CN111633257B - 垂直矢量自动分度铣头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种垂直矢量自动分度铣头，其包括A轴组件、C轴组件和主轴组件，又设有外冷切削液水路、锁紧松刀油路、中心吹气清洁锥孔气路、主轴轴承气幕保护气路、A轴放松夹紧油路、A轴放松到位检测气路、A轴夹紧到位检测气路，全部设置于C轴组件、A轴组件和主轴组件的内部，通过C轴组件、A轴组件和主轴组件内部交错布置的孔道分别单独形成独立的通道；其解决了现有万向主轴的A轴夹紧放松检测感应开关和检测感应开关的线缆采用外置不能实现连续的旋转的技术问题。本发明可广泛应用于高精度的机械加工中。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控加工机床的铣头，特别是涉及一种垂直矢量自动分度铣头。
背景技术
我们知道，铣床或者其他加工中心都需要高精度的铣头实现零件的铣削加工，铣头作为一个单独的部件对于铣床加工精度的高低尤为重要，是高精度铣床和加工中心的重要部件，这种高精度的铣头也称为万向主轴或垂直矢量自动分度铣头。
万向主轴一般设有A轴组件、C轴组件和主轴组件，C轴采用端齿盘定位碟簧夹紧，通过液压驱动松开，C轴夹紧到位由位置检测开关及压力开关检测，放松到位由位置检测开关检测，C轴旋转是由主轴伺服电机驱动的，C轴的角位移是由定位编码器控制实现的；万向主轴的A轴也采用端齿盘定位，连续自动分度转位和碟簧夹紧，通过液压驱动松开，夹紧和放松到位由气体压力开关检测，A轴旋转也是由主轴伺服电机驱动的，A轴的角位移也是由定位编码器控制实现的；万向主轴还设有外冷切削液水路、中心吹气清洁锥孔气路、主轴轴承气幕保护气路等。
但现有的万向主轴的A轴夹紧放松检测感应开关和检测感应开关的线缆采用外置形式，一般沿着主轴的外壳布置在外面，这样当A轴组件需要旋转时，就不能实现连续的旋转，只能通过左旋转和右旋转的形式实现铣削位置的变化，极大地阻碍了万向主轴使用的灵活性。
同时现有的万向主轴的A轴组件和C轴组件结构尺寸大，导致主轴组件的主轴中心轴和C轴组件的C轴之间的距离过大，一般达到了350mm，这样大的尺寸也制约了万向铣头的灵活应用，也影响了加工的效率，左右分别转动也增加了传动结构的误差，影响了加工精度，同时偏重结构大也导致转位扭矩过大。
发明内容
本发明针对以上介绍的现有万向主轴的A轴夹紧放松检测感应开关和检测感应开关的线缆采用外置的形式，一般沿着主轴的外壳布置在外面，这样当A轴组件需要旋转时，就不能实现连续的旋转，只能通过左旋转和右旋转的形式实现铣削位置的转化，极大地阻碍了万向主轴使用的灵活性的技术问题，同时针对现有的万向主轴的A轴组件和C轴组件结构尺寸大，导致主轴组件的主轴中心轴和C轴组件的C轴之间的距离过大，一般达到了350mm，这样大的尺寸也制约了万向铣头的灵活的应用，也影响了加工的效率，偏重大导致转位扭矩过大，左右分别转动也增加了传动结构的误差，影响了加工精度的技术问题，提供一种主轴组件的主轴中心轴和C轴组件的C轴之间的距离小，万向主轴的A轴夹紧放松检测状态为内置气路检测的一种垂直矢量自动分度铣头。
为此，本发明的技术方案是，一种垂直矢量自动分度铣头，包括A轴组件、C轴组件和主轴组件，A轴组件与C轴组件旋转连接，主轴组件与A轴组件旋转连接；C轴组件包括C轴上端盖，C轴上端盖一侧设有C轴安装外壳，C轴上端盖和C轴安装外壳的回转中心线为C轴轴线；
A轴组件包括A轴外壳和A轴外壳压紧端盖，A轴外壳和A轴外壳压紧端盖固定连接，A轴外壳上部设有A轴组件回转下梳齿盘，和A轴组件回转下梳齿盘对应设有A轴组件回转上梳齿盘，A轴组件回转上梳齿盘与C轴安装外壳固定连接，A轴外壳压紧端盖外端设有A轴外端盖，A轴外端盖内侧设有A轴配油套，A轴配油套内部一侧设有A轴配油芯轴，A轴配油套和A轴配油芯轴构成环形多路配油装置，A轴外壳压紧端盖的回转中心线为A轴轴线；A轴外壳内部设有A轴放松活塞，A轴放松活塞一侧设有A轴碟簧，A轴放松活塞靠近主轴组件一端设有A轴拉杆，A轴放松活塞另一侧外圆周上设有环形气槽，A轴放松活塞一侧内腔设有A轴放松夹紧油腔，A轴放松夹紧油腔一侧设有A轴放松夹紧内油路；
主轴组件包括主轴安装外壳，主轴安装外壳一端设有打刀油缸，打刀油缸外侧设有打刀油缸盖，打刀油缸盖内部设有打刀活塞，打刀活塞内部设有拉刀杆，拉刀杆上设有主轴拉刀碟簧，打刀活塞外圆周内部设有活塞返回弹簧，打刀活塞的顶部与打刀油缸盖的内壁之间设有油腔间隙，拉刀杆端部设有刀柄安装锥孔，主轴安装外壳一侧设有主轴下端盖，主轴下端盖的外侧为主轴外端面，刀柄安装锥孔的回转中心线为主轴中心轴线，主轴安装外壳的内部设有主轴组件回转传动外齿轮和主轴组件回转传动内齿轮，主轴安装外壳与A轴组件之间设有主轴组件回转上梳齿盘和主轴组件回转下梳齿盘；A轴外壳压紧端盖内部设有放松夹紧油路环形油槽；
垂直矢量自动分度铣头设有外冷切削液水路、锁紧松刀油路、中心吹气清洁锥孔气路、主轴轴承气幕保护气路、A轴放松夹紧油路、A轴放松到位检测气路、A轴夹紧到位检测气路；垂直矢量自动分度铣头设有的外冷切削液水路、锁紧松刀油路、中心吹气清洁锥孔气路、主轴轴承气幕保护气路、A轴放松夹紧油路、A轴放松到位检测气路、A轴夹紧到位检测气路全部设置于C轴组件、A轴组件和主轴组件的内部，通过C轴组件、A轴组件和主轴组件内部交错布置的孔道分别单独形成独立的通道。
优选地，外冷切削液水路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳，再经过A轴外壳压紧端盖、A轴配油套和A轴配油芯轴，再通过主轴安装外壳的内部通道后从主轴外端面流出。
优选地，锁紧松刀油路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳，再经过A轴外壳压紧端盖、A轴配油套和A轴配油芯轴，再通过主轴安装外壳和打刀油缸的内部通道后，达到油腔间隙中。
优选地，中心吹气清洁锥孔气路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳，再经过A轴外壳压紧端盖、A轴配油套和A轴配油芯轴，再通过主轴安装外壳和打刀油缸的内部通道后，再通过打刀油缸盖内部设置的孔道进入拉刀杆内部的孔道达到刀柄安装锥孔的内壁中。
优选地，主轴轴承气幕保护气路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳，再经过A轴外壳压紧端盖、A轴配油套和A轴配油芯轴，再通过主轴安装外壳和打刀油缸的内部通道后，再通过打刀油缸盖内部设置的孔道进入主轴下端盖内部的孔道达到气幕保护气路出口，气幕保护气路出口设在主轴下端盖的内壁，通过主轴下端盖的内壁设有的通道与外界相通。
优选地，A轴放松夹紧油路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳，再经过A轴外壳压紧端盖内部设有的放松夹紧油路环形油槽后与A轴放松夹紧内油路相通，然后与A轴放松夹紧油腔相通。
优选地，A轴放松到位检测气路包括压缩空气过滤器，压缩空气过滤器的输出端设有溢流阀，溢流阀的输出端设有电磁换向阀，电磁换向阀的输出端设有调压阀，调压阀的输出端与A轴放松到位检测气路的入口连接，调压阀的输出端设有压力继电器；A轴放松到位检测气路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳后外漏在A轴外端盖上，再通过放松检测外接气管与A轴放松到位检测气路中间入口连接，通过A轴放松到位检测气路中间入口与A轴放松活塞的外圆周连通，A轴放松活塞沿A轴轴线方向滑动时，A轴放松到位检测气路中间入口可以与环形气槽连通或者关闭。
优选地，A轴夹紧到位检测气路包括压缩空气过滤器，压缩空气过滤器的输出端设有溢流阀，溢流阀的输出端设有电磁换向阀，电磁换向阀的输出端设有调压阀，调压阀的输出端与A轴放松到位检测气路的入口连接，调压阀的输出端设有压力继电器；A轴夹紧到位检测气路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳后外漏在A轴外端盖上，再通过夹紧检测外接气管与A轴夹紧到位检测气路中间入口连接，通过A轴夹紧到位检测气路中间入口与A轴放松活塞的外圆周连通，A轴放松活塞沿A轴轴线方向滑动时，A轴夹紧到位检测气路中间入口可以与环形气槽连通或者关闭。
优选地，环形多路配油装置包括A轴配油套和A轴配油芯轴，A轴配油套包括配油套头部，配油套头部一侧固定设有配油套尾部，配油套尾部内部设有安装孔；A轴配油芯轴包括配油芯轴头部，配油芯轴头部一侧固定设有配油芯轴尾部；配油套头部的一侧分别设有外冷切削液水路、锁紧松刀油路、中心吹气清洁锥孔气路和主轴轴承气幕保护气路；配油芯轴尾部与配油套尾部内部设有的安装孔配合，配油芯轴尾部与配油套尾部内部设有的安装孔的配合段间隔设有四个环形密封圈，四个环形密封圈之间形成相互隔离的三个区域，位于每个相互隔离的区域内的A轴配油芯轴的外圆周设有三个环形槽，三个环形槽分别与锁紧松刀油路、中心吹气清洁锥孔气路和主轴轴承气幕保护气路相连通；外冷切削液水路、锁紧松刀油路、中心吹气清洁锥孔气路和主轴轴承气幕保护气路位于配油套头部相互间隔呈一定角度分布，其中外冷切削液水路进入到配油套尾部的内部时位于中心位置，再进入到配油芯轴尾部中。
优选地，配油套头部的外圆周一侧设有定位面，配油芯轴头部的两侧平行设有定位面。
本发明有益效果是，由于垂直矢量自动分度铣头设有的外冷切削液水路、锁紧松刀油路、中心吹气清洁锥孔气路、主轴轴承气幕保护气路、A轴放松夹紧油路、A轴放松到位检测气路、A轴夹紧到位检测气路全部设置于C轴组件、A轴组件和主轴组件的内部，通过C轴组件、A轴组件和主轴组件内部交错布置的孔道分别单独形成独立的通道，这样可以将现有的主轴组件的主轴中心轴和C轴组件的C轴之间350mm的距离减小到236mm，当A轴组件处于夹紧状态时距离可以进一步缩小到230mm，进一步提高了整体的刚度，可以实现高精度的加工。
又因为全内置的管路通道取消了原有的外漏在外部的主轴锁紧和放松采用的电子检测开关的形式，采用内置的气路检测形式，就可以实现分度铣头的360°角连续旋转，提高了加工效率，连续地旋转也消除了原有只能左右旋转带来的传动系的累计误差，进一步消除因为机械传动付带来的传动误差，进一步提高了加工精度。
附图说明
图1是现有技术的示意图；
图2是本发明外冷切削液水路布局示意图；
图3是本发明锁紧松刀油路布局示意图；
图4是本发明中心吹气清洁锥孔气路布局示意图；
图5是本发明主轴轴承气幕保护气路布局示意图；
图6是本发明A轴放松夹紧油路的放松状态示意图；
图7是本发明A轴放松夹紧油路的夹紧状态示意图；
图8是本发明A轴放松到位检测气路和A轴夹紧到位检测气路布局示意图；
图9是图2的俯视图；
图10是本发明整体的剖视图；
图11是K处放大图；
图12是M处放大图；
图13是环形多路配油装置的轴侧示意图；
图14是图13的侧视图；
图15是环形多路配油装置的又一方向的轴侧示意图；
图16是环形多路配油装置的外观轴侧示意图；
图17是环形多路配油装置的又一方向的外观轴侧示意图；
图18是图17的俯视图；
图19是图18的剖视图；
图20是图18的侧面剖视图；
图21是图18的另一方向的剖视图。
图中符号说明：
1.A轴组件；1001.外冷切削液水路；101.A轴轴线；102.A轴外端盖；103.A轴配油套；10301.配油套头部；10302.配油套尾部；10303.定位面；10304.泄气孔；104.A轴配油芯轴；10401.配油芯轴尾部；10402.配油芯轴头部；10403.定位面；105.A轴组件回转上梳齿盘；106.A轴组件回转下梳齿盘；107.A轴外壳压紧端盖；108.A轴外壳；2.C轴组件；2001.锁紧松刀油路；201.C轴轴线；202.C轴安装外壳；204.C轴上端盖；3.主轴组件；3001.中心吹气清洁锥孔气路；301.主轴安装外壳；302.打刀油缸盖；303.拉刀杆；304.活塞返回弹簧；305.主轴拉刀碟簧；306.打刀活塞；307.打刀油缸；308.刀柄安装锥孔；309.主轴下端盖；310.主轴外端面；311.主轴中心轴线；312.主轴组件回转传动内齿轮；313.主轴组件回转传动外齿轮；314.主轴组件回转上梳齿盘；315.主轴组件回转下梳齿盘；316.油腔间隙；4.环形多路配油装置；401.环形密封圈；4001.主轴轴承气幕保护气路；4002.气幕保护气路出口；5001.A轴放松夹紧油路；5002.A轴放松夹紧内油路；5003.放松夹紧油路环形油槽；5004.A轴放松夹紧油腔；501.A轴碟簧；502.A轴放松活塞；503.A轴拉杆；6001.A轴放松到位检测气路；601.A轴放松到位检测气路中间入口；602.调压阀；603.压力继电器；604.压缩空气过滤器；605.溢流阀；606.电磁换向阀；607.放松检测外接气管；608.环形气槽；7001.A轴夹紧到位检测气路；701.A轴夹紧到位检测气路中间入口；703.夹紧检测外接气管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
图1是现有垂直矢量自动分度铣头的结构示意图，图中可以看到，传统的A轴夹紧放松检测感应采用的是电子开关的形式进行的，这样的检测形式需要将电缆连接在垂直矢量自动分度铣头的外侧，必然造成垂直矢量自动分度铣头C轴无法实现360°的连续旋转，否则会导致检测电缆线的缠绕，这就必然需要正向和反向进行旋转，导致C轴转位时有时不能就近转位，延长了转位时间，降低了工作效率，同时导致传动系的积累误差，无法提高加工精度；另外现有的垂直矢量自动分度铣头A轴组件和C轴组件结构尺寸大，导致主轴组件的主轴中心轴和C轴组件的C轴中心轴之间的距离过大，如图1中的A尺寸，该A尺寸一般达到了350mm，这样大的尺寸也制约了万向铣头的灵活应用，也影响了加工的效率。
图2-图12是本发明一种垂直矢量自动分度铣头的结构示意图，图中可以看到，该垂直矢量自动分度铣头包括A轴组件1、C轴组件2和主轴组件3，A轴组件1与C轴组件2旋转连接，主轴组件3与A轴组件旋转连接；C轴组件包括C轴上端盖204，C轴上端盖204一侧设有C轴安装外壳202，C轴上端盖204和C轴安装外壳202的回转中心线为C轴轴线201；A轴组件包括A轴外壳108和A轴外壳压紧端盖107，A轴外壳108和A轴外壳压紧端盖107固定连接，A轴外壳108上部设有A轴组件回转下梳齿盘106，和A轴组件回转下梳齿盘106对应设有A轴组件回转上梳齿盘105，A轴组件回转上梳齿盘105与C轴安装外壳202固定连接，A轴外壳压紧端盖107外端设有A轴外端盖102，A轴外端盖102内侧设有A轴配油套103，A轴配油套103内部一侧设有A轴配油芯轴104，A轴配油套103和A轴配油芯轴104构成环形多路配油装置4，A轴外壳压紧端盖107的回转中心线为A轴轴线101；A轴外壳108内部圆周设有A轴放松活塞502，该实施例中在A轴外壳108内部的圆周方向均布设有五处A轴放松活塞502，这样五处的设计就能提供平衡均匀的推动力，实现平稳运动的效果，A轴放松活塞502一侧设有A轴碟簧501，A轴放松活塞502靠近主轴组件3一端设有A轴拉杆503，A轴放松活塞502另一侧外圆周上设有环形气槽608，该实施例是在其中一个A轴放松活塞502上设有环形气槽608，A轴放松活塞502一侧内腔设有A轴放松夹紧油腔5004，A轴放松夹紧油腔5004一侧设有A轴放松夹紧内油路5002；主轴组件3包括主轴安装外壳301，主轴安装外壳301一端设有打刀油缸307，打刀油缸307外侧设有打刀油缸盖302，打刀油缸盖302内部设有打刀活塞306，打刀活塞306内部设有拉刀杆303，拉刀杆303上设有主轴拉刀碟簧305，打刀活塞306外圆周内部设有活塞返回弹簧304，打刀活塞306的顶部与打刀油缸盖302的内壁之间设有油腔间隙316，主轴组件3端部设有刀柄安装锥孔308，主轴安装外壳301一侧设有主轴下端盖309，主轴下端盖309的外侧为主轴外端面310，刀柄安装锥孔308的回转中心线为主轴中心轴线311，主轴安装外壳301的内部设有主轴组件回转传动外齿轮和主轴组件回转传动内齿轮312，主轴安装外壳301与A轴组件1之间设有主轴组件回转上梳齿盘314和主轴组件回转下梳齿盘315；A轴外壳压紧端盖107内部设有放松夹紧油路环形油槽5003。
垂直矢量自动分度铣头设有外冷切削液水路1001、锁紧松刀油路2001、中心吹气清洁锥孔气路3001、主轴轴承气幕保护气路4001、A轴放松夹紧油路5001、A轴放松到位检测气路6001、A轴夹紧到位检测气路7001；垂直矢量自动分度铣头设有的外冷切削液水路1001、锁紧松刀油路2001、中心吹气清洁锥孔气路3001、主轴轴承气幕保护气路4001、A轴放松夹紧油路5001、A轴放松到位检测气路6001、A轴夹紧到位检测气路7001全部设置于C轴组件2、A轴组件和主轴组件3的内部，通过C轴组件2、A轴组件1和主轴组件3内部交错布置的孔道分别单独形成独立的通道。
图2中可以看到，外冷切削液水路1001的入口设在C轴上端盖204上，贯穿通过C轴安装外壳202，再经过A轴外壳压紧端盖107、A轴配油套103和A轴配油芯轴104，再通过主轴安装外壳301的内部通道后从主轴外端面310流出。
图3中可以看到，锁紧松刀油路2001的入口设在C轴上端盖204上，贯穿通过C轴安装外壳202，再经过A轴外壳压紧端盖107、A轴配油套103和A轴配油芯轴104，再通过主轴安装外壳301和打刀油缸307的内部通道后，达到油腔间隙316中。当油路中施加压力油时，压力油经过油路通道在油腔间隙316中形成压力，压紧打刀活塞306向下运动，当油路中的压力油释放压力时，活塞返回弹簧304将打刀活塞306复位，这样就实现刀头的拉紧和放松操作。
图4中可以看到，中心吹气清洁锥孔气路3001的入口设在C轴上端盖204上，贯穿通过C轴安装外壳202，再经过A轴外壳压紧端盖107、A轴配油套103和A轴配油芯轴104，再通过主轴安装外壳301和打刀油缸307的内部通道后，再通过打刀油缸盖302内部设置的孔道进入拉刀杆303内部的孔道达到刀柄安装锥孔308的内壁中。
图5中可以看到，主轴轴承气幕保护气路4001的入口设在C轴上端盖204上，贯穿通过C轴安装外壳202，再经过A轴外壳压紧端盖107、A轴配油套103和A轴配油芯轴104，再通过主轴安装外壳301和打刀油缸307的内部通道后，再通过打刀油缸盖302内部设置的孔道进入主轴下端盖309内部的孔道达到气幕保护气路出口4002，气幕保护气路出口4002设在主轴下端盖309的内壁，通过主轴下端盖309的内壁设有的通道与外界相通。
图6和图7中可以看到，A轴放松夹紧油路5001的入口设在C轴上端盖204上，贯穿通过C轴安装外壳202，再经过A轴外壳压紧端盖107内部设有的放松夹紧油路环形油槽5003后与A轴放松夹紧内油路5002相通，然后与A轴放松夹紧油腔5004相通。
图6中所示的A处尺寸为A轴放松状态的尺寸，该技术方案的设计改尺寸为236mm，图7中所示的A处尺寸为A轴夹紧状态的尺寸，该发明的结构A轴夹紧状态的尺寸A可以缩小达到230mm，而现有传统的同类产品的A处尺寸达到350mm，该技术方案的结构将A处尺寸缩小到了230mm，工作时的A尺寸为230mm，这样紧凑结构的小型尺寸的自动分度铣头刚度明显增强。
图8中可以看到，A轴放松到位检测气路6001包括压缩空气过滤器604，压缩空气过滤器604的输出端设有溢流阀605，溢流阀605的输出端设有电磁换向阀606，电磁换向阀606的输出端设有调压阀602，调压阀602的输出端与A轴放松到位检测气路6001的入口连接，调压阀602的输出端设有压力继电器603；A轴放松到位检测气路6001的入口设在C轴上端盖204上，贯穿通过C轴安装外壳202后外漏在A轴外端盖102上，再通过放松检测外接气管607与A轴放松到位检测气路中间入口601连接，通过A轴放松到位检测气路中间入口601与A轴放松活塞502的外圆周连通，A轴放松活塞502沿A轴轴线方向滑动时，A轴放松到位检测气路中间入口601可以与环形气槽608连通或者关闭。
图8中还可以看到，A轴夹紧到位检测气路7001包括压缩空气过滤器604，压缩空气过滤器604的输出端设有溢流阀605，溢流阀605的输出端设有电磁换向阀606，电磁换向阀606的输出端设有调压阀602，调压阀602的输出端与A轴放松到位检测气路6001的入口连接，调压阀602的输出端设有压力继电器603；A轴夹紧到位检测气路7001的入口设在C轴上端盖204上，贯穿通过C轴安装外壳202后外漏在A轴外端盖102上，再通过夹紧检测外接气管703与A轴夹紧到位检测气路中间入口701连接，通过A轴夹紧到位检测气路中间入口701与A轴放松活塞502的外圆周连通，A轴放松活塞502沿A轴轴线方向滑动时，A轴夹紧到位检测气路中间入口701可以与环形气槽608连通或者关闭。
图9是该发明专利的俯视图，从图中可以清楚的看到，外冷切削液水路1001、锁紧松刀油路2001、中心吹气清洁锥孔气路3001、主轴轴承气幕保护气路4001、A轴放松夹紧油路5001、A轴放松到位检测气路6001和A轴夹紧到位检测气路7001的入口位置的布局。
图10是本发明的整体剖视图，图中可以看到内部的零件之间的连接关系，图中所示A轴组件回转下梳齿盘106和与其对应设有A轴组件回转上梳齿盘105的啮合和分离可以实现A轴组件1的旋转动作，实现A轴组件1的分度；主轴组件回转上梳齿盘314和主轴组件回转下梳齿盘315的啮合和分离可以实现主轴组件3的旋转以实现主轴组件3的分度；
该发明的水路管道、油路管道和气路管道的集成化结构设计，极大地降低了A轴组件转位时的摩擦力矩，降低了对主轴电机最大扭矩的要求；降低了水、油、气路管道的故障率；大大减小了主轴部件的偏心距，减小了主轴的偏重。A轴夹紧到位和放松到位气压检测方式，使A轴组件回转不受检测感应开关线缆的制约，实现了360°连续回转，大大降低了万向主轴转位时的辅助工时，提高了加工效率。
图11是图6中K处放大图，图12是图7中M处放大图，图中放大后可以明显地看到环形气槽608的技术特征，当A轴放松活塞502在A轴放松夹紧油路5001的作用下可以实现往复运动，当A轴放松活塞502往复运动到图示最左端时，A轴放松活塞502上设置的环形气槽608与A轴夹紧到位检测气路中间入口701相连通，当A轴放松活塞502往复运动到图示最右端时，A轴放松活塞502上设置的环形气槽608与A轴放松到位检测气路中间入口601相连通，当A轴放松活塞502处于位移行程的中间位置时，A轴放松活塞502上设置的环形气槽608与A轴放松到位检测气路中间入口601和A轴夹紧到位检测气路中间入口701同时连通；按照以上的设计，当系统需要检测A轴放松是否到位时，就通过检测A轴放松到位检测气路6001上连通的压力继电器603的信号，判断是否有压力输出，如果有压力输出，说明A轴放松活塞502上设置的环形气槽608与A轴放松到位检测气路中间入口601之间是封闭状态，此时说明A轴放松活塞502位于图示的左侧，说明A轴放松已经到位，可以实现下一步的操作；当系统需要检测A轴夹紧是否到位时，就通过检测A轴夹紧到位检测气路7001上连通的压力继电器603的信号，判断是否有压力输出，如果有压力输出，说明A轴放松活塞502上设置的环形气槽608与A轴夹紧到位检测气路中间入口701是封闭状态，此时说明A轴放松活塞502位于图示的右侧，说明A轴夹紧已经到位，系统就可以允许分度铣头开始工作；当检测到A轴夹紧到位检测气路7001上连通的压力继电器603和A轴放松到位检测气路6001上连通的压力继电器603同时都有压力信号时，说明A轴放松活塞502上设置的环形气槽608与A轴夹紧到位检测气路中间入口701以及A轴放松到位检测气路中间入口601同时相连通的，此时说明A轴放松活塞502位于移动行程的中间某个位置，此时的A轴既不是处于放松状态，也不是处于夹紧状态，系统就不能发出指令对铣头控制其旋转，也不能控制其开始加工，这样的安全监测设置，可以实现铣头动作的安全性，不会出现系统因为无检测导致的铣头非预期的运转，从而保护铣头不受到损伤。传统的电气开关的检测会出现电气开关的失效，导致出现铣头的误操作，损伤铣头，而该发明全部由气路实现检测，提高了可靠性。
图11和图12中还可以看到，A轴放松活塞502上设置的环形气槽608中贯穿设有泄气孔10304，当A轴放松活塞502往复运动时，环形气槽608可以分别与A轴放松到位检测气路中间入口601和A轴夹紧到位检测气路中间入口701相连通，当处于相连通的位置时，压力气体通过泄气孔10304释放，A轴放松到位检测气路6001和A轴夹紧到位检测气路7001检测不到气体压力，系统不会发出执行下一步的信号，起到保护铣头的作用，该实施例的技术方案替换了电气检测开关，不需要外置布线，可实现C轴的连续回转。
图13-20是环形多路配油装置的详细示意图和剖视图，图14中可以看到，环形多路配油装置包括A轴配油套103和A轴配油芯轴104，A轴配油套103包括配油套头部10301，配油套头部10301一侧固定设有配油套尾部10302，配油套尾部10302内部设有安装孔；A轴配油芯轴104包括配油芯轴头部10402，配油芯轴头部10402一侧固定设有配油芯轴尾部10401；配油套头部10301的一侧分别设有外冷切削液水路1001、锁紧松刀油路2001、中心吹气清洁锥孔气路3001和主轴轴承气幕保护气路4001。
图19为环形多路配油装置的内部结构的剖视图，图中可以看到，配油芯轴尾部10401与配油套尾部10302内部设有的安装孔配合，配油芯轴尾部10401与配油套尾部10302内部设有的安装孔的配合段间隔设有四个环形密封圈401，四个环形密封圈401之间形成相互隔离的三个区域，位于每个相互隔离的区域内的A轴配油芯轴104的外圆周设有三个环形槽，三个环形槽分别与锁紧松刀油路2001、中心吹气清洁锥孔气路3001和主轴轴承气幕保护气路4001相连通；外冷切削液水路1001、锁紧松刀油路2001、中心吹气清洁锥孔气路3001和主轴轴承气幕保护气路4001位于配油套头部10301相互间隔呈一定角度分布，其中外冷切削液水路1001进入到配油套尾部10302的内部时位于中心位置，再进入到配油芯轴尾部10401中。
图13中可以清楚地看到，配油套头部10301的外圆周一侧设有定位面10303，配油芯轴头部10402的两侧平行设有定位面10403，这样的设计可以保证安装时的正确的位置，使其内部的孔能够正确地连通，安装非常方便。
图13中还可以看到，锁紧松刀油路2001、中心吹气清洁锥孔气路3001和主轴轴承气幕保护气路4001的三路通道位于外圆周，具体结构布局见图20中的侧视图，图中可以清楚的看到四路通道通过A轴配油套103时的布置位置。
图21是外冷切削液水路1001的通道示意图，该图的剖视方向选择能看到外冷切削液水路1001的位置进行剖视，图中详细的说明了外冷切削液水路1001的走向。
以上所述的环形多路配油装置4将外冷切削液水路1001、锁紧松刀油路2001、中心吹气清洁锥孔气路3001和主轴轴承气幕保护气路4001四路通道形成集中布置，与传统的有些通道外置在万向铣头的外侧相比，节省了空间，缩小了整体万向铣头的尺寸，同时提高了铣头的刚度，更适合加工高精度的零件；多通道全部内置布置的结构，能够让铣头形成360°角度的连续旋转，避免了往复旋转时带来的累计误差，提高了连续加工的精度，这样结构的万向铣头能够保证回转的高精度，也能够保证加工时铣头的跳动误差，整体提高了加工精度。
该实施例的技术方案，由于垂直矢量自动分度铣头设有的外冷切削液水路1001、锁紧松刀油路2001、中心吹气清洁锥孔气路3001、主轴轴承气幕保护气路4001、A轴放松夹紧油路5001、A轴放松到位检测气路6001、A轴夹紧到位检测气路7001全部设置于C轴组件2、A轴组件和主轴组件3的内部，通过C轴组件2、A轴组件1和主轴组件3内部交错布置的孔道分别单独形成独立的通道，这样可以将现有的主轴组件的主轴中心轴和C轴组件的C轴之间350mm的距离减小到236mm，当A轴组件1处于夹紧状态时距离可以进一步缩小到230mm，进一步提高了整体的刚度，可以实现高精度的加工。
又因为全内置的管路通道取消了原有的A轴锁紧和放松采用的电子检测开关的形式，采用内置的气路检测形式，就可以实现分度铣头的360°角连续旋转，提高了加工效率，连续地旋转也消除了原有只能左右旋转带来的传动系的累计误差，进一步消除因为机械传动付带来的传动误差，进一步提高了加工精度。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。
Claims (10)
1.一种垂直矢量自动分度铣头，包括A轴组件、C轴组件和主轴组件，所述A轴组件与C轴组件旋转连接，所述主轴组件与A轴组件旋转连接；其特征是：所述C轴组件包括C轴上端盖，所述C轴上端盖一侧设有C轴安装外壳，所述C轴上端盖和C轴安装外壳的回转中心线为C轴轴线；
所述A轴组件包括A轴外壳和A轴外壳压紧端盖，所述A轴外壳和A轴外壳压紧端盖固定连接，所述A轴外壳上部设有A轴组件回转下梳齿盘，和A轴组件回转下梳齿盘对应设有A轴组件回转上梳齿盘，所述A轴组件回转上梳齿盘与C轴安装外壳固定连接，所述A轴外壳压紧端盖外端设有A轴外端盖，所述A轴外端盖内侧设有A轴配油套，所述A轴配油套内部一侧设有A轴配油芯轴，所述A轴配油套和A轴配油芯轴构成环形多路配油装置，所述A轴外壳压紧端盖的回转中心线为A轴轴线；所述A轴外壳内部设有A轴放松活塞，所述A轴放松活塞一侧设有A轴碟簧，所述A轴放松活塞靠近主轴组件一端设有A轴拉杆，所述A轴放松活塞另一侧外圆周上设有环形气槽，所述A轴放松活塞一侧内腔设有A轴放松夹紧油腔，所述A轴放松夹紧油腔一侧设有A轴放松夹紧内油路；
所述主轴组件包括主轴安装外壳，所述主轴安装外壳一端设有打刀油缸，所述打刀油缸外侧设有打刀油缸盖，所述打刀油缸盖内部设有打刀活塞，所述打刀活塞内部设有拉刀杆，所述拉刀杆上设有主轴拉刀碟簧，所述打刀活塞外圆周内部设有活塞返回弹簧，所述打刀活塞的顶部与打刀油缸盖的内壁之间设有油腔间隙，所述主轴组件端部设有刀柄安装锥孔，所述主轴安装外壳一侧设有主轴下端盖，所述主轴下端盖的外侧为主轴外端面，所述刀柄安装锥孔的回转中心线为主轴中心轴线，所述主轴安装外壳的内部设有主轴组件回转传动外齿轮和主轴组件回转传动内齿轮，所述主轴安装外壳与A轴组件之间设有主轴组件回转上梳齿盘和主轴组件回转下梳齿盘；所述A轴外壳压紧端盖内部设有放松夹紧油路环形油槽；
所述垂直矢量自动分度铣头设有外冷切削液水路、锁紧松刀油路、中心吹气清洁锥孔气路、主轴轴承气幕保护气路、A轴放松夹紧油路、A轴放松到位检测气路、A轴夹紧到位检测气路；所述垂直矢量自动分度铣头设有的外冷切削液水路、锁紧松刀油路、中心吹气清洁锥孔气路、主轴轴承气幕保护气路、A轴放松夹紧油路、A轴放松到位检测气路、A轴夹紧到位检测气路全部设置于C轴组件、A轴组件和主轴组件的内部，通过C轴组件、A轴组件和主轴组件内部交错布置的孔道分别单独形成独立的通道。
2.根据权利要求1所述的一种垂直矢量自动分度铣头，其特征在于：所述外冷切削液水路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳，再经过A轴外壳压紧端盖、A轴配油套和A轴配油芯轴，再通过主轴安装外壳的内部通道后从主轴外端面流出。
3.根据权利要求1所述的一种垂直矢量自动分度铣头，其特征在于：所述锁紧松刀油路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳，再经过A轴外壳压紧端盖、A轴配油套和A轴配油芯轴，再通过主轴安装外壳和打刀油缸的内部通道后，达到油腔间隙中。
4.根据权利要求1所述的一种垂直矢量自动分度铣头，其特征在于：所述中心吹气清洁锥孔气路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳，再经过A轴外壳压紧端盖、A轴配油套和A轴配油芯轴，再通过主轴安装外壳和打刀油缸的内部通道后，再通过打刀油缸盖内部设置的孔道进入拉刀杆内部的孔道达到刀柄安装锥孔的内壁中。
5.根据权利要求1所述的一种垂直矢量自动分度铣头，其特征在于：所述主轴轴承气幕保护气路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳，再经过A轴外壳压紧端盖、A轴配油套和A轴配油芯轴，再通过主轴安装外壳和打刀油缸的内部通道后，再通过打刀油缸盖内部设置的孔道进入主轴下端盖内部的孔道达到气幕保护气路出口，气幕保护气路出口设在主轴下端盖的内壁，通过主轴下端盖的内壁设有的通道与外界相通。
6.根据权利要求1所述的一种垂直矢量自动分度铣头，其特征在于：所述A轴放松夹紧油路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳，再经过A轴外壳压紧端盖内部设有的放松夹紧油路环形油槽后与A轴放松夹紧内油路相通，然后与A轴放松夹紧油腔相通。
7.根据权利要求1所述的一种垂直矢量自动分度铣头，其特征在于：所述A轴放松到位检测气路包括压缩空气过滤器，所述压缩空气过滤器的输出端设有溢流阀，所述溢流阀的输出端设有电磁换向阀，所述电磁换向阀的输出端设有调压阀，所述调压阀的输出端与A轴放松到位检测气路的入口连接，所述调压阀的输出端设有压力继电器；A轴放松到位检测气路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳后外漏在A轴外端盖上，再通过放松检测外接气管与A轴放松到位检测气路中间入口连接，通过A轴放松到位检测气路中间入口与A轴放松活塞的外圆周连通，A轴放松活塞沿A轴轴线方向滑动时，所述A轴放松到位检测气路中间入口可以与环形气槽连通或者关闭。
8.根据权利要求1所述的一种垂直矢量自动分度铣头，其特征在于：所述A轴夹紧到位检测气路包括压缩空气过滤器，所述压缩空气过滤器的输出端设有溢流阀，所述溢流阀的输出端设有电磁换向阀，所述电磁换向阀的输出端设有调压阀，所述调压阀的输出端与A轴放松到位检测气路的入口连接，所述调压阀的输出端设有压力继电器；所述A轴夹紧到位检测气路的入口设在C轴上端盖上，贯穿通过C轴安装外壳后外漏在A轴外端盖上，再通过夹紧检测外接气管与A轴夹紧到位检测气路中间入口连接，通过A轴夹紧到位检测气路中间入口与A轴放松活塞的外圆周连通，所述A轴放松活塞沿A轴轴线方向滑动时，A轴夹紧到位检测气路中间入口可以与环形气槽连通或者关闭。
9.根据权利要求1所述的一种垂直矢量自动分度铣头，其特征在于：所述环形多路配油装置包括A轴配油套和A轴配油芯轴，所述A轴配油套包括配油套头部，所述配油套头部一侧固定设有配油套尾部，所述配油套尾部内部设有安装孔；所述A轴配油芯轴包括配油芯轴头部，所述配油芯轴头部一侧固定设有配油芯轴尾部；所述配油套头部的一侧分别设有外冷切削液水路、锁紧松刀油路、中心吹气清洁锥孔气路和主轴轴承气幕保护气路；所述配油芯轴尾部与配油套尾部内部设有的安装孔配合，所述配油芯轴尾部与配油套尾部内部设有的安装孔的配合段间隔设有四个环形密封圈，四个环形密封圈之间形成相互隔离的三个区域，位于每个相互隔离的区域内的A轴配油芯轴的外圆周设有三个环形槽，三个环形槽分别与锁紧松刀油路、中心吹气清洁锥孔气路和主轴轴承气幕保护气路相连通；所述外冷切削液水路、锁紧松刀油路、中心吹气清洁锥孔气路和主轴轴承气幕保护气路位于配油套头部相互间隔呈一定角度分布，其中外冷切削液水路进入到配油套尾部的内部时位于中心位置，再进入到配油芯轴尾部中。
10.根据权利要求9所述的一种垂直矢量自动分度铣头，其特征在于：所述配油套头部的外圆周一侧设有定位面，所述配油芯轴头部的两侧平行设有定位面。
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Denomination of invention: Vertical vector automatic indexing milling head Effective date of registration: 20231222 Granted publication date: 20221014 Pledgee: Shandong Weihai Rural Commercial Bank Co.,Ltd. economic and Technological Development Zone sub branch Pledgor: WEIHAI AOWEIER PRECISION PARTS Co.,Ltd. Registration number: Y2023980073523 |
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