多工位数控转塔动力刀架设计

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多工位数控转塔动力刀架设计-·机械研究与应用· 多工位数控转塔动力刀架设计
郑 申，张瑞乾
(北京信息科技大学，北京100192)
摘要：多工位数控转塔动力刀架是精密数控车削中心的核心功能部件。根据精密数控车削中心的研发要求，设计
了-种电液结合控制的多工住转塔动力刀架。该刀架依靠伺服电机和液压系统完成离合和转位控制，利用
高精度鼠牙盘进行精确定位。它能有效搭载12把动力刀具，搭载的刀具由伺服电机提供动力，根据刀具类型
的不同，可以实现车、铣等多种加工。其特点是刀具转位速度快，分位精度高，重复精度高，可靠性强。
关键词：转塔刀架；鼠牙盘；液压系统
中图分类号：TG51 文献标识码：A 文章编号：1006-4414(2010)05-0084-03
The design of multi-.position NC tool--holder turret
Zheng Shen，Zhang Rui-qian
(Beijing information science and technology university，Beijing 100192，China)
Abstract：Multi-station turret is akey department of precision CNC turning and nlilling machining center.According to the
requirements of designing锄CNC turning center.8 combination of electro-hydraulic control of dynamic multi-position turret
is designed.The ttmet us髓8ervo motors and hydraulic system to go on
clutching and shifting the tool position.and USes high
-precision tooth couplings for accurate positioning.It effectively carries 12 power tools and drives them by a$el-vO motor.Be-
esIlse 0f the different types of tools，it can achieve milling，turning and other processing.It features fast tool change position，
sub-bit lIish precision.high repeatability and reliability.
Key words：turret；tooth coupling；hydraulic system
1 转塔动力刀架设计要求及方案
目前，在世界机床制造和机械加工领域，复合加
工技术是处于领先地位的技术。所谓复合加工技术，
即是在-台设备上完成车、铣、钻、攻丝、铰孔、扩孔等
多种加工要求。其主要优点是能够减少加工时间，
减少辅助时间，以提高生产率，车铣复合加工就是这
-技术的典型代表。实现车铣复合加工，有许多可行
方案，而卧式车床床身搭载转塔动力刀架就是其多种
方案中应用最广泛的-个。其中，数控转塔刀架是实
现复合加工的核心功能部件，不仅可以像普通刀架装
配多把普通车刀，并且能够同时提供动力驱动动力刀
具，完成铣、钻、攻丝、铰孔等加工。
车铣复合加工中心从设计概念上解决了以下几
个问题：①缩减物流长度；②减少基准转换；③减少工
装夹具数量；④减少占地面积；⑤缩短新产品试验周
期uJ。在保证加工质量的基础上，提高生产率、提高
自动化程度是当今世界制造业发展的大趋势。因此，
设计-种重复定位精度高，故障率低的转塔刀架具有
现实意义。
1.1转塔动力刀架设计要求
刀架能根据需要自动转位，转塔动力刀架要求动
作平稳、转位准确、转位时间短，相邻刀具转位时间不
多于0.5s；转位后，可以提供动力驱动动力刀具转
动，动力刀具转速不低于3000r/min；Y轴行程±
50mm；分度精度±4”，重复定位精度±2”。根据以上
要求设计12工位转塔动力刀架，安装在组合机床及
普通车床上使用。
1.2转塔动力刀架设计方案
国际上的数控回转动力刀架的分为两个设计趋
势。按结构分为两种：①带刀库的自动换刀装置；②
转塔式刀架心J。两种方案针对的加工对象有所不
同：①结构尺寸较大，适合搭载在立铣床上，对大尺寸
工件进行加工；②结构尺寸比较小，适合搭载于数控
车床上，完成小尺寸零件的加工。针对于数控车床的
升级改造，采用方案二进行设计，如图1所示。
该结构由六大部分组
成，如图2所示。刀盘，动
力传动部分，精确分度机
构，液压控制系统，粗分度
结构，动力刀具离合结构。
整个刀塔整体长度为 图1转塔刀架总装图
552mm(不包括电机)，宽度
为474mm，整体高度为372mm，中心高度为80ram。
整个回转刀架安装在可以在l，方向和X方向的溜板