CN108907246A

CN108907246A - 一种五轴加工中心主轴头

Info

Publication number: CN108907246A
Application number: CN201810858434.3A
Authority: CN
Inventors: 鲁素勤; 王云清
Original assignee: SICHUAN QINGCHENG MACHINE CO Ltd
Current assignee: SICHUAN QINGCHENG MACHINE CO Ltd
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2018-11-30

Abstract

本发明公开了一种五轴加工中心主轴头，包括支撑臂、支撑臂下端设置B轴旋转机构，B轴旋转机构输出端连接有手动换刀主轴，手动换刀主轴上连接有自动换刀主轴，从而实现手动换刀主轴和自动换刀主轴绕B轴旋转；支撑臂上端设置有能够使支撑臂转动的C轴旋转机构，从而实现手动换刀主轴和自动换刀主轴绕C轴旋转，本发明实现了主轴头B轴方向的360°连续旋转和C轴方向的旋转。

Description

一种五轴加工中心主轴头

技术领域

本发明涉及数控机床设备技术领域，尤其涉及一种五轴加工中心主轴头。

背景技术

五轴加工中心主轴头是高端五轴联动数控加工设备中的核心部件。然而，现有五轴加工中心双摆头主轴头在B轴和C轴旋转角度有局限，并且一次只能装一把刀具，要反复在刀库换刀，效率低。如公开号为CN205289752 U的中国专利，公开了一种五轴头结构，通过五轴头的主壳体上设置A轴转台机构，电主轴与A轴转台机构连接，实现A轴竖直旋转；通过C轴转台机构带动主壳体C轴水平旋转，但是由于电缆需要与电主轴连接，导致电主轴A轴竖直旋转的角度有限，加工存在局限性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种五轴加工中心主轴头。

具体的，一种五轴加工中心主轴头，包括支撑臂、支撑臂下端设置B轴旋转机构，B轴旋转机构输出端连接有手动换刀主轴，手动换刀主轴上连接有自动换刀主轴，从而实现手动换刀主轴和自动换刀主轴绕B轴旋转；支撑臂上端设置有能够使支撑臂转动的C轴旋转机构，从而实现手动换刀主轴和自动换刀主轴绕C轴旋转。

进一步地，所述的B轴旋转机构包括：B轴减速机、B轴减速机压盖、B轴输出法兰、B轴过线管和气电滑环，B轴减速机为中空型减速机，B轴减速机嵌装在支撑臂下部，B轴减速机的固定端与B轴减速机压盖连接，且B轴减速机压盖与支撑臂连接；B轴减速机的输出端连接有B轴输出法兰，B轴输出法兰上连接有主轴安装法兰，主轴安装法兰与手动换刀主轴连接，B轴减速机压盖上固定连接有B轴伺服电机，B轴伺服电机与B轴减速机连接；所述的B轴过线管依次穿过B轴减速机压盖、B轴减速机与B轴减速机的输出端部连接，所述气电滑环的转子通过滑环连接法兰与B轴过线管连接，气电滑环的定子通过滑环固定架与B轴减速机压盖连接。

进一步地，所述的B轴旋转机构还包括：B轴感应块和B轴传感器，B轴感应块安装在B轴输出法兰上，B轴传感器安装在支撑臂上。

进一步地，所述的C轴旋转机构包括：C轴输出法兰、C轴减速机、C轴减速机压盖和C轴过线管，C轴减速机为中空型减速机，所述的C轴输出法兰固定在支撑臂的顶部，C轴输出法兰外侧设置有主轴头固定法兰，所述C轴减速机固定端与C轴减速机压盖连接，且C轴减速机压盖与主轴头固定法兰连接，C轴减速机的输出端与C轴输出法兰连接，C轴减速机压盖上固定连接有C轴伺服电机，C轴伺服电机与C轴减速机连接；C轴过线管依次穿过C轴减速机压盖、C轴减速机、C轴输出法兰与支撑臂连接。

进一步地，所述的C轴减速机压盖上设置有固定座，固定座上设置有张紧座、张紧座上设置有转轴，转轴上安装有大同步带轮，所述的C轴过线管上端设置有小同步带轮，通过同步带将大同步带轮与小同步带轮相连。

进一步地，所述的转轴上固定有传感器安装板，传感器安装板上固定有传感器电缆固定架，传感器安装板上安装有C轴传感器。

进一步地，所述的大同步带轮上设置有C轴原点感应块和C轴极限感应块。

本发明的有益效果在于：通过B轴旋转机构实现了手动换刀主轴和自动换刀主轴绕B轴旋转，通过C轴旋转机构实现了手动换刀主轴和自动换刀主轴绕C轴旋转，并且，通过过线管和电气滑环，实现了手动换刀主轴和自动换刀主轴绕B轴360°连续旋转，适用性更广，通过C轴原点感应块和C轴极限感应块和C轴传感器的相互配合，保证了主轴头在C轴方向正常旋转，避免了绕线等情况的发生。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A的放大图；

图3是图1中B的放大图；

图4是本发明的轴测图；

图5是本发明的正视图；

图6是图5中C的放大图；

图中1-支撑臂、2-B轴旋转机构、3-手动换刀主轴、4-自动换刀主轴、5-C轴旋转机构、6-B轴减速机、7-B轴减速机压盖、8-B轴输出法兰、9-B轴过线管、10-气电滑环、11-主轴安装法兰、12-B轴伺服电机、13-滑环连接法兰、14-滑环固定架、15-C轴输出法兰、16-C轴减速机、17-C轴减速机压盖、18-C轴过线管、19-主轴头固定法兰、20-C轴伺服电机、21-固定座、22-张紧座、23-转轴、24-大同步带轮、25-小同步带轮、26-同步带、27-传感器安装板、28-传感器电缆固定架、29-防护罩。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1、4所示，一种五轴加工中心主轴头，包括支撑臂1、支撑臂1下端设置B轴旋转机构2，B轴旋转机构2输出端连接有手动换刀主轴3，手动换刀主轴3上固定连接有自动换刀主轴4，从而实现手动换刀主轴3和自动换刀主轴4绕B轴旋转；支撑臂1上端设置有能够使支撑臂1转动的C轴旋转机构5，从而实现手动换刀主轴3和自动换刀主轴4绕C轴旋转。自动换刀主轴4可由数控程序控制自动从刀库中抓取或放下程序中规定使用的刀具；手动换刀主轴3则需要手动取下或换上相应的刀具。

如图2所示，所述的B轴旋转机构2包括：B轴减速机6、B轴减速机压盖7、B轴输出法兰8、B轴过线管9和气电滑环10，B轴减速机6为中空型减速机，可采用机器人关节减速机。B轴减速机6嵌装在支撑臂1下部，B轴减速机6的固定端与B轴减速机压盖7连接，且B轴减速机压盖7通过螺栓与支撑臂1连接；B轴减速机6的输出端连接有B轴输出法兰8，B轴输出法兰8上连接有主轴安装法兰11，主轴安装法兰11与手动换刀主轴3连接，B轴减速机压盖7上固定连接有B轴伺服电机12，B轴伺服电机12与B轴减速机6连接；具体的，B轴伺服电机12的输出轴连接有输入端小齿轮，B轴减速机6的输入端大齿轮和输入端小齿轮啮合。B轴伺服电机12通过B轴减速机6带动B轴输出法兰8转动，B轴输出法兰8带动主轴安装法兰11转动，主轴安装法兰11转动使得手动换刀主轴3转动。所述的B轴过线管9依次穿过B轴减速机压盖7、B轴减速机6与B轴减速机6的输出端部连接，所述气电滑环10的转子通过滑环连接法兰13与B轴过线管9连接，气电滑环10的定子通过滑环固定架14与B轴减速机压盖7连接。支撑臂1上设置有防护罩29将B轴旋转机构2包覆起来，防止异物进入B轴旋转机构2，确保了装置的主轴头的正常工作。

主轴电缆和气管从B轴过线管穿过，与气电滑环的转子端连接，从气电滑环定子端引出的电缆和气管分别连接电源和气源，B轴旋转机构可使五轴加工中心主轴头在B轴方向实现360°连续旋转。所述的B轴旋转机构2还包括：B轴感应块和B轴传感器，B轴感应块安装在B轴输出法兰8上，B轴传感器安装在支撑臂1上，B轴感应块与B轴传感器配合使用来确定B轴初始位置，B轴感应块可微调。

如图3所示，所述的C轴旋转机构5包括：C轴输出法兰15、C轴减速机16、C轴减速机压盖17和C轴过线管18，C轴减速机16为中空型减速机，可采用机器人关节减速机。所述的C轴输出法兰15固定在支撑臂1的顶部，C轴输出法兰15外侧设置有主轴头固定法兰19，所述C轴减速机16固定端与C轴减速机压盖17连接，且C轴减速机压盖17通过螺栓与主轴头固定法兰19连接，C轴减速机16的输出端与C轴输出法兰15连接。C轴减速机压盖17上固定连接有C轴伺服电机20，C轴伺服电机20与C轴减速机16连接，具体的，C轴伺服电机20的输出轴连接有输入端小齿轮啮合，C轴减速机26的输入端大齿轮与输入端小齿轮啮合。C轴减速机26通过C轴减速机16带动C轴输出法兰15，C轴输出法兰15带动支撑臂1转动。C轴过线管18依次穿过C轴减速机压盖17、C轴减速机16、C轴输出法兰15与支撑臂1连接。主轴电缆和气管从C轴过线管18穿过，支撑臂1在C轴方向转动时，带动C轴过线管18同时转动。

如图5、6所示，所述的C轴减速机16压盖上设置有固定座21，固定座21上设置有张紧座22、张紧座22上设置有转轴23，转轴23上安装有大同步带轮24，所述的C轴过线管18上端设置有小同步带轮25，通过同步带26将大同步带轮24与小同步带轮25相连。所述的转轴23上固定有传感器安装板27，传感器安装板27上固定有传感器电缆固定架28，传感器安装板27上安装有C轴传感器。所述的大同步带轮24上设置有C轴原点感应块和C轴极限感应块。

具体的，所述的C轴传感器包括两件C轴极限传感器和一件C轴原点传感器，所述C轴原点传感器位于两件C轴极限传感器之间，即个C轴传感器呈三角形分布。C轴减速机16和C轴伺服电机20工作进而带动支撑臂1转动，支撑臂1转动带动C轴过线管18旋转，旋转的C轴过线管18带动小同步带轮25转动，由于同步带26的作用，大同步带轮24开始旋转，大同步带轮24带动安装在大同步带轮24上的C轴原点感应块和C轴极限感应块转动，而C轴传感器是固定安装在传感器安装板27上，传感器安装板27固定安装在转轴23上，大同步带轮24旋转的时候，C轴原点感应块和C轴极限感应块同时转动，当C轴原点传感器底部与C轴原点感应块的凸起上下对齐时，确定整个装置C轴方向的原点位置，C轴初始位置的确定可调整小同步带轮25和C轴过线管18的相对位置来实现，调整后锁紧紧定螺钉即可。C轴极限感应块随大同步带轮24转动，当C轴极限感应块与固定在传感器安装板27上的C轴极限传感器对齐时，主轴头反向旋转，两件C轴极限传感器从而实现了主轴头正负旋转，两件C轴极限传感器的位置关系决定了主轴头正负旋转极限。

Claims

1.一种五轴加工中心主轴头，其特征在于，包括支撑臂（1）、支撑臂（1）下端设置B轴旋转机构（2），B轴旋转机构（2）输出端连接有手动换刀主轴（3），手动换刀主轴（3）上连接有自动换刀主轴（4），从而实现手动换刀主轴（3）和自动换刀主轴（4）绕B轴旋转；支撑臂（1）上端设置有能够使支撑臂（1）转动的C轴旋转机构（5），从而实现手动换刀主轴（3）和自动换刀主轴（4）绕C轴旋转。

2.根据权利要求1所述的一种五轴加工中心主轴头，其特征在于，所述的B轴旋转机构（2）包括：B轴减速机（6）、B轴减速机压盖（7）、B轴输出法兰（8）、B轴过线管（9）和气电滑环（10），B轴减速机（6）为中空型减速机，B轴减速机（6）嵌装在支撑臂（1）下部，B轴减速机（6）的固定端与B轴减速机压盖（7）连接，且B轴减速机压盖（7）与支撑臂（1）连接；B轴减速机（6）的输出端连接有B轴输出法兰（8），B轴输出法兰（8）上连接有主轴安装法兰（11），主轴安装法兰（11）与手动换刀主轴（3）连接，B轴减速机压盖（7）上固定连接有B轴伺服电机（12），B轴伺服电机（12）与B轴减速机（6）连接；所述的B轴过线管（9）依次穿过B轴减速机压盖（7）、B轴减速机（6）与B轴减速机（6）的输出端部连接，所述气电滑环（10）的转子通过滑环连接法兰（13）与B轴过线管（9）连接，气电滑环（10）的定子通过滑环固定架（14）与B轴减速机压盖（7）连接。

3.根据权利要求2所述的一种五轴加工中心主轴头，其特征在于，所述的B轴旋转机构（2）还包括：B轴感应块和B轴传感器，B轴感应块安装在B轴输出法兰（8）上，B轴传感器安装在支撑臂（1）上。

4.根据权利要求1所述的一种五轴加工中心主轴头，其特征在于，所述的C轴旋转机构（5）包括：C轴输出法兰（15）、C轴减速机（16）、C轴减速机压盖（17）和C轴过线管（18），C轴减速机（16）为中空型减速机，所述的C轴输出法兰（15）固定在支撑臂（1）的顶部，C轴输出法兰（15）外侧设置有主轴头固定法兰（19），所述C轴减速机（16）固定端与C轴减速机压盖（17）连接，且C轴减速机压盖（17）与主轴头固定法兰（19）连接，C轴减速机（16）的输出端与C轴输出法兰（15）连接，C轴减速机压盖（17）上固定连接有C轴伺服电机（20），C轴伺服电机（20）与C轴减速机（16）连接；C轴过线管（18）依次穿过C轴减速机压盖（17）、C轴减速机（16）、C轴输出法兰（15）与支撑臂（1）连接。

5.根据权利要求4所述的一种五轴加工中心主轴头，其特征在于，所述的C轴减速机（16）压盖上设置有固定座（21），固定座（21）上设置有张紧座（22）、张紧座（22）上设置有转轴（23），转轴（23）上安装有大同步带轮（24），所述的C轴过线管（18）上端设置有小同步带轮（25），通过同步带（26）将大同步带轮（24）与小同步带轮（25）相连。

6.根据权利要求5所述的一种五轴加工中心主轴头，其特征在于，所述的转轴（23）上固定有传感器安装板（27），传感器安装板（27）上固定有传感器电缆固定架（28），传感器安装板（27）上安装有C轴传感器。

7.根据权利要求5所述的一种五轴加工中心主轴头，其特征在于，所述的大同步带轮（24）上设置有C轴原点感应块和C轴极限感应块。