CN103786053A - 一种手自一体直角头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手自一体直角头，其多个调节螺钉分别穿过多个转角为5°的腰型孔将齿盘座和过渡盘连接，使过渡盘和下箱体之间具有0~5°的转动空间，通过拧紧或松开多个调节螺钉，即可实现直角头在自动直角头功能和手动直角头功能之间的转换，可节省换刀时间，操作方便。本发明既能够实现常用角度（如0°、90°、180°、270°等）的快速调整加工，即自动直角头功能，保证加工效率，又能够手动微调并完成特殊角度（如6.5°、213°等）的加工，即手动直角头功能，不必同时配备自动直角头和手动直角头，大幅降低了成本投入并提高加工效率。

Description

一种手自一体直角头

技术领域

本发明涉及一种机床配件，尤其是涉及一种手自一体直角头。

背景技术

自动直角头的“自动”主要体现在机床可自动上头、直角头C轴可实现自动旋转、自动松拉刀、冷却水和吹气等功能，其中C轴的旋转角度是根据直角头上配置的C轴牙盘的定位角度而确定。例如，常用的牙盘有5°一分类型的（即牙盘有360/5=72个齿），当给直角头配备此牙盘时，该直角头能够在72个固定角度位置加工工件（0°、5°、10°、15°……355°）。对于常用角度零件的加工，自动直角头为最佳选择。

当工件的加工角度需要直角头旋转到非5的倍数的角度时（如，6.5°、213°等），则自动直角头不能完成该零件的加工。目前的做法是通过手动直角头来进行特殊角度零件的加工。手动直角头可以人工实现任意角度的加工，但是，现有常用零件的加工往往需要集中于0°、90°、180°、270°等常用角度，用手动头进行常用角度的加工同样需要人工调整直角头角度，并且在五面加工中心等机床上，这些常用角度的调整较为频繁。因此，利用手动直角头加工零件，对于常用角度进行人工调整又大大浪费了加工时间，增加制造成本。此外，为了加工不常用角度而专门配备一个手动直角头，会加大成本投入。

可见，现有的自动直角头或手动直角头均存在一定的使用上的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种手自一体直角头，既能够进行常用角度的快速调整和加工，保证加工效率，又能够完成特殊角度的加工，在一台直角头上同时实现自动直角头功能和手动直角头功能，同时降低了机床成本投入。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种手自一体直角头，包括锥柄、箱体、下牙盘、主轴和设置在箱体与主轴之间的传动机构，所述的锥柄的顶部设置有主轴拉钉，所述的主轴拉钉与机床主轴相连，所述的箱体由上箱体和下箱体组成，所述的上箱体与所述的下牙盘定心连接，所述的上箱体上设置有多个拉钉，所述的上箱体通过所述的多个拉钉与机床相连，所述的主轴上设置有打刀机构；所述的传动机构包括第一齿轮传动机构、传动轴和第二齿轮传动机构，所述的锥柄设置在所述的传动轴的顶端，所述的传动轴的底端设置有传动轴压盖，所述的第一齿轮传动机构设置在所述的传动轴的上端，所述的第二齿轮传动机构设置在所述的传动轴下端，所述的第二齿轮传动机构与所述的主轴相连，所述的第一齿轮传动机构的外侧套设有齿盘座，所述的下牙盘设置在所述的齿盘座的上方，所述的下牙盘与所述的齿盘座通过螺钉固定连接，所述的齿盘座的下方设置有过渡盘，所述的过渡盘上环绕其中心设置有多个转角为5°的腰型孔，多个调节螺钉分别从所述的过渡盘的底部穿入所述的多个腰型孔内，将所述的过渡盘与所述的齿盘座连接，所述的齿盘座的底部一体设置环形的连接部，所述的连接部与所述的过渡盘的外侧套设有过渡套，所述的过渡套上设置有伸向其圆心方向的内台阶，所述的连接部与所述的内台阶之间通过定位销在圆周方向限位，所述的内台阶的高度比所述的连接部的上表面与所述的过渡盘的下表面之间的距离大0.1~0.3mm，所述的调节螺钉锁紧时，所述的连接部的上表面低于所述的内台阶的上表面0.1~0.3mm，所述的过渡套的上方设置有上挡环，所述的过渡套的下方设置有下挡环，所述的下挡环与所述的过渡套通过螺钉固定连接，所述的过渡套与所述的上挡环通过螺钉固定连接，所述的下挡环的外侧设置有刻度，所述的下箱体上设置有与所述的下挡环上的刻度相对应的标尺，所述的过渡盘与所述的下箱体之间通过若干螺钉固定连接，所述的若干螺钉环绕所述的过渡盘的中心设置。

所述的过渡盘内设置有两路冷却水路、一路液压打刀油路、一路主轴中心吹气通路和一路鼻端气封通路，所述的两路冷却水路、一路液压打刀油路、一路主轴中心吹气通路和一路鼻端气封通路的入口处均设置有转角为5°的导向槽，所述的两路冷却水路和一路液压打刀油路的入口处的导向槽的周围设置有环形槽，所述的环形槽内放置有O型密封圈。在过渡盘内设置两路冷却水路、一路液压打刀油路、一路主轴中心吹气通路和一路鼻端气封通路后，下箱体和主轴在0-5°范围内任意角度手动转动后，锁紧调节螺钉，液压、冷却水和气路都能正常使用，油路与气路能够很好的传递到下箱体，进而实现自动打刀功能。下箱体转动时不能接通冷却水路和打刀油路，但管路内仍残留有冷却水和液压油，两路冷却水路和一路液压打刀油路分别通过其环形槽内安装的O型密封圈密封，可以保证直角头在手动转动过程中不会发生残留的冷却水和液压油的渗漏。而一路主轴中心吹气通路和一路鼻端气封通路，由于具有空气清洁、压力低等特点，因此不需要设置O型密封圈。

所述的打刀机构包括设置在所述的主轴的内腔中的拉爪、拉杆、碟簧和活塞，所述的拉杆的后端靠近所述的主轴的后端，所述的主轴的后端设置有撞块，所述的撞块的一侧设置有活塞，所述的活塞的一侧套设有后端盖，所述的后端盖固定在所述的下箱体的后端，所述的活塞的另一侧连接有复位弹簧，所述的标尺固定在所述的后端盖上，所述的下箱体的前端设置有前端盖，所述的拉杆的前端连接有拉爪固定块，所述的拉爪固定块上连接有拉爪，所述的拉杆的外侧套设有碟簧。自动打刀过程分为松刀和拉刀两个状态。松刀时，机床通过直角头上的油路设计，往活塞和后端盖之间注入液压油，推动活塞往前运动（即朝向主轴的前端运动），同时带动撞块往前运动，撞块再推动拉杆往前运动，并压缩碟簧，最终实现拉爪的松开。当换好刀具后，刀具被自动拉紧。拉刀时，首先液压油路失压，打刀缸失去了往前运动的外力，此时碟簧失去了油缸间接带来的压力，故碟簧将在弹性力的作用下复位，进而带动拉杆往后运动，并带动拉爪拉紧刀具，同时由于碟簧的弹性是经过计算设计而得，因此此时碟簧的弹性力将满足拉刀力的要求；另外，活塞在复位弹簧的作用下，将使撞块与拉杆的后端出现间隙，从而不影响主轴转动。自动打刀功能可实现直角头加工过程中的自动化换刀，为企业在加工零件过程中节省了大量的换刀时间，提高了加工效率。

所述的第一齿轮传动机构包括同轴设置的内齿轮和外齿轮，所述的内齿轮套设在所述的外齿轮的外侧，所述的外齿轮同轴套设在所述的传动轴的上端与所述的传动轴渐开线花键连接，所述的内齿轮的内齿部与所述的外齿轮的外齿部之间设有纵向间距，所述的齿盘座套设在所述的内齿轮的外侧，所述的锥柄的底部与所述的外齿轮螺纹连接，所述的锥柄与所述的传动轴之间设置有弹簧；所述的第二齿轮传动机构包括相互啮合的第一螺旋伞齿轮和第二螺旋伞齿轮，所述的第一螺旋伞齿轮同轴套设在所述的传动轴的下端与所述的传动轴花键连接，所述的第二螺旋伞齿轮套设在所述的主轴上，所述的第一螺旋伞齿轮的外侧套设有两组第一角接触滚珠轴承，所述的两组第一角接触滚珠轴承的外侧套设有上轴承座；所述的主轴的前端套设有背靠背的第二角接触滚珠轴承，所述的第二角接触滚珠轴承的外侧套设有前轴承座，所述的主轴的后端套设有背靠背的第三角接触滚珠轴承，所述的第三角接触滚珠轴承的外侧套设有后轴承座。内齿轮的内齿部与外齿轮的外齿部之间设有纵向间距，当主轴拉钉被机床主轴抓紧、拉头油缸处于中位功能时，可沿纵向下压拉钉，上箱体因自重而下移，内齿轮的内齿部与外齿轮的外齿部相啮合，外齿轮带动内齿轮转动，进而自动直角头除上箱体以外的其他部分绕C轴转动，实现了自动直角头C轴转位功能；外齿轮与传动轴渐开线花键连接，可以实现锥柄与第一螺旋伞齿轮的自动对中，提高传动精度。背靠背的第二角接触滚珠轴承和第三角接触滚珠轴承的设置，使本发明直角头的结构更紧凑。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供了一种手自一体直角头，其多个调节螺钉分别穿过多个转角为5°的腰型孔将齿盘座和过渡盘连接，使过渡盘和下箱体之间具有0~5°的转动空间，通过拧紧或松开多个调节螺钉，即可实现直角头在自动直角头功能和手动直角头功能之间的转换，可节省大量换刀时间，操作方便。本发明既能够实现常用角度（如0°、90°、180°、270°等）的快速调整加工，即自动直角头功能，保证加工效率，又能够手动微调并完成特殊角度（如6.5°、213°等）的加工，即手动直角头功能，不必同时配备自动直角头和手动直角头，大幅降低了成本投入并提高加工效率。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为图1中B处放大图；

图4为实施例中过渡盘的俯视图；

图5为图4中A-A剖视图；

图6为放大后的图4中B-B剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图所示，一种手自一体直角头，包括锥柄1、箱体、下牙盘3、主轴4和设置在箱体与主轴4之间的传动机构，锥柄1的顶部设置有主轴拉钉11，主轴拉钉11与机床主轴（图中未示出）相连，箱体由上箱体21和下箱体22组成，上箱体21与下牙盘3连接，上箱体上21设置有多个拉钉23，上箱体21通过多个拉钉23与机床（图中未示出）相连，主轴4上设置有打刀机构，打刀机构包括设置在主轴4的内腔中的拉爪41、拉杆42、碟簧43和活塞44，拉杆42的后端靠近主轴4的后端，主轴4的后端设置有撞块45，撞块45的一侧设置有活塞44，活塞44的一侧套设有后端盖46，后端盖46固定在下箱体22的后端，活塞44的另一侧连接有复位弹簧47，下箱体22的前端设置有前端盖48，拉杆42的前端连接有拉爪固定块49，拉爪固定块49上连接有拉爪41，拉杆42的外侧套设有碟簧43；传动机构包括第一齿轮传动机构、传动轴5和第二齿轮传动机构，锥柄1设置在传动轴5的顶端，传动轴5的底端设置有传动轴压盖51，第一齿轮传动机构包括同轴设置的内齿轮61和外齿轮62，内齿轮61套设在外齿轮62的外侧，外齿轮62同轴套设在传动轴5的上端与传动轴5渐开线花键连接，内齿轮61的内齿部与外齿轮62的外齿部之间设有纵向间距，内齿轮61的外侧套设有齿盘座7，锥柄1的底部与外齿轮62螺纹连接，锥柄1与传动轴5之间设置有弹簧52；第二齿轮传动机构包括相互啮合的第一螺旋伞齿轮81和第二螺旋伞齿轮82，第一螺旋伞齿轮81同轴套设在传动轴5的下端与传动轴5花键连接，第二螺旋伞齿轮82套设在主轴4上，第一螺旋伞齿轮81的外侧套设有两组第一角接触滚珠轴承82，两组第一角接触滚珠轴承82的外侧套设有上轴承座83；主轴4的前端套设有背靠背的第二角接触滚珠轴承84，第二角接触滚珠轴承84的外侧套设有前轴承座85，主轴4的后端套设有背靠背的第三角接触滚珠轴承86，第三角接触滚珠轴承86的外侧套设有后轴承座87；下牙盘3设置在齿盘座7的上方，下牙盘3与齿盘座7定心并通过螺钉10固定连接，齿盘座7的下方设置有过渡盘9，过渡盘9上环绕其中心设置有十个转角为5°的腰型孔91，十个调节螺钉98分别从过渡盘9的底部穿入十个腰型孔91内，将过渡盘9与齿盘座7连接，过渡盘9内设置有两路冷却水路92、一路液压打刀油路93、一路主轴中心吹气通路94和一路鼻端气封通路95，两路冷却水路92、一路液压打刀油路93、一路主轴中心吹气通路94和一路鼻端气封通路95的入口处均设置有转角为5°的导向槽100，两路冷却水路92和一路液压打刀油路93的入口处的导向槽100的周围设置有环形槽96，环形槽96内放置有O型密封圈97，齿盘座7的底部一体设置环形的连接部71，连接部71与过渡盘9的外侧套设有过渡套72，过渡套72上设置有伸向其圆心方向的内台阶73，连接部71与内台阶73之间通过定位销74在圆周方向限位，内台阶73的高度比连接部71的上表面与过渡盘9的下表面之间的距离大0.2mm，调节螺钉98锁紧时，连接部71的上表面低于内台阶73的上表面0.2mm，过渡套72的上方设置有上挡环75，过渡套72的下方设置有下挡环76，下挡环76与过渡套72通过螺钉10固定连接，过渡套72与上挡环75通过螺钉10固定连接，下挡环76的外侧设置有刻度，下箱体22上设置有与下挡环76上的刻度相对应的标尺77，标尺77通过标尺固定螺钉771固定在后端盖46上，过渡盘9与下箱体22之间通过若干螺钉10固定连接，若干螺钉10及螺钉安装孔99环绕过渡盘9的中心设置。

可将上述手自一体直角头的结构大体分为三部分。第一部分：上箱体21及上箱体21上设置的多个拉钉23，在直角头绕C轴转动时，该部分通过多个拉钉23与机床连接，始终不转动；第二部分：下牙盘3、内齿轮61、齿盘座7、上挡环75、过渡套72和下挡环76，这些零件固定连接形成一个整体；第三部分：下箱体22及与下箱体22固定连接的过渡盘9，下箱体22与过渡盘9通过若干螺钉10固定连接，形成一个整体。

当实现自动直角头功能，需要自动旋转时，拧紧调节螺钉98后，过渡盘9被卡牢固定在由齿盘座7、过渡套72和下挡环76围成的C型槽内，即过渡盘9、齿盘座7、过渡套72和下挡环76相互静止，也就是说第二部分和第三部分相互之间不转动；然后首先通过安装于机床上的拉头油缸的中位动作，当机床上的拉头油缸松开一定行程时，第一、第二和第三部分将在重力作用下同时下移一定距离，内齿轮61和外齿轮62啮合，再通过机床主轴旋转，带动锥柄1和与锥柄1螺纹连接的外齿轮62旋转，外齿轮62再带动内齿轮61旋转，进而带动第二部分和第三部分整体的转动，而第二部分和第三部分相互之间不转动，从而实现直角头主轴绕C轴的旋转，同时机床主轴绕C轴转动的角度需满足上牙盘（图中未示出）和下牙盘3的结构特点（如5°一分）实现定角度的自动旋转和后续正常加工，正常加工时，第二部分通过上牙盘与机床实现紧固连接，第三部分通过调节螺钉98的拧紧，依靠过渡盘9与下挡环76、过渡盘9与齿盘座7之间的摩擦力实现相互连接，此时整体直角头各部分相互静止，进而实现零件的切削加工。

当实现手动直角头功能，需要手动微调转动时，首先将机床上的拉头油缸拉紧，第二部分中的下牙盘3与安装于机床滑枕上的上牙盘啮合，因此第二部分和第一部分均被完全固定于机床上，无法转动，再手动松开十个调节螺钉98，由于齿盘座7上连接部71的上表面与过渡盘9的下表面之间的距离比过渡套72上内台阶73的高度低0.2mm，因此松开十个调节螺钉98后，齿盘座7的下表面和过渡盘9的上表面之间出现0.2mm的间隙，此时过渡盘9与第二部分间的摩擦力将因调节螺钉98的松开而减小，这样可以对下箱体22进行转动，又由于过渡盘9上供调节螺钉98穿入的孔为转角为5°的腰型孔91，故第三部分可整体绕传动轴5的中心在0~5°范围内小角度转动，从而实现手动微调，调节时先通过标尺77和下挡环76上的刻度进行粗调，在粗调到所需特殊角度后，再通过检棒或激光等手段进行精确调整，最后锁紧十个调节螺钉10，即可实现后续所需特殊角度加工。并且只要十个调节螺钉10处于拧紧状态，该直角头即可以任意5°一分地自动旋转。

比如说需加工6.5°、36.5°、41.5°三个特殊面，先利用自动直角头功能实现5°的转动，此时第二部分和第三部分同时转动，然后利用手动直角头功能实现1.5°的手动微调，此时只转动第三部分，即可实现6.5°的特殊面加工；加工后利用自动直角头功能实现35°的转动，不需手动微调，即可实现36.5°的特殊面加工；同理，牙盘在40°咬合，不需手动微调，又可加工41.5°的特殊面。针对需加工工件特点，特殊面的角度差是否能满足牙盘分度的倍数，如满足，即可通过一次手动微调和牙盘的多次咬合加工出所需特殊面。

Claims (4)

1.一种手自一体直角头，包括锥柄、箱体、下牙盘、主轴和设置在箱体与主轴之间的传动机构，所述的锥柄的顶部设置有主轴拉钉，所述的主轴拉钉与机床主轴相连，所述的箱体由上箱体和下箱体组成，所述的上箱体与所述的下牙盘定心连接，所述的上箱体上设置有多个拉钉，所述的上箱体通过所述的多个拉钉与机床相连，所述的主轴上设置有打刀机构；所述的传动机构包括第一齿轮传动机构、传动轴和第二齿轮传动机构，所述的锥柄设置在所述的传动轴的顶端，所述的传动轴的底端设置有传动轴压盖，所述的第一齿轮传动机构设置在所述的传动轴的上端，所述的第二齿轮传动机构设置在所述的传动轴下端，所述的第二齿轮传动机构与所述的主轴相连，其特征在于所述的第一齿轮传动机构的外侧套设有齿盘座，所述的下牙盘设置在所述的齿盘座的上方，所述的下牙盘与所述的齿盘座通过螺钉固定连接，所述的齿盘座的下方设置有过渡盘，所述的过渡盘上环绕其中心设置有多个转角为5°的腰型孔，多个调节螺钉分别从所述的过渡盘的底部穿入所述的多个腰型孔内，将所述的过渡盘与所述的齿盘座连接，所述的齿盘座的底部一体设置环形的连接部，所述的连接部与所述的过渡盘的外侧套设有过渡套，所述的过渡套上设置有伸向其圆心方向的内台阶，所述的连接部与所述的内台阶之间通过定位销在圆周方向限位，所述的内台阶的高度比所述的连接部的上表面与所述的过渡盘的下表面之间的距离大0.1~0.3mm，所述的调节螺钉锁紧时，所述的连接部的上表面低于所述的内台阶的上表面0.1~0.3mm，所述的过渡套的上方设置有上挡环，所述的过渡套的下方设置有下挡环，所述的下挡环与所述的过渡套通过螺钉固定连接，所述的过渡套与所述的上挡环通过螺钉固定连接，所述的下挡环的外侧设置有刻度，所述的下箱体上设置有与所述的下挡环上的刻度相对应的标尺，所述的过渡盘与所述的下箱体之间通过若干螺钉固定连接，所述的若干螺钉环绕所述的过渡盘的中心设置。

2.根据权利要求1所述的一种手自一体直角头，其特征在于所述的过渡盘内设置有两路冷却水路、一路液压打刀油路、一路主轴中心吹气通路和一路鼻端气封通路，所述的两路冷却水路、一路液压打刀油路、一路主轴中心吹气通路和一路鼻端气封通路的入口处均设置有转角为5°的导向槽，所述的两路冷却水路和一路液压打刀油路的入口处的导向槽的周围设置有环形槽，所述的环形槽内放置有O型密封圈。

3.根据权利要求1或2所述的一种手自一体直角头，其特征在于所述的打刀机构包括设置在所述的主轴的内腔中的拉爪、拉杆、碟簧和活塞，所述的拉杆的后端靠近所述的主轴的后端，所述的主轴的后端设置有撞块，所述的撞块的一侧设置有活塞，所述的活塞的一侧套设有后端盖，所述的后端盖固定在所述的下箱体的后端，所述的活塞的另一侧连接有复位弹簧，所述的标尺固定在所述的后端盖上，所述的下箱体的前端设置有前端盖，所述的拉杆的前端连接有拉爪固定块，所述的拉爪固定块上连接有拉爪，所述的拉杆的外侧套设有碟簧。

4.根据权利要求3所述的一种手自一体直角头，其特征在于所述的第一齿轮传动机构包括同轴设置的内齿轮和外齿轮，所述的内齿轮套设在所述的外齿轮的外侧，所述的外齿轮同轴套设在所述的传动轴的上端与所述的传动轴渐开线花键连接，所述的内齿轮的内齿部与所述的外齿轮的外齿部之间设有纵向间距，所述的齿盘座套设在所述的内齿轮的外侧，所述的锥柄的底部与所述的外齿轮螺纹连接，所述的锥柄与所述的传动轴之间设置有弹簧；所述的第二齿轮传动机构包括相互啮合的第一螺旋伞齿轮和第二螺旋伞齿轮，所述的第一螺旋伞齿轮同轴套设在所述的传动轴的下端与所述的传动轴花键连接，所述的第二螺旋伞齿轮套设在所述的主轴上，所述的第一螺旋伞齿轮的外侧套设有两组第一角接触滚珠轴承，所述的两组第一角接触滚珠轴承的外侧套设有上轴承座；所述的主轴的前端套设有背靠背的第二角接触滚珠轴承，所述的第二角接触滚珠轴承的外侧套设有前轴承座，所述的主轴的后端套设有背靠背的第三角接触滚珠轴承，所述的第三角接触滚珠轴承的外侧套设有后轴承座。

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