车铣复合加工中心核心部件：VDI刀塔带旋转工具结构设计

车铣复合加工中心核心部件：VDI刀塔带旋转工具结构设计
简介
作为现有的带旋转工具的刀架，如下的结构已为公众所知：具有设置了用于传递驱动轴的驱动力的工具结合轴的非转壳体，只有在转塔对加工的工位进行分度时，才将安装在转塔上的旋转工具与工具结合轴接合起来。

在现有的带旋转工具的刀架中，当使转塔转动分度时，对所有的工位都必须使旋转工具的轴心与工具结合轴的轴心一致，因此，必须将旋转的转塔和设置有工具连结轴的非转壳体高精度地对位( 相位匹配)。

但是，由于非转壳体的保持轴大多在后方利用键进行制动，因此，即使在扭转刚性或制动刚性较高的情况下，保持轴也容易扭转，不易对转塔和非转壳体进行高精度的对位 ( 对准相位 )。

因此，在现有的带旋转工具的刀架中，可能诱发旋转工具的轴心与工具结合轴的轴心之间的偏离，不仅造成过负载或者产生异常声音，而且也不能进行高速传递或高扭矩传递。

进而，只要制动部与非转壳体之间的距离长，则越长该倾向就越发显著。

提出了这样的转塔刀架：在转塔内部设置可自由突出和缩回的定相销，通过使该定相销与非转壳体卡合，来防止非转壳体与转塔的相位偏差。

用于将转塔夹紧在非转壳体上的夹紧机构是利用所谓两件式联轴器构成的，因此，当夹紧/ 松开时，由于必须使转塔沿前后移动，因此转塔的前后方向的刚性低，存在着不易施行高精度加工的这一不良状况。

此外，用于使转塔内的定相销卡合到非转壳体上的机构较复杂，因此除容易产生故障之外，还存在维护也很麻烦的这一不良状况。

VDI刀塔带旋转工具结构设计
1 ：转塔 (Turret) ；
2 ：非转壳体；
3 ：工具结合轴；8 ：定相销；9 ：转塔夹紧松开活塞；10 ：衬套(bush) ；21 ：带旋转工具的刀架；22 ：刀架主体；26 ：第1联轴部件；27 ：可动部件；28 ：
第 2 联轴部件；29 ：第 3 联轴部件
图 1 表示带旋转工具的刀架的垂直截面的状况，图 2 表示沿图 1 中的 A-A 线的截面的状态。

带旋转工具的刀架 21 在刀架主体 22 的前端可旋转地设置已安装有工具的转塔 1。

纵长的工具驱动轴 5 通过未图示的工具驱动电动机被旋转自由地支承在刀架主体22 的内部。

此外，在工具驱动轴5 的外周上，设置有纵长的圆筒状的壳体保持轴7，该壳体保持轴7 的基端处于通过键11 而牢固地固定在刀架主体22 上的状态。

进而，在壳体保持轴 7 的基端设置有弹簧 12，该弹簧12 用于对后述的非转壳体 2 向前方施力。

此外，在壳体保持轴 7 的外周设置纵长的圆筒状的转塔旋转轴6，该转塔旋转轴6 通过未图示的旋转驱动电动机而可以自由旋转。

亦即，由转塔旋转轴 6 和壳体保持轴 7 包覆工具驱动轴 5 的外侧，从而刀架主体 22 的内部成为 3 层结构。

进而，在转塔旋转轴 6 的前端固定有圆盘状的转塔 1。

在转塔 1 的前端侧的外周，从轴心沿放射方向等角度地设置12 个工具工位30、30…，在这些各工位30、30…上设置有工具旋转轴32。

此外，在转塔 1 的前端侧设置有非转壳体 2，并成为其中心被工具驱动轴 5 的前端部分贯穿的状态。

在非转壳体 2 的基端设置有小径部分，该小径部分贯穿转塔 1 的轴心部分，成为与壳体保持轴 7 连接 ( 固定 ) 的状态。

此外，在非转壳体 2 的与转塔 1 的前端面邻接的位置上，分别贯穿设
置有扁平圆柱状的 12 个衬套 10、10…，它们用于与贯穿转塔 1 的定相销 8 的前端相嵌合。

进而，在非转壳体 2 上，与工具驱动轴 5 垂直地设置有工具结合轴 3，工具驱动轴 5 的旋转方向可以通过设置在工具驱动轴 5 前端的锥齿轮 4 作 90°方向变换。

此外，在转塔 1 的后方，固定有扁平圆筒状的第 2 联轴部件 28，该第 2 联轴部件 28 的前侧形成为法兰状，在基端面上形成齿轮。

进而，在该第 2 联轴部件 28 的小径部分的外侧，设置有扁平圆筒状的第 3 联轴部件 29，该第 3 联轴部件 29 在形成为小径的基端侧的端面上形成有齿轮，成为固定在刀架主体 22 上的状态。

另一方面，在转塔旋转轴 6 的外周，设置有纵长圆筒状的可动部件 27。

进而，在该可动部件 27 的基端固定有环状的转塔夹紧松开活塞 9，通过从未图示的夹紧用油供给口和松开用油供给口供给压力油，就使转塔夹紧松开活塞 9 沿前后滑动。

此外，在可动部件 27 的前端固定有扁平圆柱状的第 1 联轴部件 26，该第 1 联轴部件 26 在前端面的外周部分上形成有齿轮。

在该第 1 联轴部件 26 的轴心侧，固定着具有法兰部分的卡合部件 25。

并且，第 1 联轴部件 26、固定在转塔 1 上的第 2 联轴部件 28 以及固定在刀架主体 22 上的第 3 联轴部件 29，构成所谓 3 件式啮合联轴器。

此外，在转塔1 的旋转轴心的垂直上方，与转塔的旋转轴平行地贯穿设置有销穿插孔 23，在该销穿插孔 23 的内部可滑动地设置有定相销 8。

定相销 8 形成圆柱状，在其基端设置切口 24。

而且，成为固定在可动部件 27 前端的卡合部件 25 的法兰部分卡合在该切口 24 中的状态。

在如上那样构成的带旋转工具的刀架 21 中，在松开转塔 1 转动分度的情况下，通过对松开用油供给口( 未图示 ) 供给压力油，使转塔夹紧松开活塞 9 向后方滑动，伴随所述转塔夹紧松开活塞 9 向后方的滑动，可动部件 27 向后方滑动，以此第 1 联轴部件 26、第 2 联轴部件 28 以及第 3 联轴部件 29 之间的啮合状态被解除。

此外，在解除这些联轴部件的啮合状态的同时，经由卡合部件25 连接到转塔夹紧松开活塞 9 的定相销 8，在转塔 1 的销穿插孔 23 内向后方滑动，从穿设在非转壳体 2 中的衬套 10 脱离，由此转塔 1 就成为相对于非转壳体2 可以旋转的状态。

然后，使连接到转塔旋转轴6 上的旋转驱动电动机 ( 未图示 ) 工作，使转塔 1 旋转，从而将下次要使用的工具工位 30 分度到预定位置。

进而，在工具工位 30 被分度之后，当转塔 1 停止
时，通过对夹紧用油供给口 ( 未图示 ) 供给压力油，使转塔夹紧松开活塞 9 向前方滑动。

伴随所述的转塔夹紧松开活塞 9 向前方的滑动，当可动部件 27 向前方滑动时，通过第 1 联轴部件 26、第 2 联轴部件28 以及第 3 联轴部件 29 之间的啮合，使转塔 1 夹紧非转壳体 2。

此外，在这些联轴部件啮合的同时，连接到转塔夹紧松开活塞9 的定相销 8，在转塔 1 的销穿插孔 23 内向前方滑动，通过使定相销 8 的前端嵌合到非转壳体 2 的衬套 10 内，以此定位成期望的工具工位 30 相对于工具结合轴 3 为正确的相位。

进而，在该状态下，当使工具驱动电动机 ( 未图示 ) 工作时，工具驱动轴 5 旋转，其旋转力经由锥齿轮 4 被传递到工具结合轴3，进而，该工具结合轴3的旋转力被传递到工具旋转轴32上，安装在工具工位 30 上的旋转工具 ( 数控车床用旋转工具等 ) 便旋转起来。

带旋转工具的刀架 21 如上所述，当使转塔 1 转动分度后夹紧非转壳体 2 时，使设置在转塔 1 内的定相销 8 突出，使其与非转壳体 2 卡合。

由于转塔 1 和非转壳体 2 通过定相销 8 以最为接近的路径直接连接，因此，尽管是细长型的带旋转工具的刀架，也能以极高的精度有效地防止旋转工具的轴心与工具结合轴3 的轴心之间的偏离。

此外，用于使转塔 1 夹紧非转壳体 2 的联轴机构是，由第1 联轴部件 26、第 2 联轴部件 28 以及第 3 联轴部件 29 构成的 3 件式联轴机构，在进行啮合和使啮合分离时都不需要使转塔1 前后移动，因此转塔 1 前后方向的刚性变高，可进行高精度的加工。

此外，对于带旋转工具的刀架 21，其定相销 8 的驱动机构简单，来自驱动源的驱动力没有损失地传递到定相销 8，因此定相销 8 的驱
动响应快。

此外，定相销 8 的驱动机构不易产生故障，而且也容易维护。

此外，由于定相销 8 的驱动机构所要求的零部件个数少，因此制造成本低廉。

并且，带旋转工具的刀架的结构，并不被上述实施方式的形态作任何限定，在不脱离本发明的主旨的范围内，对刀架主体、转塔、非转壳体、定相销、转塔夹紧松开活塞、可动部件等的形状和结构等，可以进行适当的变更。

例如，并不仅限于设置 12 个工具工位，设置在转塔上的工具工位的个数可根据需要进行适当的变更。

此外，转塔夹紧松开活塞并不仅限于通过油压进行动作，也可以变更为通过电动机等其它驱动力进行动作。

产业上的可利用性由于带旋转工具的刀架可以达到如上所述的优良的效果，因此能够将可安装工具的转塔广泛地应用在可旋转地支承它们的各种刀架中。