CN103659402A - 一种集成气动辅助排屑装置的双摆头 - Google Patents

一种集成气动辅助排屑装置的双摆头 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种集成气动辅助排屑装置的双摆头，包括：A轴运动装置，A轴运动装置至少包括A轴驱动单元、A轴护罩以及电主轴安装座；C轴运动装置，C轴运动装置至少包括C轴驱动单元、C轴轴承座、转轴以及旋转主体；旋转刀具装置，旋转刀具装置至少包括电主轴、刀具以及冷却管道；气动辅助排屑装置，气动辅助排屑装置至少包括吹气嘴和高压气体管道。根据本发明的双摆头，因所有电气用线以及冷却管道都走暗线，可以使得加工刀具旋转角度不受限制，并且可以加工出结构尺寸较大、型腔曲面较为复杂、不易加工成形的大型复杂铸件的铸型。另外，本发明设计了气动辅助排屑装置，可有效防止外部废屑的侵入，并对旋转刀具进行清洁，一定程度保证了加工设备的加工精度。

Description

一种集成气动辅助排屑装置的双摆头
技术领域
本发明涉及机械加工设备领域，特别地，涉及一种集成气动辅助排屑装置的双摆头。
背景技术
目前，应用于机械加工中心上的五轴运动系统中的双摆头，都采用盘式伺服电机作为C轴驱动装置和A轴驱动装置，并且所有的电气用线以及冷却管道都走明线，设置于双摆头的外部，当A轴和C轴两个运动系统工作时，盘式伺服电机的输出轴直接与被驱动的装置相连，带动加工工具进行精确的加工。此种双摆头运动装置结构设计虽然简单，但是由于线缆以及冷却管道都设置于外部，很大程度上限制了双摆头的旋转以及摆动空间，以致无法加工具有曲面、球面等复杂型腔的工件。因此很有必要提供一种能使加工刀具旋转角度不受限制，并且能够全方位加工复杂型腔面的双摆头运动装置。
另外，本发明涉及的双摆头也适用于加工非金属材料一类的加工设备，此类加工设备在对工件进行加工的过程中，会产生大量废屑，并对加工刀具造成污染，严重影响加工刀具及整个加工设备的工作质量。针对该问题本发明设计了气动辅助排屑装置，即在吹气管道通入高压气体直接对电主轴进行清洁，该吹气管道即高压气体管道走暗线，吹气嘴可随加工刀具自由摆动进行吹屑，实现全方位跟踪吹屑的目的，并有效解决废屑污染的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种集成气动辅助排屑装置的双摆头，以解决现有技术的运动系统因电气用线和冷却管道设置于外部而严重限制刀具加工角度和范围的问题。另外，本发明提供的双摆头还可以解决现有技术的无法全方位跟踪吹屑而带来的废屑污染问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种集成气动辅助排屑装置的双摆头，包括：A轴运动装置、C轴运动装置、旋转刀具装置以及气动辅助排屑装置。A轴运动装置至少包括A轴驱动单元、A轴左护罩、右护罩以及电主轴安装座。C轴运动装置至少包括C轴驱动单元、C轴轴承座、转轴以及旋转主体。旋转刀具装置至少包括电主轴、刀具以及冷却管道。气动辅助排屑装置至少包括吹气嘴和高压气体管道。
进一步地，C轴运动装置包括位于Z轴基座内部的C轴驱动单元以及安装于Z轴基座底部的C轴轴承座；C轴驱动单元通过螺栓固定于C轴轴承座，C轴轴承座的上下各安装有一副深沟球轴承，转轴通过深沟球轴承固定于C轴轴承座内部。旋转主体在底部通过螺栓直接固定于转轴上，旋转主体上面设计有线槽。
进一步地，A轴运动装置包括位于C轴旋转主体一侧的A轴驱动单元，A轴驱动单元直接与电主轴安装座通过螺栓固定，电主轴安装座通过两侧的轴承与旋转主体固定，电主轴安装座上部安装有堵头，电主轴安装座上设置有通长孔，并且电主轴安装座上设计有能允许冷却管道和高压气体管道通过的空间。A轴的左护罩以及右护罩固定于旋转主体上。旋转主体设计为上下两部分，下端的两个补块通过螺栓固定于旋转主体上半部分。           
进一步地，旋转刀具系统包括电主轴以及刀具，电主轴固定于电主轴安装座上，电主轴安装座的下部设计为上、下两半部分，在电主轴安装好以后，用锁紧装置将上、下两半部分牢固锁紧。刀具通过卡头直接固定于电主轴上，并在电主轴驱动下高速旋转。
进一步地，为了对电主轴在工作状态下进行必要的冷却，设计有冷却管道，该管道通入冷干气或者冷却水并且走暗线。具体路线是冷却管道先通过旋转主体上的线槽，进入A轴左护罩内部，再通过电主轴安装座的空间，然后通入到电主轴冷却管道入口，最后从电主轴冷却管道出口出来。
进一步地，气动辅助排屑装置包括有吹气嘴和高压气体管道，吹气嘴安装于电主轴安装座最下端，两边各安装一个，能够全方位跟踪吹砂，并彻底清洁刀具系统。
进一步地，吹气嘴上连接有高压气体管道，管道走暗线，管道路径为高压气体管道先通过旋转主体上的线槽，进入A轴左护罩内部，再通过电主轴安装座的空间中，最后通过电主轴安装座上的通长孔与吹气嘴相连接。气源采用高压气体。
进一步地，所有电气用线都走暗线，其中 C轴驱动单元所有的电气用线包含在Z轴基座内部。A轴驱动单元所有的电气用线包含在A轴右护罩内部。电主轴的电气用线是先通过电主轴安装座的空间进入A轴左护罩，然后经过旋转主体的线槽，最后通入A轴右护罩内部。
根据本发明的技术方案，由于采用了双摆头，即A轴运动装置和C轴运动装置，增加了加工刀具的水平旋转和水平摆动两个运动自由度，同时实现了加工刀具旋转角度不受限制，使得具有复杂型腔曲面的铸型加工成为可能，很好地解决了现有技术的五轴运动系统中双摆头不能加工结构尺寸较大、型腔曲面较为复杂、不易加工成形的大型复杂工件的问题。
根据本发明的另一技术方案，双摆头集成了气动辅助排屑装置，通入了高压气体，并且安装了冷干气管道，故此可以对电主轴进行必要的冷却，同时可以很好地对刀具系统进行清洁，有效防止外部废屑的侵入，一定程度上保证了加工设备的加工精度。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示意性示出了本发明的双摆头的几何结构图；
图2示意性示出了本发明的C轴运动装置的安装图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，示意性示出了根据本发明提供的一种集成气动辅助排屑装置的双摆头优选实施例，如图所示，该双摆头包括：A轴运动装置、C轴运动装置、旋转刀具装置以及气动辅助排屑装置。 
具体地，C轴运动装置包括位于Z轴基座23内部的C轴驱动单元1以及安装于Z轴基座23底部的C轴轴承座3；C轴驱动单元1通过螺栓固定于C轴轴承座3，C轴轴承座3的上下各安装有一副深沟球轴承22，转轴2通过深沟球轴承22固定于C轴轴承座3内部。旋转主体4在底部通过螺栓直接固定于转轴2上，旋转主体4上面设计有线槽21。
具体地，A轴运动装置包括位于C轴旋转主体一侧的A轴驱动单元15，A轴驱动单元15直接与电主轴安装座7通过螺栓固定，电主轴安装座7通过两侧的轴承17与旋转主体4固定，电主轴安装座7上部安装有堵头5。电主轴安装座7上设计有能允许冷却管道6和高压气体管道19通过的空间。A轴的左护罩9以及右护罩16固定于旋转主体4上。为了方便电主轴安装座的固定，旋转主体4设计为上下两部分，下端的两个补块10通过螺栓固定于旋转主体4上部分。 
具体地，旋转刀具装置包括电主轴8以及刀具14，电主轴8固定于电主轴安装座7上，为了保证电主轴8与电主轴安装座7的牢固锁紧，电主轴安装座7的下部设计为上、下两半部分，在电主轴8安装好以后，用锁紧装置11将上、下两半部分牢固锁紧。刀具14通过卡头13直接固定于电主轴8上，并在电主轴8驱动下高速旋转。为了对电主轴8在工作状态下进行必要的冷却，设计有冷却管道6，该管道6通入冷干气或者冷却水并且走暗线。具体路线是冷却管道6先通过旋转主体4上的线槽21，进入A轴左护罩9内部，再通过电主轴安装座7的空间，然后通入到电主轴冷却管道入口，最后从电主轴冷却管道出口出来。
具体地，气动辅助排屑装置包括有吹气嘴12和高压气体管道19，吹气嘴12安装于电主轴安装座7最下端，能够全方位跟踪吹砂，彻底清洁刀具14系统。吹气嘴12上连接有高压气体管道19，管道19走暗线，管道路径为高压气体管道19先通过旋转主体4上的线槽21，进入A轴左护罩9内部，再通过电主轴安装座7的空间中，最后通过电主轴安装座7上的通长孔与吹气嘴12相连接。气源采用高压气体。
参见图1和图2，本发明实施例中所有电气用线都走暗线，路径为C轴驱动单元1所有的电气用线24包含在Z轴基座23内部，A轴驱动单元15的所有电气用线18包含在A轴右护罩16内部，电主轴8的电气用线20是先通过电主轴安装座7的空间进入A轴左护罩9，然后经过旋转主体4的线槽21，最后通入A轴右护罩16内部。
综上所述，本发明具有如下优点：集成气动辅助排屑装置的双摆头的设计，可以使得加工刀具旋转角度不受限制，并且可以加工出结构尺寸较大、型腔曲面较为复杂、不易加工成形的大型复杂铸件的铸型。另外，对电主轴通入高压冷却气体或者冷却水，使得电主轴得到了必要的冷却，同时设计了气动辅助排屑装置，有效防止了外部废屑的侵入，很好地对旋转刀具进行了清洁，一定程度保证了加工设备的加工精度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集成气动辅助排屑装置的双摆头，包括：
A轴运动装置、C轴运动装置以及旋转刀具装置；
所述的A轴运动装置至少包括A轴驱动单元15、A轴左护罩9、右护罩16以及电主轴安装座7，C轴运动装置至少包括C轴驱动单元1、C轴轴承座3、转轴2以及旋转主体4，旋转刀具装置至少包括电主轴8、刀具14以及冷却管道6；
其特征在于，该双摆头还包括：气动辅助排屑装置，所述的气动辅助排屑装置至少包括吹气嘴12和高压气体管道19。
2.根据权利要求1所述的集成气动辅助排屑装置的双摆头，其特征在于，
所述A轴运动装置包括位于旋转主体4一侧的A轴驱动单元15，所述A轴驱动单元15与电主轴安装座7通过螺栓固定；
所述电主轴安装座7通过两侧的轴承17与旋转主体4固定，电主轴安装座7上部安装有堵头5，电主轴安装座7上设置有通长孔，电主轴安装座7上设计有能允许冷却管道6和高压气体管道19通过的空间；
所述A轴的左护罩9以及右护罩16固定于旋转主体4上。
3.根据权利要求1所述的集成气动辅助排屑装置的双摆头，其特征在于，
所述C轴运动装置包括位于Z轴基座23内部的C轴驱动单元1以及安装于Z轴基座23底部的C轴轴承座3；
所述C轴驱动单元1通过螺栓固定于C轴轴承座3，C轴轴承座3的上下各安装有一副深沟球轴承22；
所述转轴2通过深沟球轴承22固定于C轴轴承座3内部；
所述旋转主体4在底部通过螺栓直接固定于转轴2上，旋转主体4上面设计有线槽21，旋转主体4设计为上下两部分，下端的两个补块10通过螺栓固定于旋转主体4上部分。
4.根据权利要求1所述的集成气动辅助排屑装置的双摆头，其特征在于，
所述旋转刀具装置包括电主轴8、刀具14以及冷却管道6；
所述电主轴8固定于电主轴安装座7上；
所述电主轴安装座7的下部设计为上、下两半部分，在电主轴8安装好以后，用锁紧装置11将上、下两半部分牢固锁紧；
所述刀具14通过卡头13直接固定于电主轴8上，并在电主轴8驱动下高速旋转；
所述冷却管道6通入冷干气或者冷却水并且走暗线。
5.根据权利要求4所述的冷却管道6，其特征在于，所述冷却管道6通过旋转主体4上的线槽21，进入A轴左护罩9内部，再通过电主轴安装座7的空间，然后通入到电主轴冷却管道入口，最后从电主轴冷却管道出口出来。
6.根据权利要求1所述的集成气动辅助排屑装置的双摆头，其特征在于，
所述气动辅助排屑装置包括有吹气嘴12和高压气体管道19；
所述吹气嘴12安装于电主轴安装座7最下端，能够全方位跟踪吹砂；
所述高压气体管道19与吹气嘴12管道相连，高压气体管道19走暗线。
7.根据权利要求6所述的高压气体管道19，其特征在于，所述高压气体管道19先通过旋转主体4上的线槽21，进入A轴左护罩9内部，再通过电主轴安装座7的空间中，最后通过电主轴安装座7上的通常孔与吹气嘴12相连接。
8.根据权利要求1所述的集成气动辅助排屑装置的双摆头，其特征在于，
该双摆头所有电气用线都走暗线；
所述C轴驱动单元1所有的电气用线24包含在Z轴基座内部；
所述A轴驱动单元15所有的电气用线18包含在A轴右护罩16内部；
所述电主轴8的电气用线20是先通过电主轴安装座7的空间进入A轴左护罩9，然后经过旋转主体4的线槽21，最后通入A轴右护罩16内部。
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