CN114473000B - 一种基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置，该装置包括C轴电动分度盘、输入单元、中间单元、输出单元、A轴电动分度盘。通过锥齿轮配合实现铣刀旋转，通过电动控制A轴、C轴的转位，电控铣头工作时，机床主轴的动力通过输入锥齿轮与第一中间锥齿轮的啮合以及第二中间锥齿轮与输出锥齿轮的啮合传递到输出轴，通过C轴自锁步进电机控制C轴转位，通过A轴自锁步进电机控制A轴转位，与此同时具备结构简单、紧凑，速度可根据锥齿轮的传动比设计等优点，并适用于低速大进给量的全自动精加工工作。

Description

一种基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置

技术领域：

本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种用于大进给量具备双电控分度盘的的万能铣头装置。

背景技术：

随着国家工业化的改革和发展，数控机床作为复杂表面加工的关键设备，越来越多地应用于航空航天、汽车和模具领域。作为数控机床的核心部件，万能侧铣头的结构和性能在很大程度上决定了机床的性能。

目前已有多种可实现A/C轴旋转或自动转位及数控的万能铣头，如中国发明专利CN 105642988 A《一种带自动打刀功能的万能铣头》公布的可实现自动抓刀功能的万能铣头，该万能铣头可实现鼻端冷却、中心吹气和主轴鼻端气封等自动化功能，但由于其A轴与C轴并不同轴，结构不够紧凑，所占空间较大且该万能铣头的A轴只能手动转位，无法实现全自动转位功能。如中国发明专利CN 104625196 A《一种数控机床他驱式万能铣头》公布的一种可实现强劲低速输出功率的万能铣头，其采用同步齿形皮带，在皮带传动过程中可吸收之前多级齿轮造成的大部分振动,使得铣头主轴振动小，但皮带的设计会导致该装置运行中打滑甚至造成扭矩传输减小，刀头输出不稳定。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种适用于低速精加工的电控万能铣头装置，通过锥齿轮配合实现铣刀旋转，通过电动控制A轴、C轴的转位，与此同时具备结构简单、紧凑，速度可根据锥齿轮的传动比设计等优点。

本发明的技术方案如下：

一种基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置，包括C轴电动分度盘1、输入单元2、中间单元3、输出单元4、A轴电动分度盘5；

所述的C轴电动分度盘包括C轴自锁步进电机101、C轴蜗轮102、C轴蜗杆103、C轴电动分度盘壳体104、C轴分度盘端盖105、第一C轴分度滑动轴承106、第二C轴分度滑动轴承107、第三C轴分度滑动轴承108、第一C轴密封圈109、第二C轴密封圈110、C轴蜗杆端盖111、C轴联轴器112；

所述的输入单元2包括输入单元2包括输入锥齿轮201、输入轴202、第一输入角接触球轴承203、第二输入角接触球轴承204、输入密封圈205、输入上壳体206、输入下壳体207、输入法兰盘208、拉钉209、弹簧210、锥柄211、输入箱体212、输入轴承压盖213、输入端盖214、输入轴套215、输入平键216；

所述的中间单元3包括第一中间锥齿轮301、第二中间锥齿轮302、中间轴303、第一中间角接触球轴承304、第二中间角接触球轴承305、第一中间端盖306、第二中间端盖307、第一中间轴套308、第二中间轴套309、第一中间平键310、第二中间平键311；

所述的输出单元4包括输出锥齿轮401、输出轴402、第一输出角接触球轴承403、第二输出角接触球轴承404、第一输出轴套405、第二输出轴套406、第一输出端盖407、第二输出端盖408、输出箱体409、输出平键410；

所述的A轴电动分度盘5包括A轴自锁步进电机501、A轴蜗轮502、A轴蜗杆503、A轴电动分度盘壳体504、第一A轴法兰盘505、第二A轴法兰盘506、第一A轴分度盘端盖507、第二A轴分度盘端盖508、第一A轴分度滑动轴承509、第二A轴分度滑动轴承510、A轴蜗杆端盖511、A轴联轴器512。

进一步地，C轴电动分度盘壳体104位于输入下壳体207正上方，与输入下壳体207同轴连接；C轴电动分度盘壳体104位于C轴分度盘端盖105正上方且覆盖在C轴分度盘端盖105上表面，C轴分度盘端盖105与电动分度盘壳体104同轴连接；

C轴蜗轮102、第一C轴分度滑动轴承106、第二C轴分度滑动轴承107、第三C轴分度滑动轴承108位于C轴电动分度盘壳体104与C轴分度盘端盖105构成的空腔内，C轴蜗轮102位于第二C轴分度滑动轴承107正上方，第一C轴分度滑动轴承106位于C轴蜗轮102正上方，第三C轴分度滑动轴承108位于C轴蜗轮102开孔内部；第二C轴密封圈110位于C轴蜗轮102开孔内部；C轴蜗轮102通过第一C轴分度滑动轴承106、第二C轴分度滑动轴承107、第三C轴分度滑动轴承108与C轴电动分度盘壳体104和C轴分度盘端盖105相连并与输入下壳体207通过紧固螺栓固定；

C轴蜗杆103与铣床y轴平行，位于C轴蜗轮102右侧，并与C轴蜗轮102相啮合，C轴蜗杆103前端通过C轴蜗杆端盖111与C轴电动分度盘壳体104相连并固定，C轴蜗杆端盖111位于电动分度盘壳体104的前开孔前侧并起到对C轴蜗杆103的限位作用，C轴蜗杆103后端与C轴自锁步进电机101通过C轴联轴器112同轴连接。

进一步地，C轴自锁步进电机101位于C轴电动分度盘壳体104后开孔后侧，并与C轴电动分度盘壳体104相连并固定。

进一步地，输入箱体212为左侧具有圆柱凸台、下侧具有倒角的长方体中空箱体，在箱体左侧圆柱凸台上开同心通孔即为左开孔，左开孔用于安装中间轴303，长方体中空箱体上端面设有上开孔用于安装输出轴202；

输入上壳体206主体为圆桶结构，底部中心设有开孔；输入上壳体206位于C轴电动分度盘壳体104上方，并与C轴电动分度盘壳体104定心连接；

输入下壳体207位于输入箱体212上方，输入下壳体下边沿翻边结构2072与输入箱体212定心连接；

输入轴202依次从输入上壳体206底部开孔、电动分度盘壳体104中心垂直通孔、输入下壳体207的圆筒结构、输入箱体212上端面的上开孔穿过，输入轴202的上下端通过第一输入角接触球轴承203、第二输入角接触球轴承204分别与输入上壳体206、输入箱体212相连；所述输入轴202为由输入轴第一轴段2021、输入轴第二轴段2022、输入轴第三轴段2023、输入轴第四轴段2024、输入轴第五轴段2025、输入轴第六轴段2026、输入轴第七轴段2027七个轴段依次构成的阶梯轴；第一输入轴角接触球轴承203位于输入上壳体206底部中心开孔内，并与输入轴第三轴段2023过盈配合并通过输入轴承压盖213和输入轴第四轴段2024限位；第二输入轴角接触球轴承204位于输入箱体212上开孔内，并与输入轴第六轴段2026过盈配合并通过输入轴第五轴段2025和输入轴套215限位；输入轴第一轴段2021与锥柄211花键连接且二者之间设置有弹簧210以提供锥柄211与输入法兰盘208的自锁压力；

输入法兰盘208放置在输入上壳体206上方并定心连接；输入法兰盘208上表面均匀固定有若干个拉钉209，在装置安装时，拉钉209会插入机床，从而通过拉钉209实现箱体与C轴输入轴轴线周向固定；

输入锥齿轮201位于输入箱体212内，与输入轴202的输入轴第七轴段2027末端通过输入平键216键槽连接并通过输入轴套215与输入端盖214限位；

输入端盖214与输入轴202末端定心连接。

进一步地，输入下壳体207为上下边沿带有翻边结构的圆筒结构，圆筒结构上端边沿设有输入下壳体上边沿翻边结构2071，圆桶结构下端边沿设有输入下壳体下边沿翻边结构2072；

分度盘端盖105放置在输入下壳体上边沿翻边结构2071上方，输入下壳体上边沿翻边结构2071与分度盘端盖105定心连接；输入下壳体207位于输入箱体212上方，输入下壳体下边沿翻边结构2072与输入箱体212定心连接。

进一步地，输入箱体212的长方体中空箱体沿α平面分为前后两半，前后两半箱体相对面的上侧与右侧具有向外延伸的具有输入箱体翻边结构2121，箱体前后两半通过若干螺栓在输入箱体翻边结构2121上固定连接。

进一步地，所述中间轴303水平穿过输出箱体409的左垂直箱体，其左右两端通过第一中间角接触球轴承304和第二中间角接触球轴承305与输出箱体409的左垂直箱体相连；第一中间角接触球轴承304位于输出箱体409的左垂直箱体的左开孔内，第二中间角接触球轴承305位于输入箱体212左开孔内；

中间轴303为由中间轴第一轴段3031、中间轴第二轴段3032、中间轴第三轴段3033、中间轴第四轴段3034、中间轴第五轴段3035、中间轴第六轴段3036六个轴段依次构成的阶梯轴；第一中间角接触球轴承304与中间轴第一轴段3031过盈配合并通过第一中间端盖306和中间轴第二轴段3032夹紧固定并限位。第二中间角接触球轴承305与中间轴第二轴段3032过盈配合并通过第一中间轴套308和第二中间轴套309限位；

第一中间轴套308位于第二中间角接触球轴承305和第一中间锥齿轮301之间；第二中间轴套309位于第二中间角接触球轴承305和第二中间锥齿轮302之间；

第一中间锥齿轮301垂直安装于输出箱体409的左垂直箱体内，与中间轴303的中间轴第四轴段3034通过第一中间平键310键槽连接，通过中间轴第三轴段3033和第一中间轴套308限位，并与水平安装于输出箱体409底部水平箱体内的输入锥齿轮401成90°啮合；

第二中间锥齿轮302垂直安装于输入箱体212内，并与中间轴303的中间轴第六轴段3036通过第二中间平键311键槽连接，并通过第二中间轴套309和第二中间端盖307限位，第二中间锥齿轮302与输出锥齿轮401成90°啮合；

第二中间端盖307通过一个外六角螺栓与中间轴303中间轴第六轴段3036末端定心连接。

进一步地，所述输出箱体409是由两个垂直箱体与底部水平箱体构成的“凹”形中空箱体，输出箱体409的左垂直箱体设有左、右开孔，用于安装中间轴303，输出箱体409的底部水平箱体设有上、下开孔，用于安装输入轴402；输出箱体409与输入箱体212通过中间轴303连接；

所述输出轴402为由输出轴第一轴段4021、输出轴第二轴段4022、输出轴第三轴段4023、输出轴第四轴段4024四个轴段依次构成的阶梯轴；输出轴402穿过输出箱体409的底部水平箱，并通过第一输出角接触球轴承403和第二输出角接触球轴承404与输出箱体409相连；

第一输出角接触球轴承403位于输出箱体409上开孔内，并与输出轴第一轴段4021过盈配合并通过第一输出端盖407和第一输出轴套405限位；

第二输出角接触球轴承404位于输出箱体409下开孔内，并与输出轴第三轴段4023过盈配合并通过第二输出端盖408和第二输出轴套406限位；

第一输出端盖407位于输出箱体409上开孔上侧，并与输出箱体409相连，并起到对输出轴第一轴段4021上端的限位作用；

第二输出端盖408位于输出箱体409下开孔下侧，并与输出箱体409相连，并起到对输出轴第四轴段4024下端的限位作用；

输出锥齿轮401与输出轴第二轴段4022通过输出平键410键槽连接，输出锥齿轮401的内孔与输出轴402的外圆定心连接；

输出锥齿轮401与第二中间锥齿轮302成90°啮合，输出锥齿轮401通过第一输出轴套405与第二输出轴套406限位；第一输出轴套405位于输出锥齿轮401和第一输出角接触球轴承403之间，第二输出轴套406位于输出锥齿轮401和第二输出角接触球轴承404之间。

进一步地，输出箱体409箱体沿α平面分为前后两半，前后两半箱体相对面设有向外沿伸的输出箱体翻边结构4091，前后两半箱体通过若干螺栓与输出箱体翻边结构4091上固定连接.

进一步地，第一A轴法兰盘505、第二A轴法兰盘506、A轴蜗轮502、A轴电动分度盘壳体504均与中间轴303同轴；

第一A轴法兰盘505位于第一A轴分度盘端盖507左侧，与第一A轴分度盘端盖507固定连接，并与输入箱体212固定连接；

A轴电动分度盘壳体504为长方体中空箱体，A轴电动分度盘壳体504右侧壁上设有开孔，用于安装A轴蜗轮502，A轴电动分度盘壳体504右端边沿设有A轴电动分度盘壳体右边沿翻边结构5041；A轴电动分度盘壳体504通过第一A轴分度盘端盖507与第一A轴法兰盘505固定连接。A轴电动分度盘壳体右边沿翻边结构5041与第二A轴分度盘端盖508通过若干紧固螺栓固定连接；

第二A轴法兰盘506位于A轴电动分度盘壳体504右侧且位于A轴电动分度盘壳体504内的A轴蜗轮502右侧，与A轴蜗轮502同轴固定连接，并与输出箱体409固定连接；

第二A轴分度盘端盖508中心设有开孔，第二A轴分度盘端盖508安装在A轴电动分度盘壳体504右侧外壁上，其开孔与A轴电动分度盘壳体504右侧壁上开孔同轴；

第二A轴分度滑动轴承510安装在第二A轴分度盘端盖508开孔处，与第二A轴分度盘端盖508定心连接；第二A轴分度滑动轴承510通过第二A轴分度盘端盖508与A轴电动分度盘壳体504固定连接；

A轴分度滑动轴承509位于在A轴电动分度盘壳体504左侧内壁上，与A轴电动分度盘壳体504为一体结构；A轴蜗轮502位于A轴分度滑动轴承509右侧，并通过A轴分度滑动轴承509轴向限位；

A轴蜗杆503位于A轴电动分度盘壳体504内，且与铣床x轴平行并与A轴蜗轮502相啮合；A轴蜗杆503下端通过A轴蜗杆端盖511与A轴电动分度盘壳体504相连并固定，A轴蜗杆503后端与A轴自锁步进电机501通过A轴联轴器512相连，A轴自锁步进电机501位于A轴电动分度盘壳体504上侧，并与A轴电动分度盘壳体504相连并固定。

本发明一种基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置，结构简单、紧凑，速度可根据锥齿轮的传动比设计，适用于低速大进给量的精加工。可通过锥齿轮配合实现铣刀旋转，通过电动控制A轴、C轴的转位。

附图说明：

图1为本实施例基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置的结构示意图；

图2为本实施例基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置的立体示意图；

图3为本实施例中输入轴的立体示意图；

图4为本实施例中间轴的立体示意图；

图5为本实施例中输出轴的立体示意图；

图6为本实施例中C轴电动分度盘的立体示意图；

图7为本实施例中A轴电动分度盘的立体示意图；

图8为本实施例中A轴电动分度盘的结构示意图；

图9为本实施例中输入下壳体的结构示意图；

图10为本实施例中A轴电动分度盘5的安装示意图；

图中：1C轴电动分度盘，101C轴自锁步进电机，102C轴蜗轮，103C轴蜗杆，104C轴电动分度盘壳体，C轴电动分度盘壳体下边沿翻边结构1041，105分度盘端盖，106第一C轴分度滑动轴承，107第二C轴分度滑动轴承，108第三C轴分度滑动轴承，109第一C轴密封圈，110第二C轴密封圈，111C轴蜗杆端盖，112C轴联轴器，2输入单元，201输入锥齿轮，202输入轴，2021输入轴第一轴段，2022输入轴第二轴段，2023输入轴第三轴段，2024输入轴第四轴段，2025输入轴第五轴段，2026输入轴第六轴段，2027输入轴第七轴段，203第一输入角接触球轴承，204第二输入角接触球轴承，205输入密封圈，206输入上壳体，输入上壳体上边沿翻边结构2061，207输入下壳体，输入下壳体上边沿翻边结构2071，输入下壳体下边沿翻边结构2072，208输入法兰盘，209拉钉，210弹簧，211锥柄，212输入箱体，输入箱体翻边结构2121，213输入轴承压盖、214输入端盖，215输入轴套，216输入平键，3中间单元，301第一中间锥齿轮，302第二中间锥齿轮，303中间轴，3031中间轴第一轴段，3032中间轴第二轴段，3033中间轴第三轴段，3034中间轴第四轴段，3035中间轴第五轴段，3036中间轴第六轴段，304第一中间角接触球轴承，305第二中间角接触球轴承，306第一中间端盖，307第二中间端盖，308第一中间轴套，309第二中间轴套，310第一中间平键，311第二中间平键，4输出单元，401输出锥齿轮，402输出轴，4021输出轴第一轴段，4022输出轴第二轴段，4023输出轴第三轴段，4024输出轴第四轴段，403第一输出角接触球轴承，404第二输出角接触球轴承，405第一输出轴套，406第二输出轴套，407第一输出端盖，408第二输出端盖，409输出箱体，4091输出箱体翻边结构，410输出平键，5A轴电动分度盘，501A轴自锁步进电机，502A轴蜗轮，503A轴蜗杆，504A轴电动分度盘壳体，5041A轴电动分度盘壳体右边沿翻边结构，505第一A轴法兰盘，506第二A轴法兰盘，507第一A轴分度盘端盖，508第二A轴分度盘端盖，509第一A轴分度滑动轴承，510第二A轴分度滑动轴承，511A轴蜗杆端盖，512A轴联轴器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

定义垂直于纸面向外的方向为前，垂直于纸面向内的方向为后，平行于纸面向左的方向为左，平行于纸面向右的方向为右，平行于纸面向上的方向为上，平行于纸面向下的方向为下，输入轴202的中轴线与中间轴303的中轴线所确定的平面定义为平面α。

如图2所示，本发明一种基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置包括C轴电动分度盘1、输入单元2、中间单元3、输出单元4、A轴电动分度盘5。

如图6所示，C轴电动分度盘1包括C轴自锁步进电机101、C轴蜗轮102、C轴蜗杆103、C轴电动分度盘壳体104、C轴分度盘端盖105、第一C轴分度滑动轴承106、第二C轴分度滑动轴承107、第三C轴分度滑动轴承108、第一C轴密封圈109、第二C轴密封圈110、C轴蜗杆端盖111、C轴联轴器112。C轴电动分度盘壳体104中心设有垂直通孔，分度盘壳体内设有传动机构，并且C轴电动分度盘壳体104下端边沿设有C轴电动分度盘壳体下边沿翻边结构1041。C轴电动分度盘壳体104位于输入下壳体207正上方，其中C轴电动分度盘壳体下边沿翻边结构1041通过八个紧固螺栓与输入下壳体207同轴连接。C轴电动分度盘壳体104位于C轴分度盘端盖105正上方且覆盖在C轴分度盘端盖105上表面，并通过七个紧固螺栓与电动分度盘壳体104同轴连接。C轴蜗轮102、第一C轴分度滑动轴承106、第二C轴分度滑动轴承107、第三C轴分度滑动轴承108位于C轴电动分度盘壳体104与C轴分度盘端盖105构成的空腔内，C轴蜗轮102位于第二C轴分度滑动轴承107正上方，第一C轴分度滑动轴承106位于C轴蜗轮102正上方，第三C轴分度滑动轴承108位于C轴蜗轮102开孔内部。第二C轴密封圈110位于C轴蜗轮102开孔内部。C轴蜗轮102通过第一C轴分度滑动轴承106、第二C轴分度滑动轴承107、第三C轴分度滑动轴承108与C轴电动分度盘壳体104和C轴分度盘端盖105相连并与输入下壳体207通过紧固螺栓固定。C轴蜗杆103与铣床y轴平行，位于C轴蜗轮102右侧，并与C轴蜗轮102相啮合。C轴蜗杆103前端通过C轴蜗杆端盖111与C轴电动分度盘壳体104相连并固定。C轴蜗杆端盖111位于电动分度盘壳体104的前开孔前侧并起到对C轴蜗杆103的限位作用。C轴蜗杆103后端与C轴自锁步进电机101通过C轴联轴器112同轴连接，C轴自锁步进电机101位于C轴电动分度盘壳体104后开孔后侧，并通过四个紧固螺栓与C轴电动分度盘壳体104相连并固定。

如图1所示，输入单元2包括输入锥齿轮201、输入轴202、第一输入角接触球轴承203、第二输入角接触球轴承204、输入密封圈205、输入上壳体206、输入下壳体207、输入法兰盘208、拉钉209、弹簧210、锥柄211、输入箱体212、输入轴承压盖213、输入端盖214、输入轴套215、输入平键216。如图3所示，输入轴202为由输入轴第一轴段2021、输入轴第二轴段2022、输入轴第三轴段2023、输入轴第四轴段2024、输入轴第五轴段2025、输入轴第六轴段2026、输入轴第七轴段2027七个轴段依次构成的阶梯轴。输入上壳体206主体为圆桶结构，圆桶结构上端边沿设有输入上壳体上边沿翻边结构2061，底部中心设有开孔。输入箱体212为左侧具有圆柱凸台、下侧具有倒角的长方体中空箱体，长方体中空箱体沿α平面分为前后两半，前后两半箱体相对面的上侧与右侧具有向外延伸的具有输入箱体翻边结构2121，箱体前后两半通过若干螺栓在输入箱体翻边结构2121上固定连接，在箱体左侧圆柱凸台上开同心通孔即为左开孔，左开孔用于安装中间轴303，长方体中空箱体上端面设有上开孔用于安装输出轴202。输入轴202依次从输入上壳体206底部开孔、电动分度盘壳体104中心设有的垂直通孔、输入下壳体207的圆筒结构、输入箱体212上端面的上开孔穿过，输入轴202的上下端通过第一输入角接触球轴承203、第二输入角接触球轴承204分别与输入上壳体206、输入箱体212相连。输入下壳体207位于输入箱体212上方，并通过六个外六角螺栓定心连接。第一输入轴角接触球轴承203位于输入上壳体206底部中心开孔内，并与输入轴第三轴段2023过盈配合并通过输入轴承压盖213和输入轴第四轴段2024限位；第二输入轴角接触球轴承204位于输入箱体212上开孔内，并与输入轴第六轴段2026过盈配合并通过输入轴第五轴段2025和输入轴套215限位。输入轴第一轴段2021与锥柄211花键连接且二者之间设置有弹簧210以提供锥柄211与输入法兰盘208的自锁压力。输入法兰盘208放置在输入上壳体上边沿翻边结构2061上方，输入上壳体上边沿翻边结构2061与输入法兰盘208通过六个外六角螺栓定心连接。输入法兰盘208上表面均匀固定有若干个拉钉209，在装置安装时，拉钉209会插入机床，从而通过拉钉209实现箱体与C轴输入轴轴线周向固定。输入锥齿轮201位于输入箱体212内，与输入轴第七轴段2027末端通过输入平键216键槽连接并通过输入轴套215与输入端盖214限位。输入端盖214通过外六角螺栓与输入轴202末端定心连接。如图9所示，输入下壳体207为上下边沿带有翻边结构的圆筒结构，圆筒结构上端边沿设有输入下壳体上边沿翻边结构2071，圆桶结构下端边沿设有输入下壳体下边沿翻边结构2072。分度盘端盖105放置在输入下壳体上边沿翻边结构2071上方，输入下壳体上边沿翻边结构2071与分度盘端盖105通过六个外六角螺栓定心连接。输入下壳体207位于输入箱体212上方，输入下壳体下边沿翻边结构2072与输入箱体212通过六个外六角螺栓定心连接。

如图1所示，中间单元3包括第一中间锥齿轮301、第二中间锥齿轮302、中间轴303、第一中间角接触球轴承304、第二中间角接触球轴承305、第一中间端盖306、第二中间端盖307、第一中间轴套308、第二中间轴套309、第一中间平键310、第二中间平键311。中间轴303水平穿过输出箱体409的左垂直箱体，其左右两端通过第一中间角接触球轴承304和第二中间角接触球轴承305与输出箱体409的左垂直箱体相连，如图4所示，中间轴303为由中间轴第一轴段3031、中间轴第二轴段3032、中间轴第三轴段3033、中间轴第四轴段3034、中间轴第五轴段3035、中间轴第六轴段3036六个轴段依次构成的阶梯轴。第一中间角接触球轴承304位于输出箱体409的左垂直箱体的左开孔内，并与中间轴第一轴段3031过盈配合并通过第一中间端盖306和中间轴第二轴段3032夹紧固定并限位。第二中间角接触球轴承305位于输入箱体212左开孔内，并与中间轴第二轴段3032过盈配合并通过第一中间轴套308和第二中间轴套309限位。第一中间轴套308位于第二中间角接触球轴承305和第一中间锥齿轮301之间。第二中间轴套309位于第二中间角接触球轴承305和第二中间锥齿轮302之间。第一中间锥齿轮301垂直安装于输出箱体409的左垂直箱体内，与中间轴第四轴段3034通过第一中间平键310键槽连接，通过中间轴第三轴段3033和第一中间轴套308限位，并与水平安装于输出箱体409底部水平箱体内的输入锥齿轮401成90°啮合。第二中间锥齿轮302垂直安装于输入箱体212内，并与中间轴第六轴段3036通过第二中间平键311键槽连接，并通过第二中间轴套309和第二中间端盖307限位，第二中间锥齿轮302与输出锥齿轮401成90°啮合。第二中间端盖307通过一个外六角螺栓与中间轴第六轴段3036末端定心连接。

如图1所示，输出单元4包括输出锥齿轮401、输出轴402、第一输出角接触球轴承403、第二输出角接触球轴承404、第一输出轴套405、第二输出轴套406、第一输出端盖407、第二输出端盖408、输出箱体409、输出平键410。输出轴402为由输出轴第一轴段4021、输出轴第二轴段4022、输出轴第三轴段4023、输出轴第四轴段4024四个轴段依次构成的阶梯轴。输出箱体409是由两个垂直箱体与底部水平箱体构成的“凹”形中空箱体，输出箱体409箱体沿α平面分为前后两半，前后两半箱体相对面设有向外沿伸的输出箱体翻边结构4091，前后两半箱体通过若干螺栓与输出箱体翻边结构4091上固定连接，输出箱体409的左垂直箱体设有左、右开孔，用于安装中间轴303，输出箱体409的底部水平箱体设有上、下开孔，用于安装输入轴402。输出箱体409与输入箱体212通过中间轴303连接。输出轴402穿过输出箱体409的底部水平箱，并通过第一输出角接触球轴承403和第二输出角接触球轴承404与输出箱体409相连。第一输出角接触球轴承403位于输出箱体409上开孔内，并与输出轴第一轴段4021过盈配合并通过第一输出端盖407和第一输出轴套405限位。第二输出角接触球轴承404位于输出箱体409下开孔内，并与输出轴第三轴段4023过盈配合并通过第二输出端盖408和第二输出轴套406限位。第一输出端盖407位于输出箱体409上开孔上侧，并通过六个紧固螺栓与输出箱体409相连，并起到对输出轴第一轴段4021上端的限位作用。第二输出端盖408位于输出箱体409下开孔下侧，并通过六个紧固螺栓与输出箱体409相连，并起到对输出轴第四轴段4024下端的限位作用。输出锥齿轮401与输出轴第二轴段4022通过输出平键410键槽连接，输出锥齿轮401的内孔与输出轴402的外圆定心连接。输出锥齿轮401与第二中间锥齿轮302成90°啮合，输出锥齿轮401通过第一输出轴套405与第二输出轴套406限位。第一输出轴套405位于输出锥齿轮401和第一输出角接触球轴承403之间。第二输出轴套406位于输出锥齿轮401和第二输出角接触球轴承404之间。

如图7、8、10所示，A轴电动分度盘5包括A轴自锁步进电机501、A轴蜗轮502、A轴蜗杆503、A轴电动分度盘壳体504、第一A轴法兰盘505、第二A轴法兰盘506、第一A轴分度盘端盖507、第二A轴分度盘端盖508、第一A轴分度滑动轴承509、第二A轴分度滑动轴承510、A轴蜗杆端盖511、A轴联轴器512。第一A轴法兰盘505、第二A轴法兰盘506、A轴蜗轮502、A轴电动分度盘壳体504均与中间轴303同轴。第一A轴法兰盘505位于第一A轴分度盘端盖507左侧，通过四个紧固螺栓与第一A轴分度盘端盖507固定连接，并通过四个紧固螺栓与输入箱体212固定连接。A轴电动分度盘壳体504为长方体中空箱体，A轴电动分度盘壳体504右侧壁上设有开孔，用于安装A轴蜗轮502，A轴电动分度盘壳体504右端边沿设有A轴电动分度盘壳体右边沿翻边结构5041。A轴电动分度盘壳体504通过第一A轴分度盘端盖507与第一A轴法兰盘505固定连接。A轴电动分度盘壳体右边沿翻边结构5041与第二A轴分度盘端盖508通过若干紧固螺栓固定连接。第二A轴法兰盘506位于A轴电动分度盘壳体504右侧且位于A轴电动分度盘壳体504内的A轴蜗轮502右侧，通过四个紧固螺栓与A轴蜗轮502同轴固定连接，并通过四个紧固螺栓与输出箱体409固定连接。第二A轴分度盘端盖508中心设有开孔，第二A轴分度盘端盖508安装在A轴电动分度盘壳体504右侧外壁上，其开孔与A轴电动分度盘壳体504右侧壁上开孔同轴。A轴电动分度盘壳体504通过第二A轴分度盘端盖508与第二A轴分度滑动轴承510固定连接。A轴分度滑动轴承509位于在A轴电动分度盘壳体504左侧内壁上，与A轴电动分度盘壳体504为一体结构。A轴蜗轮502位于A轴分度滑动轴承509右侧，并通过A轴分度滑动轴承509轴向限位。第二A轴分度滑动轴承510安装在第二A轴分度盘端盖508开孔处，与第二A轴分度盘端盖508通过四个紧固螺栓定心连接。

A轴蜗杆503位于A轴电动分度盘壳体504内，且与铣床x轴平行并与A轴蜗轮502相啮合。A轴蜗杆503下端通过A轴蜗杆端盖511与A轴电动分度盘壳体504相连并固定，A轴蜗杆503后端与A轴自锁步进电机501通过A轴联轴器512相连，A轴自锁步进电机501位于A轴电动分度盘壳体504上侧，并通过四个紧固螺栓与A轴电动分度盘壳体504相连并固定。

综上所述，本发明公开了一种基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置，用于低速大进给量的全自动精加工工作且具备结构简单、紧凑，速度可根据锥齿轮的传动比设计等优点。电控铣头工作时，机床主轴的动力通过输入锥齿轮与第一中间锥齿轮的啮合以及第二中间锥齿轮与输出锥齿轮的啮合传递到输出轴，通过C轴自锁步进电机控制C轴转位，通过A轴自锁步进电机控制A轴转位。

Claims (5)

1.一种基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置，其特征在于，所述的基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置包括C轴电动分度盘(1)、输入单元(2)、中间单元(3)、输出单元(4)、A轴电动分度盘(5)；

所述的C轴电动分度盘包括C轴自锁步进电机(101)、C轴蜗轮(102)、C轴蜗杆(103)、C轴电动分度盘壳体(104)、C轴分度盘端盖(105)、第一C轴分度滑动轴承(106)、第二C轴分度滑动轴承(107)、第三C轴分度滑动轴承(108)、第一C轴密封圈(109)、第二C轴密封圈(110)、C轴蜗杆端盖(111)、C轴联轴器(112)；C轴电动分度盘壳体的C轴分度盘端盖(105)位于输入下壳体(207)正上方，与输入下壳体(207)同轴连接；C轴电动分度盘壳体(104)位于C轴分度盘端盖(105)正上方且覆盖在C轴分度盘端盖(105)上表面，C轴分度盘端盖(105)与电动分度盘壳体(104)同轴连接；C轴蜗轮(102)、第一C轴分度滑动轴承(106)、第二C轴分度滑动轴承(107)、第三C轴分度滑动轴承(108)位于C轴电动分度盘壳体(104)与C轴分度盘端盖(105)构成的空腔内，C轴蜗轮(102)位于第二C轴分度滑动轴承(107)正上方，第一C轴分度滑动轴承(106)位于C轴蜗轮(102)正上方，第三C轴分度滑动轴承(108)位于C轴蜗轮(102)开孔内部；第二C轴密封圈(110)位于C轴蜗轮(102)开孔内部；C轴蜗轮(102)通过第一C轴分度滑动轴承(106)、第二C轴分度滑动轴承(107)、第三C轴分度滑动轴承(108)与C轴电动分度盘壳体(104)和C轴分度盘端盖(105)相连并与输入下壳体(207)通过紧固螺栓固定；C轴蜗杆(103)与铣床y轴平行，位于C轴蜗轮(102)右侧，并与C轴蜗轮(102)相啮合，C轴蜗杆(103)前端通过C轴蜗杆端盖(111)与C轴电动分度盘壳体(104)相连并固定，C轴蜗杆端盖(111)位于电动分度盘壳体(104)的前开孔前侧并起到对C轴蜗杆(103)的限位作用，C轴蜗杆(103)后端与C轴自锁步进电机(101)通过C轴联轴器(112)同轴连接；

所述的输入单元(2)包括输入锥齿轮(201)、输入轴(202)、第一输入角接触球轴承(203)、第二输入角接触球轴承(204)、输入密封圈(205)、输入上壳体(206)、输入下壳体(207)、输入法兰盘(208)、拉钉(209)、弹簧(210)、锥柄(211)、输入箱体(212)、输入轴承压盖(213)、输入端盖(214)、输入轴套(215)、输入平键(216)；输入箱体(212)为左侧具有圆柱凸台、下侧具有倒角的长方体中空箱体，在箱体左侧圆柱凸台上开同心通孔即为左开孔，左开孔用于安装中间轴(303)，长方体中空箱体上端面设有上开孔，上开孔用于安装输入轴(202)；输入上壳体(206)主体为圆桶结构，底部中心设有开孔；输入上壳体(206)位于C轴电动分度盘壳体(104)上方，并与C轴电动分度盘壳体(104)定心连接；输入下壳体(207)位于输入箱体(212)上方，输入下壳体下边沿翻边结构(2072)与输入箱体(212)定心连接；输入轴(202)依次从输入上壳体(206)底部开孔、电动分度盘壳体(104)中心垂直通孔、输入下壳体(207)的圆筒结构、输入箱体(212)上端面的上开孔穿过，输入轴(202)的上下端通过第一输入角接触球轴承(203)、第二输入角接触球轴承(204)分别与输入上壳体(206)、输入箱体(212)相连；所述输入轴(202)为由输入轴第一轴段(2021)、输入轴第二轴段(2022)、输入轴第三轴段(2023)、输入轴第四轴段(2024)、输入轴第五轴段(2025)、输入轴第六轴段(2026)、输入轴第七轴段(2027)七个轴段依次构成的阶梯轴；第一输入轴角接触球轴承(203)位于输入上壳体(206)底部中心开孔内，并与输入轴第三轴段(2023)过盈配合并通过输入轴承压盖(213)和输入轴第四轴段(2024)限位；第二输入角接触球轴承(204)位于输入箱体(212)上开孔内，并与输入轴第六轴段(2026)过盈配合并通过输入轴第五轴段(2025)和输入轴套(215)限位；输入轴第一轴段(2021)与锥柄(211)花键连接且二者之间设置有弹簧(210)以提供锥柄(211)与输入法兰盘(208)的自锁压力；输入法兰盘(208)放置在输入上壳体(206)上方并定心连接；输入法兰盘(208)上表面均匀固定有若干个拉钉(209)，在装置安装时，拉钉(209)会插入机床，从而通过拉钉(209)实现箱体与C轴输入轴轴线周向固定；输入锥齿轮(201)位于输入箱体(212)内，与输入轴(202)的输入轴第七轴段(2027)末端通过输入平键(216)键槽连接并通过输入轴套(215)与输入端盖(214)限位；输入端盖(214)与输入轴(202)末端定心连接；

所述的中间单元(3)包括第一中间锥齿轮(301)、第二中间锥齿轮(302)、中间轴(303)、第一中间角接触球轴承(304)、第二中间角接触球轴承(305)、第一中间端盖(306)、第二中间端盖(307)、第一中间轴套(308)、第二中间轴套(309)、第一中间平键(310)、第二中间平键(311)；所述中间轴(303)水平穿过输出箱体(409)的左垂直箱体，其左右两端通过第一中间角接触球轴承(304)和第二中间角接触球轴承(305)与输出箱体(409)的左垂直箱体相连；第一中间角接触球轴承(304)位于输出箱体(409)的左垂直箱体的左开孔内，第二中间角接触球轴承(305)位于输入箱体(212)左开孔内；中间轴(303)为由中间轴第一轴段(3031)、中间轴第二轴段(3032)、中间轴第三轴段(3033)、中间轴第四轴段(3034)、中间轴第五轴段(3035)、中间轴第六轴段(3036)六个轴段依次构成的阶梯轴；第一中间角接触球轴承(304)与中间轴第一轴段(3031)过盈配合并通过第一中间端盖(306)和中间轴第二轴段(3032)夹紧固定并限位；第二中间角接触球轴承(305)与中间轴第二轴段(3032)过盈配合并通过第一中间轴套(308)和第二中间轴套(309)限位；第一中间轴套(308)位于第二中间角接触球轴承(305)和第一中间锥齿轮(301)之间；第二中间轴套(309)位于第二中间角接触球轴承(305)和第二中间锥齿轮(302)之间；第一中间锥齿轮(301)垂直安装于输出箱体(409)的左垂直箱体内，与中间轴(303)的中间轴第四轴段(3034)通过第一中间平键(310)键槽连接，通过中间轴第三轴段(3033)和第一中间轴套(308)限位，并与水平安装于输出箱体(409)底部水平箱体内的输入锥齿轮(401)成90°啮合；第二中间锥齿轮(302)垂直安装于输入箱体(212)内，并与中间轴(303)的中间轴第六轴段(3036)通过第二中间平键(311)键槽连接，并通过第二中间轴套(309)和第二中间端盖(307)限位，第二中间锥齿轮(302)与输出锥齿轮(401)成90°啮合；第二中间端盖(307)通过一个外六角螺栓与中间轴(303)中间轴第六轴段(3036)末端定心连接；

所述的输出单元(4)包括输出锥齿轮(401)、输出轴(402)、第一输出角接触球轴承(403)、第二输出角接触球轴承(404)、第一输出轴套(405)、第二输出轴套(406)、第一输出端盖(407)、第二输出端盖(408)、输出箱体(409)、输出平键(410)；所述输出箱体(409)是由两个垂直箱体与底部水平箱体构成的“凹”形中空箱体，输出箱体(409)的左垂直箱体设有左、右开孔，用于安装中间轴(303)，输出箱体(409)的底部水平箱体设有上、下开孔，上、下开孔用于安装输出轴(402)；输出箱体(409)与输入箱体(212)通过中间轴(303)连接；所述输出轴(402)为由输出轴第一轴段(4021)、输出轴第二轴段(4022)、输出轴第三轴段(4023)、输出轴第四轴段(4024)四个轴段依次构成的阶梯轴；输出轴(402)穿过输出箱体(409)的底部水平箱，并通过第一输出角接触球轴承(403)和第二输出角接触球轴承(404)与输出箱体(409)相连；第一输出角接触球轴承(403)位于输出箱体(409)上开孔内，并与输出轴第一轴段(4021)过盈配合并通过第一输出端盖(407)和第一输出轴套(405)限位；第二输出角接触球轴承(404)位于输出箱体(409)下开孔内，并与输出轴第三轴段(4023)过盈配合并通过第二输出端盖(408)和第二输出轴套(406)限位；第一输出端盖(407)位于输出箱体(409)上开孔上侧，并与输出箱体(409)相连，并起到对输出轴第一轴段(4021)上端的限位作用；第二输出端盖(408)位于输出箱体(409)下开孔下侧，并与输出箱体(409)相连，并起到对输出轴第四轴段(4024)下端的限位作用；输出锥齿轮(401)与输出轴第二轴段(4022)通过输出平键(410)键槽连接，输出锥齿轮(401)的内孔与输出轴(402)的外圆定心连接；输出锥齿轮(401)与第二中间锥齿轮(302)成90°啮合，输出锥齿轮(401)通过第一输出轴套(405)与第二输出轴套(406)限位；第一输出轴套(405)位于输出锥齿轮(401)和第一输出角接触球轴承(403)之间，第二输出轴套(406)位于输出锥齿轮(401)和第二输出角接触球轴承(404)之间；

所述的A轴电动分度盘(5)包括A轴自锁步进电机(501)、A轴蜗轮(502)、A轴蜗杆(503)、A轴电动分度盘壳体(504)、第一A轴法兰盘(505)、第二A轴法兰盘(506)、第一A轴分度盘端盖(507)、第二A轴分度盘端盖(508)、第一A轴分度滑动轴承(509)、第二A轴分度滑动轴承(510)、A轴蜗杆端盖(511)、A轴联轴器(512)；第一A轴法兰盘(505)、第二A轴法兰盘(506)、A轴蜗轮(502)、A轴电动分度盘壳体(504)均与中间轴(303)同轴；第一A轴法兰盘(505)位于第一A轴分度盘端盖(507)左侧，与第一A轴分度盘端盖(507)固定连接，并与输入箱体(212)固定连接；A轴电动分度盘壳体(504)为长方体中空箱体，A轴电动分度盘壳体(504)右侧壁上设有开孔，用于安装A轴蜗轮(502)，A轴电动分度盘壳体(504)右端边沿设有A轴电动分度盘壳体右边沿翻边结构(5041)；A轴电动分度盘壳体(504)通过第一A轴分度盘端盖(507)与第一A轴法兰盘(505)固定连接；A轴电动分度盘壳体右边沿翻边结构(5041)与第二A轴分度盘端盖(508)通过若干紧固螺栓固定连接；第二A轴法兰盘(506)位于A轴电动分度盘壳体(504)右侧且位于A轴电动分度盘壳体(504)内的A轴蜗轮(502)右侧，与A轴蜗轮(502)同轴固定连接，并与输出箱体(409)固定连接；第二A轴分度盘端盖(508)中心设有开孔，第二A轴分度盘端盖(508)安装在A轴电动分度盘壳体(504)右侧外壁上，其开孔与A轴电动分度盘壳体(504)右侧壁上开孔同轴；第二A轴分度滑动轴承(510)安装在第二A轴分度盘端盖(508)开孔处，与第二A轴分度盘端盖(508)定心连接；第二A轴分度滑动轴承(510)通过第二A轴分度盘端盖(508)与A轴电动分度盘壳体(504)固定连接；第一A轴分度滑动轴承(509)位于在A轴电动分度盘壳体(504)左侧内壁上，与A轴电动分度盘壳体(504)为一体结构；A轴蜗轮(502)位于第一A轴分度滑动轴承(509)右侧，并通过第一A轴分度滑动轴承(509)轴向限位；A轴蜗杆(503)位于A轴电动分度盘壳体(504)内，且与铣床x轴平行并与A轴蜗轮(502)相啮合；A轴蜗杆(503)下端通过A轴蜗杆端盖(511)与A轴电动分度盘壳体(504)相连并固定，A轴蜗杆(503)后端与A轴自锁步进电机(501)通过A轴联轴器(512)相连，A轴自锁步进电机(501)位于A轴电动分度盘壳体(504)上侧，并与A轴电动分度盘壳体(504)相连并固定。

2.根据权利要求1所述的基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置，其特征在于：C轴自锁步进电机(101)位于C轴电动分度盘壳体(104)后开孔后侧，并与C轴电动分度盘壳体(104)相连并固定。

3.根据权利要求1所述的基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置，其特征在于：

输入下壳体(207)为上下边沿带有翻边结构的圆筒结构，圆筒结构上端边沿设有输入下壳体上边沿翻边结构(2071)，圆桶结构下端边沿设有输入下壳体下边沿翻边结构(2072)；

C轴分度盘端盖(105)放置在输入下壳体上边沿翻边结构(2071)上方，输入下壳体上边沿翻边结构(2071)与C轴分度盘端盖(105)定心连接；输入下壳体(207)位于输入箱体(212)上方，输入下壳体下边沿翻边结构(2072)与输入箱体(212)定心连接。

4.根据权利要求1所述的基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置，其特征在于：

输入箱体(212)的长方体中空箱体沿α平面分为前后两半，前后两半箱体相对面的上侧与右侧具有向外延伸的具有输入箱体翻边结构(2121)，箱体前后两半通过若干螺栓在输入箱体翻边结构(2121)上固定连接。

5.根据权利要求1所述的基于双电控分度盘的大进给量万能铣头装置，其特征在于：

输出箱体(409)箱体沿α平面分为前后两半，前后两半箱体相对面设有向外沿伸的输出箱体翻边结构(4091)，前后两半箱体通过若干螺栓与输出箱体翻边结构(4091)上固定连接。

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