CN202356980U - 双摆轴任意分度万能铣头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种五轴联动数控机床用的双摆轴任意分度万能铣头，包括：安装壳体、主轴部组、A摆轴、C摆轴、检测装置；安装壳体包括壳体、回转头底座、主轴座，并通过轴承连接；主轴部组包括传动部组的传动轴、轴承、锥齿轮组和主轴执行部组的主轴，拉刀杆，打刀缸，蝶形弹簧；A、C摆轴包括：伺服电机通过联轴器与齿轮轴相连，齿轮轴与大齿轮和消隙调节机构啮合，形成两路二级减速机构，输出端为两小齿轮；检测装置包括主轴检测装置、角度检测装置和极限控制装置。本实用新型的优点在于：A、C摆轴可自动转换、自动任意分度，有效地提高了机床的性能和自动化程度；输出扭矩大，可进行重切削；加工精度高。

Description

双摆轴任意分度万能铣头

技术领域

本实用新型涉及零配件加工装置，尤其是五轴联动数控机床用的双摆轴任意分度万能铣头。

背景技术

大多数高级的数控机床的数控装置都可控六根基本轴，即X，Y，Z三根运动轴和绕X，Y，Z三根运动轴旋转的A、B、C三根回转轴，五轴联动指的是在六根基本轴中，机床数控装置能控制其中五根轴同时达到空间某一点，通俗的讲就是指其中五根轴能同时对某一点进行运动加工，根据实际情况，五轴联动通常是在X，Y，Z三根运动轴基础上增加有A、B、C三个回转轴任意两个回转轴所组合的运动。在数控机床上配置双摆轴任意分度万能铣头，该铣头主要有A、C双摆轴组成，构成的五轴联动数控机床可用于加工多面体、任意三维曲面、高精模具等复杂零件，可广泛用于航空航天、军事工业、船舶制造业、其它机械制造业等。以往A、C轴驱动机构多采用双导程蜗轮蜗杆传动，由于机械磨损，传动间隙大，难于保证传动精度，产品的可靠性差；现国内的双摆角铣头部分是采用齿盘定位，不能实现任意分度，连续加工的要求；另外，现生产的双摆角铣头多以电主轴为主，主轴转速高，切削扭矩小，不适用重切削加工要求，不能满足部分行业的需要。

发明内容

本实用新型为了解决上述问题，提供加工精度高的双摆轴任意分度万能铣头，在加工时能使用A、C摆轴可自动转换、自动任意分度，有效地提高了机床的性能和自动化程度，通过增加大输出扭矩，可进行重切削，并且能实现可多面加工和任意三维曲面加工的功能。

为了达到上述目的，本实用新型包括：安装壳体、主轴部组、A摆轴、C摆轴、检测装置；所述安装壳体包括壳体，壳体通过轴承与回转头底座连接，该轴承前端装有C轴传动大齿轮，回转头底座通过轴承与主轴座相连，主轴座上固定有轴承座，在该轴承座上装有A轴传动大齿轮；所述的主轴部组包括：传动部组、主轴执行部组；该传动部组包括：传动轴、轴承、锥齿轮组，该主轴执行部组包括：安装在主轴座内的主轴，该主轴后端配置了油缸体及活塞，拉刀杆与固定在主轴座上的轴承座连接，碟形弹簧套于拉刀杆外圆上，其特征在于：所述A摆轴和C摆轴分别都包括有伺服电机、减速机构、制动系统，伺服电机通过联轴器与齿轮轴相连，齿轮轴与大齿轮和消隙调节机构啮合，形成两路二级减速机构，输出端为两小齿轮，两小齿轮分别与大齿轮啮合；所述的检测装置包括：主轴检测装置、角度检测装置和极限控制装置。

本实用新型的消隙调节机构包括：齿轮套外装有的轴套，而轴套内装有消隙调节机构齿轮轴，消隙调节机构齿轮轴和齿轮套之间还通过弹性同步杆联接。制动系统包括刹车圈和刹车片，在A轴传动大齿轮作用处设有刹车圈和刹车片，在C轴传动大齿轮作用处只设有刹车圈。主轴检测装置包括：编码器、感应触头、感应开关，编码器装于编码器座上，并通过带轮和传动杆与锥齿轮组连接；所述感应触头装在活塞后端，感应开关装在回转头底座上。角度检测装置为一个高精度增量式编码器；所述极限控制装置包括：行程开关、硬碰块、感应触头。A摆轴和C摆轴分别还设置有原点感应开关。

本实用新型以伺服电机作为源动力，通过驱动减速机构减速，分别带动A、C轴在其相互垂直的两个回转面内回转，有效实现A、C轴可自动转换、自动任意分度，有效地提高了机床的性能和自动化程度，输出扭矩大，可进行重切削，可多面加工和任意三维曲面加工，加工精度高。同时，主轴电机通过主轴传动链带动主轴转动，达到切削加工的目的。该双摆轴任意分度万能铣头不仅能完成立铣、平铣工作、而且可以在工件一次装卡中，进行各种角度的多面、多棱、多槽的铣削。

附图说明：

图1本实用新型总体结构纵向剖视图

图2本实用新型A/C摆轴驱动减速机构结构图

图3本实用新型消隙调节机构结构图

图4本实用新型A摆轴角度检测及极限装置结构图

图5本实用新型外体结构图

具体实施例：

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本实用新型包括有安装壳体、主轴部组、A摆轴、C摆轴、检测装置。安装壳体包括：壳体2、回转头底座9、主轴座24，其中壳体2主要与机床连接并支承整个万能铣头，而回转头底座9是整个万能铣头的安装基体，也是C轴安装基体，主轴座24是主轴23的载体，整个主轴23都安装在其内，负责执行机床的切削动作。主轴部组包括：传动部组和主轴执行部组，传动部组包括：传动轴1，轴承5，锥齿轮组，其中锥齿轮组为一组主要起到改变传动方向的作用的锥齿轮，包括有驱动锥齿轮13、从动锥齿轮15、传动锥齿轮21、主轴锥齿轮27，轴承5是起到减少摩擦阻力的作用；主轴执行部组包括：主轴23、拉刀杆26、油缸体29，碟形弹簧45，其负责了整个万能铣头的切削执行动作。A摆轴和C摆轴结构相同，分别都包括有伺服电机34、减速机构、制动系统，其中制动系统包括：刹车圈17和刹车片18，刹车圈17为弹性钢制造。检测装置包括：主轴检测装置、角度检测装置40和极限控制装置，其中主轴检测装置包括：编码器10、感应触头32、感应开关33，角度检测装置40为一个高精度角度编码器，极限控制装置包括：行程开关41、硬碰块42、感应触头43。

图1所示，壳体2通过轴承5与回转头底座9连接，该轴承5前端装有C轴传动大齿轮4，电机通过减速机构驱动C轴传动大齿轮4实现C轴转动，C轴传动大齿轮4作用处安装有刹车圈18，工作时刹车圈18通过油压作用，径向变形，抱紧回转头底座9制动，在壳体2前端内孔装有传动轴1，带动主轴执行部组工作。传动轴1后端接有传动套6，传动套6由轴套8支承，轴套8上还装有驱动锥齿轮13，该驱动锥齿轮13与从动锥齿轮15进行啮合，轴套8联接处装有调整垫片7，其调整驱动锥齿轮13与从动锥齿轮15间隙。从动锥齿轮15套于传动锥齿轮21上，从动锥齿轮15和传动锥齿轮21安装在轴承座19内，该轴承座19设在回转头底座9内，在回转头底座9上还装有传动箱盖12、传动杆14、两个感应开关33，传动箱盖12安装在回转头底座9外顶部，传动箱盖12上面装有缸体48，缸体上装有缸头49，传动杆14连接在传动锥齿轮21上，两个感应开关33安装在回转头底座9内。回转头底座9通过轴承5与主轴座24相连，主轴座24上设有一个轴承座19，并通过调整垫片7进行固定，该调整垫片7主要调整从动锥齿轮15与主轴锥齿轮27的间隙，固定在主轴座24的轴承座19上装有A轴传动大齿轮16，电机通过减速机构驱动A轴传动大齿轮16实现A轴转动，A轴传动大齿轮16作用处设有刹车圈17和刹车片18，刹车圈17通过油压作用，轴向变形，抱紧刹车片18和回转头底座制动，而刹车片18采用特殊耐磨材料制成，确保耐用度及可靠性。主轴座24内装有主轴23，在主轴23上套有主轴锥齿轮27，主轴锥齿轮27与传动锥齿轮21进行啮合，主轴23后端配置了油缸体29及活塞31，活塞31后端装有感应触头32，通过装于回转头底座9上的两个感应开关33实现夹紧或松开刀具。活塞31通过轴承5与轴承座19相连，轴承座19通过螺纹与拉刀杆26联接，拉刀杆26前端接四辨爪25，四辨爪25后端接BT50拉钉及刀柄22，蝶形弹簧45套于拉刀杆26外圆上。编码器10安装在编码器座上，并通过带轮11与传动杆14进连接，然后传动杆14随着传动锥齿轮21的转动带动编码器10，从而实现主轴23转速检测。

图2、图3所示，A摆轴和C摆轴驱动减速机构以伺服电机34作为驱动动力源，为A摆轴和C摆轴传动提供动力，伺服电机34通过联轴器35与齿轮轴38相连，齿轮轴38分别与大齿轮39和消隙调节机构37啮合，形成两路二级减速机构，输出端为两小齿轮36，两小齿轮36分别与大齿轮39啮合，消隙调节机构37由消隙调节机构齿轮轴60、齿轮套64、轴套63、键61、同步杆66、螺钉62等组成。其中，齿轮套64外装有轴套63，两者通过螺钉62固定，而轴套63内装有消隙调节机构齿轮轴60，轴套63和齿轮轴之间通过键61联接，消隙调节机构齿轮轴60和齿轮套64之间还通过弹性同步杆66联接。A轴和C轴齿轮减速机构通过消隙调节机构37调节，使两个小齿轮36同时与A轴传动大齿轮16或者C轴传动大齿轮4啮合，实现零间隙齿轮传动。

图1、图4所示，A轴检测装置包括两方面：一是角度检测装置40，安装位置：见图4，通过三个螺钉把该装置固定于回转头底座9内侧端面上。角度检测装置40通过小齿轮与A轴传动大齿轮16啮合，实现A摆轴任意角度检测。二是极限位置控制装置，其安装位置见图1和图4：A轴行程开关41通过支架固定于缸头49上，A轴行程开关41通过与感应触头43感应实现A轴极限位置检测控制。A轴设有硬碰块42，起到控制摆角范围，硬碰块42装在回转头底座背面通孔中，安装见图4，其通过螺钉固定在回转头底座9上。另外，缸头49外圆径向螺纹孔上还装有原点感应开关44，用于检测A轴摆角原点，以便左右摆动精确定位。

C轴检测装置结构原理和A轴检测装置相同，都是包括两方面：一是角度检测装置40，二是极限位置控制装置。其安装位置，见图1和图4：C轴角度检测装置直接固定于壳体2内部孔中，通过小齿轮与C轴传动大齿轮4啮合，实现C摆轴任意角度检测。行程开关41通过支板固定于壳体2径向通孔中，通过与感应触头43感应实现C轴极限位置检测控制，C轴设有硬碰块42，起到控制摆角范围，硬碰块42装在壳体2轴向通孔中，通过螺钉固定在壳体2上。而壳体2另一径向通孔中还固定了原点感应开关44，用于检测C轴摆角原点，以便左右摆动精确定位。

图5所示，A摆轴驱动减速机构集成于回转头底座9内，伺服电机34装于传动箱盖12上，其输出端与A轴传动大齿轮16啮合传动，从而实现A轴转动。C摆轴驱动减速机构与A摆轴驱动减速机构不同之处是驱动减速机构不是集成在回转头底座9内部，而是独立外在安装，其输出端通过与壳体内的中转齿轮，实现驱动减速机构与C轴传动大齿4轮啮合传动，从而实现C轴转动。

Claims (6)

1.双摆轴任意分度万能铣头，包括：安装壳体、主轴部组、A摆轴、C摆轴、检测装置；所述安装壳体包括壳体(2)，壳体(2)通过轴承(5)与回转头底座(9)连接，该轴承(5)前端装有C轴传动大齿轮(4)，回转头底座(9)通过轴承(5)与主轴座(24)相连，主轴座(24)上固定有轴承座(19)，在该轴承座(19)上装有A轴传动大齿轮(16)；所述的主轴部组包括：传动部组、主轴执行部组；该传动部组包括：传动轴(1)、轴承(5)、锥齿轮组，该主轴执行部组包括：安装在主轴座(24)内的主轴(23)，该主轴(23)后端配置了油缸体(29)及活塞(31)，拉刀杆(26)与固定在主轴座(24)上的轴承座(19)连接，碟形弹簧(45)套于拉刀杆(26)外圆上，其特征在于：

所述A摆轴和C摆轴分别都包括有伺服电机(34)、减速机构、制动系统，伺服电机(34)通过联轴器(35)与齿轮轴(38)相连，齿轮轴(38)与大齿轮(39)和消隙调节机构(37)啮合，形成两路二级减速机构，输出端为两小齿轮(36)，两小齿轮(36)分别与大齿轮(39)啮合；

所述的检测装置包括：主轴检测装置、角度检测装置(40)和极限控制装置

2.根据权利要求1所述的双摆轴任意分度万能铣头，其特征在于：所述消隙调节机构(37)包括：齿轮套(64)外装有的轴套(63)，而轴套(63)内装有消隙调节机构齿轮轴(60)，消隙调节机构齿轮轴(60)和齿轮套(64)之间还通过弹性同步杆(66)联接。

3.根据权利要求1所述的双摆轴任意分度万能铣头，其特征在于：所述制动系统包括刹车圈(17)和刹车片(18)，在A轴传动大齿轮(16)作用处设有刹车圈(17)和刹车片(18)，在C轴传动大齿轮(4)作用处只设有刹车圈(17)。

4.根据权利要求1所述的双摆轴任意分度万能铣头，其特征在于：所述主轴检测装置包括：编码器(10)、感应触头(32)、感应开关(33)，编码器(10)装于编码器座上，并通过带轮(11)和传动杆(14)与锥齿轮组连接；所述感应触头(32)装在活塞(31)后端，感应开关(33)装在回转头底座(9)上。

5.根据权利要求1所述的双摆轴任意分度万能铣头，其特征在于：所述角度检测装置(40)为一个高精度增量式编码器；所述极限控制装置包括：行程开关(41)、硬碰块(42)、感应触头(43)。

6.根据权利要求1所述的双摆轴任意分度万能铣头，其特征在于：所述A摆轴和C摆轴分别还设置有原点感应开关(44)。

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