CN116921750A - 一种正交铣头结构和装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正交铣头结构和装配方法，属于数控机床铣头技术领域，该正交铣头结构包括：壳体，包括横腔和竖腔，横腔和竖腔构成T型结构，竖轴和横轴，分别转动连接在竖腔和横腔内，两个锥齿轮，分别设置在竖轴和横轴上，两个锥齿轮相互啮合，齿轮调节机构，至少设置在横轴和竖轴任意一个上，使用方便，竖轴和横轴通过两个锥齿轮传动，装配一体后无需整体拆解便可对任意锥齿轮进行调整纠正，保证两个锥齿轮配合精度，进而保证传动效果，大大提高装配效率。
Description
技术领域
本发明属于数控机床铣头技术领域，更具体地，涉及一种正交铣头结构和装配方法。
背景技术
数控机床的主轴部件作为工件切削的最终部件，方向一般是固定的，这也同时限制了其加工范围。对于中大型机床而言，其工件质量通常较大，为了减少工件的装夹次数，通常使用附件铣头来实现零件多面的加工。正交铣头也叫直角铣头，是一种常用的附件铣头，机床安装上正交铣头后其刀具旋转轴线可以与主轴旋转中心线成90度加工工件，极大的增加了机床加工范围。
目前，国内的机械式正交铣头转速通常较低，且为保证直角结构的传动精度在生产组装过程中对尺寸要求严格，加工精度较高，使得竖轴和横轴的传动配合调整繁琐，若安装偏差纠正困难，需要整体拆解后重新组装。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，解决现有的机械式正交铣头的竖轴和横轴的传动配合调整繁琐，若安装偏差纠正困难的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种正交铣头结构，包括：
壳体，包括横腔和竖腔，所述横腔和所述竖腔构成T型结构；
竖轴和横轴，分别转动连接在所述竖腔和所述横腔内；
两个锥齿轮，分别设置在所述竖轴和所述横轴上，两个所述锥齿轮相互啮合；
齿轮调节机构，至少设置在所述横轴和所述竖轴任意一个上。
可选地，所述齿轮调节机构包括：
两个弧形片和钢丝，所述弧形片的外周设置有沟槽，所述钢丝缠绕在所述沟槽内，使两个所述弧形片构成环状结构；
定位螺母，螺纹连接在所述横轴上，所述定位螺母挤压所述锥齿轮靠近所述环状结构。
可选地，所述横腔包括：
啮合腔，两个所述锥齿轮位于所述啮合腔内，所述啮合腔的下端设置有调整口；
连接腔，两端分别与所述啮合腔和外部连通，远离所述啮合腔的一端设置有连接套；
安装腔，两端分别与所述啮合腔和外部连通，远离所述啮合腔的一端设置有密封套；
所述横轴的一端依次穿过所述安装腔、所述啮合腔和所述连接腔。
可选地，所述齿轮调节机构包括纵向调整垫圈，所述竖轴包括：
轴承套，所述轴承套的一端插接在所述竖腔内，所述竖腔的上端设置有沉孔，所述轴承套的另一端的外周设置有与所述沉孔相配合的阻挡部，所述纵向调整垫圈套设在所述轴承套上，两端分别与所述阻挡部和所述沉孔的底部连接；
至少一个接触球轴承，设置在所述轴承套的内周；
轴体，一端连接有所述锥齿轮，另一端穿过所述接触球轴承且外露于所述轴承套。
可选地，所述轴体包括：
对接轴，一端穿设在所述轴承套内；
细轴，一端穿过所述对接轴且外露，所述细轴的外露端设置有锁紧螺母；
粗轴，设置在所述细轴的另一端，与所述对接轴键连接，所述粗轴的直径与所述对接轴的直径相同。
可选地，所述接触球轴承设置有三个，分别为第一角接触球轴承、第二角接触球轴承和第三角接触球轴承，所述轴承套的内周设置凸环，所述第一角接触球轴承和所述第二角接触球轴承分别安装在所述凸环的两侧，所述第二角接触球轴设置在所述粗轴与所述对接轴的连接处，所述第三角接触球轴承设置在所述轴承套的内周远离所述凸环的一端；
外环隔套，两端分别与所述第三角接触球轴承和所述第二角接触球轴承连接；
挡油环，设置在所述轴承套的内部，位于所述第三角接触球轴承远离所述第二角接触球轴承侧；
防尘套，截面呈U型，所述轴承套远离所述锥齿轮的一端的端面内周设置有卡接环，所述防尘套的两端分别与所述轴承套的端面和所述第一角接触球轴承的端面连接。
可选地，所述竖轴上还设置有定位锥柄，所述定位锥柄包括：
锥套，尖端穿设有连接柄，尾端滑动套设在所述竖轴上；
弹簧，设置在所述锥套内部，两端分别与所述锥套和所述竖轴连接。
可选地，所述横轴的两端分别与所述安装腔和所述连接腔的内周转动连接。
本发明还提供一种正交铣头结构装配方法，用于上述的正交铣头结构包括：
预调齿轮调节机构，两个锥齿轮分别固定在竖轴和横轴上；
装配竖轴和横轴，将预调锥齿轮后的竖轴和横轴分别插入竖腔和横腔内；
直接调整齿轮调节机构，使两个齿轮相互啮合；
或拆卸横轴和竖轴中任一个，调整齿轮调节机构后组装复位。
可选地，所述直接调整齿轮调节机构，使两个齿轮相互啮合包括：
打开壳体，使齿轮调节机构外露；
更换调整齿轮调节机构的弧形片，改变锥齿轮在横轴上的位置；
封闭壳体并填充润滑液。
本发明的一种正交铣头结构和装配方法，其有益效果在于：
该正交铣头结构的结构简单，使用方便，竖轴和横轴通过两个锥齿轮传动，装配一体后无需整体拆解便可对任意锥齿轮进行调整纠正，保证两个锥齿轮配合精度，进而保证传动效果，大大提高装配效率。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种正交铣头结构的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种正交铣头结构装配方法的流程示意图。
附图标记说明：
1、壳体；2、调整口；3、横轴；4、锥齿轮；5、弧形片；6、连接套；7、密封套；8、纵向调整垫圈；9、轴承套；10、对接轴；11、细轴；12、粗轴；13、第一角接触球轴承；14、第二角接触球轴承；15、第三角接触球轴承；16、外环隔套；17、挡油环；18、防尘套；19、定位锥柄；20、弹簧；21、定位螺母；22、锁紧螺母。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
如图1所示，一种正交铣头结构，包括：
壳体1，包括横腔和竖腔，横腔和竖腔构成T型结构；
竖轴和横轴3，分别转动连接在竖腔和横腔内；
两个锥齿轮4，分别设置在竖轴和横轴3上，两个锥齿轮4相互啮合；
齿轮调节机构，至少设置在横轴3和竖轴任意一个上。
具体的，通过两个锥齿轮4进行换向传动，使横轴3和竖轴传动运动，通过齿轮调节机构调整两个锥齿轮4分别在横轴3和竖轴上的位置，进而提高两个锥齿轮4的相对定位精度，保证啮合传动的效率。
在本实施例中，齿轮调节机构包括：
两个弧形片5和钢丝，弧形片5的外周设置有沟槽，钢丝缠绕在沟槽内，使两个弧形片5构成环状结构；
定位螺母21，螺纹连接在横轴3上，定位螺母21挤压锥齿轮4靠近环状结构。
具体的，弧形片5和定位螺母21从两侧挤压限制锥齿轮4，通过更换打磨弧形片5和转动定位螺母21使锥齿轮4移动，进而方便横轴3上的锥齿轮4靠近和远离竖轴上的锥齿轮4。
进一步，锥齿轮4可通过长隔套与弧形片5和定位螺母21传动接触。
在本实施例中，横腔包括：
啮合腔，两个锥齿轮4位于啮合腔内，啮合腔的下端设置有调整口2；
连接腔，两端分别与啮合腔和外部连通，远离啮合腔的一端设置有连接套6；
安装腔，两端分别与啮合腔和外部连通，远离啮合腔的一端设置有密封套7；
横轴3的一端依次穿过安装腔、啮合腔和连接腔。
具体的，安装腔和连接腔的截面呈圆形，且安装腔的截面面积大于连接腔的截面面积，锥齿轮4能够通过安装腔进入啮合腔内，啮合腔内可填充锂基润滑脂对两个锥齿轮4进行润滑。
进一步，拉刀杆能够穿过连接套6与横轴3连接。
在本实施例中，齿轮调节机构包括纵向调整垫圈8，竖轴包括：
轴承套9，轴承套9的一端插接在竖腔内，竖腔的上端设置有沉孔，轴承套9的另一端的外周设置有与沉孔相配合的阻挡部，纵向调整垫圈8套设在轴承套9上，两端分别与阻挡部和沉孔的底部连接；
至少一个接触球轴承，设置在轴承套9的内周；
轴体，一端连接有锥齿轮4，另一端穿过接触球轴承且外露于轴承套9。
具体的，通过纵向调整垫圈8对轴承套9与竖腔连接补偿，保证轴体的轴线竖直能够与横轴3垂直，降低对竖腔的加工精度要求，同时可改变纵向调整垫圈8的薄厚进而改变竖轴上的锥齿轮4的高度，方便两个锥齿轮4啮合，接触球轴承降低竖轴与轴承套9的旋转阻力。
在本实施例中，轴体包括：
对接轴10，一端穿设在轴承套9内；
细轴11，一端穿过对接轴10且外露，细轴11的外露端设置有锁紧螺母22；
粗轴12，设置在细轴11的另一端，与对接轴10键连接，粗轴12的直径与对接轴10的直径相同。
具体的，通过细轴11与粗轴12一体设计，方便轴体的安装，安装时粗轴12先与锥齿轮4连接，之后插入轴承套9内，同时对接轴10从轴承套9另一侧插入与细轴11对接进行传动键连接，随后轴承套9和轴体一同插入竖腔，锁紧螺母22限制对接轴10在细轴11上的轴向位置。
进一步，传动键呈块状，一端固定在粗轴12的外周，对接轴10的外周设置有与传动键相配的传动槽，传动键保证对接轴10与粗轴12同时转动，却可不与粗轴12接触，为轴体提供轴向的长度形变量，适应轴承套9长度变量和防尘套18厚度变量。
在本实施例中，接触球轴承设置有三个，分别为第一角接触球轴承13、第二角接触球轴承14和第三角接触球轴承15，轴承套9的内周设置凸环，第一角接触球轴承13和第二角接触球轴承14分别安装在凸环的两侧，第二角接触球轴设置在粗轴12与对接轴10的连接处，第三角接触球轴承15设置在轴承套9的内周远离凸环的一端；
外环隔套16，两端分别与第三角接触球轴承15和第二角接触球轴承14连接；
挡油环17，设置在轴承套9的内部，位于第三角接触球轴承15远离第二角接触球轴承14侧；
防尘套18，截面呈U型，轴承套9远离锥齿轮4的一端的端面内周设置有卡接环，防尘套18的两端分别与轴承套9的端面和第一角接触球轴承13的端面连接。
具体的，通过三个接触球轴承分别设置在轴体两端和中部，保证轴体运动稳定，同时防尘套18避免外部灰尘进入，挡油环17避免润滑油/脂溢流，外环隔套16保证第三角接触球轴承15和第二角接触球轴承14相对位置。
在本实施例中，竖轴上还设置有定位锥柄19，定位锥柄19包括：
锥套，尖端穿设有连接柄，尾端滑动套设在竖轴上；
弹簧20，设置在锥套内部，两端分别与锥套和竖轴连接。
具体的，竖腔的上端外周设置有连接法兰，弹簧20提供使锥套和对接轴10相互远离的力，锥套的尾端与对接轴10滑动套接避免正交铣头与机床轴向过定位，安装时定位锥柄19先与机床的主轴锥孔完全接触，进行径向定位，之后弹簧20压缩，法兰与机床主轴套端面接触时轴向定位完成。
进一步，锥套尾端外周设置有第一连接孔，对接轴10的外周设置有与第一连接孔相配合的第二连接孔，第一连接孔和第二连接孔之间设置有螺栓组件或导向柱，使得锥套仅能相对于对接轴10轴向运动。
在本实施例中，横轴3的两端分别与安装腔和连接腔的内周转动连接。
具体的，安装腔内设置有与横轴3外周连接第一球轴承，第一球轴承的两侧分别设置有第一密封垫圈，连接腔内设置有与横轴3外周连接第二球轴承，第二球轴承的两侧分别设置有第二密封垫圈，通过第一球轴承和第二球轴承保证横轴3的旋转稳定。
进一步，定位螺母21能够挤压第二密封圈和第二球轴承驱动锥齿轮移动，同时定位螺母21设置在连接腔外侧，方便旋转驱动。
本实施例正交铣头结构使用时，以组装调试使用为例；
组装横轴3，将锥齿轮4和横向调整模块固定在横轴3后，将装配好的横轴3插入横腔内；
组装竖轴，轴体与另一个锥齿轮4固定，只有依次安装挡油环17、第三角接触球轴15、外环隔套16和第二角接触球轴，形成轴体总成，将轴体总成穿入轴承套9；
轴承套9另一端依次安装第一角接触球轴13、防尘套18和对接轴10，形成轴承套总成，其中对接轴10与轴体总成中的轴体键连接；
将纵向调整垫圈8设置在沉孔内，轴承套总成穿过纵向调整垫圈8插入竖腔内，两个锥齿轮4啮合，通过调整纵向调整垫圈8和/或横向调整模块调节两个锥齿轮4的位置，保证啮合传动精准；
安装定位锥柄19，使定位锥柄19滑动套设在竖轴上；
与机床连接时，定位锥柄19先与机床的主轴锥孔完全接触，进行径向定位，之后弹簧20压缩，连接法兰与机床主轴套端面接触时轴向定位完成。
如图2所示，本发明还提供一种正交铣头结构装配方法，包括：
预调齿轮调节机构，两个锥齿轮4分别固定在竖轴和横轴3上；
装配竖轴和横轴3，将预调锥齿轮4后的竖轴和横轴3分别插入竖腔和横腔内；
直接调整齿轮调节机构，使两个齿轮相互啮合；
或拆卸横轴3和竖轴中任一个，调整齿轮调节机构后组装复位。
具体的，组装时先分别组装竖轴和横轴3，根据设计参数预调齿轮调节结构，使两个锥齿轮固定至合适位置，之后装配横轴3和竖轴，若两个锥齿轮配合不当，则直接调整齿轮调节机构，或拆卸横轴3和竖轴中任一个，调整齿轮调节机构后组装复位。
在本实施例中，直接调整齿轮调节机构，使两个齿轮相互啮合包括：
打开壳体1，使齿轮调节机构外露；
更换调整齿轮调节机构的弧形片5，改变锥齿轮4在横轴3上的位置；
封闭壳体1并填充润滑液。
具体的，直接调整齿轮调节机构可在不拆解正交铣头的情况下完成对锥齿轮位置的调整，降低的装配难度，提高了装配效率。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种正交铣头结构，其特征在于，包括：
壳体，包括横腔和竖腔，所述横腔和所述竖腔构成T型结构；
竖轴和横轴，分别转动连接在所述竖腔和所述横腔内；
两个锥齿轮，分别设置在所述竖轴和所述横轴上，两个所述锥齿轮相互啮合；
齿轮调节机构，至少设置在所述横轴和所述竖轴任意一个上。
2.根据权利要求1所述的正交铣头结构，其特征在于，所述齿轮调节机构包括：
两个弧形片和钢丝，所述弧形片的外周设置有沟槽，所述钢丝缠绕在所述沟槽内，使两个所述弧形片构成环状结构；
定位螺母，螺纹连接在所述横轴上，所述定位螺母挤压所述锥齿轮靠近所述环状结构。
3.根据权利要求2所述的正交铣头结构，其特征在于，所述横腔包括：
啮合腔，两个所述锥齿轮位于所述啮合腔内，所述啮合腔的下端设置有调整口；
连接腔，两端分别与所述啮合腔和外部连通，远离所述啮合腔的一端设置有连接套；
安装腔，两端分别与所述啮合腔和外部连通，远离所述啮合腔的一端设置有密封套；
所述横轴的一端依次穿过所述安装腔、所述啮合腔和所述连接腔。
4.根据权利要求1所述的正交铣头结构，其特征在于，所述齿轮调节机构包括纵向调整垫圈，所述竖轴包括：
轴承套，所述轴承套的一端插接在所述竖腔内，所述竖腔的上端设置有沉孔，所述轴承套的另一端的外周设置有与所述沉孔相配合的阻挡部，所述纵向调整垫圈套设在所述轴承套上，两端分别与所述阻挡部和所述沉孔的底部连接；
至少一个接触球轴承，设置在所述轴承套的内周；
轴体，一端连接有所述锥齿轮，另一端穿过所述接触球轴承且外露于所述轴承套。
5.根据权利要求4所述的正交铣头结构，其特征在于，所述轴体包括：
对接轴，一端穿设在所述轴承套内；
细轴，一端穿过所述对接轴且外露，所述细轴的外露端设置有锁紧螺母；
粗轴，设置在所述细轴的另一端，与所述对接轴键连接，所述粗轴的直径与所述对接轴的直径相同。
6.根据权利要求5所述的正交铣头结构，其特征在于，所述接触球轴承设置有三个，分别为第一角接触球轴承、第二角接触球轴承和第三角接触球轴承，所述轴承套的内周设置凸环，所述第一角接触球轴承和所述第二角接触球轴承分别安装在所述凸环的两侧，所述第二角接触球轴设置在所述粗轴与所述对接轴的连接处，所述第三角接触球轴承设置在所述轴承套的内周远离所述凸环的一端；
外环隔套，两端分别与所述第三角接触球轴承和所述第二角接触球轴承连接；
挡油环，设置在所述轴承套的内部，位于所述第三角接触球轴承远离所述第二角接触球轴承侧；
防尘套，截面呈U型，所述轴承套远离所述锥齿轮的一端的端面内周设置有卡接环，所述防尘套的两端分别与所述轴承套的端面和所述第一角接触球轴承的端面连接。
7.根据权利要求1所述的正交铣头结构，其特征在于，所述竖轴上还设置有定位锥柄，所述定位锥柄包括：
锥套，尖端穿设有连接柄，尾端滑动套设在所述竖轴上；
弹簧，设置在所述锥套内部，两端分别与所述锥套和所述竖轴连接。
8.根据权利要求3所述的正交铣头结构，其特征在于，所述横轴的两端分别与所述安装腔和所述连接腔的内周转动连接。
9.一种正交铣头结构装配方法，用于根据权利要求1-8任一所述的正交铣头结构，其特征在于，包括：
预调齿轮调节机构，两个锥齿轮分别固定在竖轴和横轴上；
装配竖轴和横轴，将预调锥齿轮后的竖轴和横轴分别插入竖腔和横腔内；
直接调整齿轮调节机构，使两个齿轮相互啮合；
或拆卸横轴和竖轴中任一个，调整齿轮调节机构后组装复位。
10.根据权利要求9所述的正交铣头结构装配方法，其特征在于，所述直接调整齿轮调节机构，使两个齿轮相互啮合包括：
打开壳体，使齿轮调节机构外露；
更换调整齿轮调节机构的弧形片，改变锥齿轮在横轴上的位置；
封闭壳体并填充润滑液。
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- 2023-09-19 CN CN202311203180.9A patent/CN116921750B/zh active Active
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