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什么情况的刀塔可以使用动力刀座(伺服动力刀塔) 发布时间:2015-07-31
图1 车铣复合机 图2 动力刀塔之外观图

豪力辉动力刀座主要安装于动力刀塔上面,动力刀塔是使用于车铣复合机上面。本文间简单介绍动力刀塔的功能及结构。

动力刀塔(英译为live turret,powered turret or driven tool turret)主要使用于车铣复合机床上,使用的刀塔数约为1-4个不等,依加工需求决定之。

动力刀塔的使用,主要为使车床增加铣削功能及侧(径)向钻孔及攻牙功能,被加工之物件透过动力刀塔的加工后,即可完成整个加工物件的加工,不需再使用其他的加工机具,进行第二次加工,如此一来,具有

(1)缩短零件加工时间(原因:无需二次加工件装卸及刀具安装设定)
(2)提高零件加工精度(原因:在同一基准面及同位置夹持方式)
(3)量产效能提升,目前已广泛地被使用。

 
图3 刀盘、铣削轴机构及分度换刀机构总成示意图

动力刀塔外观及内部结构

图2为动力刀塔之外观图,主要构成元件有齿轮箱体铸件、刀盘,曲齿离合器组,分度换刀机构、铣削动力传递机构及伺服马达,

图3为刀盘、铣削轴机构及分度换刀机构总成示意图,图中A为刀塔铣削轴机构组成,B为冷却系统,C为刀盘及D为铣削轴机构总成。

动力刀塔的组成

动力刀塔由外观及体积来看,似乎简单,但是,实际上,为一精密且复杂之机构组件设计。主要原因为
(1)需要在一限定空间配置范围内(考虑刀塔与车床XY轴最大行程之问题)

(2)在最小体积空间内设计一具有减速换刀功能及铣削动力传递功能之机构组件,使用之零件数多。以上两点为设计动力刀塔困难之主因。

动力刀座主要安装于到动力刀塔上面,本篇将针对动力刀塔做个简单的介绍,
 

图1 星形刀塔 图2 圆形刀塔 图3 梅花型刀塔
 
  • 刀盘

刀盘主要功能为联接动力刀座、非动力传统刀座及分度换刀机构之关键零件之一,并且为首要接收切削力之零件,为重要刚性所在之一。刀盘外形之设计分为三种

(1)星形,图1所示,主要使用在传统非动力刀塔、VDI径向型式之刀塔及BMT系统之动力刀塔上,为常见形式之一。

(2)圆形,图2所示,主要用于VDI轴向之刀塔型式之刀塔,亦为常见形式

(3)梅花形,图3所示。

刀盘之定位精度主要由数片齿型离合器决定之,目前设计上分为两片式及三片式两种,齿型部分分为直齿及曲齿(图4,优点:自动对心及接触面积大)。

 
图4 动力刀座之刀塔曲齿
 
图5 动力刀座之轴向刀塔 图6 动力刀座之径向刀塔

因刀盘可联接之刀座的方向不同,在设计上又分为轴向刀盘形式,
图5为径向刀盘形式,图6为径向刀盘形式,

主要目的在于将铣削之功能区分为轴向或是径向、VDI系统或是BMT系统,需视加工物件形状而定。此外,设计尺寸也决定刀盘可安装最大数目之动力刀座数。

 
图7 径向方式铣削轴之动力传输机构
 
  • 铣削轴动力传输机构

铣削轴之动力传输系统由伺服马达产生动力,期间透过一齿轮减速机构的动力传递,最后由离合器咬合动力刀座,而把动力传输至动力刀座上,

图7为径向方式铣削轴之动力传输机构,减速机构主要由伞齿轮组所组成,与动力刀座咬合部分之设计。目前铣削轴之转速设计范围为3000~6000rpm,转速之设计视切削条件而定。


 
图8 动力刀座-伺服马达之动力刀塔
 
  • 伺服马达

设计动力刀塔中,使用伺服马达作为动力来源之用,动力主要提供给铣削轴机构及刀盘分度刀之用,目前依据设计需求不同,

使用伺服马达的个数可区分为一个伺服马达之动力刀塔及两个伺服马达之动力刀塔,一个伺服马达之动力刀塔设计为目前较新之技术产品,主要的优点为

(1)只使用一个伺服马达,节省一个伺服马达之成本,体积也比两个伺服马达之设计小,

(2)降低行程干涉问题的产生,但是,缺点为

  A. 内部结构设计困难

  B. 动力源切换时间增加,

图8为一个伺服马达之动力刀塔;两个伺服马达之动力刀塔设计,

其中的一个伺服马达提供动力给铣削轴机构,带动刀具来进行切削加工,

另一个伺服马达提供动力作为刀盘分度换刀使用,使用上空间体积占用比率较大,但是,传动机构设计较容易,没有动力源切换时间,为目前较常见之设计。

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