基于双转子电机的刀塔制造技术

本发明专利技术提供一种基于双转子电机的刀塔，包括双转子电机、刀盘组件和刀座组件，双转子电机包括外电机组件、内电机组件及输出位置切换组件，外电机组件输出第一转矩且与刀盘组件传动连接；内电机组件用于输出第二转矩且与刀座组件传动连接；第二转矩具有两个转矩输出位置，在转矩第一输出位置时，第二转矩输出至刀座组件上驱动刀座组件；在转矩第二输出位置时，第二转矩输出与刀座组件分离，停止驱动刀座组件；输出位置切换组件用于实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换。本发明专利技术两个转矩输出满足单电机双传动使用场合；第二转矩还具有两个不同的输出位置，可以实现与外部传动机构的通断切换，便于控制。

【技术实现步骤摘要】
基于双转子电机的刀塔
本专利技术涉及机床设备
，特别是涉及一种基于双转子电机的刀塔。
技术介绍
目前市场上的刀塔，根据使用的驱动马达主要分三类：电动刀塔、液压刀塔和伺服刀塔。其中，电动刀塔重复定位精度只能适用于精度要求较低行业，刚性差（采用蜗轮蜗杆传动），防护等级低，噪音大的缺陷，例如市场上的普通平床身机床和普通斜床身机床普遍存在这种问题，而液压刀塔与电动刀塔比较而言在刚性和精度会相对提高，但是转速较慢而且结构复杂（凸轮结构），不适合批量产品的大量生产，最后就伺服刀塔而言，具有转位速度快（伺服电机转位更快），精度更高，刚性和稳定性更好而被高端数控机床广泛使用。动力刀塔是伺服刀塔的一种，传统的动力刀塔结构复杂，体加大（双电机，并且驱动刀座工作的电机体积很大，价格昂贵），大大限制了机床的工作行程，在维修时过多的传动机构不便于维修。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中刀塔结构复杂以及维修不方便的问题，本专利技术提供一种基于双转子电机的刀塔，体积更小，传动部分更紧凑，工作时噪音更小，价格也更便宜，后期维修保养更简单方便。本专利技术解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种基于双转子电机的刀塔，包括双转子电机、刀盘组件和刀座组件，所述双转子电机包括外电机组件、内电机组件以及输出位置切换组件，其中，所述外电机组件用于输出第一转矩，且与刀盘组件传动连接，通过第一转矩驱动刀盘组件转动；所述内电机组件转动连接在外电机组件的内侧用于输出第二转矩，且与刀座组件传动连接；第一转矩和第二转矩的输出位于同侧；所述第二转矩具有转矩第一输出位置和转矩第二输出位置，在转矩第一输出位置时，所述内电机组件处于沿轴线向外伸出状态，使第二转矩输出至刀座组件上，驱动刀座组件动作；在转矩第二输出位置时，所述内电机组件处于沿轴线向内缩回状态，使第二转矩输出与刀座组件分离，停止驱动刀座组件动作；所述输出位置切换组件设置在内电机组件内部，用于实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换。进一步，所述输出位置切换组件包括伸缩驱动单元、弹性预紧单元和直线轴承组件，直线轴承组件用于减小轴向运动的阻力，所述内电机组件设置在直线轴承组件内侧，且伸缩驱动单元抵接在内电机组件的第二转矩输出端的外侧，所述弹性预紧单元弹性支撑在内电机组件远离第二转矩输出端的一侧，通过伸缩驱动单元和弹性预紧单元能够使内电机组件在直线轴承组件内沿轴向往复运动，实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换，从而实现对刀座组件的驱动控制。此部分结构（较常规伺服刀塔）可以在常规功能基础上增加动力刀塔的功能，实现一个电机实现两种功能，缩小刀塔体积，节约成本。进一步，为了实现内电机组件的轴向运动以及减小运动时轴向的阻力，所述直线轴承组件包括沿轴线依次连接的衬套、第一直线轴承和调整垫，所述衬套和调整垫分别同轴设置在第一直线轴承的前后两端，且衬套外侧与外电机转子固定连接，内侧与内电机壳体滑动连接；第一直线轴承内圈与内电机壳体滑动连接，外圈与外电机转子固定连接；调整垫两个端面分别与第一直线轴承和后压板接触，用于调整装配间隙。通过直线轴承将轴向的滑动转化为圆周方向的转动，从而减小轴向的阻力。用较少的传动组件实现了径向和轴向的两种功能。进一步，为了实现第二转矩的输出，所述内电机组件还包括内电机壳体、内电机定子绕组、内电机转子和内电机输出主轴，所述内电机转子两端分别通过内轴承组件和外轴承组件与内电机壳体连接，所述内轴承组件内侧抵在弹性预紧单元上，所述外轴承组件外侧设有锥形端盖，所述伸缩驱动单元的端部抵接在锥形端盖上；所述内电机转子固定在内电机壳体内部的内电机输出主轴上，所述内电机定子绕组同轴设置在内电机转子和内电机壳体之间，所述内电机输出主轴一端向外延伸形成第二转矩输出端。此结构能在电机或者系统失电时，启动自动预警，防止电机失去动力时刀塔松动，能起到预防撞机的作用，使刀塔更加稳定。进一步，所述内电机壳体和内电机定子绕组之间还设有水冷结构，所述水冷结构包括水冷套筒，所述水冷套筒的外壁上设有水冷循环槽，所述水冷循环槽与内电机壳体内壁密封连接。内电机转速较高，发热明显，且嵌套在外电机转子内部，不好散热，故需要添加水冷单元。作为优选，所述水冷循环槽为环状或螺旋状结构。可以让刀塔电机在高速或者大扭矩切屑时所产生的的高热迅速排散，能长时间适应高强度的加工动作。进一步，为了实现内电机组件的轴向伸缩运动，所述伸缩驱动单元包括液压缸和伸缩挡块，所述液压缸的缸体固定在衬套的内壁上，所述液压缸的推杆端部与伸缩挡块固定连接，能够带动伸缩挡块沿轴线往复运动；所述伸缩挡块的内壁为与锥形端盖匹配的锥形结构。锥形结构的端部容易实现装配配合，在液压缸回缩时也容易实现分离。伸缩挡块的轴截面为楔形，便于实现限位和向内推动内电机组件；液压缸和伸缩挡块的结构也可以采用多种形式，伸缩挡块可以为整体的环形结构，在环形结构的圆周上均匀设置多个液压缸，保证推力的平衡；伸缩挡块也可以是间隔的多个弧形挡块，每个弧形挡块均设置一个液压缸进行推动，从而使锥形端盖上受力均匀。进一步，所述外电机组件包括外电机壳体、外电机定子绕组和外电机转子，所述外电机转子两端分别通过内轴承和外轴承转动连接在外电机壳体的内侧，所述外电机定子绕组设置在外电机壳体和外电机转子之间，且与外电机壳体固定连接；所述外电机转子向外延伸出外电机壳体形成第一转矩输出端。进一步，所述外电机壳体的前端设有向外电机转子一侧弯折的前端盖，所述前端盖与外轴承之间设有环形的前压板，所述外电机壳体的后端设有后压板和后端盖，所述后端盖盖合在外电机壳体的后端，所述后压板设置在内轴承和后端盖之间，为了控制外电机转子的转动角度，后端盖的外侧还设有角度编码器。进一步，所述刀盘组件包括刀盘、第二直线轴承和刀号牌，所述刀盘固定连接在外电机转子的第一转矩输出端上，所述刀盘的外圆周上设有多个沿径向延伸的刀座槽，所述刀座槽内用于安装不同型号的刀具；所述第二直线轴承的外圈与刀盘固定，内圈与内电机输出主轴配合，且内电机输出主轴能够沿第二直线轴承轴向滑动。大大节省了动作空间，减少了多余的齿轮机构。进一步，所述刀座组件包括动力刀座、刀座连接轴以及第二传动齿轮，所述刀座连接轴通过轴承转动连接在刀盘的刀座槽内，刀座连接轴一端沿径向延伸至刀盘的内腔且端部固定连接第二传动齿轮，所述第二传动齿轮用于与第一传动齿轮啮合；所述刀座连接轴另一端与设置在刀座槽内的动力刀座固定连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种基于双转子电机的刀塔，尤其是动力刀塔，采用双转子电机，具有两个转子从而实现两个转矩的输出，满足刀塔的单电机双传动的使用场合，简化了驱动装置的结构；另外，其中一个转矩输出端还具有两个不同的转矩输出位置，可以实现与刀座组件的通断切换。由于内电机组件和外电机组件具有独立的电磁结构，因此可以实现单一转矩的输出，从而实现刀盘和刀具的分别控制。本专利技术较常规刀塔而言，首先在体积上大大减小，能增加机床的工作行程；采用了这种电机减少了驱动刀座工作时所需要的传动电机和液压机构，节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双转子电机的刀塔，其特征在于：包括双转子电机、刀盘组件和刀座组件，所述双转子电机包括外电机组件、内电机组件以及输出位置切换组件，其中，所述外电机组件用于输出第一转矩，且与刀盘组件传动连接，通过第一转矩驱动刀盘组件转动；所述内电机组件转动连接在外电机组件的内侧用于输出与第一转矩同侧的第二转矩，且与刀座组件传动连接；所述第二转矩具有转矩第一输出位置和转矩第二输出位置，在转矩第一输出位置时，所述内电机组件处于沿轴线向外伸出状态，使第二转矩输出至刀座组件上，驱动刀座组件动作；在转矩第二输出位置时，所述内电机组件处于沿轴线向内缩回状态，使第二转矩输出与刀座组件分离，停止驱动刀座组件动作；所述输出位置切换组件设置在内电机组件内部，用于实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双转子电机的刀塔，其特征在于：包括双转子电机、刀盘组件和刀座组件，所述双转子电机包括外电机组件、内电机组件以及输出位置切换组件，其中，所述外电机组件用于输出第一转矩，且与刀盘组件传动连接，通过第一转矩驱动刀盘组件转动；所述内电机组件转动连接在外电机组件的内侧用于输出与第一转矩同侧的第二转矩，且与刀座组件传动连接；所述第二转矩具有转矩第一输出位置和转矩第二输出位置，在转矩第一输出位置时，所述内电机组件处于沿轴线向外伸出状态，使第二转矩输出至刀座组件上，驱动刀座组件动作；在转矩第二输出位置时，所述内电机组件处于沿轴线向内缩回状态，使第二转矩输出与刀座组件分离，停止驱动刀座组件动作；所述输出位置切换组件设置在内电机组件内部，用于实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换。


2.如权利要求1所述的基于双转子电机的刀塔，其特征在于：所述输出位置切换组件包括伸缩驱动单元、弹性预紧单元和直线轴承组件，所述内电机组件设置在直线轴承组件内侧，且伸缩驱动单元抵接在内电机组件的第二转矩输出端的外侧，所述弹性预紧单元弹性支撑在内电机组件远离第二转矩输出端的一侧，通过伸缩驱动单元和弹性预紧单元能够使内电机组件在直线轴承组件内沿轴向往复运动，实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换。


3.如权利要求2所述的基于双转子电机的刀塔，其特征在于：所述直线轴承组件包括沿轴线依次连接的衬套、第一直线轴承和调整垫，所述衬套和调整垫分别同轴设置在第一直线轴承的前后两端，且衬套外侧与外电机转子固定连接，内侧与内电机壳体滑动连接；第一直线轴承内圈与内电机壳体滑动连接，外圈与外电机转子固定连接；调整垫两个端面分别与第一直线轴承和后压板接触，用于调整装配间隙。


4.如权利要求3所述的基于双转子电机的刀塔，其特征在于：所述内电机组件还包括内电机壳体、内电机定子绕组、内电机转子和内电机输出主轴，所述内电机转子两端分别通过内轴承组件和外轴承组件与内电机壳体连接，所述内轴承组件内侧抵在弹性预紧单元上，所述外轴承组件外侧设有锥形端盖，所述伸缩驱动单元的端部抵接在锥形端盖上；所述内电机转子固定在内电机壳体内部的内电机输出主轴上，所述内电机定子绕组同轴设置在内电机转子和内电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐先宜，陈健，顾勇，刘逸凯，
申请(专利权)人：机械科学研究总院江苏分院有限公司，常州塔尖数控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32