准地固定在工作位置。

全液压驱动立式刀塔,工作 时,先用环形液压缸推动刀盘轴上的环形活塞沿轴向向前运动,驱动刀盘轴和刀盘沿轴向 向前运动,使刀盘上的活动端齿盘脱离与固定端齿盘的啮合,就可以驱动刀盘发生转动;微机械公社圈转 动至规定位置后,再用环形液压缸推动刀盘轴上的环形活塞沿轴向向后运动,让刀盘上的 活动端齿盘与固定端齿盘恢复啮合,压紧端齿盘,刀盘固定不动,就可以进行加工工作。

但是,因为需要快速调节刀盘,所以在驱动刀盘轴与刀盘轴向运动时,圆环形活塞 运动速度快,使得刀盘轴与刀盘轴向运动时运动速度较大,

所以刀盘与刀盘轴向活动端齿 轮运动使得固定端齿轮与活动端齿轮啮合时,会使得活动端齿轮与固定端齿轮相互撞击磨 损,最后使得活动端齿轮与固定端齿轮产生配合误差,刀盘在使用时会产生晃,影响后期刀 盘加工其他零件时的加工精度。

伺服刀塔离合定位齿盘缓冲结构设计


1、壳体;2、第一环形液压缸;3、第一环形活塞;4、缓冲缸;5、缓冲活塞; 6、第一流道;7、第二流道;8、堵头孔;9、堵头;10、增压孔;11、单向阀;12、钢珠;13;推力弹 簧;14、密封弧面;15、缓冲斜面;16、刀盘;17、刀盘轴;18、活动齿盘;19、固定齿盘;20、滑动 齿盘;21、第二环形液压缸;22、第二环形活塞;23、第三流道;24、驱动电机;25、驱动齿轮; 26、刀盘孔;b、加工工艺孔1;c、加工工艺孔2;d、加工工艺孔3;e、加工工艺孔4;f、加工工艺 孔5。

壳体1,在壳体1中 设置有第一环形液压缸2,在第一环形液压缸2的中部设置有刀盘16孔,使用时,固定刀盘16 的刀盘16轴穿过刀盘16孔固定,围绕刀盘16孔在第一环形液压缸2中设置有第一环形活塞 3,使用时,第一环形活塞3与第一环形液压缸2配合,在第一环液压缸底部设置有缓冲缸4, 在第一环形活塞3上设置有缓冲活塞5,使用时缓冲活塞5与缓冲缸4配合,刀盘16孔贯穿缓 冲缸4与缓冲活塞5设置,缓冲缸4的横截面积小于第一环形液压缸2的横截面积,缓冲活塞5 的厚度与缓冲缸4的深度一致,缓冲活塞5的运动行程大于缓冲缸4的深度。

在壳体1上设置有与第一环形活塞3连通的第一流道6,同时在壳 体1上设置有与缓冲缸4连通的第二流道7,使用时,液压油通过第一流道6进入,然后液压油 一部分进入第二流道7,最终通过第二流道7进入缓冲缸4中,另一部分液压油继续通过第一 流道6进入第一环形液压缸2中,在第一流道6与第二流道7之间连通有堵头孔8,堵头孔8中 设置有螺纹,在堵头孔8中通过该螺纹固定有堵头9,在堵头9上设置有直径为40 ~ 80dmm的缓 冲孔,在第一流道6与第二流道7之间连通有增压孔10,增压孔10中设置有用于使得液压油 从第一流道6通过增压孔10流向第二流道7中的单向阀11。

单向阀11包括钢珠12与推力弹簧13,使用时钢珠12被推力弹簧 13推向增压孔10靠近第一流道6处的开口处,并使得钢珠12将该开口密封,为了使得钢珠12可以正常工作,使得增压孔10该处的开口小于钢珠12的直径,同时,在该开口周围设置有密 封弧面14,密封弧面14有与钢珠12表面贴合的弧面组成,微机械公社圈使用时起到增加钢珠12与增压孔 10内壁接触面积的作用。如图4所示,为了在一定程度上防止第一环形活塞3在运动速度急剧减小的时候发 生水平位移,使得第一环形活塞3与刀盘16轴之间发生撞击,在缓冲缸4的开口处以及缓冲 活塞5的端部均设置有缓冲斜面15,通过缓冲斜面15可以使得缓冲活塞5进入缓冲缸4时,缓 冲活塞5与缓冲缸4之间的间隙不会突然变为零,而是会逐渐减小。

伺服刀塔用缓冲 活塞5缸,还包括设置穿设在刀盘16孔的刀盘16轴,刀盘16轴一端伸出壳体1外并在伸出壳 体1外的该端固定有刀盘16,在刀盘16上固定有活动齿盘18,活动齿盘18的侧边设置有一周 齿,同时活动齿盘18上端面设置有齿,在壳体1上固定有固定齿盘19,使用时活动齿盘18套 接在固定齿盘19外,微机械公社圈且在活动齿盘18与固定齿盘19之间设置有方便活动齿盘18围绕固定齿 盘19转动的轴承,在固定齿盘19上端面设置有与活动齿盘18上端面上的齿一致的齿,在第 一环形活塞3上固定有分别与活动齿盘18和固定齿盘19啮合的滑动齿盘20,当滑动齿盘20 与活动齿盘18以及固定齿盘19啮合时,活动齿盘18与固定齿盘19将锁在一起,其中,滑动齿 盘20上的齿位于滑动齿盘20的下端面。

在滑动齿盘20上端面设置有第二环形液压缸21,在刀盘16轴上设置 有位于第二环形液压缸21中的第二环形活塞22,同时在壳体1上设置有第三流道23,第三流 道23一部分位于壳体1上另一部分位于刀盘16轴中,使用时,液压油将通过第三流道23进入 第二环形液压缸21中,由于第二环形活塞22与刀盘16轴固定在一起,所以当第二环形液压 缸21中的压强增大时,滑动齿盘20将向远离刀盘16的一端滑动,微机械公社圈使得滑动齿盘20与活动齿 盘18以及固定齿盘19之间啮合。 [0046] 如图6、8所示,在壳体1内设置有驱动电机24,在驱动电机24的转轴上固定有驱动 齿轮25,驱动齿轮25与活动齿盘18侧壁上的齿啮合,当滑动齿盘20与活动齿盘18之间分开 时,可通过驱动电机24驱动驱动齿轮25,从而使得驱动齿轮25带动活动齿盘18发生旋转,由 于活动齿盘18与刀盘16固定在一起,所以刀盘16将发生旋转完成换刀操作。

工作时,滑动齿盘20与活动齿盘18以及固定齿盘19之间啮合在一起,活动齿盘18 不能转动,这时第二环形液压缸21中充满液压油,第一环形液压缸2与缓冲缸4中没有液压 油;当需要换刀时,撤销第三流道23中的液压油的压力,使得第二环形液压缸21中的液压油 的压强减小,之后向第一流道6中通入液压油,这时,第一流道6中的液压油一部分将通过第 一流道6进入第一环形液压缸2中,微机械公社圈另一部分将分别通过缓冲孔与增压孔10进入第二流道7 中,之后第二流道7中的液压油将进入缓冲缸4中,第一流道6中的液压油通过增压孔10向第 二流道7中通入时,钢珠12将被高压的液压油从增压孔10的开口中推出,使得液压油可以快 速通入第二流道7中,这样将使得第一环形活塞3快速向刀盘16端运,由于第一环形活塞3与 滑动齿盘20固定,所以滑动齿盘20将快速与活动齿盘18以及固定齿盘19间分开,当滑动齿 盘20与活动齿盘18分开啮合时,第一环形活塞3将运动至远离缓冲缸4端,之后就可以通过 驱动电机24带动驱动齿轮25旋转,使得驱动齿轮25带动滑动齿盘20旋转,

进而使得刀盘16 发生旋转进行换刀,换刀完成后,需要使得滑动齿盘20向活动齿盘18端运动,使得活动齿盘 18与固定齿盘19间锁在一起,防止刀盘16工作时发生旋转,使得滑动齿盘20向活动齿盘18端运动时,撤除第一流道6中液压油的压力,向第三流道23中通入高压的液压油,这样将在 第二环形液压缸21的作用下使得滑动齿盘20向活动齿盘18端运动,这时,第一环形活塞3将 向缓冲缸4端运动,使得缓冲缸4与第二环形液压缸21中的液压油通过第一流道6与第二流 道7流出,从第二流道7流出的液压油将通过缓冲孔向第一流道6流出,同时第二流道7中的 液压油也将有一部分向增压孔10中流动,通过增压孔10中的液压油将推动钢珠12将增压孔 10的开口堵死,所以从第二流道7向第一流道6流过的液压油将被堵住,这样液压油只能通 过第一流道6与缓冲孔中流过,这时,由于第一流道6较大,所以缓冲缸4与第一环形液压缸2 中的液压油将快速通出,第一环形活塞3的运动速度很快,当缓冲活塞5运动至缓冲缸4的开 口处时,由于缓冲缸4与缓冲活塞5之间设置有缓冲斜面15,所以缓冲缸4与缓冲活塞5之间 的间隙逐渐减小,缓冲缸4中的液压油将一部分从缓冲缸4与缓冲活塞5之间的间隙中流出 最终从第一流道6中流走,另一部分筋通过缓冲孔流走,随着缓冲缸4与缓冲活塞5之间的间 隙逐渐减小,缓冲缸4中的液压油的减少速度将逐渐减小,使得第一环形活塞3的运动速度 逐渐减小,最终当缓冲活塞5与缓冲缸4之间的间隙没有时,穿冲缓冲缸4中的液压油将不能 继续通过第一流道6流出,只能通过缓冲孔中流出,由于缓冲孔很小,所以缓冲缸4中的液压 油流出速度很慢,使得缓冲活塞5与第一环形活塞3的运动速度减小并最终减小至慢速匀速 状态,当滑动齿盘20与活动齿盘18或者固定齿盘19接触时,接触速度很小,滑动齿盘20与活 动齿盘18以及固定齿盘19撞击时速度很小,之间不易碰撞形变或者磨损。其中b、c、d、e、f均为加工工艺孔,在使用的过程中均堵死




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