复合回转主轴打刀机构的设计--上传百度文库

1、复合回转主轴打刀机构的设计陈增哲（山东鲁南机床有限公司，山东 滕州 277500）摘要：以玻璃车刻加工中心为例，介绍了复合回转主轴的传动系统及打刀机构。阐述了主轴打刀缸的安装、流体介质在复合回转部件间的传输及通过压力传感器检测刀具位置等方面的问题。关键词：加工中心；复合回转；打刀缸；流体介质；TH132.BThe design of unclamping mechanism of composite rotational spindle CHEN Zengzhe（Shandong Lunan Machine Tool Co.,Ltd.，Tengzhou 277500,CHN）Abstract:

2、 With machining center of glass processing as an example,the transmission system of composite rotational spindle and the unclamping mechanism are described in this paper.In the paper, the installation process of spindle unclamping cylinder is presented. The transmission procedure of fluid medium in

3、the composite rotating parts is given. And the problem of measuring the position of the tool through the pressure sensor as well as some corresponding problems are also discussed.Keywords: Machining center; composite rotational spindle; unclamping cylinder; fluid medium数控机床配以刀具库和自动换刀系统，就构成加工中心。加工中心的

4、刀具库能存放几十把甚至更多的刀具，数控系统能控制机床按不同工序自动选择和更换刀具，工件在加工中心上经一次装夹后，能依次自动完成工件多工序的加工，从而使生产效率大大提高。加工中心主轴一般依靠蝶簧结构使刀具在主轴锥孔内定位并夹紧。换刀时，打刀缸克服蝶簧弹力松开拉刀爪，使刀柄脱离主轴锥孔，由换刀系统进行刀具交换。加工中心打刀缸由增压器及油压缸两部分组合而成，由增压器为油压缸中的油液增压。为保证换刀时刀柄完全松开、保证刀具及机器安全，打刀缸设计有油压缸活塞行程检测装置，用以检测油压缸活塞行程的上限与下限位置。近年来，玻璃车刻工艺因环保节能的优点得到推广，传统加工中心在艺术玻璃冷加工行业中的应用也越来越

5、多。由于艺术玻璃车刻工艺的特殊性，玻璃车刻加工中心的主轴及打刀机构，相对于金属切削机床均采用了不同的设计，现以BKH-3020玻璃车刻加工中心的主轴打刀机构为例说明。1.主轴传动系统设计为满足玻璃车刻加工中心车刻复杂曲线的要求，BKH-3020玻璃车刻加工中心主轴传动系统设计采用了图1所示的结构。主轴单元13固定于磨轴箱16中，其中心轴线与工作台平行。主轴动力由主轴伺服电机由同步带通过同步带轮26-传动轴23-锥齿轮副18-传动轴17-同步带轮5由同步带传递至主轴单元13，车刻刀具旋转。主轴单元13及其他部件均安装于滑板3上，由Z轴伺服电机驱动沿横梁托板导轨作上下进给。车刻加工过程中，主轴单元

6、13在上下进给的同时还需要绕传动轴23中心回转摆动，回转摆动的角度由数控系统集中控制，即为C数控轴。为此加入旋转内套2的设计，旋转内套2由圆锥滚子轴承支承轴向固定于滑板3的内孔中，而传动轴13由角接触球轴承支承轴向固定于旋转内套2内孔中并绕其中心旋转，用以传递主轴动力。C轴伺服电机通过同步带驱动同步带轮1使旋转内套2产生回转摆动，进而带动固定于旋转内套2下端面的磨轴箱16及主轴单元13绕传动轴23的中心回转摆动。玻璃车刻加工过程中，车刻刀具运动的轨迹即为刀具的旋转运动、刀具的回转摆动及刀具上下进给运动的合成。2、主轴打刀缸的安装由于玻璃车刻工序要求其加工刀具需根据加工线条的宽窄、线形、光亮程度

7、来更换使用，因此要求车刻机床必须具有自动快速更换各种刀具的能力。因为在玻璃车刻过程中主轴单元不但自身旋转，还需要以传动轴为中心回转摆动，如按常规方式安装主轴单元打刀缸，则无法解决打刀缸的位置检测线路、压力油管路及压缩气体管路的安装、连接等一系列问题。为解决上述问题，如图1，把增压缸分拆为增压器19与油压缸两部分。油压缸由油压缸体10、油压缸盖8、活塞杆11、复位弹簧9、调节螺钉12组成。油压缸安装于回转主轴箱对应主轴单元中心的位置上，而增压器19固定于滑板3上。当需要进行交换刀具时，增压器19中的压力油通过管路进入油压缸上腔，使活塞杆11伸出，推动主轴拉刀杆，拉刀爪松开，完成打刀动作。3、流体

8、介质在复合回转部件间的传输为实现增压器19中的压力油传输至打刀油压缸上腔，在图1中，将旋转内套2安装于滑板3内孔中，在旋转内套2外表面加工两道环形导流槽，槽间及两槽端用多组O型密封圈4径向密封，使两个导流槽在滑板3内孔成为各自独立的密封空间。对应两个导流槽的位置在滑板3外表面加工两个外部传输孔，分别与两个导流槽相通。然后在旋转内套2下端面加工两个垂直导流孔，分别与两个导流槽连通。对应旋转内套2两个导流孔位置，在磨轴箱16上表面加工两个垂直孔，并在其侧面加工两个外部输出孔与之贯通。其中，旋转内套2与磨轴箱16两处对应孔上下之间均以O型密封圈15端面密封。经此设计，从增压器19至打刀油压缸上腔构成

9、密封回路，即使在主轴单元自身旋转及摆动回转的同时，也可将增压器19中的压力油通过进油管20-滑板3进油孔-旋转内套2导流槽-旋转内套2导流孔-O型密封圈15-磨轴箱16内孔-管接头14-压力油管7-打刀油压缸上腔，实现了流体介质在复合回转运动部件间的输送。4、刀具位置的检测在加工中心换刀机构动作时，为避免过早拔刀与过早松刀对设备产生损坏，需要确定打刀缸活塞行程的上限与下限位置，从而对刀具的换刀位置进行确认。在图1中，压缩气体由进气管21至油压缸盖8进气孔之间构成另一密封回路。同增压器19的输送油路一样，即使在主轴单元自身旋转及摆动回转的同时，也可将进气管21中的压缩气体传输至油压缸盖8进气孔。在车刻正常工作时，增压器19不动作，油压缸活塞杆11依靠复位弹簧9的弹力复位。活塞杆11复位时，其进气孔与油压缸盖8的进气孔间以O型密封圈作密封，油压缸盖8进气孔中的压缩气体无法进入活塞杆11进气孔中，管路气体保持常规压力。压力传感器22检测管路气体压力正常，并把信号反馈给数控系统。当需要进行刀具交换时，增压器19里的压力油被注入油压缸下腔，油压缸活塞杆11伸出推动拉刀杆。当活塞杆11到达设计位置时，油压缸盖8的进气孔与活塞杆11的进气孔贯通，将从进气管21输入的压缩气体输送至活塞杆11中，并通过调节螺钉12中的出气孔溢出，管路气体压力随之降低。压力传感器22检测出管