基于傳統模式下的新型動力刀座設計與研究

摘 要：目前用于車床和銑床的動力刀座組件主要包括外殼、驅動裝置、主動軸和多個主軸，其中外殼主要由側板和端板組裝而成，形成了腔體形式的外殼，容易降低動力刀座的整體剛性，并且在操作期間容易產生振動，導致車床和銑床的切屑精度降低，另外主軸的速度無法提升，并且由于是腔體形式的結構，導致缺少支撐力，刀具容易磨損，這都會給使用者帶來損失。由此設計了一種由驅動裝置、箱體和底座組成的新型動力刀座裝置，該刀座結構簡單、整體結構強度高、安裝及拆卸方便、成本低，很大程度上提高了加工效率與精度。

關鍵詞：機床;動力刀座;精度;底座

一、背景技術

隨著數控機床的廣泛應用，特種機床，組合機床及其通用部件的數控率也在不斷提高，然而，目前在車床和銑床中使用的動力刀座組件大多數是腔體的形式，容易導致動力刀座整體剛性較差，在工作的過程中容易產生震動，導致車銑機床的切屑精度降低，此外主軸的轉速提不上去，并且由于是腔體形式的結構，導致缺少支撐力，刀具容易磨損，這都會給使用者帶來損失。

二、基本設計思路

針對上述問題，我們設計發明了本實用新型動力刀座裝置，要解決的技術問題是為企業實際生產提供新型結構簡單，整體結構強度高，安裝及拆卸方便，成本低，降低振動幅度，增加整體的工作精度，適用范圍廣，使用壽命長，具有安全可靠作用的新型動裝刀座裝置。

與傳統動力刀座裝置相比該裝置主要由以下三個部分組成：驅動裝置、箱體和底座。使用時，通過所設的底座，并在底座上開設安裝螺孔，可方便將本動力刀座裝置安裝到機架的指定位置處;通過所設的伺服電機作為動力源來帶動轉軸旋轉，可使得本動力刀座裝置的整體動力穩定;而通過在轉軸上設置的兩個主動錐齒輪和設置在主軸上的從動錐齒輪配合，可帶動主軸進行旋轉;通過在底座上設置的卡槽，可方便將箱體配合到底座上;而通過在卡槽內底部設置的第一減震墊片，可減少在使用時機架的振動對箱體的影響;通過在底座上嵌設的第二定位螺釘，可增加箱體和底座之間的連接強度;通過在固定板和箱體配合的那一面上設置第二減震墊片，可避免伺服電機在使用時所產生的振動對箱體的影響，從而可有效的增加本動力刀座裝置在工作時的加工精度;通過所設的軸承座和設置在軸承座內的第一軸承，以及設置的定位桿和定位板，可對轉軸起到有效的支撐和固定作用，增加轉軸在旋轉時的穩定性，避免轉軸在旋轉時出現軸心線偏離的情況發生;通過所設的軸承套，并在軸套套內設置與主軸相配合的軸承，可增加主軸在旋轉時的穩定性。

三、科學性先進性

與現有技術相比，本實用新型發明在以下幾個方面都具有明顯技術優勢：

（一）動力刀座裝置的整體動力穩定

設置底座，并在底座上開設安裝螺孔，可方便將本動力刀座裝置安裝到機架的指定位置處，通過所設的伺服電機作為動力源來帶動轉軸旋轉，提高刀座裝置的整體動力穩定性。

（二）機架振動對箱體的影響減小

在底座上設置的卡槽，可方便將箱體配合到底座上，而通過在卡槽內底部設置的第一減震墊片，可減少在使用時機架的振動對箱體的影響。

（三）箱體和底座之間的連接強度增大

在底座上嵌設的第二定位螺釘，可增加箱體和底座之間的連接度。

（四）加工精度提高

在固定板和箱體配合的那一面上設置第二減震墊片，可避免伺服電機在使用時所產生的振動對箱體的影響，從而可有效的增加本動力刀座裝置在工作時的加工精度。

（五）主軸在旋轉時的穩定性增強

通過設置軸承座和設置在軸承座內的第一軸承，以及設置的定位桿和定位板，可對轉軸起到有效的支撐和固定作用，增加轉軸在旋轉時的穩定性，避免轉軸在旋轉時出現軸心線偏離的情況發生。通過所設的軸承套，并在軸套套內設置與主軸相配合的軸承，可增加主軸在旋轉時的穩定性。

四、推廣前景及市場分析

伴隨著加工件的日益復雜化、精度等級以及加工效率的提高，高結構強度、高工作精度成為車床動力刀座裝置必備的條件，以順應新時代加工方式的需求。

傳統車床動力刀座裝置外殼主要由側板和端板拼裝而成，這樣構成腔體形式的外殼，容易導致動力刀座整體剛性較差，在工作的過程中容易產生震動，導致車銑機床的切屑精度降低。此外主軸的轉速提不上去，導致缺少支撐力，刀具容易磨損，這都會給使用者帶來損失。所以企業在原有加工基礎上，急需一種改進型動力刀座裝置，來降低企業生產成本，提高生產質量。

（一）全球市場分析

根據調查結果顯示，2005年全球動力刀座市場約10億元人民幣的銷售總額，2010年銷售總額增長到約14億元人民幣，到2016年當年銷售總額已增長到20億元人民幣左右，未來10年隨著加工產業的不斷升級必將帶動動力刀座市場每年以5%-10%的增長，到2026年全球市場將達到約40億元人民幣的規模。

（二）國內市場及行業細分市場

國內在高端精密加工領域起步較晚但發展很快，行業數據顯示2008年以前動力刀座市場維持在5億元人民幣左右，但2008年以后隨著國家對精密加工零件需求越來越大加快產業升級步伐和廣大民營企業為求企業轉型持續加大對高端精密機床的投入，動力刀座市場也呈現快速增長，到2016年國內當年動力刀座市場已達到約10億元人民幣，約占全球市場的40%。未來10年到2026年國內動力頭市場將達到約20億元規模，屆時約占全球50%的份額。

國內行業細分的超精密動力刀座領域乃至全球領域都尚屬空白。就目前國內所涉及行業市場，此類超精密動力刀座至少有過千萬的市場。

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[4]馬仕龍，李兆維，劉春時.動力刀架的動力刀座接口研究[J].機械設計與制造，2010（12）.

作者簡介：閆佳兵（1985-），男，遼寧葫蘆島人，本科，講師，研究方向：船舶動力工程技術。