CN208214349U - 偏置式数控五轴动力头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种偏置式数控五轴动力头，主机箱和副机箱，主机箱由C轴驱动装置驱动，主机箱内转动安装有动力输入轴，副机箱内转动安装有主轴，动力输入轴通过传动装置与主轴传动连接，主机箱转动安装于数控机床的滑枕内；副机箱偏置于主机箱一侧，主机箱内转动安装有摆动座，摆动座与副机箱固定连接，摆动座由A轴驱动装置驱动；传动装置包括转动安装于摆动座内的传动轴，动力输入轴通过第一锥齿轮副与传动轴传动连接，传动轴与主轴通过第二锥齿轮副传动连接。本实用新型偏置式数控五轴动力头，缩短了主轴动力传递路线和五轴动力头的轴向长度，安装占用空间小，结构紧凑，而且增加了使用范围，可以清根，加工精度高，使用方便。

Description

偏置式数控五轴动力头

技术领域

本实用新型属于数控机床技术领域，尤其涉及一种适合于数控机床使用的加工五面体的偏置式数控五轴动力头。

背景技术

数控铣床在机械加工领域中应用广泛，较为常用的是平面加工，有的铣床在滑枕上加装五轴动力头，拓展了刀具的加工范围，可以加工弧面或者多面体，减少了重新装夹的次数，从而减少加工误差。

中国实用新型专利CN205110820U公开了一种用于数控铣床的五轴动力头，其包括主机箱和与所述主机箱同轴线安装在一起的副机箱，五轴动力头的长度较长，安装五轴动力头的空间相对较大。在使用时，主轴(刀具安装轴)的动力传递路线为：竖向的动力输入轴经锥齿轮副传至横向的传动轴，再经直齿轮副传递给另一横向的传动轴，再经锥齿轮副传递给主轴。动力传动路线较长，结构复杂，增加设备的制造成本，并且加工时不能清根。

实用新型内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种偏置式数控五轴动力头，以解决现有技术中安装五轴动力头的空间相对较大，且动力传动路线较长，结构复杂，制造成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:

偏置式数控五轴动力头，包括：主机箱和副机箱，所述主机箱由C轴驱动装置驱动，所述主机箱内转动安装有动力输入轴，所述副机箱内转动安装有主轴，所述动力输入轴通过传动装置与所述主轴传动连接，所述主机箱转动安装于数控机床的滑枕内；其特征在于，

所述副机箱偏置于所述主机箱一侧，所述主机箱内转动安装有摆动座，所述摆动座与所述副机箱固定连接，所述摆动座由A轴驱动装置驱动；

所述传动装置包括转动安装于所述摆动座内的传动轴，所述动力输入轴通过第一锥齿轮副与所述传动轴传动连接，所述传动轴与所述主轴通过第二锥齿轮副传动连接。

优选的，所述摆动座的摆动轴线与所述传动轴的转动轴线同轴设置，所述摆动座开设有避让空间，当所述摆动座绕其轴线摆动时，所述避让空间使所述摆动座避免与所述第一锥齿轮副干涉。

优选的，所述C轴驱动装置包括伺服电机，所述伺服电机的动力输出端通过齿轮副或同步带传动连接谐波减速器的输入端，所述谐波减速器的输出端固定连接所述主机箱。

优选的，所述主机箱与滑枕之间设有C轴液压夹紧装置，所述C轴液压夹紧装置包括：

固定安装在所述主机箱上的C轴分度齿盘；

设置在所述C轴分度齿盘的外侧的C轴固定齿盘，所述C轴固定齿盘固定安装于所述滑枕上；

C轴锁紧油缸，所述C轴锁紧油缸的缸体固定安装于所述C轴固定齿盘，所述C轴锁紧油缸的活塞上设有与所述C轴分度齿盘和C轴固定齿盘相对应的 C轴止动齿盘。

优选的，所述主机箱内设有A轴液压锁紧装置，所述A轴液压锁紧装置包括：

固定安装在所述摆动座上的A轴分度齿盘；

设置在所述A轴分度齿盘的外侧的A轴固定齿盘，所述A轴固定齿盘固定连接有A轴锁紧油缸的缸体，所述A轴锁紧油缸的缸体固定安装于所述主机箱, 所述A轴锁紧油缸的活塞上设有与所述A轴分度齿盘和A轴固定齿盘相对应的 A轴止动齿盘。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

由于偏置式数控五轴动力头，副机箱偏置于主机箱一侧，主机箱内转动安装有摆动座，摆动座与副机箱固定连接，摆动座由A轴驱动装置驱动；传动装置包括转动安装于摆动座内的传动轴，动力输入轴通过第一锥齿轮副与传动轴传动连接，传动轴与主轴通过第二锥齿轮副传动连接。因而大大缩短了主轴动力传递路线，偏置式的副机箱缩短了五轴动力头的轴向长度，使得五轴动力头的安装占用空间小，结构紧凑，并且增加了使用范围，可以清根，使用方便。

由于所述C轴驱动装置包括伺服电机和谐波减速器，因而采用伺服电机通过齿轮副或同步带传动连接谐波减速器的驱动方式来驱动主机箱运动，可以解决传统使用的伺服电机与减速器之间需通过电机轴和支撑轴承连接，组合安装体积大，输出扭矩不理想的问题，缩小了C轴驱动装置的体积，并保证输出扭矩大。

由于所述主机箱与滑枕之间设有C轴液压夹紧装置，所述C轴液压夹紧装置包括C轴分度齿盘、C轴固定齿盘、C轴锁紧油缸和C轴止动齿盘，因而主机箱转动到位后，液压油进入C轴锁紧油缸使其活塞运动，将C轴止动齿盘压紧于C轴分度齿盘和C轴固定齿盘，进而锁紧主机箱，防止在加工过程中，主机箱发生转动。

由于主机箱内还设有A轴液压锁紧装置，所述A轴液压锁紧装置包括：A 轴分度齿盘、A轴固定齿盘、A轴锁紧油缸和A轴止动齿盘，因而副机箱摆动到位后，液压油进入A轴锁紧油缸使其活塞运动，将A轴止动齿盘压紧于A轴分度齿盘和A轴固定齿盘，进而锁紧副机箱，防止在加工过程中，副机箱发生摆动。

综上所述，本实用新型的偏置式数控五轴动力头，不仅大大缩短了主轴动力传递路线，缩短了五轴动力头的轴向长度，安装占用空间小，结构紧凑，而且增加了使用范围，可以清根，加工精度高，使用方便。

附图说明

图1是本实用新型偏置式数控五轴动力头实施例的结构示意图；

图2是图1中摆动座的结构示意图；

图3是图2中摆动座A-A处的剖视图；

图中：1-主机箱，2-副机箱，3-C轴驱动装置，30-伺服电机，31-谐波减速器，4-A轴驱动装置，42-谐波减速器，5-动力输入轴，6-主轴，7-传动装置，71-传动轴，72-摆动座，73-第一锥齿轮副，74-第二锥齿轮副，8-滑枕，9-C 轴液压夹紧装置，91-C轴分度齿盘，92-C轴固定齿盘，93-C轴锁紧油缸，931- 缸体，932-活塞，94-C轴止动齿盘，10-A轴液压锁紧装置，100-A轴分度齿盘， 101-A轴固定齿盘，102-A轴止动齿盘，103-缸体，104-活塞，11-夹紧套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示的偏置式数控五轴动力头，主机箱1由C轴驱动装置6驱动，主机箱1内转动安装有动力输入轴5，副机箱2内转动安装有主轴6，动力输入轴5通过传动装置7与主轴6传动连接，主机箱1转动安装于数控机床的滑枕 8内；副机箱2偏置于主机箱1一侧，主机箱1内转动安装有摆动座72，摆动座72与副机箱2固定连接，摆动座72由A轴驱动装置4驱动；传动装置7包括转动安装于摆动座72内的传动轴，动力输入轴5通过第一锥齿轮副73与传动轴71传动连接，传动轴71与主轴6通过第二锥齿轮副74传动连接。在本实施例中“C轴”具体指主机箱1，“A轴”具体指摆动座72。

由于将主机箱1转动安装于滑枕8内，副机箱2偏置主机箱1设置，主轴 6的动力传递路线：动力从动力输入轴5传递到第一锥齿轮副73，再经传动轴 71传递至第二锥齿轮副74，最终传递到主轴6。使用上述传动装置大大缩短了主轴动力的传递路线，使传递精度提高。且缩短了五轴动力头的长度，使得五轴动力头的安装占用空间小，结构紧凑，并且增加了使用范围，可以清根。

进一步地，如图1和图2所示，摆动座72的摆动轴线与传动轴71的转动轴线同轴设置，摆动座72开设有避让空间，当摆动座72绕其轴线摆动时，避让空间使摆动座72避免与第一锥齿轮副73干涉。如图3中所示，α角为摆动座72摆动的极限位置角，在本实施例中，由于副机箱2能在(-90°～+90°) 范围内转动，所以摆动座可以摆动的α角为(±90°)。

本实施例中，C驱动装置3可以采用中国实用新型专利CN203804640U公开的用于数控铣床的五轴动力头A轴和C轴的驱动装置中的第一动力装置，为保证动力输入轴5有足够的动力空间选择一种最佳方案，具体的，C轴驱动装置3包括伺服电机30，伺服电机30的动力输出端通过齿轮副传动连接谐波减速器 31的输入端，谐波减速器31的输出端固定连接主机箱1。在本实施例中，伺服电机30的动力输出端通过齿轮副传动连接谐波减速器31的波发生器，谐波减速器31的输出端固定连接主机箱1。当然，作为一种替代方式，伺服电机30 的动力输出端还可以通过同步带传动连接谐波减速器31的输入端，都可以实现，在此不再赘述。采用伺服电机30通过齿轮副或同步带传动连接谐波减速器 31的驱动方式来驱动主机箱1运动，可以解决传统使用的伺服电机与减速器之间需通过电机轴和支撑轴承连接，组合安装体积大，输出扭矩不理想的问题，缩小了C轴驱动装置3的体积，并保证输出扭矩大。

减速器31的输出端与用于消除传动间隙的检测装置连接，可以采用中国实用新型专利CN205110820U公开的用于数控铣床的五轴动力头中的检测装置连接，即谐波减速器31的中心孔内设有连接套，连接套的一端伸出中心孔且连接检测元件，检测元件优选为编码器或光栅尺，连接套的另一端通过紧固件固定连接谐波减速器的输出端，在此不再赘述。

主机箱1与滑枕8之间设有C轴液压夹紧装置9，C轴液压夹紧装置9包括：固定安装在主机箱1上的C轴分度齿盘91；设置在C轴分度齿盘91的外侧的固定齿盘92，固定齿盘92固定安装于滑枕8上；C轴锁紧油缸93，C轴锁紧油缸93的缸体931固定安装于固定齿盘92上，C轴锁紧油缸93的活塞932上设有与C轴分度齿盘91和固定齿盘92相对应的C轴止动齿盘94。

本实施例中A轴驱动装置4可以采用中国实用新型专利CN203804640U公开的用于数控铣床的五轴动力头A轴和C轴的驱动装置中的第二动力装置，即采用直驱伺服电机带动的谐波减速器42，在本实施例中，该谐波减速器42的输出端固定连接A轴分度齿盘100，A轴分度齿盘100固定连接摆动座72，同样，在谐波减速器42上也设有连接套和检测元件，在此不再赘述。

主机箱1内设有A轴液压锁紧装置10，具体地，A轴液压锁紧装置10包括: 固定安装在摆动座72上的A轴分度齿盘100；设置在A轴分度齿盘100外侧的 A轴固定齿盘101，A轴固定齿盘101固定连接有A轴锁紧油缸的缸体103，A 轴锁紧油缸的缸体103固定安装于主机箱1,A轴锁紧油缸的活塞104上设有与 A轴分度齿盘100和A轴固定齿盘101相对应的A轴止动齿盘102。

本实施例中，主机箱1的外侧套设有一夹紧套11，夹紧套11优选为钢套，夹紧套11固定安装于滑枕8上，夹紧套11与滑枕8之间形成一密闭的液压油腔(图中未示出)，滑枕8上设有与液压油腔相通的进油口(图中未示出)。在中国实用新型专利CN205110820U公开的数控铣床机械式五轴动力头中已经公开，在此不再赘述。

其工作原理如下：

当需要C轴分度时，启动伺服电机30，通过齿轮副传动带动谐波减速器31 工作，从而带动主机箱1转动进行分度，当转到指定位置后，伺服电机30停止，液压油进入C轴锁紧油缸93使其活塞932运动，将C轴止动齿盘94压紧于C 轴分度齿盘91和固定齿盘92，进而锁紧主机箱1，防止在加工过程中，主机箱 1发生转动。

在上述过程中，检测元件可以直接检测谐波减速器31的输出端并将检测信号传递给控制单元(图中未示出)，控制单元控制伺服电机30动作，使得主机箱1运动精确。

当需要A轴摆度时，启动直驱伺服电机，直驱伺服电机带动谐波减速器42 工作，谐波减速器42的输出端固定连接A轴分度齿盘100转动，进而摆动座 72摆动，从而带动副机箱2绕摆动座的轴线在(-90°～+90°)范围内转动，当副机箱2摆度到位后，直驱伺服电机停止，液压油进入A轴锁紧油缸使其活塞104运动，将A轴止动齿盘102压紧于A轴分度齿盘100和固定齿盘101上, 进而锁紧副机箱2，防止在加工过程中，副机箱2发生摆动。

在加工时，动力输入轴5的动力通过第一锥齿轮副73传递给传动轴71，然后通过第二锥齿轮副74将动力传递给主轴6，从而通过主轴6带动刀具转动。缩短动力传递路线，提高动力传递精度。

本实用新型提供的偏置式数控五轴动力头不仅大大缩短了主轴动力传递路线，缩短了五轴动力头的轴向长度，安装占用空间小，结构紧凑，而且增加了使用范围，可以清根，加工精度高，使用方便。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.偏置式数控五轴动力头，包括：

主机箱和副机箱，所述主机箱由C轴驱动装置驱动，所述主机箱内转动安装有动力输入轴，所述副机箱内转动安装有主轴，所述动力输入轴通过传动装置与所述主轴传动连接，所述主机箱转动安装于数控机床的滑枕内；其特征在于，

所述副机箱偏置于所述主机箱一侧，所述主机箱内转动安装有摆动座，所述摆动座与所述副机箱固定连接，所述摆动座由A轴驱动装置驱动；

所述传动装置包括转动安装于所述摆动座内的传动轴，所述动力输入轴通过第一锥齿轮副与所述传动轴传动连接，所述传动轴与所述主轴通过第二锥齿轮副传动连接。

2.如权利要求1所述的偏置式数控五轴动力头，其特征在于，所述摆动座的摆动轴线与所述传动轴的转动轴线同轴设置，所述摆动座开设有避让空间，当所述摆动座绕其轴线摆动时，所述避让空间使所述摆动座避免与所述第一锥齿轮副干涉。

3.如权利要求1所述的偏置式数控五轴动力头，其特征在于，所述C轴驱动装置包括伺服电机，所述伺服电机的动力输出端通过齿轮副或同步带传动连接谐波减速器的输入端，所述谐波减速器的输出端固定连接所述主机箱。

4.如权利要求1所述的偏置式数控五轴动力头，其特征在于，所述主机箱与滑枕之间设有C轴液压夹紧装置，所述C轴液压夹紧装置包括：

固定安装在所述主机箱上的C轴分度齿盘；

设置在所述C轴分度齿盘的外侧的C轴固定齿盘，所述C轴固定齿盘固定安装于所述滑枕上；

C轴锁紧油缸，所述C轴锁紧油缸的缸体固定安装于所述C轴固定齿盘，所述C轴锁紧油缸的活塞上设有与所述C轴分度齿盘和C轴固定齿盘相对应的C轴止动齿盘。

5.如权利要求1所述的偏置式数控五轴动力头，其特征在于，所述主机箱内设有A轴液压锁紧装置，所述A轴液压锁紧装置包括：

固定安装在所述摆动座上的A轴分度齿盘；

设置在所述A轴分度齿盘的外侧的A轴固定齿盘，所述A轴固定齿盘固定连接有A轴锁紧油缸的缸体，所述A轴锁紧油缸的缸体固定安装于所述主机箱,所述A轴锁紧油缸的活塞上设有与所述A轴分度齿盘和A轴固定齿盘相对应的A轴止动齿盘。