CN205270988U - 集成式五面铣头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成式五面铣头，解决了现有技术中五面铣头无法将减速机构整体集成至主轴组件内的问题，其技术方案要点是包括有电机、滑枕以及设置于所述滑枕内部的主轴组件，所述主轴组件包括有立轴部和卧轴部，所述立轴部和卧轴部之间通过传动装置进行动力传输，所述滑枕内还设置有减速机构，所述减速机构设置于所述电机和主轴组件之间，所述主轴组件和所述减速机构之间还设置有润滑回油机构，所述润滑回油机构向所述滑枕外接回油箱，所述润滑回油机构接收润滑所述减速机构的润滑油，达到了五面铣头的完整集成的技术效果，克服了减速机构的润滑油在集成空间内的回油问题。

Description

集成式五面铣头

技术领域

本实用新型涉及一种机床铣头,更具体地说，它涉及一种应用于龙门五面加工中心的集成式五面铣头。

背景技术

龙门五面铣床是龙门机床的一种，主要面向中、大型零件的五面加工。五面铣床中的铣头包括两根主轴：竖直的立轴和水平的卧轴，由于卧轴可以立轴为回转中心做360度的分度转动，因此，可以在对零件进行一次装夹定位后铣削五个平面。五面铣头作为龙门五面铣床的核心部件，对于五面铣床的性能起着决定性的作用。

目前，类似于龙门五面铣床等大型机床的发展趋势主要有集成化、智能化、高速和高精化几个方向，其中，将主轴上的一系列功能部件集成为一个整体是基础，这种集成有利于后续控制精度的提高。集成式主轴的主要实现形式有两种：一种是电主轴的形式，这种形式利用电磁原理，实现了主轴的集成制造，并且，主轴的转速相对于传统主轴有明显的提高，但是，电主轴的加工制造成本很高，后续的维护成本也相对较高；第二种则是机械式集成，以日本和德国的机械式集成主轴为导向，这种集成式主轴不同于电主轴式集成，它仅将主轴的一系列控制部件通过机械配合组装的方式安装于一个滑枕内部，对于主轴的转速以及扭矩的控制，仍旧依靠传统的电机和减速器实现。

目前，市场上已有一些关于龙门五面铣床的集成式主轴的研究，其集成之涵义只在于将立轴与卧轴集成至一个滑枕内部，从而实现立、卧加工的一体式集成。申请日为：2012年10月11日、申请号为201220517275.9的实用新型专利（现有文件1）中公开了一种龙门加工中心五面铣头，其技术要点为，包括铣头体，铣头体内安装立主轴，铣头体内安装卧主轴，立主轴上安装主轴锥齿轮，主轴锥齿轮与从动锥齿轮相啮合，从动锥齿轮连接中间轴，卧主轴连接从动齿轮，从动锥齿轮连接从动齿轮。用于加工中心的铣头，结构设有卧主轴旋转分度装置，卧轴具有自由分度功能，一体化结构无需增加铣头便能在多角度对工件进行加工，节约了时间，提高了效率，也增加了加工精度。卧轴设置了松刀装置，不需要到达特定位置才能松刀，故装配容易、机床零件的互换性好。

现有文件1中公开的集成式主轴虽然解决了立轴与卧轴的集成，以及两者之间的分度关系，但是，这种集成并非真正的机械式集成主轴，减速机这一传动部件依旧是外置的形式。

但是，主轴集成的目的在于提高其控制精度，并同时减小机床的整体尺寸。现有文件1中将减速机外置，也就是说主轴的动力和传动机构外置，人就会造成传动过程中的大量控制误差。而实现真正的将主轴的功能部件全部内置，主要的技术难题是主轴的润滑问题，也就是减速机内置后的喷油润滑的问题，因为集成式主轴的滑枕内部空间狭小，不适合于设置回油泵等润滑辅助机构，但是，对于龙门五面铣床而言，喷油润滑对于其减速机是必不可少的，因此，真正实现五面铣床的主轴的集成，需要克服主轴润滑的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种应用于龙门五面铣床的、减速机构内置且可实现自动回油的集成式五面铣头。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种集成式五面铣头，包括有电机、滑枕以及设置于所述滑枕内部的主轴组件，所述滑枕内还设置有减速机构，所述减速机构设置于所述电机与所述主轴组件之间，所述主轴组件和所述减速机构之间还设置有润滑回油机构；

所述润滑回油机构包括有集油腔以及控制件，其中：

所述集油腔包括有进气口、进油口和出油口；

所述控制件包括阀体以及设置于所述阀体内部的阀芯，所述的阀体内部还设置有用于复位阀芯的复位件，所述阀体上设置有用于与外接压力气源联通的第一进气口和与减速机构相联通的回油口；

当所述阀芯处于复位状态时，所述进油口和回油口相连通；

当所述阀芯处于工作状态时，所述第一进气口与进气口相连通，所述阀芯阻断回油口与进油口之间的联通。

通过采用上述技术方案，将减速机构、主轴组件均设置于滑枕内部，此时需要克服的技术问题是如何实现对减速机构进行润滑，现有技术中的利用外接油泵加上控制油路的方式占用空间较大，不适合集成，本方案中的润滑回油机构，利用气压的方式，通过气源提供的气压，将密封的集油腔内的油液压出，此时将被压出的油液引回减速机构，即可实现无泵回油，一则减小了回油装置以及润滑油引入装置的整体尺寸，为集成提供必要条件；另一方面，润滑回油机构与立轴部同轴布置，因此在主轴工作时，油液流过的软管不会干扰主轴工作，这样可以实现真正的主轴集成，为后续研究集成式主轴的控制精度提供必备的硬件基础。

本实用新型进一步设置为：所述集油腔上还设置有出气口，所述阀体上的对应位置上设置有排气口，当所述阀芯处于复位状态时，所述出气口与所述排气口连通。

通过采用上述技术方案，由于集油腔内存有一定量的空气，当进油口引入的油液的流量较大时，进油口完全被油液堵住时，集油腔内的空气会使油液无法流入集油腔内部，增设的第一排气口和第二排气口，可以作为进油口工作时的一个辅助，可以使油液更加顺畅的流入集油腔内部。

本实用新型进一步设置为：所述控制件与所述集油腔可拆卸式连接。

通过采用上述技术方案，当控制件出现堵塞或者需要对集油腔进行清洗更换时，可以将两者拆开，以方便后续的检修和更换。

本实用新型进一步设置为：所述出油口上固定设置有油管，所述油管的一端悬设于所述集油腔底部上、另一端通过软管连通至所述减速机构内。

通过采用上述技术方案，出油口的油液时在气压的推动下，自出油口排出集油腔的，将出油口上的油管延伸至靠近集油腔底部处，不仅可以使集油腔内油液通过出油口排出，并且，靠近而不紧贴的设置，可以防止集油腔底部堆积的灰尘、杂质等流入减速机构，防止润滑回油机构内的油液在循环润滑过程中受到污染，进而防止杂质进入减速机构内的齿轮啮合区使减速机构内的齿轮发生点蚀等磨损。

本实用新型进一步设置为：所述减速机构采用行星齿轮减速机。

通过采用上述技术方案，行星齿轮减速机的体积最小、传动效率高、减速范围广且传动精度高，因而，将行星齿轮减速机作为集成式五面铣头的减速机构，有利于减小整体的尺寸并同时提高传动精度。

本实用新型进一步设置为：所述主轴组件包括有立轴部，所述立轴部包括有传动轴和下立轴，所述传动轴和下立轴固定连接且相互联动。

通过采用上述技术方案，由于集成式五面铣头的应用场合是中、小型龙门机床，因而，主轴组件的整体尺寸较大，但是，在实际加工中，轴的整体长度越长，其制造精度越难保证，轴的形位公差中，诸如直线度、圆柱度等精度会随着轴的长度增加而降低，因此，将立轴改用两段式传动轴和下立轴的形式，可以降低对加工的要求，降低制造成本。

本实用新型进一步设置为：所述主轴组件还包括有卧轴部，所述卧轴部包括有卧轴壳体和设置于所述卧轴壳体内的卧轴组件，所述卧轴壳体和所述立轴部之间设置分度装置。

通过采用上述技术方案，卧轴壳体和立轴部之间设置分度装置，可以控制立轴部和卧轴部之间的相对角度，以提高加工过程中的卧轴部的加工精度。

本实用新型进一步设置为：所述分度装置包括有设置于所述立轴部上的第一齿盘和设置于卧轴壳体上驱动所述卧轴部绕立柱部转动的第二齿盘，所述第一齿盘外接动力源驱动其进入或者退出与所述第二齿盘的啮合。

通过采用上述技术方案，第一齿盘与第二齿盘的啮合，可以实现卧轴的多角度加工。

本实用新型进一步设置为：所述立轴部与所述卧轴壳体之间设置有离合机构，所述离合机构控制连接套与立轴部的联动或者分离。

进一步地，所述离合机构受外接气源控制，所述离合机构包括有上离合盘和下离合盘，

当所述上离合盘和下离合盘结合时，所述连接套带动所述卧轴壳一起受所述传动轴的驱动；

当所述上离合盘和下离合盘脱开时，所述连接套与所述卧轴壳静止。

通过采用上述技术方案，当需要转动卧轴部以实现对零件的多角度加工时，利用停机再转动卧轴部的形式很难实现转动角度的精确控制，引入离合机构后，当需要转动卧轴部以固定角度时，无需停机，只需将离合机构上的上离合盘和下离合盘结合，使卧轴壳与连接套一起，受传动轴驱动，并通过第一齿盘和第二齿盘的啮合运动，对传动轴转速的精确控制，即可实现对卧轴壳转过角度的精确控制，并且这个调整过程无需停止主轴组件的动作，不仅调整精度高，并且对于加工效率的提高也有很大的效果。

附图说明

图1为本实用新型集成式五面铣头实施例的整体结构示意图；

图2为去除滑枕后的内部连接结构示意图；

图3润滑回油机构的结构原理图；

图4为润滑回油机构的剖视原理图；

图5为立轴部和卧轴部链接关系示意图；

图6为卧轴部内部的传动结构示意图。

附图标注：1、电机；2、滑枕；3、主轴组件；31、立轴部；32、卧轴部；33、传动装置；34、减速机构；35、润滑回油机构；36、离合机构；37、液压活塞；38、连接套；311、传动轴；312、下立轴；313、气动活塞；321、卧轴壳体；322、卧轴组件；323、分度装置；3231、第一齿盘；3232、第二齿盘；331、伞齿轮组；332、斜齿轮组；351、集油腔；352、控制件；3511、进气口；3512、出气口；3513、进油口；3514、出油口；3515、油管；3521、阀体；3522、阀芯；3523、第一进气口；3525、回油通道。

具体实施方式

参照图1至图6对本实施例做进一步说明。

一种集成式五面铣头，如图1所示，包括有电机1、滑枕2以及设置于滑枕2内的主轴组件3，其中，主轴组件3分为立轴部31和卧轴部32，立轴部31与普通铣床主轴功能相同，用于完成立轴铣削加工；卧轴部32是附加的多角度铣削功能部件，这样，增加的卧轴部32可以使主轴组件3兼有立轴铣削加工和卧轴的多角度铣削加工两个功能。

如图2所示，主轴组件3内的各部分的具体连接关系叙述如下：电机1通过减速机构34将运动传递至主轴组件3内部，通过减速机构34的减速作用，将电机1输出转速降低以获得主轴的较大扭矩，最终完成切削。为满足集成的要求，此处优选行星齿轮减速机作为减速机构34，利用其传动精度高、体积小且同尺寸的情况下传动比范围大的特点，以减小整个集成式主轴的尺寸。

由于在加工过程中，减速机构34需要进行实时润滑，普通的润滑回油机构35需要外接油泵和特殊设计的回油液压回路，以满足对减速机构34的润滑和回油过程，本方案中为满足集成需要，特殊设计了润滑回油机构35，其润滑的过程中无需配合油泵和其他油路，并且体积小，可以直接集成至滑枕2内部，如图3至4所示，其结构和控制原理叙述如下：

包括有环形的集油腔351和控制件352，其中集油腔351的内环套设在传动轴311外，集油腔351内部为中空设置，内部空腔可以存储一定量的油液，控制件352的作用是控制集油腔351的工作状态控制件352包括有阀体3521以及设置于阀体3521内的阀芯3522，其中阀芯3522与阀体3521的内腔之间设置有复位件。

集油腔351上设置有进气口3511、出气口3512、进油口3513以及出油口3514，在进油口3513处向集油腔351内一体延伸设置有油管3515，油管3515靠近集油腔351的底部但与底部保持一段距离。

当阀芯3522处于复位状态下时，来自减速机构34的润滑油自进油口3513进入集油腔351内的空腔中，集油腔351内的空腔为密封的腔体，当来自减速机构34的油液过多时，进油口3513充满油液，此时，腔内气体通过出气口3512排出集油腔351的封闭空腔，此时油液从减速机构34流至集油腔351，减速机构34内的润滑油减少。

控制外接的压力气源将压力气体输入阀体3521内时，压力气体推动阀芯3522移动，第一进气口3523与进气口3511联通，进油口3513与回油口之间的联通关系被阻断且出气口3512不再出气，同时由于油管3515位于油液下，所以整个集油腔351形成封闭的空间，压力气体从进气口3511进入后挤压油液表面，使得油液从油管3515回流至减速机构34，由于回油口和进油口3513被阻断，减速机构34内的油液不会外流，所以此时减速机构34内的润滑油增多，集油腔351内的润滑油减少。

所以只要控制外接压力气源的启闭便可以让减速机构34内进行循环润滑。

需要指出的是，采用上述循环润滑的形式时，需要严格控制外接气源的启闭频率，这样做的原因是，减速机构34内产生的热量会随润滑油流入集油腔351内，因为润滑油除了对减速机构34进行润滑外，还需要对减速机构34进行冷却，因此，会要间隔足够的时间使润滑油再次进入减速机构34内前得到充分冷却，外接气源的启闭频率可以通过实验和理论计算获得，并且，由于润滑油具有一定的粘度，在润滑时，减速机构34内的齿轮上会形成一个油膜，这个油膜可以保持一段时间的润滑效果，因此，及时第二次进油延迟一段时间，也不会造成减速机构34内的齿轮的干摩擦。此处还可以将会有引出滑枕2至外部的润滑站内，这样则无需计算外接气源的启动频率，这样的连接形式下，润滑油不再是内部循环，而是与外部的润滑站一起，形成了内外混合循环式润滑。

控制件352包括有阀体3521和阀芯3522组件，阀体3521与集油腔351之间可以做成一体，也可以优选地做成可拆卸式连接，以方便后续的维修，阀体3521上设置有第一进气口3523,以及回油通道3525，两者分别对应集油腔351上的进气口3511和进油口3513，阀芯3522组件包括有阀芯3522，滑阀组件受外接气源控制，当第一进气口3523内通入空气时，阀芯3522被推动，第一进气口3523与进气口3511联通，气体进入集油腔351内，阀芯3522的运动同时会堵死出气口3512和进油口3513，此时，联通的第一进气口3523、进气口3511以及出油口3514形成引出通道，将油液引出集油腔351；阀芯3522上设置有弹簧，使阀芯3522具有自复位功能，此时，当第一进气口3523内无气体通入时，阀芯3522自动复位断开第一进气口3523与进气口3511，此时，回油通道3525与进油口3513联通，加上开启的出气口3512形成引入通道。

在主轴组件33中的立轴部31和卧轴部32设置有离合机构36，卧轴部32面向的为一次装夹的工件的多角度加工，这个过程需要卧轴部32配合旋转特定角度，以实现任意角度加工，离合机构36的作用在于实现上述原理：当卧轴部32需要转过一个角度时，调整离合机构36的状态，使卧轴部32可相对于主轴部转动，此时，通过驱动电机1使之带动卧轴部32转过一个角度；当卧轴部32转动至预定位置时，再次调整离合机构36的状态，使立轴部31拉紧卧轴部32，两者正常传动。在离合机构36与卧轴部32之间还设置有分度装置323，分度装置323分为第一齿盘3231和第二齿盘3232，分别与立轴部31和卧轴部32联动连接。当离合机构36带动卧轴部32转动时，分度装置323的两个齿盘之间啮合转过相应齿数即可控制旋转过的角度。

如图5所示，滑枕2内部的具体结构叙述如下：动力由电机1经过减速机构34的减速作用后传入主轴组件3内，直接与减速机构34联动是立轴部31，立轴部31包括有传动轴311和下立轴312，将立轴设置成两段式，目的在于将立轴部31的制造精度提高且同时降低制造成本，两段式立轴的形式使每一段立轴长度均有限，这样，加工时的难度降低，并且，较短的外圆切削和磨削等过程有利于加工精度的提高。传动轴311和下立轴312通过连轴套等常用的连接结构连接以实现联动，这样，来自电机11的动力首先传入传动轴311上，在传递至下立轴312上，在传动轴311和下立轴312之间设置有气动活塞313，在卧轴部32上与立轴部31的连接处的外部设置有连接套38，离合机构36作用于连接套38和传动轴311之间，在自然状态下，离合机构36处于分开状态，此时，传动轴311的动作传递至下立轴312上同时通过传动装置33带动卧轴部32转动，当开启气源推动气动活塞313向上运动，同时撤掉对液压活塞36提供的高压油，使离合机构36处于脱开状态，并同时使第一齿盘3231和第二齿盘3232处于脱开状态，此时，电机1的运动直接带动卧轴部32以第一齿盘3231和第二齿盘3232的齿数为分度转过一定角度，以实现多角度加工的调整。

立轴部31与卧轴部32之间的传动关系如图6所示，下立轴312的动作首先传入伞齿轮组331中，伞齿轮组331通过与之同轴转动的斜齿轮组332将电机1的动作转为卧轴组件322的动作，从而实现卧轴加工。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种集成式五面铣头，包括有电机、滑枕以及设置于所述滑枕内部的主轴组件，其特征是：所述滑枕内还设置有减速机构，所述减速机构设置于所述电机与所述主轴组件之间，所述主轴组件和所述减速机构之间还设置有润滑回油机构；

所述润滑回油机构包括有集油腔以及控制件，其中：

所述集油腔包括有进气口、进油口以及与减速机构相联通的出油口；

所述控制件包括阀体以及设置于所述阀体内部的阀芯，所述的阀体内部还设置有用于复位阀芯的复位件，所述阀体上设置有用于与外接压力气源联通的第一进气口和与减速机构相联通的回油口；

当所述阀芯处于复位状态时，所述进油口和回油口相连通；

当所述阀芯处于工作状态时，所述第一进气口与进气口相连通，所述阀芯阻断回油口与进油口之间的联通。

2.根据权利要求1所述的集成式五面铣头，其特征是：所述集油腔上还设置有出气口，所述阀体上的对应位置上设置有排气口，当所述阀芯处于复位状态时，所述出气口与所述排气口连通。

3.根据权利要求1所述的集成式五面铣头，其特征是：所述控制件与所述集油腔可拆卸式连接。

4.根据权利要求1所述的集成式五面铣头，其特征是：所述出油口上固定设置有油管，所述油管的一端悬设于所述集油腔底部上、另一端通过软管连通至所述减速机构内。

5.根据权利要求1所述的集成式五面铣头，其特征是：所述减速机构采用行星齿轮减速机。

6.根据权利要求1所述的集成式五面铣头，其特征是：所述主轴组件包括有立轴部，所述立轴部包括有传动轴和下立轴，所述传动轴和下立轴固定连接且相互联动。

7.根据权利要求6所述的集成式五面铣头，其特征是：所述主轴组件还包括有卧轴部，所述卧轴部包括有卧轴壳体和设置于所述卧轴壳体内的卧轴组件，所述卧轴壳体和所述立轴部之间设置分度装置。

8.根据权利要求7所述的集成式五面铣头，其特征是：所述分度装置包括有设置于所述立轴部上的第一齿盘和设置于卧轴壳体上驱动所述卧轴部绕立柱部转动的第二齿盘，所述第一齿盘外接动力源驱动其进入或者退出与所述第二齿盘的啮合。

9.根据权利要求7所述的集成式五面铣头，其特征是：所述立轴部与所述卧轴壳体之间设置有离合机构，所述离合机构控制连接套与立轴部的联动或者分离。

10.根据权利要求9所述的集成式五面铣头，其特征是：所述离合机构受外接气源控制，所述离合机构包括有上离合盘和下离合盘，

当所述上离合盘和下离合盘结合时，所述连接套带动所述卧轴壳一起受所述传动轴的驱动；

当所述上离合盘和下离合盘脱开时，所述连接套与所述卧轴壳静止。