CN117464064A - 一种全自动电主轴直角铣头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动电主轴直角铣头，涉及数控机床刀具领域；包括与机床主轴进行连接的连接板，连接板的中心阶梯孔中固定有固定套，固定套正下方设置可与其发生相对转动且旋转角度可控的电主轴箱，电主轴箱与固定套之间设有用于旋转角度控制的分度齿盘；本发明中兼顾了机械传动式直角头的经济性及模块化特点，成本可控，并且直角头与机床滑枕的接口，可与所配置的机械式直角头、延伸头、万能头相兼容，满足用户自由组合选择供货需要；直角头加工过程满足零间隙传动的特点，在牙盘锁紧状态下，直驱电主轴具有高转速、高精度、高动态特性，表面加工质量高，并且刚性攻丝效果得到显著提升。

Description

一种全自动电主轴直角铣头

技术领域

本发明涉及数控机床刀具领域，具体为一种全自动电主轴直角铣头。

背景技术

数控龙门机床是航空航天、风电、船舶等行业的关键加工设备，特别适用于大尺寸、大重量零件的加工。但是，在机床上对重大型零件进行翻转、固定、找正，费时费力不容易保证工作效率，并容易引入误差。因此，配置直角头、延伸头、万能头等机床附件，是减少工件的安装、夹紧次数，进行工序集约化，从而提高加工精度和效率的重要手段。

龙门机床滑枕中所安装主轴的轴线通常垂直于水平工作台面，属于立式加工；通过配置直角铣头，因其主轴轴线与工作台平行，则可进行卧式加工；此外，直角头具有C轴分度功能，扩展了机床进行角度面、角度孔等加工能力。

从经济性考虑，当前市场上主流的直角头均采用机械结构，并且角度头自身不带动力，无论是进行分度动作，还是进行实际的加工，均是借用机床主轴的动力进行驱动。该种做法的不足之处在于，由机床主轴到角度头主轴的传动链过长，传动间隙和摩擦不可避免，并且一对用于改变运动方向的螺旋伞齿轮更是制约了主轴的最高转速，这就使得该种直角头不能够满足更高表面光洁度、较好刚性攻丝效果的要求。为此，我们提出一种全自动电主轴直角铣头。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种全自动电主轴直角铣头，该直角铣头采用机械传动、直接驱动相融合的直角头结构：其分度结构采用的是机床主轴动力机械传动，而主轴采用的是电主轴直驱技术，在主轴进行加工时，主轴箱处于牙盘锁紧状态，从而实现了零间隙传动的效果。本专利结构的提出，满足了用户对加工表面精度、光洁度要求较高，刚性攻丝孔繁多的应用场合。

本发明可以通过以下技术方案实现：一种全自动电主轴直角铣头，包括与机床主轴进行连接的连接板，连接板的中心阶梯孔中固定有固定套，固定套正下方设置可与其发生相对转动且旋转角度可控的电主轴箱，电主轴箱与固定套之间设有用于旋转角度控制的分度齿盘。

本发明的进一步技术改进在于：固定套内同轴密封设置的传动套，传动套与固定套滑动连接且可相对转动，电主轴箱固定在传动套的底部，且电主轴箱内安装有电主轴。

本发明的进一步技术改进在于：连接板的中心阶梯孔内转动设有传动盘，传动盘顶部设有与机床主轴连接的刀柄，传动盘底部同轴固定有外齿轮，传动套顶部固定有内齿轮，外齿轮与内齿轮根据传动套的高度位置脱开或啮合。

本发明的进一步技术改进在于：固定套的上台阶面安装有平面滚针轴承，平面滚针轴承与内齿轮的底部凸缘之间设有液压驱动油腔，该液压驱动油腔与外接液压泵连接，当液压驱动油腔内充满液压油时，内齿轮与外齿轮脱开，当液压驱动油腔间隙变小时，内齿轮与外齿轮处于轴向平齐高度，发生啮合传动。

本发明的进一步技术改进在于：分度齿盘包括上牙盘和下牙盘，上牙盘固定安装在固定套的下台阶面上，下牙盘固定安装在电主轴箱的顶部对应位置且相互配合。

本发明的进一步技术改进在于：连接板底部设置有用于配合电主轴箱分度旋转动作并保持信号和电力供应的拖链回转组件。

本发明的进一步技术改进在于：拖链回转组件包括固定在连接板底部的固定托架，固定托架内同轴转动设有回转托架，固定托架和回转托架之间构成圆环槽，在圆环槽内安置有线缆拖链，线缆拖链的两端分别与固定托架和回转托架固定连接；

所述固定套外侧设有外套，外套底部与电主轴箱固定，且回转托架受外套驱动随电主轴箱一起发生转动。

本发明的进一步技术改进在于：回转托架上部固定有回转引导板，固定托架的底面上安装有固定引导板，回转引导板和固定引导板两端均分别设有圆弧状结构。

本发明的进一步技术改进在于：回转引导板的高度大于固定引导板的高度，回转引导板悬高大于固定引导板底部安装面厚度。

本发明的进一步技术改进在于：线缆拖链的回转角度总和不小于360°。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、本发明中兼顾了机械传动式直角头的经济性及模块化特点，成本可控，并且直角头与机床滑枕的接口，可与所配置的机械式直角头、延伸头、万能头相兼容，满足用户自由组合选择供货需要；

2、直角头加工过程满足零间隙传动的特点，在牙盘锁紧状态下，直驱电主轴具有高转速、高精度、高动态特性，表面加工质量高，并且刚性攻丝效果得到显著提升。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的整体结构剖视示意图；

图2为本发明图1中A处的局部放大图；

图3为本发明的拖链回转组件结构俯视示意图；

图4为本发明的回转引导板结构连接示意图；

图5为本发明的固定引导板结构连接示意图。

图中：1、连接板；2、传动盘；3、压盖；4、深沟球轴承；5、外齿轮；6、内齿轮；7、平面滚针轴承；8、拖链回转组件；9、传动套；10、分度齿盘；11、外套；12、电主轴箱；13、电主轴；14、耐磨环一；15、旋转密封格莱圈；16、线槽；17、线槽盖；18、线缆(两端)；19、固定套；20、耐磨环二；21、电气快插耦合接头；22、拉钉；23、导向销；24、刀柄；25、气液快插耦合接头；

801、固定托架；802、回转托架；803、键；804、环形导轨副；805、连接弯板；806、线缆拖链；807、回转引导板；808、固定引导板；

a、键槽；b、交叉流道；c、配液环腔；d、横向流道；e、耳座；f、穿线孔；g、引导圆弧；r、导向圆弧；p、安装凸缘。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

请参阅图1-2所示，一种全自动电主轴直角铣头，包括连接板1，连接板1，连接板1的中心位置开设有中心阶梯孔，中心阶梯孔内同轴设有由深沟球轴承4支撑轴向固定的传动盘2，传动盘2底部同轴固定有外齿轮5，深沟球轴承4顶部设有固定于连接板1的压盖3，外齿轮5的凸缘与压盖3分别对深沟球轴承4的内外圈进行限位；

连接板1中心阶梯孔位于传动盘2的下方位置同轴固定有固定套19，固定套19内侧同轴密封设有传动套9，传动套9可与固定套19之间发生相对转动，传动套9的下方固定安装有电主轴箱12，传动套9顶部固定有内齿轮6；

更多地，外齿轮5和内齿轮6位置相对应，根据工作状态不同，两者之间轴向平齐啮合连接或在高度方向上错位不进行接触；

在固定套19和电主轴箱12之间设有分度齿盘10，分度齿盘10包括上牙盘和下牙盘，其中，上牙盘固定安装在固定套19的下台阶面上，下牙盘固定安装在电主轴箱12的顶部对应位置且相互配合；

固定套19的上台阶面安装有平面滚针轴承7，平面滚针轴承7与内齿轮6的底部凸缘之间设有液压驱动油腔，该液压驱动油腔与外接液压泵连接；

当该液压驱动油腔中充满液压油的时候，则对内齿轮6的底部形成挤压支撑，从而使内齿轮6上升运动，内齿轮6与外齿轮5解除啮合关系，同时与内齿轮6固定连接的传动套9一同向上运动，带动电主轴箱12上移，从而上牙盘和下牙盘相互靠近并接触抱合，此时，C轴分度旋转过程结束；

当该液压驱动油腔中的液压油被抽离时，则内齿轮6向下运动，内齿轮6与外齿轮5恢复啮合传动，同时上下牙盘转变为脱开状态，在外齿轮6和内齿轮5的啮合传动下，带动底部的电主轴箱12执行C轴分度动作；

平面滚针轴承7的作用是一方面调节该上台阶面与内齿轮6底部凸缘的间隙大小，从而限制上下牙盘之间的脱开距离，同时，也避免了固定套19与内齿轮6之间的直接摩擦，保证了C轴分度过程中的稳定性；

其中，传动套9与固定套19之间设置有耐磨环一14，内齿轮6的外圆与固定套19之间设置有耐磨环二20，避免两个金属面之间出现直接接触造成不必要的磨损；

更多地，内齿轮6的外圆与固定套19的内壁之间设有旋转密封格莱圈15，传动套9与固定套19之间设置有若干旋转密封格莱圈15，耐磨环的存在还能保证旋转密封格莱圈15的密封间隙相对稳定；

传动盘2顶部安装有刀柄24，传动盘2上位于刀柄24的一侧位置处开设有键槽a，龙门机床主轴锥孔和端键(图中未示出)分别与刀柄24和键槽a配合固定；

更多地，连接板1的上表面安装有两个导向销23且四个对角线位置布设有拉钉22用于与龙门机床主轴的连接固定，连接板1的顶部还设有多个气液快插耦合接头25和电气快插耦合接头21，其中，气液快插耦合接头25包括液压快插耦合接头和气动快插耦合接头；

固定套19内设有多个交叉流道b，且连通其内的配液环腔c，随后流体再从配液环腔c中经过传动套9中的流道(图中未示出)以及电主轴箱12中的横向流道d到达电主轴箱12的箱体后端，最终与设置在电主轴箱12一侧的电主轴13后端接头连通；上述设置在传动套9和固定套19之间的旋转密封格莱圈15保证了密封性。

由于电主轴箱12在分度回转角度范围应不小于360°，电主轴13的控制信号以及电力供应通过拖链回转组件8进行传递；

如图3所示，拖链回转组件8包括设置在连接板1底部的固定托架801，固定托架801的外圆周均布有四个耳座e，通过螺钉固定在连接板1的下表面，固定托架801的底端位置固定有环形导轨滑块副804，固定托架801内同轴设有回转托架802，回转托架802与环形导轨滑块副804的滑块之间通过连接弯板805固定连接，固定托架801和回转托架802之间构成顶端开放、截面呈U形的圆环槽，在圆环槽内安置有线缆拖链806，线缆拖链806的两端分别与固定托架801和回转托架802固定连接；

位于固定套19的外侧设有外套11，外套11底部与电主轴箱12通过螺钉固定连接，回转托架802的内侧圆周面设有与外套11相配合的键803，在外套11随电主轴箱12发生转动的时候带动回转托架802同步转动，则线缆拖链806与回转托架802固定的一端(运动端)也随之转动；

更多地，线缆拖链806中设有多根线缆18，线缆18的一端从线缆拖链806的固定端引出、穿过连接板1上的槽孔与电气快插耦合接头21连接，另一端从线缆拖链806的运动端引出，从回转托架802上的穿线孔f进入到固定在固定托架801下方的线槽16内，直到电主轴13的尾部接线口；

更多地，如图4-5所示，回转托架802的安装凸缘p上固定有回转引导板807，从而保证线缆拖链806靠近固定端的一侧具有贴靠在固定托架801侧壁的趋势，固定托架801的底面上安装有固定引导板808，从而确保线缆拖链806的运动端有贴靠在回转托架802内侧壁的趋势，进而可以保证在线缆拖链806移动过程中不会出现固定端一侧与运动端一侧发生干扰；

回转引导板807和固定引导板808两端分别设有引导圆弧r和导向圆弧g，保证线缆拖链806旋转移动顺畅；

其中，回转引导板807的高度H1应大于固定引导板808的高度H2；

回转引导板807悬高S1要大于固定引导板808底部安装面厚度S2；

为确保直角头的加工范围，线缆拖链806的回转角度总和不小于360°，即M+N≥360°；

更多地，电主轴13不限于所表达形式，其它制作形式，比如取消主轴单元的套筒、冷却水套而将其与电主轴箱12装成一体，也在保护范围之内。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种全自动电主轴直角铣头，包括与机床主轴进行连接的连接板(1)，其特征在于，所述连接板(1)的中心阶梯孔中固定有固定套(19)，固定套(19)正下方设置可与其发生相对转动且旋转角度可控的电主轴箱(12)，电主轴箱(12)与固定套(19)之间设有用于旋转角度控制的分度齿盘(10)。

2.根据权利要求1所述的一种全自动电主轴直角铣头，其特征在于，所述固定套(19)内同轴密封设置的传动套(9)，传动套(9)与固定套(19)滑动连接且可相对转动，电主轴箱(12)固定在传动套(9)的底部，且电主轴箱(12)内安装有电主轴(13)。

3.根据权利要求2所述的一种全自动电主轴直角铣头，其特征在于，所述连接板(1)的中心阶梯孔内转动设有传动盘(2)，传动盘(2)顶部设有与机床主轴连接的刀柄(24)，传动盘(2)底部同轴固定有外齿轮(5)，传动套(9)顶部固定有内齿轮(6)，外齿轮(5)与内齿轮(6)根据传动套(9)的高度位置脱开或啮合。

4.根据权利要求3所述的一种全自动电主轴直角铣头，其特征在于，所述固定套(19)的上台阶面安装有平面滚针轴承(7)，平面滚针轴承(7)与内齿轮(6)的底部凸缘之间设有液压驱动油腔，该液压驱动油腔与外接液压泵连接，当液压驱动油腔内充满液压油时，内齿轮(6)与外齿轮(5)脱开，当液压驱动油腔间隙变小时，内齿轮(6)与外齿轮(5)处于轴向平齐高度，发生啮合传动。

5.根据权利要求1或4所述的一种全自动电主轴直角铣头，其特征在于，所述分度齿盘(10)包括上牙盘和下牙盘，上牙盘固定安装在固定套(19)的下台阶面上，下牙盘固定安装在电主轴箱(12)的顶部对应位置且相互配合。

6.根据权利要求1所述的一种全自动电主轴直角铣头，其特征在于，所述连接板(1)底部设置有用于配合电主轴箱(12)分度旋转动作并保持信号和电力供应的拖链回转组件(8)。

7.根据权利要求6所述的一种全自动电主轴直角铣头，其特征在于，所述拖链回转组件(8)包括固定在连接板(1)底部的固定托架(801)，固定托架(801)内同轴转动设有回转托架(802)，固定托架(801)和回转托架(802)之间构成圆环槽，在圆环槽内安置有线缆拖链(806)，线缆拖链(806)的两端分别与固定托架(801)和回转托架(802)固定连接；

所述固定套(19)外侧设有外套(11)，外套(11)底部与电主轴箱(12)固定，且回转托架(802)受外套(11)驱动随电主轴箱(12)一起发生转动。

8.根据权利要求7所述的一种全自动电主轴直角铣头，其特征在于，所述回转托架(802)上部固定有回转引导板(807)，固定托架(801)的底面上安装有固定引导板(808)，回转引导板(807)和固定引导板(808)两端均分别设有圆弧状结构。

9.根据权利要求8所述的一种全自动电主轴直角铣头，其特征在于，所述回转引导板(807)的高度大于固定引导板(808)的高度，回转引导板(807)悬高大于固定引导板(808)底部安装面厚度。

10.根据权利要求7所述的一种全自动电主轴直角铣头，其特征在于，所述线缆拖链(806)的回转角度总和不小于360°。