CN202428244U - 行星式数控平旋盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的行星式数控平旋盘，包括主轴箱、空心主轴、电机、齿轮系，其在主轴箱的后端设置有一行星减速器，行星减速器的输出轴与中心轴的输入端连接，输入轴与一伺服电机连接，行星减速器的壳体通过挂轮组与空心主轴连接。本实用新型选用市售的行星减速器，并采用一套挂轮组，具有结构简单，性能可靠，反向间隙很小，转动精度高的优点，可使整个进刀机构的传动刚性和控制精度有极大提高。

Description

行星式数控平旋盘

技术领域

本实用新型涉及数控机床技术领域，特别涉及一种数控机床上的行星式数控平旋盘。 

背景技术

目前，在机床行业里，采用平旋盘技术的机床主要有两种，一种是机械式平旋盘，其加工时只能单轴径向移动；而另一种是进口的采用数控切削平旋盘的数控卧式镗铣床（亦称卧式加工中心），但这种机床机构复杂、成本高，一般的企业买不起。 

为此在机床行业出现了在主切削运动下切削平旋盘本身可实现径向进给、同时与其它方向进给实现三坐标联动的数控切削平旋盘（即U轴）。最早的一种数控平旋盘如图1所示，其伺服电机110通过滚珠丝杠机构120中的丝杆螺母连接到齿轮齿条机构130中的齿条，伺服电机110带动滚珠丝杠机构120中的丝杆转动，丝杆通过丝杆螺母带动齿轮齿条机构130中的齿条进行轴向运动，通过啮合，齿条带动齿轮转动；而转动的齿轮又带动滑块径向移动，实现刀具的径向进给。这类机构制造工艺性差，间隙较大，传动刚性低，镗孔精度很大程度受制造精度限制，较难控制，己不能满足现代数控机床强力切削以及高定位精度的要求。 

为此，中国专利授权公告号CN2354703公开了一种数控切削平旋盘，其由切削平旋盘与行星轮差动机构及伺服电机构成，可完全保证工件加工的精度。但是其行星轮差动机构采用两套行星轮系，结构比较复杂。 

中国专利授权公告号CN201720466公开的一种镗床多功能刀架，其差动机构也是采用两套NW行星轮系，结构比较复杂。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的上述技术问题在于针对现有数控平旋盘所存在的问 题而提供一种结构简单、精度高的行星式数控平旋盘。 

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是： 

行星式数控平旋盘，包括主轴箱、空心主轴、电机、齿轮系，在所述空心主轴的前端设置有一随空心主轴旋转的切削平旋盘，在所述切削平旋盘上设置有一与空心主轴中心线垂直并可沿所述空心主轴径向移动的滑块，在所述滑块上安装有刀架体，刀具设置在所述刀架体上；安装在所述空心主轴内孔中的中心轴的输出端与所述切削平旋盘内的锥齿轮传动副相连，所述锥齿轮传动副与设置在切削平旋盘内的滚珠丝杆相连，滚珠丝杆通过丝母座与切削平旋盘上的滑块连接；其特征在于，在所述主轴箱的后端设置有一行星减速器，所述行星减速器的输出轴与所述中心轴的输入端连接，行星减速器的输入轴与一伺服电机连接，所述行星减速器的壳体通过挂轮组与所述空心主轴连接。 

在本实用新型的一个优选实施例中，在所述空心主轴上设置有主动齿轮，在所述行星减速器的壳体上设置有从动齿轮；所述挂轮组包括挂轮轴、第一挂轮和第二挂轮，所述挂轮轴轴设于所述主轴箱上，所述第一、第二挂轮键设于所述挂轮轴上同步转动，所述第一挂轮与所述空心主轴上的主动齿轮啮合，所述第二挂轮与所述行星减速器的壳体上的从动齿轮啮合。 

由于采用了如上的技术方案，本发明选用市售的行星减速器，并采用一套挂轮组，具有结构简单，性能可靠，反向间隙很小，转动精度高的优点，可使整个进刀机构的传动刚性有极大提高。 

附图说明

图1是现有数控平旋盘的结构原理示意图。 

图2是本实用新型行星式数控平旋盘的原理示意图； 

图3是本实用新型行星式数控平旋盘的结构示意图。 

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本实用新型。 

如图2、图3所示，本实用新型提出的行星式数控平旋盘，包括主轴箱（图 中未示出）、空心主轴230、电机（图中未示出）、齿轮系（图中未示出），电机通过齿轮系驱动空心主轴230旋转。在空心主轴230的前端设置有一随空心主轴230旋转的切削平旋盘，在切削平旋盘上设置有一与空心主轴230中心线垂直并可沿空心主轴230径向移动的滑块，在滑块上安装有刀架体（图中未示出），刀具（图中未示出）设置在刀架体上。 

安装在空心主轴230内孔中的中心轴221的输出端与切削平旋盘内的锥齿轮传动副240相连，锥齿轮传动副240与设置在切削平旋盘内的滚珠丝杆250相连，滚珠丝杆250通过丝母座与切削平旋盘上的滑块连接。 

在主轴箱的后端设置有一行星减速器220，该行星减速器220的输出轴与中心轴221连接，行星减速器220的输入轴与一伺服电机210的输出轴211连接，行星减速器220的壳体通过挂轮组与空心主轴230连接。 

参看图3，在空心主轴230上设置有主动齿轮，在行星减速器220的壳体上设置有从动齿轮。挂轮组包括挂轮轴、两个挂轮，挂轮轴轴设于主轴箱上，两个挂轮键设于挂轮轴上同步转动，一个挂轮与空心主轴230上的主动齿轮啮合，另一个挂轮与行星减速器220的壳体上的从动齿轮啮合。 

该数控平旋盘的结构合理，刚性与传动刚性高，制造工艺性好，而且较容易达到较高的加工精度。 

其工作原理如图2和图3所示。 

当空心主轴230与切削平旋盘以n_s的转速工作时，进给伺服电机210不工作，n₁=0。刀具无进给，s=0。这时锥齿轮传动副240的转速即中心轴221的转速n₀应与空心主轴230的转速n_s的大小、方向相同，即n₀=n_s。 

当空心主轴230与切削平旋盘以n_s的转速工作，进刀伺服电机210以转速n₁工作时，则锥齿轮传动副240的转速即中心轴221的转速n₀为空心主轴230的转速n_s与伺服电机210的转速n₁的合成，这时刀具作切削进给s>0或退刀s<0。 

当刀具进到要求的尺寸时，伺服电机210停止进给，仍有n₀=n_s。 

在伺服电机210与机床其它进给轴配合时，可实现多轴插补运动。上述功能均由行星减速器220和挂轮组的转动比配合完成。 

本实用新型选用行星减速器220，使得本实用新型数控平旋盘结构简单，性 能可靠，反向间隙小，转动精度高。行星减速器220的采用，使整个机构的传动刚性有极大的提高。 

如果行星减速器220的减速比为I，则行星减速器220与空心主轴230间的传动比i为： 

$i=\frac{1}{1-I}$

当伺服电机210不进给时，空心主轴230与锥齿轮传动副240的转速即中心轴221的转速n₀关系为： 

$\frac{\frac{1}{1-I}{n}_s-n_0}{n_1-n_0}=-I$

$\frac{n_s-(1-I)n_0}{n_1-n_0}=-I$

Qn₁=0 

∴n_s-(1-I)*n₀＝I*n₀

n_s-n₀+I*n₀=I*n₀

n_s＝n₀

伺服电机210进给时，空心主轴230的转速n_s与伺服电机210的转速n₁、锥齿轮传动副240的转速即中心轴221的转速n₀的关系为： 

$\frac{n_s-(1-I)n_0}{n_1-n_0}=-I$

n_s-(1-I)*n₀=-I*n₁+I*n₀

n_s=n₀-I*n₁

n₀=n_s+I*n₁

所以伺服电机210的进给转速n₁与空心主轴230转速n_s是线性量叠加的关系。 

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保 护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。 

Claims (2)

1.行星式数控平旋盘，包括主轴箱、空心主轴、电机、齿轮系，在所述空心主轴的前端设置有一随空心主轴旋转的切削平旋盘，在所述切削平旋盘上设置有一与空心主轴中心线垂直并可沿所述空心主轴径向移动的滑块，在所述滑块上安装有刀架体，刀具设置在所述刀架体上；安装在所述空心主轴内孔中的中心轴的输出端与所述切削平旋盘内的锥齿轮传动副相连，所述锥齿轮传动副与设置在切削平旋盘内的滚珠丝杆相连，滚珠丝杆通过丝母座与切削平旋盘上的滑块连接；其特征在于，在所述主轴箱的后端设置有一行星减速器，所述行星减速器的输出轴与所述中心轴的输入端连接，行星减速器的输入轴与一伺服电机连接，所述行星减速器的壳体通过挂轮组与所述空心主轴连接。

2.如权利要求1所述的行星式数控平旋盘，其特征在于，在所述空心主轴上设置有主动齿轮，在所述行星减速器的壳体上设置有从动齿轮；所述挂轮组包括挂轮轴、第一挂轮和第二挂轮，所述挂轮轴轴设于所述主轴箱上，所述第一、第二挂轮键设于所述挂轮轴上同步转动，所述第一挂轮与所述空心主轴上的主动齿轮啮合，所述第二挂轮与所述行星减速器的壳体上的从动齿轮啮合。 

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