CN201862839U - 联体式a/c轴双摆角数控万能铣头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种联体式A/C轴双摆角数控万能铣头，铣头由A、C轴两个回转单元组成，其中，A轴单元的结构为：电主轴插入到主轴箱内，主轴箱支撑于U型叉体内，其内设有两台并联连接的外转子式力矩电机；C轴单元的结构为：芯轴设置在C轴配油环内，芯轴的后端通过尾端支撑轴承与后端盖配合，芯轴的前端与前端传动件连接，C轴水冷套通过C轴配油环与芯轴配合，C轴水冷套与外壳体之间设有两台串联连接的外转子式力矩电机，前端传动件通过转台轴承与A轴单元的L型右壳体连接。联体式A/C轴双摆角数控万能铣头，是基于外转子式力矩电机串联和并联技术，不仅使A/C轴双摆角数控万能铣头结构紧凑，而且输出扭矩大、运行平稳。

Description

联体式A/C轴双摆角数控万能铣头

技术领域

本实用新型涉及一种联体式A/C轴双摆角数控万能铣头，用于五轴数控加工中心中，更具体地说，是一种应用外转子式力矩电机的串、并联直驱技术来实现具有大扭矩回转要求的两轴联动数控万能铣头机构。

背景技术

随着直接驱动技术的发展，用力矩电机代替机械传动已成为摆动机构未来发展的必然趋势。虽然外转子式力矩电机具有相同体积条件下比内转子式力矩电机扭矩大的特点，但相对来讲，在一定空间条件下，单台外转子式力矩电机的驱动扭矩仍比机械传动的驱动扭矩小很多，因此，为了增加外转子式力矩电机的驱动扭矩，现有技术基本是采用将两台外转子式力矩电机串联或并联在一起，以达到增加驱动扭矩的目的。

传统直驱式A轴单元的U型叉体是由左壳体、右壳体、联接板三个零件组成，左壳体、右壳体分别与联接板用螺钉进行联接，该U形叉体由于具有两个结合面，因此整体刚性差；不仅如此，摆动单元由于具有多个液压、气动、冷却管路，还需要在左壳体、右壳体、联接板内部打孔，为了使得不同零件的管路进行连通，需要在结合面处利用O形密封圈进行管路的密封，这种管路联接方式极易在结合面处产生泄漏。此外，现有双外转子力矩电机并联机构并无摆动角度软限位系统与摆动角度硬限位系统，由于缺少这两个角度限位系统，直接影响了现有机构的安全性。而传统的直驱式C轴单元解决方案通常包括两种：一是将两台外转子式力矩电机的定子由力矩电机制造商固联在一起，同时采用一个特制的加长转子；二是由力矩电机制造商特制一个加长的外转子式力矩电机。这两种解决方案都是非标电机，同时，为了使回转机构能够角度定位，通常将外转子圆周进行精密磨削用于夹紧定位系统进行液压夹紧，非标电机与转子外圆周进行磨削使得外转子式回转机构的成本大大增加，直接阻碍了直接驱动技术的发展和广范应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种联体式A/C轴双摆角数控万能铣头，是基于外转子式力矩电机串联和并联技术，不仅使A/C轴双摆角数控万能铣头结构紧凑，而且输出扭矩大、运行平稳。

为解决以上问题，本实用新型的具体技术方案如下：一种联体式A/C轴双摆角数控万能铣头，铣头由A、C轴两个回转单元组成，其中，

A轴单元的结构为：电主轴插入到主轴箱内，主轴箱通过A轴左、右两侧的交叉滚子轴承及A轴左、右两侧的水冷套支撑于I型左壳体和L型右壳体组合成的U型叉体内，并且在I型左壳体和L型右壳体内并联布置两台外转子式力矩电机，A轴左侧、右侧力矩电机定子分别与I型左壳体和L型右壳体连接，A轴左、右侧力矩电机转子同时安装于主轴箱两侧，主轴箱和L型右壳体之间设置有A轴配油环；

C轴单元的结构为：芯轴设置在C轴配油环内，芯轴的后端通过尾端支撑轴承与后端盖配合，芯轴的前端与前端传动件连接，C轴水冷套通过C轴配油环与芯轴配合，C轴上、下端力矩电机定子通过内侧的C轴水冷套与后端盖连接，后端盖与外壳体连接；C轴上端力矩电机转子与外侧的隔套连接，隔套与前端传动件连接，C轴下端力矩电机转子直接与前端传动件连接，前端传动件通过转台轴承与A轴单元的L型右壳体连接。

所述的隔套的外圆周与C轴外壳体的内圆周之间设有C轴液压抱闸；所述的A轴左、右侧力矩电机转子的外圆周分别与I型左壳体和L型右壳体之间设有A轴左、右侧液压抱闸。

在A轴单元内部设有摆动角度软限位系统，包括主轴箱上设有晃块，所述的I型左壳体上设有支架，在支架外侧静止圆周上设有两个接近开关；在主轴箱的外表面上设有摆动角度硬限位系统，包括在主轴箱上对称安装有两块撞铁，每个撞铁上设有两个橡胶撞块。

A轴单元中的两个A轴左、右侧交叉滚子轴承内环与主轴箱之间设置有调整垫片。

该联体式A/C轴双摆角数控万能铣头采用A、C轴两个回转单元组成，A轴单元采用了并联式力矩电机结构，C轴单元采用了串联式力矩电机结构，整体上使数控铣头结构更加紧凑，而且输出扭矩大、运行平稳。

A、C轴单元内都设有液压抱闸系统，液压抱闸对相邻的力矩电机转子进行夹紧和松开动作，从而实现A、C轴单元的回转制动。

在A轴单元设置的摆动角度软限位系统和硬限位系统可以保证A轴单元超出回转行程后电主轴的安全。

A轴单元中的左、右侧交叉滚子轴承内环与主轴箱之间设置有调整垫片。用于调整电主轴处于零度角时，电主轴回转轴线与C轴回转轴线同轴度的左右偏差。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明：

图1是本实用新型的总体结构示意图。

图2是图1中A处区域的放大视图。

图3是A轴单元去掉外壳后的左视图。

图4是A轴单元的前视图。

图5是A轴单元摆角范围示意图。

以上图中，01-后端盖，02-C轴上端力矩电机转子，03-C轴上端力矩电机定子，04-隔套，05-C轴下端力矩电机转子，06-C轴下端力矩电机定子，07-转台轴承，08-I型左壳体，09-A轴左侧交叉滚子轴承，10-角度编码器，11-A轴回转轴线，12-A轴左侧水冷套，13-A轴左侧力矩电机定子，14-A轴左侧力矩电机转子，15-A轴左侧液压抱闸，16-A轴右侧液压抱闸，17-A轴右侧力矩电机转子，18-A轴右侧力矩电机定子，19-A轴右侧水冷套，20-A轴右侧交叉滚子轴承，21-A轴配油环，22-电主轴，23-主轴箱，24-L型右壳体，25-前端传动件，26-C轴外壳体，27-C轴配油环，28-C轴液压抱闸，29-C轴水冷套，30-芯轴，3-尾端支撑轴承，32-C轴回转轴线，33-支架，34-晃块，35-接近开关，36-泄气口，37-撞铁，38-橡胶撞块，39-调整垫片。

具体实施方式

如图1所示，一种联体式A/C轴双摆角数控万能铣头，铣头由A、C轴两个回转单元组成，其中：

A轴单元的结构为：电主轴22插入到主轴箱23内，主轴箱23通过A轴单元左右两侧的交叉滚子轴承09、20和A轴单元左右两侧的水冷套12、19支撑于由I型左壳体08和L型右壳体24组合成的U型叉体内，并且在I型左壳体08和L型右壳体24内并联布置两台外转子式力矩电机，A轴左侧、右侧的力矩电机定子13、18分别与I型左壳体08和L型右壳体24连接，A轴左侧、右侧力矩电机转子14、17同时安装于主轴箱23两侧；该结构实现了并联的力矩电机转子共同驱动主轴箱23及电主轴22，使其绕A轴回转轴线11往复摆动，其摆动角度为±110°，如图5所示；主轴箱23和L型右壳体24之间设置有A轴配油环21，A轴配油环实现电主轴22液、气供给管路的动静分离。

C轴单元的结构为：芯轴30设置在C轴配油环27内，芯轴30的后端通过尾端支撑轴承31与后端盖01配合，芯轴30的前端与前端传动件25连接，C轴水冷套29通过C轴配油环27与芯轴30配合，C轴上、下端力矩电机定子03、06通过内侧的C轴水冷套29与后端盖01连接；C轴上、下端力矩电机转子02、05分别与外侧的隔套04连接，隔套04与前端传动件25连接，前端传动件25通过转台轴承07与A轴单元的L型右壳体24连接。该结构实现了串联的力矩电机共同驱动前端传动件25，前端传动件25带动前端连接的A轴单元，使A轴单元能够绕C轴回转轴线32旋转。

为了抑制力矩电机运转时发热，各力矩电机内部都设有水冷套12、19、29，水冷套中的冷却水经过各自的环形冷却沟槽后将力矩电机所散发的热量带出，保证了力矩电机的工作性能。

所述的隔套04的外圆周与C轴外壳体26的内圆周之间设有C轴液压抱闸28；所述的A轴左、右侧力矩电机转子14、17的外圆周分别与I型左壳体08和L型右壳体24之间设有A轴左、右侧液压抱闸15、16。在A轴和C轴的力矩电极转子外层都设有液压抱闸；如图4所示，在C轴外壳体26上设有泄气口36，该泄气口36与液压抱闸相通，保证抱闸安装后，首次充入液压油时，排净内部残留的空气，当A轴或C轴单元需要角度定位时，夹紧定位系统的进油口通入液压油，液压油压力升高，压力油的压力使得具有弹性的液压抱闸径向向内收缩，变形后的液压抱闸抱紧A、C轴各自的旋转单元，使系统在A、C两轴空间内任意角度定位。在机构中再加入精密角度测量系统角度编码器10，实现A轴精密角度定位，转台轴承自带角度编码器，实现C轴的精密角度定位。

为了防止A轴摆动单元摆动角度超出摆动行程，机构中设有摆动角度软限位系统与摆动角度硬限位系统。如图3所示，在A轴单元内部设有摆动角度软限位系统，包括主轴箱23中心上设有晃块34，在支架33外侧静止圆周上设有两个接近开关35；如图4所示，在主轴箱23的外表面上设有摆动角度硬限位系统，包括在主轴箱上对称安装有两块撞铁37，每个撞铁37上设有两个橡胶撞块38。如图5所示，本机构设置摆动行程为±110°，也可以适当增大摆动行程；摆动角度软限位系统设置摆动行程为±115°，摆动角度硬限位系统设置摆动行程为±120°；当摆动单元在±110°范围内摆动时为正常运行，若超过±110°范围并达到±115°时，数控系统会自动控制摆动单元停止，若超过±115°范围并达到±120°范围时，摆动角度硬限位系统会强制摆动单元停止摆动，从而保证了工作的安全性。

如图2所示，A轴单元中的两个A轴左、右侧交叉滚子轴承09、20内环与主轴箱23之间设置有调整垫片39。用于调整电主轴22处于零度角时，电主轴22回转轴线与C轴回转轴线同轴度的左右偏差，保证了加工精度。

Claims (5)

1.一种联体式A/C轴双摆角数控万能铣头，其特征在于，铣头由A、C轴两个回转单元组成，其中，

A轴单元的结构为：电主轴(22)插入到主轴箱(23)内，主轴箱(23)通过A轴左、右两侧的交叉滚子轴承(09、20)及A轴左、右两侧的水冷套(12、19)支撑于I型左壳体(08)和L型右壳体(24)组合成的U型叉体内，并且在I型左壳体(08)和L型右壳体(24)内并联布置两台外转子式力矩电机，A轴左侧、右侧力矩电机定子(13、18)分别与I型左壳体(08)和L型右壳体(24)连接，A轴左、右侧力矩电机转子(14、17)同时安装于主轴箱(23)两侧，主轴箱(23)和L型右壳体(24)之间设置有A轴配油环(21)；

C轴单元的结构为：芯轴(30)设置在C轴配油环(27)内，芯轴(30)的后端通过尾端支撑轴承(31)与后端盖(01)配合，芯轴(30)的前端与前端传动件(25)连接，C轴水冷套(29)通过C轴配油环(27)与芯轴(30)配合，C轴上、下端力矩电机定子(03、06)通过内侧的C轴水冷套(29)与后端盖(01)连接，后端盖(01)与外壳体(26)连接；C轴上端力矩电机转子(02)与外侧的隔套(04)连接，隔套(04)与前端传动件(25)连接，C轴下端力矩电机转子(05)直接与前端传动件(25)连接，前端传动件(25)通过转台轴承(07)与A轴单元的L型右壳体(24)连接。

2.如权利要求1所述的联体式A/C轴双摆角数控万能铣头，其特征在于：所述的隔套(04)的外圆周与C轴外壳体(26)的内圆周之间设有C轴液压抱闸(28)；所述的A轴左、右侧力矩电机转子(14、17)的外圆周分别与I型左壳体(08)和L型右壳体(24)之间设有A轴左、右侧液压抱闸(15、16)。

3.如权利要求1或2所述的联体式A/C轴双摆角数控万能铣头，其特征在于：在A轴单元内部设有摆动角度软限位系统，包括主轴箱(23)上设有晃块(34)，所述的I型左壳体(08)上设有支架(33)，在支架(33)外侧静止圆周上设有两个接近开关(35)；在主轴箱(23)的外表面上设有摆动角度硬限位系统，包括在主轴箱上对称安装有两块撞铁(37)，每个撞铁(37)上设有两个橡胶撞块(38)。

4.如权利要求1或2所述的联体式A/C轴双摆角数控万能铣头，其特征在于：A轴单元中的两个A轴左、右侧交叉滚子轴承(09、20)内环与主轴箱(23)之间设置有调整垫片(39)。

5.如权利要求3所述的联体式A/C轴双摆角数控万能铣头，其特征在于：A轴单元中的两个A轴左、右侧交叉滚子轴承(09、20)内环与主轴箱(23)之间设置有调整垫片(39)。

Images