CN102962682A - 精密齿轮传动式a/c轴双摆角数控铣头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密齿轮传动式A/C轴双摆角数控铣头，其主轴座连接于垂直传动轴下端，垂直传动轴的上段置于机床滑枕内，电主轴通过水平转动轴安装于主轴座，垂直传动轴通过C轴传动机构连接机床滑枕内的C轴伺服电机，水平转动轴通过A轴传动机构连接机床滑枕内的A轴伺服电机，A轴传动机构包括机床滑枕内的主、从动A轴齿轮以及设于主轴座内的主、从动A轴锥齿轮，从动A轴齿轮与主动A轴锥齿轮同轴并通过处于垂直传动轴轴孔中心的中间轴连接。本发明电主轴绕C轴转动的传动机构设于滑枕内，绕A轴摆动的传动机构分别设于主轴座和滑枕内，简化了铣头内部结构，缩小了体积，整体结构更合理，更机动灵活，提高了机床加工精度和扩大了加工范围。

Description

精密齿轮传动式A/C轴双摆角数控铣头

（一）技术领域：

本发明涉及机床铣削动力头，具体为一种精密齿轮传动式A/C轴双摆角数控铣头。

（二）背景技术：

五轴联动数控机床作为复杂曲面加工的关键设备，在航空航天、汽车、模具等各领域的需求日渐增长。A/C轴双摆角铣头作为五轴联动数控机床的核心部件，一直是国内外各机床厂家研究的重点。国外专业厂家A/C轴双摆角铣头技术已经非常成熟，而国内A/C轴双摆角铣头主要依赖进口，开发一种实用经济型A/C轴双摆角铣头具有重要的意义。

目前国内生产的齿轮传动A/C轴双摆角铣头存在传动方式设计不合理，加工精度低，铣头体积大不灵活等缺点，严重影响机床的加工范围和加工质量。

（三）发明内容：

为克服传统设计的不足，本发明的目的是提出了一种体积小、转动灵活、精度高的精密齿轮传动式A/C轴双摆角数控铣头。

能够实现上述目的的精密齿轮传动式A/C轴双摆角数控铣头，包括电主轴和主轴座，所不同的是所述主轴座连接于垂直传动轴下端，所述垂直传动轴的上段置于机床滑枕内，所述电主轴通过左、右水平转动轴安装于主轴座，所述垂直传动轴通过C轴传动机构连接机床滑枕内的C轴伺服电机，所述水平转动轴通过A轴传动机构连接机床滑枕内的A轴伺服电机。

所述C轴传动机构至少包括一对啮合的主动C轴齿轮和从动C轴齿轮和C轴减速器，从动C轴齿轮与垂直传动轴同轴连接，主动C轴齿轮通过C轴减速器连接C轴伺服电机；所述A轴传动机构包括设于机床滑枕内的至少一对啮合的主动A轴齿轮、从动A轴齿轮和A轴减速器以及设于主轴座内的至少一对啮合的主动A轴锥齿轮和从动A轴锥齿轮，主动A轴齿轮通过A轴减速器连接A轴伺服电机，从动A轴锥齿轮与左或右水平转动轴同轴固连，从动A轴齿轮与主动A轴锥齿轮同轴并通过处于垂直传动轴轴孔中心的中间轴连接。

从上述结构中可以看出，在本发明中，所述主轴座即电主轴绕C轴（垂直于水平面的轴）轴线旋转是通过C轴伺服电机——C轴减速器——主动C轴齿轮——从动C轴齿轮——垂直传动轴的传动链实现；所述电主轴绕A轴（垂直于垂直面的轴）轴线上下摆动是通过A轴伺服电机——A轴减速器——主动A轴齿轮——从动A轴齿轮——中间轴——主动A轴锥齿轮——从动A轴锥齿轮——左或右水平转动轴的传动链实现。

电主轴绕C轴轴线的旋转与绕A轴轴线的上下摆动之合成运动，可以实现上下、前后、左右任意空间位置的加工而成为万能铣头。

在C轴减速器传动比不变的情况下，为将C轴伺服电机的高转速转化为电主轴绕C轴轴线转动的大扭矩，所述主、从动C轴齿轮之间的传动比设置为小于1。

同理，在A轴减速器传动比不变的情况下，为将A轴伺服电机的高转速转化为电主轴绕A轴轴线摆动的大扭矩，所述主、从动A轴齿轮之间的传动比设置为小于1。

为实现精密传动，所述主、从动C轴齿轮和主、从动A轴齿轮以及主、从动A轴锥齿轮均采用精密调隙齿轮副。

常规设计中，所述主、从动A轴锥齿轮之间的传动比设置为1。

本发明的优点：

1、本发明精密齿轮传动式A/C轴双摆角数控铣头中，电主轴绕C轴转动的传动机构设于机床滑枕内，绕A轴摆动的传动机构分别设于主轴座和机床滑枕内，简化了铣头内部结构，缩小了铣头体积，使铣头的整体结构更趋于合理，运动更机动灵活。

2、本发明中的齿轮传动机构均采用精密调隙齿轮副，从而实现对工件的精密加工。

（四）附图说明：

图1为本发明的一种实施方式的工作原理结构示意图。

图号标识：1、电主轴；2、主轴座；3、垂直传动轴；4、机床滑枕；5、水平转动轴；6、C轴伺服电机；7、A轴伺服电机；8、主动C轴齿轮；9、从动C轴齿轮；10、C轴减速器；11、主动A轴齿轮；12、从动A轴齿轮；13、主动A轴锥齿轮；14、从动A轴锥齿轮；15、A轴减速器；16、中间轴；17、C轴联轴器；18、A轴联轴器。

（五）具体实施方式：

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明：

本发明精密齿轮传动式A/C轴双摆角数控铣头主要由电主轴1和主轴座2构成，所述电主轴1置于底部向内呈凹形的主轴座2凹腔内，电主轴1的轴体通过左、右水平转动轴5与轴承与主轴座2连接安装，所述主轴座2连接在垂直传动轴3底部，而垂直传动轴3的轴体通过轴承安装于机床滑枕4内，所述电主轴1的加工范围由主轴座2绕C轴轴线的转动和电主轴1绕A轴轴线的摆动合成确定，如图1所示。

所述主轴座2绕C轴轴线的转动由设于机床滑枕4内的C轴传动机构作用于垂直传动轴3上而实现。所述C轴传动机构由主动C轴齿轮8、从动C轴齿轮9和C轴减速器10构成，从动C轴齿轮9与垂直传动轴3同轴固定连接，主动C轴齿轮8设于垂直传动轴3一侧并与从动C轴齿轮9啮合，主动C轴齿轮8向上连接C轴减速器10的输出轴，所述C轴传动机构的动力为设于C轴减速器10上方的C轴伺服电机6，C轴减速器10的输入轴通过C轴联轴器17连接C轴伺服电机6的输出轴；其中主动C轴齿轮8为斜齿小齿轮，从动C轴齿轮9为斜齿大齿轮，从而主动C轴齿轮8与从动C轴齿轮9之间的传动比小于1，以实现主轴座2的大扭矩输出；主动C轴齿轮8和从动C轴齿轮9制作为精密调隙齿轮副，以实现精密传动，如图1所示。

所述电主轴1绕A轴轴线的转动由分别设于机床滑枕4内和主轴座2内的A轴传动机构作用于水平传动轴5上而实现。设于机床滑枕4的A轴转动机构由主动A轴齿轮11、从动A轴齿轮12和A轴减速器15构成，从动A轴齿轮12同轴设于垂直传动轴3上方，主动A轴齿轮11设于垂直传动轴3另一侧并与从动A轴齿轮12啮合，主动A轴齿轮11向上连接A轴减速器15的输出轴，所述A轴传动机构的动力为设于A轴减速器15上方的A轴伺服电机7，A轴减速器15的输入轴通过A轴联轴器18连接A轴伺服电机7的输出轴；设于主轴座2内的A轴传动机构为一对相互啮合的主动A轴锥齿轮13和从动A轴锥齿轮14，主动A轴锥齿轮13设于主轴座2凹腔顶部的座壳内并与从动A轴齿轮12同轴，从动A轴锥齿轮14设于主轴座2凹腔侧部的座壳内并与左或右水平转动轴5同轴连接，垂直传动轴3的中心轴孔内同轴设置中间轴16，中间轴16上端伸出垂直传动轴3连接从动A轴齿轮12，中间轴16下端伸出垂直传动轴3并伸进主轴座2凹腔顶部连接主动A轴锥齿轮13；其中主动A轴锥齿轮13和从动A轴锥齿轮14之间传动比为1，主动A轴齿轮11为斜齿小齿轮，从动A轴齿轮12为斜齿大齿轮，从而主动A轴齿轮11与从动A轴齿轮12之间的传动比小于1，以实现电主轴1的大扭矩输出；主动A轴齿轮11和从动A轴齿轮12、主动A轴锥齿轮13和从动A轴锥齿轮14同样制作为精密调隙齿轮副，以实现精密传动，如图1所示。

Claims (5)

1.精密齿轮传动式A/C轴双摆角数控铣头，包括电主轴（1）和主轴座（2），其特征在于：所述主轴座（2）连接于垂直传动轴（3）下端，所述垂直传动轴（3）的上段置于机床滑枕（4）内，所述电主轴（1）通过左、右水平转动轴（5）安装于主轴座（2），所述垂直传动轴（3）通过C轴传动机构连接机床滑枕（4）内的C轴伺服电机（6），所述水平转动轴（5）通过A轴传动机构连接机床滑枕（4）内的A轴伺服电机（7）；所述C轴传动机构至少包括一对啮合的主、从动C轴齿轮（8、9）和C轴减速器（10），从动C轴齿轮（9）与垂直传动轴（3）同轴连接，主动C轴齿轮通过C轴减速器（10）连接C轴伺服电机（6）；所述A轴传动机构包括设于机床滑枕内（4）的至少一对啮合的主、从动A轴齿轮（11、12）和A轴减速器（15）以及设于主轴座（2）内的至少一对啮合的主、从动A轴锥齿轮（13、14），主动A轴齿轮（11）通过A轴减速器（15）连接A轴伺服电机（7），从动A轴锥齿轮（14）与左或右水平转动轴（5）同轴固连，从动A轴齿轮（12）与主动A轴锥齿轮（13）同轴并通过处于垂直传动轴（3）轴孔中心的中间轴（16）连接。

2.根据权利要求1所述精密齿轮传动式A/C轴双摆角数控铣头，其特征在于：所述主、从动C轴齿轮（8、9）之间的传动比小于1。

3.根据权利要求1所述精密齿轮传动式A/C轴双摆角数控铣头，其特征在于：所述主、从动A轴齿轮（11、12）之间的传动比小于1。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述精密齿轮传动式A/C轴双摆角数控铣头，其特征在于：所述主、从动C轴齿轮（8、9）、主和从动A轴齿轮（11、12）以及主、从动A轴锥齿轮（13、14）均为精密调隙齿轮副。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述精密齿轮传动式A/C轴双摆角数控铣头，其特征在于：所述主、从动A轴锥齿轮（13、14）之间的传动比等于1。