CN115519367B - 五轴联动数控机床双向转摆头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了五轴联动数控机床双向转摆头，包括U形板，所述U形板的侧壁内侧固定安装有电机，所述电机的输出轴一端固定连接有转轴，且转轴的侧切面形状为方形，所述转轴的下方设置有刀头组件，所述刀头组件通过双向转摆机构与转轴连接，所述双向转摆机构的顶部一端设置有在摆转机构进行刀头组件调整后对刀头组件进行固定的加固机构。本发明通过设有双向转摆机构，不仅可以实现刀头组件的双向转摆，能够与现有的三轴数控机床构成五轴联动数控机床，使三轴数控机床实现五面体全方面、无死角加工角度，可以有效提高工件表面光洁度，而且机构仅使用一个电机即可实现双向转摆，造价低，适合推广使用。

Description

五轴联动数控机床双向转摆头

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，特别涉及五轴联动数控机床双向转摆头。

背景技术

数控机床在加工制造业中得到广泛应用，在高精密加工制造中，起到关键作用。

对于一些三轴联动的数控机床，在实际操作中，工件上的死角、斜切面等加工部位，三轴联动无法加工到位，针对以上问题，公开号为CN208262297U提出了一种五轴联动数控机床双向转摆头，通过两个外转子伺服电机分别驱动刀具360°旋转和180°摆动，以此为两轴转摆，与现有的三轴数控机床构成五轴联动数控机床，但是该五轴联动数控机床双向转摆头仍具有以下缺点：

需要使用两个外转子伺服电机才能完成两轴转摆，不仅造价高，而且使用过程中能耗也高，不符合当下环保节约的理念，不适合推广使用；

在进行其中一轴转摆调整时，无法对另一轴进行固定，若另一轴的外转子伺服电机失控，则会损坏工件，无法保障双向转摆头对工件加工的稳定性和转摆角度的精确性。

因此，发明五轴联动数控机床双向转摆头来解决上述问题很有必要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了五轴联动数控机床双向转摆头，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：五轴联动数控机床双向转摆头，包括U形板，所述U形板的一内侧壁固定安装有电机，所述电机的输出轴固定连接有方形的转轴，所述转轴的下方设置有刀头组件，所述刀头组件通过双向转摆机构与所述转轴连接；所述双向转摆机构的顶部一端设置有加固机构；所述加固机构用于在所述双向转摆机构调整好所述刀头组件的摆动角度后，对所述刀头组件进行固定。

可选地，所述双向转摆机构包括活动套接在所述转轴外部的一个蜗杆和两个套环A，且两个所述套环A设置在所述蜗杆的两端并与所述蜗杆为一体式设计；

两所述套环A远离所述蜗杆的一侧均设置有套环B，两个所述套环B均活动套接在转轴的外部；所述套环B和所述套环A的内侧均转动连接有定位环，所述定位环固定套接在所述转轴的外部；

相邻的所述套环A与所述套环B之间设置有套环C，所述套环C活动套接在所述转轴的外部，两个所述套环C的两侧均设置有多个卡块；所述套环A和所述套环B靠近所述套环C的一侧均设置有用于与所述多个卡块配合使用的卡槽。

可选地，所述套环C的外环壁设置有凹槽，所述凹槽内滑动连接有T形板，所述U形板内顶壁固定连接有方形管，所述方形管设置在两个T形板之间；

所述方形管的内部的中间位置固定安装有电磁铁，所述方形管的两端对称地滑动连接有T形杆，所述T形杆由一个滑动连接在所述方形管内部的方形板和固定连接在所述方形板远离所述电磁铁一侧的方形杆组成；

所述方形板远离所述方形杆的一侧固定连接有用于与所述电磁铁磁吸的磁块，所述方形杆远离所述方形板的一端延伸至所述方形管的外部并与所述T形板固定连接，所述T形板与所述方形管之间设置有弹簧，所述弹簧套接在所述方形杆的外部。

可选地，两所述套环B的外环壁均固定连接有Z形板，两个所述Z形板远离所述套环B的一端共同固定连接有同一个方形框，所述方形框的内侧转动连接有用于与所述蜗杆啮合的蜗轮，所述蜗轮的轮轴的两端均延伸至所述方形框外并共同固定连接有同一个U形架，所述刀头组件固定安装在所述U形架远离所述方形框的一侧。

可选地，所述加固机构包括分别设于所述T形板两侧的两凸形板，所述凸形板的前后两端分别滑动连接有一引导杆，所述引导杆由一个圆杆和固定连接在所述圆杆底端的圆盘组成，所述圆杆的顶端与所述U形板固定连接；所述引导杆的外部套接有拉簧，所述拉簧的底端与所述凸形板的顶部固定连接，所述拉簧的顶端与所述U形板固定连接；

所述凸形板的顶部于两所述引导杆之间设置有豁槽，所述豁槽的槽底设置有凸块，所述凸块远离所述T形板的一侧设为斜坡，所述凸块与所述凸形板为一体式设计，所述T形板的两侧均固定连接推板，且所述推板远离所述T形板的一端均设置有用于与所述凸块配合使用的凸起。

可选地，所述凸形板的底部固定连接有齿块；

所述套环A与所述套环B的外环壁上均设有用于与所述齿块啮合的齿环。

可选地，所述T形板由滑动连接在所述凹槽内部的弧形板和固定连接在所述弧形板外侧的方形板组成。

可选地，所述刀头组件由固定连接在所述U形架上的刀头驱动设备和固定连接在刀头驱动设备的输出轴的刀头组成。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过设有双向转摆机构，不仅可以实现刀头组件的双向转摆，能够与现有的三轴数控机床构成五轴联动数控机床，使三轴数控机床实现五面体全方面、无死角加工角度，可以有效提高工件表面光洁度，而且机构仅使用一个电机即可实现双向转摆，造价低，适合推广使用。

2、本发明通过设有加固机构，可以在分别对两轴进行转摆调整时，实现对另一轴的限制固定，能够有效避免在进行一轴转摆调整时，出现带动另一轴转摆的现象，可以有效提高双向转摆机构的稳定性，保障工件的加工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了本发明实施例的主视图；

图2示出了本发明实施例的部分结构剖视图；

图3示出了本发明实施例的双向转摆机构中部分结构爆炸示意图；

图4示出了本发明实施例的部分结构右剖平面图；

图中：1、U形板；2、电机；3、转轴；4、刀头组件；5、双向转摆机构；51、蜗杆；52、套环A；53、套环B；54、定位环；55、套环C；56、卡块；57、卡槽；58、凹槽；59、T形板；60、方形管；61、电磁铁；62、T形杆；63、磁块；64、弹簧；65、Z形板；66、方形框；67、蜗轮；68、U形架；7、加固机构；71、凸形板；72、引导杆；73、拉簧；74、豁槽；75、凸块；76、推板；77、齿块；78、齿环。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提供了五轴联动数控机床双向转摆头，如图1-图4所示，包括U形板1，U形板1的一内侧壁固定安装有电机2，电机2的输出轴固定连接有方形的转轴3，转轴3的下方设置有刀头组件4，刀头组件4通过双向转摆机构5与转轴3连接；双向转摆机构5的顶部一端设置有加固机构7；加固机构7用于在双向转摆机构5调整好刀头组件4的摆动角度后，对刀头组件4进行固定。

具体的，双向转摆机构5包括活动套接在转轴3外部的一个蜗杆51和两个套环A52，且两个套环A52设置在蜗杆51的两端并与蜗杆51为一体式设计；

两套环A52远离蜗杆51的一侧均设置有套环B53，两个套环B53均活动套接在转轴3的外部；套环B53和套环A52的内侧均转动连接有定位环54，定位环54固定套接在转轴3的外部；

相邻的套环A52与套环B53之间设置有套环C55，套环C55活动套接在转轴3的外部，两个套环C55的两侧均设置有多个卡块56；套环A52和套环B53靠近套环C55的一侧均设置有用于与多个卡块56配合使用的卡槽57。

具体的，套环C55的外环壁设置有凹槽58，凹槽58内滑动连接有T形板59，U形板1内顶壁固定连接有方形管60，方形管60设置在两个T形板59之间；

方形管60的内部的中间位置固定安装有电磁铁61，方形管60的两端对称地滑动连接有T形杆62，T形杆62由一个滑动连接在方形管60内部的方形板和固定连接在方形板远离电磁铁61一侧的方形杆组成；

方形板远离方形杆的一侧固定连接有用于与电磁铁61磁吸的磁块63，方形杆远离方形板的一端延伸至方形管60的外部并与T形板59固定连接，T形板59与方形管60之间设置有弹簧64，弹簧64套接在方形杆的外部。

具体的，两套环B53的外环壁均固定连接有Z形板65，两个Z形板65远离套环B53的一端共同固定连接有同一个方形框66，方形框66的内侧转动连接有用于与蜗杆51啮合的蜗轮67，蜗轮67的轮轴的两端均延伸至方形框66外并共同固定连接有同一个U形架68，刀头组件4固定安装在U形架68远离方形框66的一侧。

具体的，加固机构7包括分别设于T形板59两侧的两凸形板71，凸形板71的前后两端分别滑动连接有一引导杆72，引导杆72由一个圆杆和固定连接在圆杆底端的圆盘组成，圆杆的顶端与U形板1固定连接；引导杆72的外部套接有拉簧73，拉簧73的底端与凸形板71的顶部固定连接，拉簧73的顶端与U形板1固定连接；

凸形板71的顶部于两引导杆72之间设置有豁槽74，豁槽74的槽底设置有凸块75，凸块75远离T形板59的一侧设为斜坡，凸块75与凸形板71为一体式设计，T形板59的两侧均固定连接推板76，且推板76远离T形板59的一端均设置有用于与凸块75配合使用的凸起。

具体的，凸形板71的底部固定连接有齿块77；

套环A52与套环B53的外环壁上均设有用于与齿块77啮合的齿环78。

具体的，T形板59由滑动连接在凹槽58内部的弧形板和固定连接在弧形板外侧的方形板组成。两个凹槽58的切面形状为两个开口相悖的凸字形。

具体的，刀头组件4由固定连接在U形架68上的刀头驱动设备和固定连接在刀头驱动设备的输出轴的刀头组成。

使用该双向转摆头时，只需打开电机2，此时，两个T形杆62在两个弹簧64的作用下，通过两个T形板59推动两个套环C55与两个套环B53贴合，使得两个套环C55一侧的多个卡块56分别与两个套环B53一侧的多个卡槽57卡和，当电机2带动转轴3转动时，转轴3带动两个套环C55和两组定位环54同步转动，使两组定位环54分别在两个套环A52和两个套环B53的内侧转动，以使得两个套环C55分别通过与套环B53之间的卡和作用，带动两个套环B53同步转动，从而通过套环B53带动两个Z形板65转动，使得两个Z形板65同时带动方形框66转动，以使得方形框66通过蜗轮67带动U形架68同步转动，从而通过U形架68带动刀头组件4绕转轴3摆动一定的角度，以此为第一轴的摆动调节；

第一轴调节结束后，电磁铁61通电，此时，两个磁块63通过与电磁铁61之间的吸引作用，与电磁铁61的两侧贴合，使得两个磁块63分别带动两个T形杆62向方形管60的内部移动，并挤压两个弹簧64，以使得两个T形杆62分别通过T形板59带动两个套环C55向两个套环A52靠近，解除两个套环C55与两个套环B53之间卡和作用的同时，分别通过两个套环C55另一侧的卡块56与两个套环A52一侧卡槽57之间的卡和作用，通过两个套环C55带动两个套环A52转动，使得两个套环A52同时带动蜗杆51转动，通过蜗杆51与蜗轮67之间的啮合作用带动蜗轮67转动，以使得蜗轮67带动U形架68同步转动，从而通过U形架68带动刀头组件4绕蜗轮67轮轴摆动，以此为第二轴的摆动调节；

通过上述结构间的配合即可实现刀头组件4的双向转摆，在以上使用前，可以将U形板1连接数控机床的Z轴，即可与现有的三轴数控机床构成五轴联动数控机床，实现五面体全方面、无死角加工角度；

本发明通过设有双向转摆机构5，不仅可以实现刀头组件4的双向转摆，能够与现有的三轴数控机床构成五轴联动数控机床，使三轴数控机床实现五面体全方面、无死角加工角度，可以有效提高工件表面光洁度，而且机构仅使用一个电机2即可实现双向转摆，造价低，适合推广使用。

在上述进行第一轴的转摆调节时，T形板59带动两组推板76相互远离，使得两个T形板59远离方形管60一侧的两个推板76分别解除对凸形板71的抵触作用，使得该凸形板71在拉簧73的作用下上移与推板76底面抵触，以使得该凸形板71底部一端的齿块77远离两个套环B53外侧的齿环78，同时，两个T形板59靠近方形管60一侧的推板76分别通过底部一端凸起与豁槽74内凸块75之间的抵触作用，抵触两个凸形块分别在两组引导杆72的外部下移，并拉伸两组拉簧73，使得该凸形块分别推动齿块77同步下移，以使得两个齿块77分别通过与两个套环A52外侧齿环78间的啮合作用，通过两个齿环78实现对两个套环A52的限制固定，从而实现对蜗杆51的限制，避免在进行第一轴转摆调整时，带动第二轴转摆；

在上述进行第二轴转摆调节时，两个T形板59相互靠近时，两个T形板59分别带动靠近方形管60一侧的推板76同步移动，以解除两个推板76与两个凸形板71之间的抵触作用，使得两个凸形板71分别通过拉簧73的复位作用，带动两个齿块77上移，以解除两个齿块77与两个齿环78A间的啮合作用，从而解除对第二轴的限制固定；同时，两个T形板59分别带动远离方形管60一侧的推板76同步移动，通过两个推板76与凸形板71之间的抵触作用，推动两个凸形板71下移，并拉伸两组拉簧73，使得两个凸形板71带动两个齿块77下移，以使得齿块77通过与两个套环B53外侧齿环78间的啮合作用，将两个套环B53限制固定，从而实现对第一轴的限制固定；

本发明通过设有加固机构7，可以在分别对两轴进行转摆调整时，实现对另一轴的限制固定，能够有效避免在进行一轴转摆调整时，出现带动另一轴转摆的现象，可以有效提高双向转摆机构5的稳定性，保障工件的加工质量。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.五轴联动数控机床双向转摆头，包括U形板(1)，其特征在于：所述U形板(1)的一内侧壁固定安装有电机(2)，所述电机(2)的输出轴固定连接有方形的转轴(3)，所述转轴(3)的下方设置有刀头组件(4)，所述刀头组件(4)通过双向转摆机构(5)与所述转轴(3)连接；所述双向转摆机构(5)的顶部一端设置有加固机构(7)；所述加固机构(7)用于在所述双向转摆机构(5)调整好所述刀头组件(4)的摆动角度后，对所述刀头组件(4)进行固定；

所述双向转摆机构(5)包括活动套接在所述转轴(3)外部的一个蜗杆(51)和两个套环A(52)，且两个所述套环A(52)设置在所述蜗杆(51)的两端并与所述蜗杆(51)为一体式设计；

两所述套环A(52)远离所述蜗杆(51)的一侧均设置有套环B(53)，两个所述套环B(53)均活动套接在转轴(3)的外部；所述套环B(53)和所述套环A(52)的内侧均转动连接有定位环(54)，所述定位环(54)固定套接在所述转轴(3)的外部；

相邻的所述套环A(52)与所述套环B(53)之间设置有套环C(55)，所述套环C(55)活动套接在所述转轴(3)的外部，两个所述套环C(55)的两侧均设置有多个卡块(56)；所述套环A(52)和所述套环B(53)靠近所述套环C(55)的一侧均设置有用于与所述多个卡块(56)配合使用的卡槽(57)；

所述套环C(55)的外环壁设置有凹槽(58)，所述凹槽(58)内滑动连接有T形板(59)，所述U形板(1)内顶壁固定连接有方形管(60)，所述方形管(60)设置在两个T形板(59)之间；

所述方形管(60)的内部的中间位置固定安装有电磁铁(61)，所述方形管(60)的两端对称地滑动连接有T形杆(62)，所述T形杆(62)由一个滑动连接在所述方形管(60)内部的方形板和固定连接在所述方形板远离所述电磁铁(61)一侧的方形杆组成；

所述方形板远离所述方形杆的一侧固定连接有用于与所述电磁铁(61)磁吸的磁块(63)，所述方形杆远离所述方形板的一端延伸至所述方形管(60)的外部并与所述T形板(59)固定连接，所述T形板(59)与所述方形管(60)之间设置有弹簧(64)，所述弹簧(64)套接在所述方形杆的外部；

两所述套环B(53)的外环壁均固定连接有Z形板(65)，两个所述Z形板(65)远离所述套环B(53)的一端共同固定连接有同一个方形框(66)，所述方形框(66)的内侧转动连接有用于与所述蜗杆(51)啮合的蜗轮(67)，所述蜗轮(67)的轮轴的两端均延伸至所述方形框(66)外并共同固定连接有同一个U形架(68)，所述刀头组件(4)固定安装在所述U形架(68)远离所述方形框(66)的一侧；

所述加固机构(7)包括分别设于所述T形板(59)两侧的两凸形板(71)，所述凸形板(71)的前后两端分别滑动连接有一引导杆(72)，所述引导杆(72)由一个圆杆和固定连接在所述圆杆底端的圆盘组成，所述圆杆的顶端与所述U形板(1)固定连接；所述引导杆(72)的外部套接有拉簧(73)，所述拉簧(73)的底端与所述凸形板(71)的顶部固定连接，所述拉簧(73)的顶端与所述U形板(1)固定连接；

所述凸形板(71)的顶部于两所述引导杆(72)之间设置有豁槽(74)，所述豁槽(74)的槽底设置有凸块(75)，所述凸块(75)远离所述T形板(59)的一侧设为斜坡，所述凸块(75)与所述凸形板(71)为一体式设计，所述T形板(59)的两侧均固定连接推板(76)，且所述推板(76)远离所述T形板(59)的一端均设置有用于与所述凸块(75)配合使用的凸起；

所述凸形板(71)的底部固定连接有齿块(77)；

所述套环A(52)与所述套环B(53)的外环壁上均设有用于与所述齿块(77)啮合的齿环(78)。

2.根据权利要求1所述的五轴联动数控机床双向转摆头，其特征在于：所述T形板(59)由滑动连接在所述凹槽(58)内部的弧形板和固定连接在所述弧形板外侧的方形板组成。

3.根据权利要求1所述的五轴联动数控机床双向转摆头，其特征在于：所述刀头组件(4)由固定连接在所述U形架(68)上的刀头驱动设备和固定连接在刀头驱动设备的输出轴的刀头组成。