动力刀塔的设计制造及应用研究.pdf

主题：现代刀技术 I Mo a 针n U ,tlt l l! e c h n o l 。 动 力刀塔 的设计制造及应用研究 孙彦旭 白 迪 王欣刘 斌 ( 山东鲁南机床有限公司， 山东 滕州 2 7 7 5 0 0 ) 摘要 ： 分析了数控车削中心所使用动力刀塔的现状 ， 介绍了电主轴式动力刀塔的结构和工作原理， 阐述 了 动力刀塔的模块化 、 系列化产品在数控机床中的布局应用。 关键词 ：电主轴 ； 刀塔 ； 布局 ； 模块化 中图分类号 ： T G 5 1 9 5+ 5 文献标识码 ： B De s i g n a n d ma n u f a c t u r i n g a n d a p p l i c a t i o n r e s e a r c h o f p o we r t u r r e t S UN Ya n x u，BAI Di ， W ANG Xi n， L I U Bi n ( S h a n d o n g L u n a n Ma c h i n e T o o l C o ， L t d ， T e n g z h o u 2 7 7 5 0 0， C H N) Abs t r ac t：An a l y z e s t he s t a t us o f us i n g t he p o we r o f CNC t u r ni n g c e n t e r t u r r e t ，i n t r o d uc e s e l e c t r o n i c s p i n d l e t u r r e t t y p e p o we r s t r u c t u r e a n d wo r k i n g p r i n c i p l e，e x p o un d s po we r t u r r e t mo d u l a r s e r i e s p r o d u c t s i n CNC ma - c h i ne t o o l s i n t h e l a y o u t o f t h e a p p l i c a t i o n Ke y wo r d s：e l e c t r o n i c s p i n d l e；t u r r e t ；l a y o u t ；mo d u l a r 世界机床市场正朝着高速、 复合 、 智能、 环保方 向 发展。作为数控车削中心主要功能部件之一的动力刀 塔 ， 我国起步晚 、 生产厂家少、 市场 占有率低 ， 一定程度 上制约着机床厂家车削中心的发展。在世界机床制造 和机械加工领域 ， 复合加工技术正以其独特 的魅力被 逐渐认识并应用于实践 中。动力刀塔和电主轴被誉为 2 1世纪数控机床发展方向， 动力刀塔是车铣 复合车削 加工中心的关键功能部件 ， 只有在数控 车床上配有动 力刀塔才能实现工件加工集 约化 ， 即一次装夹实现工 件的车 、 铣 、 钻 、 攻 、 镗、 铰等工序的加工。其优 点一是 明显提高了复杂工件 的加工精度 ， 减少了半成 品周转 时间和 占地面积 ， 缩短了整个工件加工的工艺流程 ； 二 是减少了不重要的繁琐的重复性手工操作， 减轻了操 作者的劳动强度和紧张程度 ， 劳动条件得到了相应 的 改善。同时减少 了效耗 ， 是绿色机床制造的发展方向。 1 刀塔的结构和工作原理 如图 1所示为我公司 自主研发设计制造的 1 2工 位 B MT 6 5动力刀塔结构 图， 其 转位换 刀流程是 ： 当接 到数控系统换 刀指令 后 ， 首先 内置伺 服电动机 ( 电主 轴) 旋转 ， 通过螺旋伞齿轮副带 动动力输 出轴旋转并 精确定向， 等待指定的动力刀位 ； 然后刀盘松开一刀盘 旋转到指令要求的刀位一刀盘夹紧并发出转位结束信 号给系统 。该动力刀塔 的夹紧与松开为液 压系统控 制 ， 刀盘的转位与旋转刀具共用 l台内置电动机 ， 其动 等 t =： zu l0 毕 寻 ； 朋 力转换靠气缸控制的齿轮离合器完成 ， P L C顺序控制 来实现。 图 1中， 电主轴 的转子 5是加热收缩过盈装 配在 转子 内套 6上的 ， 待电动机转子组件冷却后 ， 把转子内 套 6内孔加工到图纸尺寸精度 ， 整体装 在一端带有花 键的套筒 7上 ， 通过锁紧锥套 2 8压配产生的摩擦力来 实现扭矩的传递 ； 转子 内套 6材料 为 2 0 C r Mn T i ， 左端 套壁较薄 ， 有较好 的弹性 ； 锁紧锥套一端开有 6条均布 的槽 ， 通过锁紧锥套 的弹性 变形收缩使转子内套 紧紧 抱在套筒 7上 ， 套筒 与电动机转 子就成 为刚性 一体。 同样电动机定子外套 2加热后 ， 热装在定子 4上 ， 待冷 却收缩后形成过盈装配 ， 再加工定子外套外圆到图纸 尺寸精度 ， 与箱体 1内孔为小间隙配合。定子外套 2 左端用螺钉固定在箱体后端 盖上 ， 下 面用螺钉与箱体 固定在一起 ， 两端都有 O型密封圈进行密封 ， 定子外 套内有环 型密封油腔 ， 用室温 同调油 冷机对其冷却 。 电动机的主轴就是转子 5 、 内套 6 、 套筒 7刚性组合体 ， 电主轴的箱体 1就是 电动机座 ， 这样就构成 了一种新 型的电主轴系统。刀盘换位和旋转轴的动力均用此 电 主轴。在套筒 7后 部安装有分辨率3 6 0 0 0 0 0 脉 冲 r 、 精度 4 s 的齿盘分离式编码器 3 0