专利名称：带传动、锁紧结构的经济型卧式数控刀架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数控车床使用的卧式数控刀架，特别是能够自动单向选刀， 通过端面刀槽安装六至八把车刀，配置二个镗刀座、二个端面刀座(视实际需 要可增减)可装夹二把孔加工工具、二把车刀，可进行外圆、内孔、端面车削， 内孔钻、镗的带传动、锁紧结构的经济型卧式数控刀架。
背景技术：
现行数控车床使用的经济型卧式数控刀架，基本上是通过安装在数控刀架 本体上的电气装置来反馈位置信号的数控系统，给执行机构发出解锁、转位、 定位、锁紧的动作指令来完成机械部分的动作。刀架得到选刀指令后，经蜗杆、 斜齿轮和丝杆转动，使螺母和动齿盘向后移动，与齿盘脱离啮合的同时，结合 子的端面凸轮的平面经固定在动齿盘上的传动销带动主轴和刀盘转动，当转到 预选刀位时，接近开关、磁块发出信号，电机反转带动结合子反转，结合子上 端面凸轮经初定位销在弹簧的作用下进入定位槽中，刀盘不能转动，丝杆继续 反转使动齿盘向前移动，实现定位和刀盘锁紧，此时杆在弹簧的作用下进入动 齿盘的环行槽中，盘压磁性开关发出停电信号，延时，电机断电，至此刀架完 成一次换刀动作。数控刀架工作在数控车床最恶劣的环境中，切削的震动、断 屑切削产生的强力冲击，刀架频繁的转位、换刀、切削过程的热传导等，要求 数控刀架具有高强的综合机械性能。现行经济型卧式数控刀架使用过程中存在 如下缺点
1.切削过程中抗冲击性能差，刚性差，主要表现在加工零件的外观质量差，
加工技术要求高的零件达不到图纸技术要求。
2. 刀架在切削过程中容易产生松动，采用端面凸轮机构或螺纹机构实现锁
紧功能的经济型数控刀架经常发生锁紧功能失效的问题，造成零件加工尺寸不 一致，极易产生废品。
3. 预定位机构不可靠，经常产生夹卡初(预)定位销现象。
目前，经济型卧式数控刀架多数为蜗轮蜗杆传动机构，端面凸轮锁紧或齿 轮副传动，螺纹锁紧，采用凸轮机构及碟形弹簧方式实现传动锁紧的经济型数 控刀架尚无，该结构从根本上解决了经济型卧式数控刀架上述缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术缺陷，基于能够经济地提供一种体积小、 精度高、转位快、抗震、抗冲击性能强、故障率低的带传动、锁紧结构的经济 型卧式数控刀架。
带传动、锁紧结构的经济型卧式数控刀架，包括中刀架l、接近开关16， 其特征在于齿轮副与滚子架10连接，滚子9与锁紧齿盘8上的凸轮曲面配合， 锁紧齿盘8与动齿盘6和定齿盘4相啮合，初定位销2下部与初定位盘3的定 位槽配合，上部与锁紧齿盘8相配合，碟簧12与大齿轮11及滚子架10配合。
其工作原理如下
刀架电机接到控制系统的换刀指令后开始正转，通过齿轮副传动，带动滚 子架转动，滚子架上的滚子在锁紧齿盘上的凸轮曲面上滚动，当滚子脱离锁紧 齿盘上凸轮曲I面后，大弹簧将锁紧齿盘推起，齿盘脱离啮合，即电机正转到 控制系统设定的第一时间段时齿盘脱离啮合，等待转位。电机继续正转执行控 制系统的第二时间段(由数控系统判断要转工位数自动计算)，通过滚子架(锁 紧盘通过连接销带动动齿盘及中心轴正转)带动动齿盘和刀盘正转执行刀架选 刀转位动作，第二时间段结束时刀盘正转到指定位置，控制系统发出电机停指
令；然后发出电机反转指令。电机开始反转执行第三时间段。这时通过滚子架 反转，滚子上升至锁紧齿盘凸轮曲I面，同时向下压縮弹簧致使锁紧盘，使齿 盘进入啮合；滚子架继续反转，滚子上升至锁紧齿盘凸轮曲面II，压縮碟形弹 簧，使刀架锁紧；当第三时间段结束时，滚子上升至锁紧齿盘凸轮曲III面，齿 盘以完全啮合完成刀架定位动作，结束一次完整的换刀动作。
带传动、锁紧结构的经济型卧式数控刀架是在对其它产品的卧式数控刀架 结构不断改进、完善的基础上研究开发出的经济型数控刀架。具有下述特点
1. 刀架体积小、结构紧凑、刚性好，抗振性强。利用凸轮机构及碟形弹 簧，来实现刀架的传动及锁紧。同时，通过自动单向多工位选刀，可完成车、 钻、镗、等复杂切削加工，变多次装卡为次装卡，确保零、部件加工精度。
2. 转位快速、动作灵敏、定位精度高。冲击小、运转平稳。通过对数控 刀架结构的有限元分析，改善丫电动刀架体的增强筋板，合理选定滚子数量和 规格，优化分布位置，将切削力矩合理分散，优化的凸轮曲面，避免了应力集 中的现象。
3. 可靠性高、故障率低。数控刀架的可靠性决定数控机床的可靠性，通 过对多工位电动刀架可靠性研究，设计的新式刀架预定位机构安全可靠，有效 解决了经济型数控刀架的夹卡初(预)定位销问题。
图1是本实用新型的结构示意图。其中刀架l、初定位销2、初定位盘3、 定齿盘4、大弹簧5、动齿盘6、连接销7、锁紧齿盘8、滚子9、滚子架IO、大 齿轮ll、碟簧12、编码器13、力矩电机14、中心轴15、接近开关16。
具体实施方式
实施例1: WD160DH-08卧式数控刀架，中心高80咖，最大主切削力矩 2000N.m，最大吃刀力矩1000N.m，最大携带转动惯量5kgmz ;齿轮副为三 级直齿轮传动；初定位销2下部与初定位盘3的定位槽配合，配合槽斜面45。， 上部与锁紧齿盘8配合；滚子架10及滚子9与锁紧齿盘上部凸轮曲面配合，碟 簧12受滚子架10的空间尺寸变化实现锁紧，电机14为三相交流力矩电机。
权利要求1、带传动、锁紧结构的经济型卧式数控刀架，其特征在于齿轮副与滚子架(10)连接，滚子(9)与锁紧齿盘(8)上的凸轮曲面配合，锁紧齿盘(8)与动齿盘(6)和定齿盘(4)相啮合，初定位销(2)下部与初定位盘(3)的定位槽配合，上部与锁紧齿盘(8)相配合，碟簧(12)与大齿轮(11)及滚子架(10)配合。
2、 根据权利要求l所述带传动、锁紧结构的经济型卧式数控刀架，其特征 在于设置滚子⑨与锁紧齿盘(S)配合的三段凸轮曲面。
3、 根据权利要求l所述带传动、锁紧结构的经济型卧式数控刀架，其特征 在于滚子(9)与锁紧齿盘(8)配合。
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5、 根据权利要求l所述带传动、锁紧结构的经济型卧式数控刀架，其特征 在于滚子架q(P及滚子(9连接锁紧齿盘(Q
6、 根据权利要求1所述带传动、锁紧结构的经济型卧式数控刀架，其特征 在于滚子架(10)反转压縮碟簧(12),。
7、 根据权利要求l所述带传动、锁紧结构的经济型卧式数控刀架，其特征 在于初定位销(2)上部平面与锁紧齿盘(8)上的孔底面保持一定间隙,。
专利摘要带传动、锁紧结构的经济型卧式数控刀架，其特征在于齿轮副与滚子架10连接，滚子9与锁紧齿盘8上的凸轮曲面配合，锁紧齿盘8与动齿盘6和定齿盘4啮合，初定位销2下部与初定位盘3的定位槽配合，上部与锁紧齿盘8相配合，碟簧12与大齿轮11及滚子架10配合。通过凸轮机构及碟形弹簧，来实现刀架的传动及锁紧；通过对刀架结构的有限元分析，改善了刀架体的增强筋板，合理选定滚子数量和规格，优化分布位置，将切削力矩合理分散，优化凸轮曲面，避免了应力集中现象；通过自动单向多工位选刀，可完成车、钻、镗、等复杂切削加工，确保零件加工精度。特点是体积小、结构紧凑、刚性好，定位精度高，抗振性强，转位快速、运转平稳，可靠性高。
文档编号B23B29/24GK201064832SQ20072001141
公开日2008年5月28日 申请日期2007年4月2日 优先权日2007年4月2日
发明者张荣鑫, 李中明, 杨佳庆, 隋国田, 马晓迪, 魏兰杰 申请人:沈阳机床股份有限公司精诚数控机床附件厂