CN102091947A - 由交流永磁同步内转子力矩电机驱动的附件型双摆角铣头 - Google Patents

由交流永磁同步内转子力矩电机驱动的附件型双摆角铣头 Download PDF

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Abstract

一种由交流永磁同步内转子力矩电机驱动的附件型双摆角铣头，主要解决现有的双摆角铣头整体刚度差、结构复杂的问题。其特征在于：所述的叉形架(22)与主轴(24)均为一体式，所述的叉形架(22)上部有电机座(10)，电机座(10)顶部固定有连接板(8)，所述连接板(8)上部固定有用于连接主机的拉钉(7)、侧面有定位键(19)。该双摆角铣头具有结构简单、刚度高的特点，而且可以作为主机附件使用。

Description

由交流永磁同步内转子力矩电机驱动的附件型双摆角铣头
技术领域
 本发明涉及机械领域，尤其是由交流永磁同步内转子力矩电机驱动的附件型双摆角铣头。
背景技术
双摆角铣头是五轴联动数控机床中的关键部件，为了实现双摆角铣头高速驱动, 一般采用先进的力矩电机直接驱动技术, 可以省去齿轮等各中间环节, 并能得到高的动态性能和好的定位精度。目前力矩电机驱动的双摆角铣头，A轴多采用分体式叉形架或分体式主轴。图1 给出了采用分体式叉形架的双摆角铣头A轴结构示意图，其中叉形架由左耳件1、联接件2、右耳件3组成，采用螺钉把合并用键定位；图2 给出了采用分体式主轴的双摆角铣头A轴结构示意图，其中主轴由左半轴4、中间轴5、右半轴6组成，采用螺钉把合并用销定位。尽管以上两种方案机加、装配工艺性较好，但叉形架、主轴整体刚度较差，这样大大降低了铣头的刚度，也使结构更为复杂。
发明内容
为了克服现有的双摆角铣头整体刚度差、结构复杂的不足，本发明提供一种由交流永磁同步内转子力矩电机驱动的附件型双摆角铣头，该双摆角铣头具有结构简单、刚度高的特点，而且可以作为主机附件使用。
本发明的技术方案是：一种由交流永磁同步内转子力矩电机驱动的附件型双摆角铣头，包括叉形架、主轴、旋转接头组件，所述的叉形架与主轴均为一体式，所述的叉形架上部有电机座，电机座顶部固定有连接板，所述连接板上部固定有拉钉、侧面有定位键，电机座与叉形架之间设有轴承A，电机座内部通过法兰盘A固定有C轴电机定子，C轴电机转子通过下部的法兰盘C固定在叉形架上，旋转接头组件外圈固定在法兰盘上，内圈固定在下部的叉形架上，所述电机座与法兰盘C之间设有抱闸A；
所述叉形架两侧凹槽处分别装有法兰盘B，主轴通过轴承B安装在法兰盘B内，法兰盘B外侧有A轴电机定子，且A轴电机定子通过法兰盘E固定在叉形架上，A轴电机转子通过其内部的法兰盘D与主轴连接，所述主轴的右侧内部孔Ⅳ内有角度编码器，左侧内部孔Ⅲ内固定有旋转接头，且主轴与法兰盘E之间有抱闸B。
所述的叉形架上垂直于A轴的两端面上有孔Ⅰ，顶面上有孔Ⅱ，且孔Ⅰ与孔Ⅱ内部相通；所述主轴上部平行于轴线方向有平面Ⅴ，主轴上有过液孔孔Ⅵ、孔Ⅶ连通孔Ⅲ与平面Ⅳ。
本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，该双摆角铣头采用了一体式叉形架及一体式主轴，降低了机械装配和维护难度，提高了铣头整体刚度，使整体结构更加紧凑，具有反应速度快、特性线性好、共振频率高等优点，因而提高了系统的稳定性及静态动态精度，能够更好的应用于现代高档数控机床机械加工的需要。同时，由于增加了一个用于与主机联接的联接盘，可以作为附件供主机选配，降低了主机成本，也使主机机加范围扩大。
附图说明：
图1 是A轴采用分体式叉形架的双摆角铣头示意图；
图2 是A轴采用分体式主轴的双摆角铣头示意图；
图3 是双摆角铣头坐标系示意图；
图4 是本发明的结构示意图；
图5 是一体式叉形架结构示意图；
图6、图7 是一体式主轴结构示意图。
图中1-左耳件，2-连接件，3-右耳件，4-左半轴，5-中间轴，6-右半轴，7-拉钉，8-连接板，9-法兰盘A，10-电机座，11-C轴电机，12-抱闸A，13-轴承A，14-法兰盘B，15-A轴电机，16-角度编码器，17-抱闸B，18-轴承B，19-定位键，20-旋转接头组件，21-法兰盘C，22-叉形架，23-法兰盘D，24-主轴，25-旋转接头，26-电主轴，27-法兰盘E,28-法兰盘F，111-C轴电机定子，112-C轴电机转子，151-A轴电机定子，152-A轴电机转子，221-孔Ⅰ，222-孔Ⅱ，223-减重孔，241-平面Ⅰ，242-平面Ⅱ，243-平面Ⅲ，244-平面Ⅳ，245-孔Ⅲ，246-孔Ⅳ，247-孔Ⅴ，248-孔Ⅵ，249-孔Ⅶ，2410-平面Ⅴ。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由图4结合图3、5、6、7所示，一种由交流永磁同步内转子力矩电机驱动的附件型双摆角铣头，包括叉形架22、主轴24、旋转接头组件20，所述的叉形架22与主轴24均为一体式，其结构将在下面进行详细描述，这种一体式结构不同于以往分体式结构，使主轴刚度更好，使整体结构更加紧凑。所述的叉形架22上部有电机座10，电机座10顶部固定有连接板8，所述连接板8上部固定有拉钉7、侧面有定位键19，通过增加连接板8，其上的拉钉7和定位键19可用于与主轴的连接，使该铣头可以作为附件供主机选配，降低了主机成本，也使主机机加范围扩大。电机座10与叉形架22之间设有轴承A13，轴承A13自带位置检测元件，可以限定该铣头在±360o内绕C轴回转。电机座10内部有C轴电机11, C轴电机11为交流永磁同步内转子力矩电机，C轴电机定子111通过法兰盘A9与电机座10固定连接，C轴电机转子112通过下部的法兰盘C21固定在叉形架22上，可以带动叉形架22及下部组件绕C轴做±360o旋转。旋转接头组件20外圈固定在法兰盘9上，内圈固定在下部的叉形架22上；所述电机座10与法兰盘C21之间设有抱闸A12，这样，在铣头进行粗加工或紧急制动时抱闸A12可以锁死C轴。
所述叉形架22两侧凹槽处分别装有法兰盘B14，主轴24通过轴承B18安装在法兰盘B14内，轴承B18外部通过法兰盘F28定位。法兰盘B14外侧有A轴电机15 ，A轴电机15为交流永磁同步内转子力矩电机，A轴电机定子151通过法兰盘E27固定在叉形架22上，A轴电机转子152通过其内部的法兰盘D23与主轴24连接，这样，可使主轴24及其它组件绕A轴做±110o旋转。所述主轴24的右侧内部孔Ⅳ246内有角度编码器16，角度编码器16固定在主轴14上，左侧内部孔Ⅲ245内固定有旋转接头25，且主轴24与法兰盘E27之间有抱闸B17，在铣头进行粗加工或紧急制动时抱闸B17可以锁死A轴。
叉形架22垂直于A轴的两端面上均加工有孔Ⅰ221，叉形架顶面有孔Ⅱ222，孔Ⅰ221与孔Ⅱ222相通，用于输送电主轴26所用的气、液，叉形架22垂直于A轴的两端面上还分别有减重孔223。主轴24外径自两端部沿轴向至中部依次渐增加工出四个平面：平面Ⅰ241、平面Ⅱ242、平面Ⅲ243、平面Ⅳ244，其中平面Ⅰ241用于安装抱闸17；平面Ⅱ242用于安装法兰盘D23，而法兰盘D23连接A轴电机转子152及主轴24；平面Ⅲ243用于安装法兰盘F28，平面Ⅳ244用于安装轴承B18，法兰盘F28的作用是定位轴承B18。所述主轴24上部平行于轴线方向有平面Ⅴ2410；在主轴24回转中心，其一端加工有孔Ⅲ245，用于安装旋转接头25，另一端加工有孔Ⅳ246，用于安装角度编码器16，在垂直于孔Ⅲ245、孔Ⅳ246轴线方向上加工有孔Ⅴ247，用于安装电主轴26；主轴上还加工有过液孔孔Ⅵ248、孔Ⅶ249使得孔Ⅲ245与平面Ⅴ2410上的孔相通，这样，电主轴所用气、液通过孔Ⅶ249、孔Ⅵ248，经旋转接头25由管路连接至叉形架22上的孔Ⅰ221、孔Ⅱ222，再经旋转接头组件20，通过连接板8至主轴，由主机控制电主轴26。其中各孔的数量根据电主轴26管路及其它用途而定。
该附件型双摆铣头的工作方式为：主机通过拉钉7将铣头拉起，并利用定位键19定位，使铣头随主机运动，C轴电机11带动叉形架22绕C轴做±360°回转，A轴电机15带动主轴做±110°摆动，同时结合主机的运动，完成复杂形面工件的加工。

Claims (2)

1. 一种由交流永磁同步内转子力矩电机驱动的附件型双摆角铣头，包括叉形架(22)、主轴(24)、旋转接头组件(20)，其特征在于：所述的叉形架(22)与主轴(24)均为一体式，所述的叉形架(22)上部有电机座(10)，电机座(10)顶部固定有连接板(8)，所述连接板(8)上部固定有拉钉(7)、侧面有定位键(19)，电机座(10)与叉形架(22)之间设有轴承A(13)，电机座(10)内部通过法兰盘A(9)固定有C轴电机定子(111)，C轴电机转子(112)通过下部的法兰盘C(21)固定在叉形架(22)上，旋转接头组件(20)外圈固定在法兰盘(9)上，内圈固定在下部的叉形架(22)上，所述电机座(10)与法兰盘C(21)之间设有抱闸A(12)；
所述叉形架(22)两侧凹槽处分别装有法兰盘B(14)，主轴(24)通过轴承B(18)安装在法兰盘B(14)内，法兰盘B(14)外侧有A轴电机定子(151)，且A轴电机定子(151)通过法兰盘E(27)固定在叉形架(22)上，A轴电机转子(152)通过其内部的法兰盘D(23)与主轴(24)连接，所述主轴(24)左侧内部的孔Ⅳ(246)内有角度编码器(16)，右侧内部孔Ⅲ(245)内固定有旋转接头(25)，且主轴(24)与法兰盘E(27)之间有抱闸B(17)。
2.根据权利要求1所述的由交流永磁同步内转子力矩电机驱动的附件型双摆角铣头，其特征在于：所述的叉形架(22)上垂直于A轴的两端面上有孔Ⅰ(221)，顶面上有孔Ⅱ(222)，且孔Ⅰ(221)与孔Ⅱ(222)内部相通；所述主轴(24)上部平行于轴线方向有平面Ⅴ(2410)，主轴(24)上有过液孔孔Ⅵ(248)、孔Ⅶ(249)连通孔Ⅲ(245)与平面Ⅳ(2410)。
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