用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件

《用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件》是瀋陽建築大學於2008年9月1日申請的發明專利，該專利的申請號為2008100130480，公布號為CN101352896，公布日為2009年1月28日，發明人是吳玉厚、張珂、陸峰、郭樺、蔣超霞、趙德宏、劉春時、韓麟。

《用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件》涉及一種機械設備其切削主軸切削運動和主軸繞垂直方向的旋轉分度運動由同一部伺服電機驅動。伺服電機通過齒形帶驅動傳動軸，傳動軸通過錐齒輪驅動切削主軸，在主軸箱與支撐箱體和主軸箱與傳動軸齒輪之間分別安裝有離合裝置，機構通過離合狀態的變化分別實現主電機對切削主軸和切削主軸箱體的驅動，從而實現使用一部電機實現對石材切削刀具的驅動和實現主軸的旋轉分度功能。該發明的複合切削部件使用同一部伺服電機實現了切削主軸的切割運動和切割主軸繞垂直方向的旋轉運動。

2014年11月6日，《用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件》獲得第十六屆中國專利金獎。

（概述圖為《用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件
• 公布號：CN101352896
• 公布日：2009年1月28日
• 申請號：2008100130480
• 申請日：2008年9月1日
• 申請人：瀋陽建築大學
• 地址：遼寧省瀋陽市渾南新區渾南東路9號瀋陽建築大學發明人：
• 發明人：吳玉厚、張珂、陸峰、郭樺、蔣超霞、趙德宏、劉春時、韓麟
• 分類號：B28D1/04（2006.01）
• 代理機構：瀋陽技聯專利代理有限公司
• 類別：發明專利
• 代理人：王德榮

專利背景

天然石材由於具有質感好、外觀莊重、機械及物理化學性能良好（如耐壓、耐磨及耐腐蝕）等優點，自古以來就是一種優良的建築材料。石材作為一種硬脆性材料，相對於普通的金屬切削具有不同的切削特性和切削工藝要求。尤其是對於石材的車削加工，由於石材屬於脆性材料且製品體積一般都比較大，加工過程中不適合高速旋轉，所以並不適於使用普通的金屬車削車刀，而是採用圓盤鋸片刀具，通過鋸片的高速旋轉來獲得切削所需要的切削速度，通常是由三項異步電機通過帶傳動來實現車削鋸片的高速旋轉的。同時在切割加工過程中會產生很大的振動，因此為了減少切削振動的影響，其主切削電機與切削主軸之間一般都通過帶傳動，沿著固定的方向切割，其主切削電機功率一般在10-25千瓦之間。但對於羅馬柱、螺旋柱等異型石材製品，常常要求切削鋸片能夠在不同的角度進行割切，因而需要切削主軸能夠繞垂直方向進行旋轉分度。2008年9月前中國國內外能夠提供車削工作頭繞垂直方向進行旋轉分度的工具機都採用動龍門結構，將車削電機和車削主軸安裝在同一個工作平台上，在工作平台與垂直滑鞍之間通過一個伺服電機驅動渦輪蝸桿機構進行旋轉分度，這種結構使得工具機工作頭在橫樑滑鞍下的垂直高度至少達到1米，這必然要增加工具機的整體高度，增加工具機成本，同時這種結構使得垂直滑鞍的負載質量較大，穩定性較差。

發明內容

專利目的

《用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件》的目的在於提供一種用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件，其切削主軸的切削運動和主軸繞垂直方向的旋轉分度運動由同一部伺服電機驅動，實現切削工具的旋轉運動和切削主軸繞垂直方向的旋轉分度運動。

技術方案

《用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件》所述切削部件由一部大功率伺服電機通過一個帶傳動機構、錐齒輪傳動機構和液壓夾緊機構，實現對石材切削加工和切削主軸旋轉分度的驅動。伺服電機通過齒形帶驅動傳動軸，傳動軸通過圓錐齒輪、驅動切削主軸，在主軸箱與支撐箱體和主軸箱與傳動軸齒輪之間分別安裝有離合裝置。

如上所述的用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件：當液壓油路使離合裝置的下圈與上圈合在一起時，主軸箱與支撐箱體固定在一起，羅盤與構件之間的離合裝置分開，切削主軸可以自由旋轉，使主電機通過傳動齒輪驅動切削鋸片；當液壓油路使離合裝置的下圈與上圈分開時，主軸箱可以相對支撐箱體發生相對迴轉，離合裝置使羅盤與構件合在一起，這時主軸箱隨著傳動軸運動，伺服電機通過齒形帶驅動主軸箱旋轉分度。

改善效果

1.《用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件》的複合切削部件使用同一部伺服電機實現了切削主軸的切割運動和切割主軸繞垂直方向的旋轉運動，從而比傳統結構節約了一部電機。

2.該發明的複合切削部件是將主電機繞主軸方向的旋轉運動轉化為切削主軸沿垂直方向的旋轉運動，該部件可以安裝在龍門橫樑的側面，從而使龍門加工工具機的整體高度減小，使工具機結構更加合理、可靠。

3.該發明的複合車削部件主軸箱的旋轉分度的運動是由伺服電機通過齒形帶傳動直接驅動傳動主軸實現的，其分度精度可達20′，比傳統的渦輪蝸桿傳動機構具有更好的傳動精度。

附圖說明

圖1是《用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件》複合切削部件的主視圖；

圖2是該發明複合切削部件主軸箱旋轉90°後的側視圖。

權利要求

《用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件》所述切削部件由一部大功率伺服電機通過一個帶傳動機構、錐齒輪傳動機構和液壓夾緊機構，實現對石材切削加工和切削主軸旋轉分度的驅動，其特徵在於：伺服電機（1）通過齒形帶驅動傳動軸（5），傳動軸（5）通過圓錐齒輪（28）、第二圓錐齒輪（32）驅動切削主軸，切削主軸（23）的端面通過緊固件（39）固定切削刀具（38），在主軸箱（19）與支撐箱體（9）之間安裝有第一離合裝置和第一液壓夾緊機構，主軸箱（19）與第一圓錐齒輪（28）之間安裝有第二離合裝置（20）和第二液壓夾緊機構；第一液壓夾緊機構的下圈（16）固定在主軸箱（19）上，第一液壓夾緊機構的上圈（13）固定在支撐箱體（9）上；當第一離合裝置使第一液壓夾緊機構的下圈（16）與上圈（13）合在一起螺栓（12）緊固時，主軸箱（19）與支撐箱體（9）固定在一起，第一圓錐齒輪（28）與主軸箱（19）之間的第二離合裝置（20）使第二液壓夾緊機構分開，切削主軸可以自由旋轉，使伺服電機通過第一圓錐齒輪（28）驅動切削刀具；當液壓油路（14）供油，第一離合裝置使第一液壓夾緊機構的下圈（16）與上圈（13）分開，主軸箱（19）相對支撐箱體（9）發生相對迴轉，第二離合裝置（20）使第二夾緊機構夾緊，第一圓錐齒輪（28）與主軸箱（19）固定在一起，主軸箱隨著傳動軸（5）運動，伺服電機通過齒形帶驅動主軸箱旋轉分度。

實施方式

用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件，包括一部大功率伺服電機、帶傳動機構、傳動軸與支撐箱體、主軸箱及切削主軸等部件，傳動軸與切割主軸之間安裝由錐齒輪傳動機構。其中在主軸箱與支撐箱體之間及主軸箱與錐齒輪機構的主動輪之間還安裝有兩套液壓夾緊機構，通過同一個液壓油路控制。

部件通過液壓機構的控制，分別實現電機對主切削運動的驅動和對主軸箱體的旋轉分度運動的驅動。當主軸箱與支撐箱體夾緊時，主軸箱與傳動齒輪之間的夾緊機構就會鬆開，這時主軸箱與支撐箱體組成固定部件，伺服電機通過齒形帶將主運動傳遞給傳動軸，傳動軸再通過錐齒輪傳動機構將運動傳遞給切削主軸，從而實現將電機沿水平面的旋轉運動輸出為切削主軸沿垂直面的切割運動。

當主軸箱與支撐箱體之間的液壓夾緊裝置鬆開時，主軸箱與傳動齒輪的主動輪之間的液壓夾緊裝置加緊，使得主軸箱與支撐箱之間可以發生相對滑動，主軸箱與傳動軸組成同一個部件，由伺服電機驅動通過齒形帶傳動，實現主軸箱體的旋轉分度運動。

圖1為該發明複合切削部件的主視圖，主電機1為一個大功率伺服電機，安裝在固定機架3上，固定機架3固定在支撐箱體9上；伺服電機1的輸出軸上連著齒形帶輪2，帶輪與齒形帶輪4構成帶傳動機構，將運動傳遞給傳動軸5；傳動軸5的一端通過支撐軸承8、軸承端蓋7和緊固螺母6安裝在主支撐箱體9的上端；傳動軸5的另一端安裝有圓錐齒輪28，通過軸承17和端蓋18安裝在連線件11上；連線件11通過兩個對擰的螺母10支撐並固定在支撐箱體9的上端；圓錐齒輪28與圓錐齒輪32構成齒輪傳動機構，將傳動軸5繞垂直方向的旋轉運動轉化為切削主軸23沿垂直方向的旋轉運動，圓錐齒輪32通過健31、軸套30、螺栓29和33固定在切削主軸23上；羅盤21與構件18之間的離合裝置20分開，切削主軸可以自由旋轉，切削主軸23的一端通過軸承26、軸套24、螺母22、軸承端蓋25、27固定在主軸箱19上，切削主軸23的另一端同樣通過軸承36、軸套、螺母34、軸承端蓋35、37固定在主軸箱19上，切削主軸23的端面通過緊固件39固定切削刀具38，主軸箱19上安裝有刀具38的防護罩；其主軸箱19與支撐箱體的連線件11之間安裝有頂針軸承15，使得主軸箱19可以相對支撐箱體9發生旋轉運動，主軸箱19的上面還固定著一個液壓緊固裝置的下圈16，液壓緊固裝置的上圈13固定在支撐箱體9上，下圈16，上圈13通過離合裝置實現離合，在傳動軸5上的圓錐齒輪28與主軸箱19之間同樣有一個離合裝置20實現離合，它們的離合運動都是通過油路14實現的。

如圖1所示狀態，當離合裝置使液壓緊固裝置的下圈16與上圈13合在一起螺栓12緊固時，主軸箱19與支撐箱體9固定在一起，圓錐齒輪28與主軸箱19之間的離合裝置20分開，切削主軸可以自由旋轉，從而使主電機能夠通過傳動齒輪驅動切削刀具工作；

如圖2所示狀態，當液壓油路14供油，離合裝置使液壓緊固裝置的下圈16與上圈13分開，這時主軸箱19可以相對支撐箱體9發生相對迴轉。離合裝置20使合在一起，這時圓錐齒輪28與主軸箱19固定在一起，主軸箱隨著傳動軸5運動，伺服電機通過齒形帶驅動主軸箱旋轉分度。

榮譽表彰

2014年11月6日，《用於石材加工的單驅動可分度複合切削部件》獲得第十六屆中國專利金獎。