CN208854256U - 一种立卧转换虚拟轴摆角铣头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种立卧转换虚拟轴摆角铣头，包括，铣头箱、摆动主轴箱、电主轴、伺服电机以及滚珠丝杠；铣头箱上具有容纳腔，摆动主轴箱置于容纳腔的下部并通过第一铰链与铣头箱的铰接，摆动主轴箱中安装有电主轴，在铣头箱上第一铰链的上方的前端固定有第二铰链，伺服电机通过第二铰链与铣头箱铰接，伺服电机的输出轴的一端置于容纳腔内，伺服电机的输出轴上连接有所述滚珠丝杠，摆动主轴箱后端铰接有滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠螺母与滚珠丝杠连接，当伺服电机的正反转以驱动滚珠丝杠转动时，滚珠丝杠螺母沿滚珠丝杠的轴向方向运动，进而驱动摆动主轴箱在竖直平面内摆动。该铣头具有结构简单，可实现立卧转换的功能。

Description

一种立卧转换虚拟轴摆角铣头

技术领域

本实用新型涉及机床零件技术领域，尤其涉及一种立卧转换虚拟轴摆角铣头。

背景技术

随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对加工机床的要求越来越高。以较为典型的航空铝合金五轴联动零件为例，这种零件的工艺上同时需要车削，铣削，径向钻镗孔等加工，而且多为薄壁件和高硬度材料，加工精度要求也非常高,因此在选择机床上不仅要考虑机床的加工精度保持性，动态性能和可靠性，同时还要考虑机床的成本。如果一台机床能将这些性能融合，必将极大的提高生产效率及节约成本。

而且，随着制造业的发展和竞争的日趋激烈，对零件的加工要求也越来越复杂。对于某些高硬度材料薄壁零件同时要求车削铣削钻孔的加工。由于具备以上功能的机床很难同时满足精度，动态性能，可靠性和低成本，从而往往实际加工中需将工件在卧车和摆动轴机床间来回搬运对刀。这样不仅制造成本高，而且机床的利用率不高，繁琐的操作很大程度上的增加了加工辅助时间和其中产生的误差，影响了加工效率和加工精度，增加了成本。目前市面上能完成此类加工的机床大多价格昂贵。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题的提出了一种立卧转换虚拟轴摆角铣头。本实用新型采用的技术手段如下：

一种立卧转换虚拟轴摆角铣头，包括，铣头箱、摆动主轴箱、电主轴、伺服电机以及滚珠丝杠；所述铣头箱上具有容纳腔，所述摆动主轴箱置于容纳腔的下部且其前端的两侧通过第一铰链与铣头箱的前端铰接，所述摆动主轴箱的前端朝向容纳腔的外侧，所述摆动主轴箱中安装有所述电主轴，在所述铣头箱上第一铰链的上方固定有第二铰链，所述伺服电机通过第二铰链与铣头箱铰接，所述伺服电机的输出轴的一端置于容纳腔内，所述伺服电机的输出轴上连接有所述滚珠丝杠，所述摆动主轴箱后端通过一对第三铰链与滚珠丝杠螺母铰接，所述第三铰链的轴线与所述电主轴的轴线不共面，所述滚珠丝杠螺母与滚珠丝杠连接，当所述伺服电机正反转以驱动滚珠丝杠转动时，所述滚珠丝杠螺母沿滚珠丝杠的轴向方向运动，进而驱动摆动主轴箱在竖直平面内摆动；

进一步地，所述摆动主轴箱后端具有一对滚珠丝杠螺母支撑耳，所述一对滚珠丝杠螺母支撑耳水平对称的置于电主轴的轴线两侧，所述滚珠丝杠螺母支撑耳上固定有第三铰链，当所述摆动主轴箱处于水平时，所述第三铰链的轴线所在的水平面处于所述电主轴的轴线所在的水平面的上侧/下侧，所述滚珠丝杠螺母支撑耳之间置有滚珠丝杠螺母固定架，所述滚珠丝杠螺母固定架中固定有滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母与所述滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠螺母固定架通过第三铰链与滚珠丝杠螺母支撑耳铰接；

进一步地，所述摆动主轴箱后端一侧面上具有一个滚珠丝杠螺母固定座，所述滚珠丝杠螺母固定座上具有一对滚珠丝杠螺母支撑耳，所述滚珠丝杠螺母支撑耳上固定有第三铰链，当所述摆动主轴箱处于水平时，所述第三铰链的轴线所在的水平面在所述电主轴的轴线所在的水平面的上侧/下侧，所述滚珠丝杠螺母支撑耳之间置有滚珠丝杠螺母固定架，所述滚珠丝杠螺母固定架中固定有滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母与所述滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠螺母固定架通过第三铰链与滚珠丝杠螺母支撑耳铰接；

进一步地，所述伺服电机的输出轴一端固定有丝杠固定铰链座，所述丝杠固定铰链座内置有联轴器和丝杠固定轴承，所述滚珠丝杠包括第一连接部、轴承安装部以及丝杠部，所述伺服电机的输出轴通过联轴器与第一连接部连接，轴承安装部上安装有丝杠固定轴承，所述丝杠固定铰链座两侧通过所述第二铰链与所述铣头箱铰接；

进一步地，当所述摆动主轴箱处于水平时，所述第一铰链的轴线与所述电主轴的轴线处于同一水平面上；

进一步地，当所述摆动主轴箱处于水平时，所述第一铰链的轴线所在的水平面处于所述电主轴的轴线所在的水平面的下侧；

进一步地，当所述摆动主轴箱处于水平时，所述第一铰链的轴线所在的水平面处于所述电主轴的轴线所在的水平面的上侧；

进一步地，所述第一铰链包括第一销轴和第一轴承，所述第一轴承安装在所述摆动主轴箱的前端两侧，所述第一销轴一端固定在铣头箱上，另一端与所述第一轴承的内径配合；所述第二铰链包括第二销轴和第二轴承，所述第二轴承安装在所述丝杠固定铰链座两侧，所述第二销轴一端固定在铣头箱上，另一端与所述第二轴承的内径配合；所述第三铰链包括第三销轴和第三轴承，所述第三轴承安装在所述滚珠丝杠螺母固定架两侧，所述第三销轴一端固定在所述滚珠丝杠螺母支撑耳上，另一端与所述第三轴承的内径配合。

与现有技术比较，本实用新型所述的一种立卧转换虚拟轴摆角铣头具有以下有益效果：1、该立卧转换虚拟轴摆角铣头具有结构设计简单，避免了传统摆角铣头的缺陷，同时降低了制造成本，最优化的可靠性以及动态特性，实现加工过程中的高动态性，从而实现高的加速度，使得定位，启动时间缩短。2、本实用新型立卧转换虚拟轴摆角铣头还实现了机床卧式加工的功能，并兼具摆动轴机床的功能；3、电主轴可以实现立卧转换，方便多角度对工件进行加工。

附图说明

图1为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第一种实施例的轴视图；

图2为图1的主视图；

图3为图2左视图；

图4为图3中C-C处的剖视图；

图5为图2中B-B处的剖视图；

图6a为滚珠丝杠的结构图；

图6b为销轴的结构图；

图7为图2中A-A处的剖视图；

图8为本实施例中电主轴摆动到上极限位置时的示意图(电主轴处于水平位置)；

图9为本实施例中电主轴摆动到任意位置的示意图；

图10为本实施例中电主轴摆动到下极限位置时的示意图(电主轴处于竖直位置)；

图11为铣头箱的示意图；

图12为铣头箱的轴视图；

图13为摆动主轴箱的轴视图；

图14为摆动主轴箱的主视图；

图15为摆动主轴箱的剖视图；

图16为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第二种实施例；

图17为第二种实施例中立卧转换虚拟轴摆角铣头的左视图；

图18为第二种实施例中的摆动主轴箱的示意图；

图19为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第三种实施例；

图20为第三种实施例中摆动主轴箱的主视图；

图21为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第四种实施例；

图22为第四种实施例中的摆动主轴箱的示意图；

图23为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第五种实施例；

图24为第五种实施例中的摆动主轴箱的示意图；

图25为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第六种实施例；

图26为第六种实施例中的摆动主轴箱的示意图；

图27为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第七种实施例；

图28为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第八种实施例；

图29为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第九种实施例；

图30为本实用新型电主轴处于水平位置时第一铰链、第二铰链和第三铰链的位置的结构简图；

图31为本实用新型电主轴处于垂直位置时第一铰链、第二铰链和第三铰链的位置的结构简图。

图中：10、铣头箱，101、容纳腔，110、销轴固定部，111、轴承配合部，102、第一铰链，1021、第一销轴，1022、第一轴承，104、第二铰链，1041、第二销轴，1042、第二轴承，106、支撑板，107、连接板，108、第一凸台，109、第二凸台，20、摆动主轴箱，201、滚珠丝杠螺母支撑耳，202、滚珠丝杠螺母固定架，203、滚珠丝杠螺母，205、第三铰链，2051、第三销轴，2052、第三轴承，206、滚珠丝杠螺母固定座，207、第一轴承安装槽，208、第三铰链安装孔，209、第一轴承安装台，30、电主轴，40、伺服电机，41、丝杠固定铰链座，42、联轴器，43、丝杠固定轴承，50、滚珠丝杠，501、第一连接部，502、轴承安装部，503、丝杠部。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图3和图4所示为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头第一种实施例，包括，铣头箱10、摆动主轴箱20、电主轴30、伺服电机40以及滚珠丝杠50。如图11和图12所示，铣头箱10包括一对相对设置支撑板106和一个连接板107，两个支撑板106上面通过连接板107进行连接，两个支撑板106和连接板107之间形成容纳腔101。如图2和图7所示，摆动主轴箱20置于容纳腔101的下部且其前端的两侧通过第一铰链102与铣头箱10的前端铰接，摆动主轴箱20的前端朝向容纳腔101的外侧，摆动主轴箱20中安装有所述电主轴30，在两个支撑板106上第一铰链102的上方安装有第二铰链104，伺服电机40通过第二铰链104铰接在支撑板106上，所述伺服电机40的输出轴的一端置于容纳腔101内，所述伺服电机40的输出轴上连接有所述滚珠丝杠50，如图13、图14和图15所示，在摆动主轴箱20后端具有一对滚珠丝杠螺母支撑耳201，滚珠丝杠螺母支撑耳201上通过一对第三铰链205与滚珠丝杠螺母203铰接，如图8所示，摆动主轴箱20与滚珠丝杠螺母支撑耳201在垂直于第一铰链轴线的平面内的投影为L型，也就是当摆动主轴箱20处于水平时，第三铰链205的轴线所在水平面处于电主轴30的轴线所在的水平面的下侧，在本实施例中，滚珠丝杠支撑耳201水平对称的置于电主轴30的轴线两侧，如图4和图5所示，所述滚珠丝杠螺母支撑耳201之间置有滚珠丝杠螺母固定架202，所述滚珠丝杠螺母固定架202中固定有滚珠丝杠螺母203，滚珠丝杠螺母203与滚珠丝杠50连接，滚珠丝杠50的轴线与电主轴30的轴线共面，在本实施例中，第三铰链205包括第三销轴2051和第三轴承2052，所述第三轴承2052安装在所述滚珠丝杠螺母固定架202两侧，所述滚珠丝杠螺母支撑耳201上具有第三铰链安装槽208，如图6b所示，第三销轴包括销轴固定部110和轴承配合部111，销轴固定部110固定在第三铰链安装槽208内，轴承配合部111与第三轴承2051的内径配合，使得滚珠丝杠螺母固定架202可以相对摆动主轴箱20转动。当所述伺服电机40的正反转以驱动滚珠丝杠50转动时，滚珠丝杠螺母203沿滚珠丝杠50的轴向方向运动，进而驱动摆动主轴箱20在竖直平面内摆动。

如图4和图5所示，所述伺服电机40的输出轴一端固定有丝杠固定铰链座41，所述丝杠固定铰链座41内置有联轴器42和丝杠固定轴承43，如图6a所示所述滚珠丝杠50包括第一连接部501、轴承安装部502以及丝杠部503，所述伺服电机40的输出轴通过联轴器42与第一连接部501连接，轴承安装部502上安装有丝杠固定轴承43，所述丝杠固定铰链座41通过第二铰链104与铣头箱10铰接，在本实施例中，第二铰链104包括第二销轴1041和第二轴承1042，所述第二轴承1042安装在所述丝杠固定铰链座41的两侧，如图6b所示，第二销轴1041包括销轴固定部110和轴承配合部111，销轴固定部110固定在铣头箱10上，轴承配合部111与第二轴承1042的内径配合，伺服电机40通过丝杠固定铰链座41可以绕第二铰链104的轴线转动。

如图7所示，所述摆动主轴箱20前端两侧通过第一铰链102与铣头箱10的两个支撑板106铰接，在本实施例中，第一铰链102包括第一销轴1021和第一轴承1022，第一轴承1022安装在摆动主轴箱20的前端两侧且第一轴承1022的安装中心与电主轴30的轴线处于同一平面内，使得第一铰链102的轴线与电主轴30的轴线处于同一平面内，所述第一销轴1021包括销轴固定部110和轴承配合部111，销轴固定部110固定在支撑板106上，轴承配合部111与第一轴承1022的内径配合连接，使得摆动主轴箱20可以绕第一铰链102转动。

如图8所示为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的电主轴摆动到上极限位置时的示意图，此时滚珠丝杠螺母在滚珠丝杠的驱动下运动到滚珠丝杠的下端，摆动主轴箱转动到水平位置，此时电主轴可以进行水平加工工件。如图9为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的电主轴由上极限位置向下极限位置运动过程的示意图，在该过程中，伺服电机转动驱动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠带动滚珠丝杠螺母运动，如图中所示，伺服电机、摆动主轴箱和滚珠丝杠螺母分别沿图中的箭头进行转动。如图10为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的电主轴摆动到下极限位置时的示意图，此时摆动主轴箱运动到垂直位置，可以进行竖直加工工件。

实施例2

如图16、图17和图18所示为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第二种实施例，该实施例与实施例1的不同点在于，在实施例1中，滚珠丝杠螺母支撑耳201水平对称的置于电主轴30的轴线的两侧，因此滚珠丝杠螺母处于摆动主轴箱后端的中间位置，即电主轴的轴线与滚珠丝杠的轴线处于同一平面内。而在本实施例中，滚珠丝杠螺母支撑耳201置于电主轴轴线的一侧，因此滚珠丝杠螺母处于摆动主轴箱后端的一侧，使得电主轴的轴线与滚珠丝杠的轴线不共面。

具体地，如图16、图17和图18所示，所述摆动主轴箱20后端的一侧面上具有一个滚珠丝杠螺母固定座206，所述滚珠丝杠螺母固定座206上具有一对滚珠丝杠螺母支撑耳201，所述滚珠丝杠螺母支撑耳之间置有滚珠丝杠螺母固定架，所述滚珠丝杠螺母固定架中固定有滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母支撑耳201通过一对第三铰链与滚珠丝杠螺母固定架铰接，在本实施例中，第三铰链包括第三销轴和第三轴承，所述第三轴承安装在所述滚珠丝杠螺母固定架两侧，第三销轴的销轴固定部与滚珠丝杠螺母支撑耳固定连接，第三销轴的轴承配合部与第三轴承内径配合连接，伺服电机的输出轴上连接有滚珠丝杠，滚珠丝杠与滚珠丝杠螺母连接，由于滚珠丝杠螺母固定座置于摆动主轴箱后端的一侧，因此电主轴的轴线与滚珠丝杠的轴线不共面。在此实施例中，铣头箱10中的两个支撑板106上分别具有第一凸台108和第二凸台109，用于分别将伺服电机和摆动主轴箱限制在容纳腔的不同侧，如图17所示，在本实施例中，伺服电机被第一凸台108限制在容纳腔的左侧，摆动主轴箱被第二凸台109限制在容纳腔的右侧。

实施例3

如图19和图20所示为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第三种实施例，本实施例与实施例1的不同点在于，实施例1中，第一轴承安装在摆动主轴箱的两侧面上且第一销轴的轴线与电主轴的轴线共面。在本实施例中，第一轴承安装在摆动主轴箱的两侧面上但当摆动主轴箱处于水平位置时，第一销轴的轴线所在的水平面处于电主轴的轴线所在的水平面的下侧，为了增加第一销轴的轴线与电主轴的轴线的距离同时便于在摆动主轴箱前端两侧安装第一轴承，在摆动主轴箱前端的下部具有第一轴承安装台209，在本实施例中，第一轴承安装台为在摆动主轴箱前端的下部的半圆形凸起结构，在所述第一轴承安装台209两侧安装有第一轴承，所述第一销轴的轴承配合部与第一轴承内径配合连接。伺服电机的正反转动可驱动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠螺母沿滚珠丝杠轴向运动，进而可驱动电主轴在垂直平面内摆动。在实际设计过程中，如果摆动主轴箱的宽度足够大时，摆动主轴箱前端也可以不具有第一轴承安装台，第一轴承直接安装在摆动主轴箱两侧，且第一轴承的中心线与电主轴的轴线偏离一定距离。

实施例4

如图21和图22所示为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第四种实施例，在本实施例中，当摆动主轴箱处于水平位置时，第一轴承的轴线所在水平面处于电主轴的轴线所在水平面的下侧，在本实施例中，在摆动主轴箱前端的下部具有第一轴承安装台，在所述第一轴承安装台两侧安装有第一轴承，所述第一销轴的轴承配合部与第一轴承内径配合连接，该部分的结构与实施例3中结构相同。所述摆动主轴箱后端的一侧面上具有一个滚珠丝杠螺母固定座206，所述滚珠丝杠螺母固定座206上具有一对滚珠丝杠螺母支撑耳201，所述滚珠丝杠螺母支撑耳之间置有滚珠丝杠螺母固定架，所述滚珠丝杠螺母固定架中固定有滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母固定架两侧安装有第三轴承，所述滚珠丝杠螺母支撑耳上固定有一对第三销轴，所述第三销轴的轴承配合部与第三轴承内径配合连接，伺服电机的输出轴上连接有滚珠丝杠，滚珠丝杠与滚珠丝杠螺母连接使得电主轴的轴线与滚珠丝杠的轴线不共面，该部分的结构与实施例2中的结构相同。

实施例5

如图23和图24所示为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第五种实施例，本实施例与实施例3的不同点在于，在实施例3中，当摆动主轴箱处于水平位置时，第一铰链的轴线所在的水平面处于电主轴轴线所在的水平面的下侧，在本实施例中，当摆动主轴箱处于水平位置时，第一销轴的轴线所在的水平面处于电主轴所在的水平面的上侧，为了便于安装，在摆动主轴箱前端的上部具有第一轴承安装台209，第一轴承安装台两侧安装有第一轴承，第一销轴与第一轴承内径配合连接。

实施例6

如图25和图26所示为本实用新型公开的立卧转换虚拟轴摆角铣头的第六种实施例，在本实施例中，摆动主轴箱前端的上部具有第一轴承安装台，在所述第一轴承安装台两侧安装有第一轴承，所述第一销轴与第一轴承内径配合连接，即当摆动主轴箱处于水平位置时，第一销轴的轴线所在的水平面处于电主轴所在的水平面的上侧，该部分的结构与实施例5中结构相同。所述摆动主轴箱后端的一侧面上具有一个滚珠丝杠螺母固定座206，所述滚珠丝杠螺母固定座206上具有一对滚珠丝杠螺母支撑耳201，所述滚珠丝杠螺母支撑耳之间置有滚珠丝杠螺母固定架，所述滚珠丝杠螺母固定架中固定有滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母固定架两侧安装有第三轴承，所述滚珠丝杠螺母支撑耳上固定有一对第三销轴，所述第三销轴与第三轴承内径配合连接，伺服电机的输出轴上连接有滚珠丝杠，滚珠丝杠与滚珠丝杠螺母连接使得摆动主轴箱是中心线与伺服电机的中心线不共面，该部分的结构与实施例2中的结构相同。

以上几种实施例中都是以当所述摆动主轴箱处于水平时，第三销轴的轴线所在的水平面在所述电主轴的轴线所在的水平面的下侧进行描述的，以上的多个实施例还都可以具有以下结构，即当所述摆动主轴箱处于水平时，所述第三销轴的轴线所在的水平面在所述电主轴的轴线所在的水平面的上侧。例如，如图27所示为本实用新型的第七种实施例，在本实施例中，第一铰链的轴线处于电主轴轴线的上侧，第三铰链的轴线也处于电主轴的轴线上侧；如图28所示为本实用新型的第八种实施例，在本实施例中，第一销轴的轴线处于电主轴轴线的下侧，第三销轴的轴线处于电主轴的轴线上侧；如图29所示为本实用新型的第九种实施例，在本实施例中，第一销轴的轴线与电主轴轴线的共面，第三销轴的轴线处于电主轴的轴线上侧。

本实用新型还包括第一销轴的轴线处于电主轴轴线的上侧，同时滚珠丝杠的轴线与电主轴的轴线不共面的结构以及第一销轴的轴线处于电主轴轴线的下侧，同时滚珠丝杠的轴线与电主轴的轴线不共面的结构，其具体结构不再详细描述。

以下是采用本实用新型的结构进行具体结构设计时第一铰链、第二铰链、第三铰链之间的相对位置以及摆动主轴箱的摆长、滚珠丝杠的移动行程等数据的计算过程，图29为本实用新型电主轴处于水平位置时的结构简图，图30位本实用新型电主轴处于垂直位置时的结构简图。以下以实施例3中的结构为例进行计算，当电主轴处于水平位置时，第二铰链位于主轴轴线上方，第一铰链和第三铰链都位于主轴轴线下方。设第一铰链和第二铰链之间的距离为L1，第一铰链与第三铰链之间的距离为L2，第二铰链和第三铰链之间的距离为L3，La和Lb为第一铰链到L3垂线的距离，即电机输出的力臂，影响电机输出扭矩传递到摆动轴上的扭矩传递效率，垂线长度越长，扭矩越大。L1与该垂线的夹角为a1，L2与该垂线的夹角为a2，当电主轴处于水平位置时，L1与主轴轴线的夹角为b1，主轴轴线与第一铰链的距离为R1，当电主轴处于垂直位置时，L1与主轴轴线的夹角为b11，主轴轴线在第一铰链的左侧，距离为R11。根据摆动主轴箱结构特征，主轴轴线到第一铰链的距离是固定的，R1等于R11，且该距离不与任何其他参数存在函数关系，在没有干涉的前提下可任意调整。

当摆动主轴箱摆动时，L1，L2长度不变，L3，La，Lb的长度，a1，a2的角度随摆动变化。本实用新型的摆动角度一般为90度。根据三角函数进行数学建模，并建立坐标系。设第一铰链的坐标为(x1,y1)＝(0,0)，第二铰链的坐标为(x2，y2),第三铰链在主轴位于水平位置和垂直位置的坐标分别为(x3，y3)和(x33，y33)。L33,a11,a22分别表示电主轴在处置位置时第二铰链和第三铰链之间的距离，L1与Lb的夹角，L2与Lb的夹角。三个铰链的位置与力臂长度的具体函数关系如下：

1.L1＝sqrt(x2^2+y2^2)

2.L2＝sqrt(x3^2+y3^2)

3.La＝L1*cos(a1)

4.La＝L2*cos(a2)

5.L3＝sqrt((x2-x3)^2+(y2-y3)^2)

6.L3＝L1*sin(a1)+L2*sin(a2)

7.L33＝sqrt((x2-x33)^2+(y2-y33)^2)

8.L33＝L1*sin(a11)-L2*sin((a22)

9.Lb＝L1*cos(a11)

10.Lb＝L2*cos(a22)

11.L3/sin(a1+a2)＝L2/sin(90-a1)＝L1/sin(90-a2)

12.L33/sin(a11+a22)＝L2/sin(90-a11)＝L1/sin(90-a22)

13.b1+b11＝90

14.b1＝90-arctan(x2/y2)

15.b11＝arctan(x2/y2)

第一铰链到L3的垂线长度越大，且垂线在L2和L3垂直时长度最大，电机输出力臂越大，电机输出扭矩传递到摆动轴上的扭矩传递效率越高。优选地，在90度的摆动角度范围内，该垂线的变化量越小，扭矩变化量越小，使得本实用新型的立卧转换虚拟轴摆角铣头在整个摆动过程中具有良好的受力方向。根据上述函数关系，可以根据实际设计需要调整三个铰链间的位置关系优化设计，使电机传递到摆动轴上的扭矩最大且变化量最小。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种立卧转换虚拟轴摆角铣头，其特征在于：包括，铣头箱(10)、摆动主轴箱(20)、电主轴(30)、伺服电机(40)以及滚珠丝杠(50)；所述铣头箱(10)上具有容纳腔(101)，所述摆动主轴箱(20)置于容纳腔(101)的下部且其前端的两侧通过第一铰链(102)与铣头箱(10)的前端铰接，所述摆动主轴箱(20)的前端朝向容纳腔(101)的外侧，所述摆动主轴箱(20)中安装有所述电主轴(30)，在所述铣头箱(10)上第一铰链(102)的上方固定有第二铰链(104)，所述伺服电机(40)通过第二铰链(104)与铣头箱(10)铰接，所述伺服电机(40)的输出轴的一端置于容纳腔(101)内，所述伺服电机(40)的输出轴上连接有所述滚珠丝杠(50)，所述摆动主轴箱(20)后端具有一对滚珠丝杠螺母支撑耳(201)，所述滚珠丝杠螺母支撑耳(201)上固定有第三铰链(205)，当所述摆动主轴箱(20)处于水平时，所述第三铰链(205)的轴线所在的水平面处于所述电主轴(30)的轴线所在的水平面的上侧/下侧，所述滚珠丝杠螺母支撑耳(201)之间置有滚珠丝杠螺母固定架(202)，所述滚珠丝杠螺母固定架(202)中固定有滚珠丝杠螺母(203)，所述滚珠丝杠螺母(203)与所述滚珠丝杠(50)连接，所述滚珠丝杠螺母固定架(202)通过第三铰链(205)与滚珠丝杠螺母支撑耳(201)铰接，当所述伺服电机(40)正反转以驱动滚珠丝杠(50)转动时，所述滚珠丝杠螺母(203)沿滚珠丝杠(50)的轴向方向运动，进而驱动摆动主轴箱(20)在竖直平面内摆动。

2.根据权利要求1所述的立卧转换虚拟轴摆角铣头，其特征在于：所述摆动主轴箱(20)后端一侧面上具有一个滚珠丝杠螺母固定座(206)，所述滚珠丝杠螺母支撑耳(201)固定在所述滚珠丝杠螺母固定座(206)上。

3.根据权利要求2所述的立卧转换虚拟轴摆角铣头，其特征在于：所述伺服电机(40)的输出轴一端固定有丝杠固定铰链座(41)，所述丝杠固定铰链座(41)内置有联轴器(42)和丝杠固定轴承(43)，所述滚珠丝杠(50)包括第一连接部(501)、轴承安装部(502)以及丝杠部(503)，所述伺服电机(40)的输出轴通过联轴器(42)与第一连接部(501)连接，轴承安装部(502)上安装有丝杠固定轴承(43)，所述丝杠固定铰链座(41)两侧通过所述第二铰链(104)与所述铣头箱(10)铰接。

4.根据权利要求3所述的立卧转换虚拟轴摆角铣头，其特征在于：当所述摆动主轴箱(20)处于水平时，所述第一铰链(102)的轴线与所述电主轴(30)的轴线处于同一水平面上。

5.根据权利要求3所述的立卧转换虚拟轴摆角铣头，其特征在于：当所述摆动主轴箱(20)处于水平时，所述第一铰链(102)的轴线所在的水平面处于所述电主轴(30)的轴线所在的水平面的下侧。

6.根据权利要求3所述的立卧转换虚拟轴摆角铣头，其特征在于：当所述摆动主轴箱(20)处于水平时，所述第一铰链(102)的轴线所在的水平面处于所述电主轴(30)的轴线所在的水平面的上侧。

7.根据权利要求3所述的立卧转换虚拟轴摆角铣头，其特征在于：所述第一铰链(102)包括第一销轴(1021)和第一轴承(1022)，所述第一轴承(1022)安装在所述摆动主轴箱(20)的前端两侧，所述第一销轴(1021)一端固定在铣头箱(10)上，另一端与所述第一轴承(1022)的内径配合；所述第二铰链(104)包括第二销轴(1041)和第二轴承(1042)，所述第二轴承(1042)安装在所述丝杠固定铰链座(41)两侧，所述第二销轴(1041)一端固定在铣头箱(10)上，另一端与所述第二轴承(1042)的内径配合；所述第三铰链(205)包括第三销轴(2051)和第三轴承(2052)，所述第三轴承(2052)安装在所述滚珠丝杠螺母固定架(202)两侧，所述第三销轴(2051)一端固定在所述滚珠丝杠螺母支撑耳(201)上，另一端与所述第三轴承(2052)的内径配合。