CN116638110B - 立卧转换主轴及数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了立卧转换主轴及数控机床，包括转动连接的定连接部与动连接部，所述动连接部上设置有轴头，还包括：接线仓，其固定设置在定连接部上，其远离动连接部一侧设置有接线口，其靠近动连接部一侧设置有与接线口电连接的导电头；供电环，其固定设置在动连接部上，其外周面上设置有滑触槽，所述滑触槽内设置有导电环，所述导电头与导电环滑触配合。本发明在动连接部转动以带动轴头进行立卧状态转换过程中，导电头一直处在滑触槽内移动并与导电环接触，且导电头通过与之电连接的接线口外接供电线以进行供电，由于外接供电线连接在不进行运动的接线仓上，从而不会有携带接线运动带来的不便。

Description

立卧转换主轴及数控机床

技术领域

本发明涉及机床技术领域，具体涉及立卧转换主轴及数控机床。

背景技术

立卧转换式数控加工机床集立式加工和卧式加工的特点于一身，可一次装夹完成多达空间五面的加工，多坐标联动，自动化程度高，可加工各种复杂曲线和曲面。其中，通过特定转动实现立卧姿态切换的立卧转换主轴即为此类数控机床的核心组成，其极大程度上简化了加工过程，拓宽了数控机床的加工范围。

专利文件CN214815191U于公告日2021年11月23日公开了一种具有保护功能的五轴立卧转换铣头，其技术方案中包括：分离式的铣头箱体与主轴配合，主轴与电机连接，构成了基本的切削结构，主轴围绕回旋轴线做旋转运动，在主轴上设置有走线支架，走线支架上设置有球形铰接下座，球形铰接支架下座上设置有走线支架，走线支架另一端连接有球形铰接上座，球形铰接上座设置在走线箱体上，铣头箱体安装在安装板上，安装板后方装有套接组件，使其安装在机床上，走线箱体安装在安装板上端，其有益效果在于：具有保护线路与加工工件的效果，以及这样的连接方法防止了走线自由晃动干扰主轴的旋转运动，同时也保护了走线的安全，防止因腐蚀及风化造成的漏电现象。

但如上述专利的现有技术中，外部接线的一端仍与携带轴头转动的结构连接，显然，轴头进行立卧切换的转动过程中，会带动或扯动接线，接线为满足此功能，整体为柔性，那么在扯动过程中发生的位置变化以及状态的变化不能完全确定，从而存在干涉的可能，影响实际切削加工过程，因此亟需立卧转换主轴及数控机床解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供立卧转换主轴及数控机床，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种立卧转换主轴，包括转动连接的定连接部与动连接部，所述动连接部上设置有轴头，还包括：接线仓，其固定设置在定连接部上，其远离动连接部一侧设置有接线口，其靠近动连接部一侧设置有与接线口电连接的导电头；供电环，其固定设置在动连接部上，其外周面上设置有滑触槽，所述滑触槽内设置有导电环，所述导电头与导电环滑触配合。

优选的，所述导电头活动连接在接线仓上，在所述轴头进行立卧转换的过程中，所述导电头通过活动而与导电环保持分离。

优选的，所述接线仓内设置有滑槽，所述滑槽内滑动连接有滑块，所述导电头设置在滑块朝向滑槽外的一端，所述滑块另一端与滑槽之间连接有第一弹性件。

优选的，所述滑块上固定设置有活动贯穿接线仓的拨杆，所述供电环上固定设置有弧边体，所述弧边体两端半径缩小设置，所述拨杆一侧与弧边体贴合设置。

优选的，所述供电环上设置有两个抵接件，所述接线仓上设置有处在抵接件活动轨迹上的定位块，两个所述抵接件分别与定位块贴合以分别对应轴头的立卧状态。

优选的，所述定位块内设置有电磁铁，所述电磁铁贯穿定位块外表面设置，在所述抵接件移动靠近定位块至与定位块贴合后，所述电磁铁开启吸附，在所述抵接件移动分离定位块的起始之前，所述电磁铁取消吸附。

优选的，所述定连接部上设置有第一仓体，所述动连接部上设置有与第一仓体转动连接的第二仓体，所述第一仓体与第二仓体内部连通并设置有用于驱动动连接部转动的驱动组件。

优选的，所述驱动组件包括固定安装在定连接部内的电机、转动连接在第一仓体内的传动轴以及与第二仓体同步转动的驱动轴，所述电机输出端与传动轴一端直接传动，所述传动轴另一端与驱动轴一端直接传动。

优选的，所述驱动轴上固定设置有拨轮，所述第二仓体内通过固定件固定连接有环圈，所述拨轮外圈设置有分支件，所述分支件活动套设在环圈上并与固定件之间连接有第二弹性件。

一种数控机床，其包括上述的立卧转换主轴，还包括用于固定安装定连接部的机架。

在上述技术方案中，本发明的有益效果是：

该立卧转换主轴通过设置滑触配合的导电头与导电环，在动连接部转动以带动轴头进行立卧状态转换过程中，导电头一直处在滑触槽内移动并与导电环接触，且导电头通过与之电连接的接线口外接供电线以进行供电，进而保证供电环上相关设备的供电，由于外接供电线连接在不进行运动的接线仓上，从而不会有携带接线运动带来的不便。

由于该立卧转换主轴具有上述有益效果，则包含该立卧转换主轴的数控机床同样具备上述有益效果。

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。

本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的图1中A处的放大结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第一仓体及第二仓体内部结构示意图；

图4为本发明实施例提供的驱动组件结构示意图；

图5为本发明实施例提供的正视剖面结构示意图；

图6为本发明实施例提供的图5中B处的放结构示意图；

图7为本发明实施例提供的图5中C处的放结构示意图；

图8为本发明实施例提供的第二仓体内部的剖面结构示意图；

图9为本发明实施例提供的弧边体处的剖面结构示意图；

图10为本发明实施例提供的图9中D处的放结构示意图。

附图标记说明：

1、定连接部；2、动连接部；3、轴头；4、接线仓；5、接线口；6、导电头；7、供电环；8、滑触槽；9、导电环；10、滑槽；11、滑块；12、第一弹性件；13、拨杆；14、弧边体；15、抵接件；16、定位块；17、电磁铁；18、第一仓体；19、第二仓体；20、电机；21、传动轴；22、驱动轴；23、拨轮；24、固定件；25、环圈；26、分支件；27、第二弹性件；28、板体；29、凸体；30、延伸件；31、按钮；32、第一锥齿轮；33、第二锥齿轮；34、蜗轮；35、蜗杆。

具体实施方式

为使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

请参阅图1-10，本发明实施例提供的立卧转换主轴，包括转动连接的定连接部1与动连接部2，动连接部2上设置有轴头3，还包括：接线仓4，其固定设置在定连接部1上，其远离动连接部2一侧设置有接线口5，其靠近动连接部2一侧设置有与接线口5电连接的导电头6；供电环7，其固定设置在动连接部2上，其外周面上设置有滑触槽8，滑触槽8内设置有导电环9，导电头6与导电环9滑触配合。

具体的，定连接部1用于与数控机床之间连接，通常保持其设置状态，在机床仅通过加工部件的运动进行加工时，其不进行运动；而在机床不仅仅是通过加工部件的运动进行加工时，定连接部1可受机床的牵引结构带动进行保持设置状态的同步移动；动连接部2相对定连接部1进行转动的旋转轴线与水平方向的夹角为45°；轴头3即主要用于连接刀具的部分，其内设置有刀具连接结构，以及独立驱动刀具连接结构转动以带动刀具转动的驱动单元，驱动单元驱动刀具转动的轴线与动连接部2的旋转轴线之间的夹角为45°；轴头3的立卧状态即分别对应轴头3内驱动单元驱动刀具转动的轴线处在竖直或水平状态；定连接部1外壁通过一过渡件固定连接接线仓4，使得接线仓4可与动连接部2外壁对应；接线口5用于连接用于供电的外部接线；导电头6与接线口5电连接，保证供电可传导至导电头6；导电头6包括两个可导电的金属触头组成；供电环7环设在动连接部2的外壁，供电环7的轴心与动连接部2的旋转轴线重合；滑触槽8为开设在供电环7外壁同样呈环形的凹槽结构，且该凹槽截面呈梯形，对于该梯形，其朝向供电环7轴心方向的为短边，其远离供电环7轴心方向的为长边；导电头6包含的两个触头的最大距离处于该梯形短边与长边的范围内；导电环9优选为两个，分别设置滑触槽8内的相对两内壁，两个导电环9用于与两个触头分别接触导电；供电环7内设置有连接两个导电环9的导线结构，用于直接向轴头3内的用电设备供电。本技术方案在实际使用中，外部供电接线连接在接线口5上，当动连接部2转动以带动轴头3进行立卧状态转换时，动连接部2带动供电环7转动，此过程导电头6一直处在滑触槽8内移动，并与导电环9保持接触，此时，导电头6通过与之电连接的接线口5外接供电线以进行供电，进而导电头6向导电环9导电，从而保证供电环7上相关设备的供电，由于外接供电线连接在接线口5上，接线口5设置在不进行运动的接线仓4上，从而不会有动连接部2运动过程中携带接线运动带来的不便。

与现有技术相比，本发明实施例提出的一种立卧转换主轴通过设置滑触配合的导电头6与导电环9，在动连接部2转动以带动轴头3进行立卧状态转换过程中，导电头6一直处在滑触槽8内移动并与导电环9接触，且导电头6通过与之电连接的接线口5外接供电线以进行供电，进而保证供电环7上相关设备的供电，由于外接供电线连接在不进行运动的接线仓4上，从而不会有携带接线运动带来的不便。

作为本实施例的优选技术方案，导电头6活动连接在接线仓4上，在轴头3进行立卧转换的过程中，导电头6通过活动而与导电环9保持分离，具体的，导电头6与导电环9在保持通电状态下发生相对滑移时，存在滑触打火的可能，其极大影响设备安全，缩减设备寿命；导电头6的活动以远离或靠近滑触槽8内的方向进行，即可实现导电头6与导电环9接触或分离的操作。在轴头3进行立卧转换的过程中，即动连接部2转动的过程中，导电头6会在滑触槽8内活动，为避免此过程中导电头6与导电环9继续接触，则可使导电头6向远离导电环9方向活动一端距离，同时应避免两者虚接，继而可避免滑触打火发生，保证设备安全，并且减少导电头6或导电环9的磨损；而在对应轴头3所处的立卧状态时，导电头6活动以移回与导电环9保持接触的位置，保证供电。

作为本实施例的优选技术方案，接线仓4内设置有滑槽10，滑槽10内滑动连接有滑块11，导电头6设置在滑块11朝向滑槽10外的一端，滑块11另一端与滑槽10之间连接有第一弹性件12，具体的，滑槽10一端连通至接线仓4靠近供电环7的一侧壁，滑块11一端从滑槽10的此端伸出并与导电头6固定连接；滑块11内设置有空腔，空腔内设置有另一导线，导线一端与接线口5连接，另一端与导电头6连接；第一弹性件12可优选为弹簧；第一弹性件12通过弹力保持推动滑块11向滑槽10外伸出，即保持滑块11上的导电头6与导电环9接触；此外，第一弹性件12在压缩时，拉动滑块11向滑槽10内收缩，继而带动导电头6与导电环9远离。

作为本实施例进一步的优选技术方案，滑块11上固定设置有活动贯穿接线仓4的拨杆13，供电环7上固定设置有弧边体14，弧边体14两端半径缩小设置，拨杆13一侧与弧边体14贴合设置，具体的，拨杆13随滑块11活动，即进行靠近或远离供电环7的移动；弧边体14在供电环7外壁上呈圆弧状的凸缘，拨杆13与弧边体14两端对应时，轴头3处在立卧状态；弧边体14的两端与中间部分平缓过渡，弧边体14随供电环7及动连接部2转动时，通过挤压方式推动拨杆13；换句话说，弧边体14两端的半径尺寸，不影响拨杆13向供电环7靠近，即滑块11带动导电头6向滑触槽8内伸入，保证导电头6与导电环9接触，而弧边体14中间部分的半径尺寸，在影响推动拨杆13时，滑块11则向滑槽10内收缩并挤压第一弹性件12，滑块11另一端带动导电头6移出滑触槽8以与导电环9分离断电。

本发明提出的另一个实施例中，供电环7上设置有两个抵接件15，接线仓4上设置有处在抵接件15活动轨迹上的定位块16，两个抵接件15分别与定位块16贴合以分别对应轴头3的立卧状态，具体的，抵接件15包括一矩形的贴片，抵接件15与定位块16的贴合即为贴片表面完全与定位块16一外壁的贴合；两个抵接件15分别对应定位块16的两相对外壁，两个抵接件15限制了动连接部2的转动范围，使动连接部2带动轴头3转动进行的立卧转换为来回转动；抵接件15与定位块16的贴合，保证了轴头3立卧转换的精度。

作为本实施例的优选技术方案，定位块16内设置有电磁铁17，电磁铁17贯穿定位块16外表面设置，在抵接件15移动靠近定位块16至与定位块16贴合后，电磁铁17开启吸附，在抵接件15移动分离定位块16的起始之前，电磁铁17取消吸附，具体的，抵接件15所包括的贴片设置为可受磁吸的金属制成；在抵接件15随供电环7及动连接部2转动而与定位块16贴合时，定位块16内的电磁铁17才进行通电，继而紧密吸附抵接件15，保证动连接部2的转动位置精准，即保证轴头3的立卧状态准确，减少后续加工误差；而在轴头3准备进行立卧状态转换，抵接件15将要离开定位块16之前，电磁铁17会先一步断电，使得抵接件15的贴片不再受吸附，于是，供电环7及动连接部2的转动不受磁吸阻力，避免带动动连接部2转动的驱动结构在启动过程中负载过大。

本发明提出的又一个实施例中，定连接部1上设置有第一仓体18，动连接部2上设置有与第一仓体18转动连接的第二仓体19，第一仓体18与第二仓体19内部连通并设置有用于驱动动连接部2转动的驱动组件，具体的，第一仓体18与第二仓体19可优选为圆柱形，并同轴转动连接；驱动组件带动动连接部2转动以实现轴头3立卧姿态的转换；此外，连接接线仓4的过渡件可连接在第一仓体18外壁；供电环7可设置在第二仓体19外壁。

作为本实施例的优选技术方案，驱动组件包括固定安装在定连接部1内的电机20、转动连接在第一仓体18内的传动轴21以及与第二仓体19同步转动的驱动轴22，电机20输出端与传动轴21一端直接传动，传动轴21另一端与驱动轴22一端直接传动，具体的，电机20输出端同轴固定连接有第一锥齿轮32，传动轴21一端同轴固定连接有与第一锥齿轮32啮合的第二锥齿轮33；驱动轴22的一端同轴固定连接有蜗轮34，传动轴21另一端设置为蜗轮34啮合的蜗杆35；电机20为伺服系统控制，可进行定量输出，且可进行正反向切换。本技术方案在实际使用中，电机20启动，带动第一锥齿轮32转动，第一锥齿轮32通过传动轴21带动蜗杆35转动，蜗杆35带动蜗轮34转动，且为减速传动，然后蜗轮34带动驱动轴22转动，以实现对第二仓体19的驱动，也就使动连接部2转动。

作为本实施例进一步的优选技术方案，驱动轴22上固定设置有拨轮23，第二仓体19内通过固定件24固定连接有环圈25，拨轮23外圈设置有分支件26，分支件26活动套设在环圈25上并与固定件24之间连接有第二弹性件27，具体的，拨轮23转动设置在第二仓体19内，与驱动轴22同轴设置；环圈25即为圆环结构，同轴设置在第二仓体19内，且设置在第二仓体19内壁与拨轮23之间；固定件24固定连接在第二仓体19内壁上，可两两一组，优选多组圆周均匀布置在第二仓体19内；分支件26与固定件24的组数一致，且一个分支件26设置在对应一组的两个固定件24之间，再以两侧分别与两个固定件24之间连接第二弹性件27；第二弹性件27也可优选为弹簧，套设在环圈25上；在第二仓体19及动连接部2的转动不受阻碍时，在第二弹性件27的弹性强度下，转动的驱动轴22通过拨轮23、分支件26、第二弹性件27、固定件24带动第二仓体19转动，继而有动连接部2的转动功能实现，而在动连接部2的转动受限时，如上述抵接件15与定位块16相抵时，转动的驱动轴22通过拨轮23、分支件26挤压或拉伸第二弹性件27，而固定件24不再带动第二仓体19继续转动，且在第二弹性件27的变形范围内，驱动轴22可按伺服系统控制下停止转动，此过程，保证了抵接件15与定位块16的初步贴合，此外，由于电机20驱动或其他传动结构存在齿间间隙等传动误差，在电机20停机时，此误差可能导致传动结构的回转，以影响抵接件15与定位块16的贴合，则第二弹性件27的设置，还可按上述过程压缩或拉伸后以弥补该误差或回转。

作为上述各实施例的优选技术方案，拨轮23上固定设置有板体28，板体28上固定设置有两个圆周对称的凸体29，第一仓体18内壁设置有延伸件30，延伸件30的一端靠近板体28并对应在凸体29的移动轨迹设置，延伸件30靠近板体28的表面设置有按钮31，按钮31与电磁铁17电性连接，具体的，板体28可优选为圆板，多边形板；延伸件30靠近板体28的端面相对板体28表面的高度不低于凸体29在板体28表面凸出的高度；按钮31的边缘设置有圆角，在凸体29随板体28及拨轮23的转动经过按钮31时，可推动按钮31启动，而在凸体29与按钮31分离时，按钮31自动回弹关闭。本技术方案在实际使用中，当动连接部2的转动，带动抵接件15刚开始与定位块16贴合时，拨轮23一方面还未带动分支件26挤压或拉伸第二弹性件27，拨轮23另一方面带动板体28转动，板体28带动一凸体29转动至靠近延伸件30端部的位置；接着，驱动轴22会继续转动一定角度，继而带动拨轮23转动，一方面使第二弹性件27压缩或拉伸，另一方面使凸体29开始与按钮31对应一触发电磁铁17，电磁铁17才吸附住抵接件15；之后，动连接部2进行回转切换时，驱动轴22的初步转动不会带动动连接部2转动，而使第二弹性件27的弹性势能释放，且使板体28转动带动凸体29离开按钮31，在凸体29离开按钮31后，电磁铁17停止吸附抵接件15时，第二弹性件27的弹性势能释放完毕，驱动轴22才开始带动动连接部2转动。

一种数控机床，其包括上述的立卧转换主轴，还包括用于固定安装定连接部1的机架。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种立卧转换主轴，包括转动连接的定连接部(1)与动连接部(2)，所述动连接部(2)上设置有轴头(3)，其特征在于，还包括：

接线仓(4)，其固定设置在定连接部(1)上，其远离动连接部(2)一侧设置有接线口(5)，其靠近动连接部(2)一侧设置有与接线口(5)电连接的导电头(6)；

供电环(7)，其固定设置在动连接部(2)上，其外周面上设置有滑触槽(8)，所述滑触槽(8)内设置有导电环(9)，所述导电头(6)与导电环(9)滑触配合；

所述导电头(6)活动连接在接线仓(4)上，在所述轴头(3)进行立卧转换的过程中，所述导电头(6)通过活动而与导电环(9)保持分离。

2.根据权利要求1所述的立卧转换主轴，其特征在于，所述接线仓(4)内设置有滑槽(10)，所述滑槽(10)内滑动连接有滑块(11)，所述导电头(6)设置在滑块(11)朝向滑槽(10)外的一端，所述滑块(11)另一端与滑槽(10)之间连接有第一弹性件(12)。

3.根据权利要求2所述的立卧转换主轴，其特征在于，所述滑块(11)上固定设置有活动贯穿接线仓(4)的拨杆(13)，所述供电环(7)上固定设置有弧边体(14)，所述弧边体(14)两端半径缩小设置，所述拨杆(13)一侧与弧边体(14)贴合设置。

4.根据权利要求1所述的立卧转换主轴，其特征在于，所述供电环(7)上设置有两个抵接件(15)，所述接线仓(4)上设置有处在抵接件(15)活动轨迹上的定位块(16)，两个所述抵接件(15)分别与定位块(16)贴合以分别对应轴头(3)的立卧状态。

5.根据权利要求4所述的立卧转换主轴，其特征在于，所述定位块(16)内设置有电磁铁(17)，所述电磁铁(17)贯穿定位块(16)外表面设置，在所述抵接件(15)移动靠近定位块(16)至与定位块(16)贴合后，所述电磁铁(17)开启吸附，在所述抵接件(15)移动分离定位块(16)的起始之前，所述电磁铁(17)取消吸附。

6.根据权利要求1所述的立卧转换主轴，其特征在于，所述定连接部(1)上设置有第一仓体(18)，所述动连接部(2)上设置有与第一仓体(18)转动连接的第二仓体(19)，所述第一仓体(18)与第二仓体(19)内部连通并设置有用于驱动动连接部(2)转动的驱动组件。

7.根据权利要求6所述的立卧转换主轴，其特征在于，所述驱动组件包括固定安装在定连接部(1)内的电机(20)、转动连接在第一仓体(18)内的传动轴(21)以及与第二仓体(19)同步转动的驱动轴(22)，所述电机(20)输出端与传动轴(21)一端直接传动，所述传动轴(21)另一端与驱动轴(22)一端直接传动。

8.根据权利要求7所述的立卧转换主轴，其特征在于，所述驱动轴(22)上固定设置有拨轮(23)，所述第二仓体(19)内通过固定件(24)固定连接有环圈(25)，所述拨轮(23)外圈设置有分支件(26)，所述分支件(26)活动套设在环圈(25)上并与固定件(24)之间连接有第二弹性件(27)。

9.一种数控机床，其包括权利要求1-8任一项所述的立卧转换主轴，其特征在于，还包括用于固定安装定连接部(1)的机架。