CN210080804U - 卧式加工中心用角度头高精度连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卧式加工中心用角度头高精度连接结构，包括驱动主轴和传动主轴，角度头壳体上设有三个轴向压靠端面，主轴壳体上设有轴向定位端面，其中相邻两轴向压靠端面之间设有换刀避让口，三个轴向压靠端面围成压靠三角形，角度头的重心位于压靠三角形内；主轴壳体上设有转角夹持缸，角度头壳体上设有夹持压靠部；角度头壳体与主轴壳体之间设有周向稳固连接装置。轴向压靠端面与轴向定位端面的压靠、以及角度头的重心位于压靠三角形内的设置，可使得角度头在轴向快速连接稳固，避免了角度头径向跳动。本实用新型定位快速准确，连接精密性高。

Description

卧式加工中心用角度头高精度连接结构

技术领域

本实用新型涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种卧式加工中心用角度头高精度连接结构。

背景技术

精密加工属于先进制造技术，主要是指加工精度和表面光洁程度高于各相应加工方法精加工的各种加工，可提高产品性能、质量，促进产品小型化，增强零件互换性，利于自动化生产等。

卧式加工中心是用于精密加工的设备之一，其主要利用角度头可进行多角度铣削等作业，对同一零件的加工过程，经常需要进行多个角度头的更换使用，配合卧式加工中心的自动化控制，角度头的更换也均由旋转换刀刀臂来自动完成，这对角度头更换时的装配效率、角度头连接的精密性等提出了较高的要求。

目前卧式加工中心以德系和日系设备为主，而受设备采购成本影响，国内对卧式加工中心的采购多以日系设备为主，其角度头的连接，主要依靠角度头上锥形筒与主轴配合进行中心定位、周向止动销与主轴外壳上止动块配合进行周向定位的方式，这种连接方式存在一些问题：

（1）角度头整体横向连接，因角度头整体重量往往较大，且角度头上锥形筒与主轴配合为锥形配合，所以角度头连接后会因自重发生倾斜，经测量，哪怕最小型号的角度头，其端面上沿与主轴壳体的间距都会比端面下沿与主轴壳体的间距大0.085mm左右，这会使得角度头工作过程中发生径向的跳动；而卧式加工中心的精密加工多达到微米级，哪怕0.085mm所造成的角度头径向跳动都会严重影响精密加工；现也有尝试采用德系压靠端面与压靠缸配合的结构来使角度头紧靠在主轴壳体上，借此消除上述倾斜间隙，但因日系旋转换刀刀臂的插拔行程相对德系来说较短，其插拔行程仅能实现角度头锥形筒退出主轴，加之压靠端面多采用在角度头端面和主轴壳体端面上设置压靠钉来实现，为避免换刀时压靠钉阻碍旋转换刀刀臂或者角度头，压靠端面的布置无法形成周向均布，而无法形成周向均布的压靠端面又难以保证压靠缸施力的平衡，也就无法将角度头稳定的压靠在主轴壳体上，这形成了相互矛盾，所以目前各大厂商和使用商均未有成熟的技术手段解决上述问题。

（2）周向止动销插入止动块后，周向止动销与止动孔之间仅存在母线接触，在角度头工作时的频繁晃动中，周向止动销和止动孔等结构易发生损坏。

（3）止动块上的止动孔为圆柱孔或者圆锥孔，周向止动销与止动孔因方便装配等原因存在配合间隙，这个间隙多在0.01mm左右，当角度头正常工作时会因该配合间隙发生周向的晃动，甚至会与角度头自重倾斜形成配合，致使角度头发生无序的抖动，这都严重影响精密加工。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种方便拆装，定位准确快速，避免角度头晃动，提高连接精密性的卧式加工中心用角度头高精度连接结构。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：卧式加工中心用角度头高精度连接结构，包括转动安装在主轴壳体内的驱动主轴和转动安装在角度头壳体内的传动主轴，所述传动主轴与所述驱动主轴之间设有中心连接装置，所述角度头壳体上设有三个轴向压靠端面，其中相邻两所述轴向压靠端面之间设有换刀避让口，三个所述轴向压靠端面的中心围成压靠三角形，角度头的重心位于所述压靠三角形内；所述主轴壳体上设有与所述轴向压靠端面一一对应的轴向定位端面，所述主轴壳体上位于各所述轴向定位端面处分别设有转角夹持缸，所述角度头壳体上设有与所述转角夹持缸的活塞杆端部一一对应的夹持压靠部；所述角度头壳体与所述主轴壳体之间设有周向稳固连接装置。

作为优选的技术方案，所述压靠三角形的外心与所述角度头的重心重合设置。

作为优选的技术方案，所述周向稳固连接装置包括设置在所述角度头壳体上的周向定位销、以及固定设置在所述主轴壳体上并与所述周向定位销对应的周向定位孔，所述周向定位孔内沿所述周向定位孔内壁周向均布有至少两个弹性锁销弧板，至少两个所述弹性锁销弧板之间构成锁销空间，所述周向定位销的端部固定设有可插入所述锁销空间的锥形定位部。

作为优选的技术方案，所述周向稳固连接装置还包括设置在所述角度头壳体上的止动安装孔，所述止动安装孔内滑动安装有周向止动销，所述主轴壳体上设有沿所述驱动主轴径向布置的周向止动槽，所述周向止动槽的横截面呈倒锥形设置；所述周向止动销的外端部设有与所述周向止动槽配合的锥形止动部；所述周向止动销与所述止动安装孔之间设有外伸施力弹簧，所述周向止动销上设有外伸限位凸起，所述止动安装孔的内壁上设有与所述外伸限位凸起对应的凸起滑槽，所述凸起滑槽靠近所述止动安装孔孔口的侧面上设有外伸限位端面。

作为优选的技术方案，所述传动主轴上设有转动离合翅片，所述凸起滑槽连通所述止动安装孔和所述传动主轴的安装孔，所述转动离合翅片上设有位于所述外伸限位端面内侧的传动轴离合槽，所述外伸限位凸起伸出所述凸起滑槽设有可伸入至所述传动轴离合槽内的传动离合凸起。

作为优选的技术方案，所述中心连接装置包括设置在所述传动主轴端部的中心连接筒，所述驱动主轴上设有与所述中心连接筒对应的中心套筒，所述传动主轴与所述驱动主轴之间设有转动连接销和/或转动连接键。

由于采用了上述技术方案，本实用新型所述转角夹持缸的夹持使所述轴向压靠端面与所述轴向定位端面紧密抵靠配合，且所述角度头的重心位于所述压靠三角形内，可使得角度头在轴向快速连接稳固，避免了角度头因自重产生轴线偏斜后导致的径向跳动。所述换刀避让口可方便旋转换刀刀臂进行换刀，所述周向定位销和所述周向止动销的配合可快速完成周向连接稳固，避免了角度头的周向晃动。这样本实用新型不仅拆装方便，而且定位快速准确，连接精密性高。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例角度头装配后的状态示意图；

图2是本实用新型实施例主轴壳体的正视结构示意图，图中未示意角度头；

图3是图2的A-A结构示意图；

图4是本实用新型实施例主轴壳体未安装角度头壳体时的立体状态示意图；

图5是本实用新型实施例角度头壳体的立体结构示意图；

图6是本实用新型实施例角度头壳体上压靠三角形和换刀避让口的结构示意图，图中以中心线示意角度头的重心，以虚线示意压靠三角形。

图中：1-旋转换刀刀臂；2-角度头壳体；20-轴向压靠端面；21-周向定位销；22-锥形定位部；23-周向止动销；24-锥形止动部；25-外伸施力弹簧；26-凸起滑槽；27-外伸限位凸起；28-传动离合凸起；29-夹持压靠部；3-传动主轴；31-转动离合翅片；32-传动轴离合槽；4-主轴壳体；40-轴向定位端面；41-周向定位孔；42-弹性锁销弧板；43-周向止动槽；5-驱动主轴；6-转角夹持缸；7-换刀避让口；71-压靠三角形。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1至图6共同所示，卧式加工中心用角度头高精度连接结构，包括转动安装在主轴壳体4内的驱动主轴5和转动安装在角度头壳体2内的传动主轴3，所述传动主轴3与所述驱动主轴5之间设有中心连接装置。所述主轴壳体4、所述驱动主轴5的连接，以及所述角度头壳体2与所述传动主轴3的连接均为现有公知技术，在此不再赘述。所述中心连接装置包括设置在所述传动主轴3端部的中心连接筒，所述驱动主轴5上设有与所述中心连接筒对应的中心套筒，当然优选地所述中心连接筒设置为锥形筒，所述传动主轴3与所述驱动主轴5之间设有转动连接销和/或转动连接键，通过销键连接使得所述传动主轴3可随所述驱动主轴5进行转动。所述中心连接装置的设置也为现有公知技术，在此不再赘述。

如图5和图6所示，所述角度头壳体2上设有三个轴向压靠端面20，其中相邻两所述轴向压靠端面20之间设有换刀避让口7，三个所述轴向压靠端面20的中心围成压靠三角形71，角度头的重心位于所述压靠三角形71内。角度头壳体2不仅安装有传动主轴3，还安装轴承、齿轮、刀具连接结构等，这使得角度头的整体重心通常不能与所述传动主轴3的轴心重合，当然本实施例所述角度头的重心是基于与所述传动主轴3轴线垂直的某一截面来看的，角度头的重心可利用悬挂法等方法很容得出。将所述角度头的重心置于所述压靠三角形71内，可使得基于三个所述轴向压靠端面20在所述角度头重心周边形成较为均匀的施力，每条穿过所述角度头重心的直线两侧均有所述轴向压靠端面20的压靠支撑存在，这样可保证所述角度头壳体2在被压靠到所述主轴壳体1上后，会非常稳固且精密，完全杜绝了角度头自重倾斜的发生，从而避免了角度头工作时的径向跳动。而所述换刀避让口7的设置可不影响所述旋转换刀刀臂1的工作，本实施例示意所述压靠三角形71的最长边处作为所述换刀避让口7。本实施例通过上述结构，可解决日系卧式加工中心既需要轴向精密连接避免径向跳动、又需要配合其旋转换刀刀臂1进行更换角度头的现状，具有极高的推广价值。更优选的，所述压靠三角形71的外心与所述角度头的重心重合设置，这样角度头壳体2的连接更稳固且精密。

当然实用新型不限于此，也可设置为四个所述轴向压靠端面20，以所述换刀避让口7处的长边为其中一边，以另外两个所述轴向压靠端面20分别为单独的顶点，四个所述轴向压靠端面20可形成两个所述压靠三角形71，所述角度头的重心至少位于其中一所述压靠三角形71内即可。当然只要满足存在其中三个所述轴向压靠端面20构成的压靠三角形71且所述角度头的重心位于所述压靠三角形71内，这种技术方案都应视为在本实用新型保护范围之内。

所述主轴壳体4上设有与所述轴向压靠端面20一一对应的轴向定位端面40，本实施例示意所述角度头壳体2上设有三个所述轴向压靠端面20。本实施例在所述角度头壳体2的端面上固定设置三个轴向压靠钉，所述轴向压靠钉的端面即为所述轴向压靠端面20，对应的所述主轴壳体4上固定设置三个轴向定位钉，所述轴向定位钉的端面即为所述轴向定位端面40。

所述主轴壳体4上位于各所述轴向定位端面40处分别设有转角夹持缸6，所述角度头壳体2上设有与所述转角夹持缸6的活塞杆端部一一对应的夹持压靠部29。本实施例是在所述主轴壳体4的外周面上固定设置所述转角夹持缸6，当然优选地，所述转角夹持缸6位于对应的轴向定位端面40沿所述驱动主轴5径向的外侧设置。所述转角夹持缸6为现有技术，其主要为活塞杆端部径向设置一夹持爪，活塞杆伸出一定长度后夹持爪可进行一定角度的偏转，从而使得夹持爪可对所述角度头壳体2进行压靠。本实施例所述转角夹持缸6可采用气缸，也可采用液压缸。本实施例所述夹持压靠部29为设置在所述角度头壳体2外周面上的环形压靠凸起，所述转角夹持缸6的夹持控制通常采用换向阀，在控制所述转角夹持缸6伸出并在夹持爪越过所述夹持压靠部29后，夹持爪转动角度，瞬间进行换向控制，夹持爪可压靠在所述夹持压靠部29上；待退回时，先控制所述活塞杆伸出使夹持爪解除压靠，然后慢慢控制活塞杆收回，即可使得夹持爪先转角后退回。上述转角夹持缸6的结构原理为现有公知技术，在此不再赘述。

所述角度头壳体2与所述主轴壳体4之间设有周向稳固连接装置。所述周向稳固连接装置包括设置在所述角度头壳体2上的周向定位销21、以及固定设置在所述主轴壳体4上并与所述周向定位销21对应的周向定位孔41，当然所述周向定位销21应与所述角度头重心一样位于所述换刀避让口7的同一侧，方便周向定位销21不妨碍旋转换刀刀臂1的换刀。所述周向定位孔41内沿所述周向定位孔41内壁周向均布有至少两个弹性锁销弧板42，至少两个所述弹性锁销弧板42之间构成锁销空间，所述周向定位销21的端部固定设有可插入所述锁销空间的锥形定位部22。本实施例示意在所述周向定位孔41内固定安装一弹簧钢制成的锁销筒，锁销筒的外端部开槽后将筒壁形成所述弹性锁销弧板42，本实施例示意所述弹性锁销弧板42为四个。当所述锥形定位部22插入所述锁销空间后，所述锥形定位部22甚至后来所述周向定位销21部分，可将所述弹性锁销弧板42撑开，使其抵靠在所述周向定位孔41的内壁上，弹性的夹持接触，可避免间隙的出现，从而避免晃动，方便形成稳定的周向定位。本实施例在所述主轴壳体4上设置周向定位块，所述周向定位块上设置所述周向定位孔41。

所述周向稳固连接装置还包括设置在所述角度头壳体2上的止动安装孔，所述止动安装孔内滑动安装有周向止动销23，当然所述周向止动销23也应与所述角度头重心一样位于所述换刀避让口7的同一侧。所述主轴壳体4上设有沿所述驱动主轴5径向布置的周向止动槽43，所述周向止动槽43的横截面呈倒锥形设置。本实施例同样在所述主轴壳体4上固定安装周向止动块，所述周向止动块上设置所述周向止动槽43。所述周向止动销23的外端部设有与所述周向止动槽43配合的锥形止动部24，即所述锥形止动部24的纵截面同所述周向止动槽43的倒锥形相匹配。当然优选地，所述锥形止动部24的端部直径大于所述周向止动槽43的槽底宽度，这样可避免所述锥形止动部24过度伸至所述周向止动槽43的槽底而影响其精密连接。

所述周向止动销23与所述止动安装孔之间设有外伸施力弹簧25，所述周向止动销23上设有外伸限位凸起27，所述止动安装孔的内壁上设有与所述外伸限位凸起27对应的凸起滑槽26，所述凸起滑槽26靠近所述止动安装孔孔口的侧面上设有外伸限位端面。通过所述外伸施力弹簧25提供给驱使所述周向止动销23向外伸出的力，使得所述锥形止动部24可更稳固地卡入所述周向止动槽43，且因弹簧力的存在，所述锥形止动部24可与所述周向止动槽43两侧面均能形成有效地的接触，所述锥形止动部24与所述周向止动槽43的连接更可靠，且与所述环形夹销弹片42的弹性夹持可形成相辅相成的作用，在实现轴向快速精密连接的同时可避免角度头周向晃动。

本实施例所述传动主轴3上设有转动离合翅片31，所述凸起滑槽26连通所述止动安装孔和所述传动主轴3的安装孔，本实施例示意所述凸起滑槽26沿所述传动主轴3径向设置。所述转动离合翅片31上设有位于所述外伸限位端面内侧的传动轴离合槽32，本实施例示意所述传动轴离合槽32为设置在所述转动离合翅片31外周面上的槽口。所述外伸限位凸起27伸出所述凸起滑槽26设有可伸入至所述传动轴离合槽32内的传动离合凸起28。当角度头不安装时，所述周向止动销23在所述外伸施力弹簧25的作用下保持外伸，所述传动离合凸起28跟随所述周向止动销23外伸并卡入所述传动轴离合槽32，这样角度头壳体2和所述传动主轴3可同步旋转，即实现了相对固定。所述传动离合凸起28和所述传动轴离合槽32的配合，可起到对所述中心连接装置与所述轴向压靠端面20、所述周向稳固连接装置在周向上定位的效果，方便角度头整体快速装配。当角度头进行装配时，所述中心连接装置、所述轴向压靠端面20、所述周向定位销21和所述周向止动销23均进行配合装配，所述锥形止动部24与所述周向止动槽43装配后受所述周向止动槽43的压靠，所述周向止动销23缩回，所述传动离合凸起28退出所述传动轴离合槽32，所述传动主轴3可与所述角度头壳体2实现相对转动，这样所述角度头壳体2被精密连接，所述传动主轴3可跟随所述驱动主轴5进行加工作业，一举两得。本实施例示意所述传动轴离合槽32槽宽等于所述凸起滑槽26的槽宽，所述传动离合凸起28兼作所述外伸限位凸起27伸出所述凸起滑槽26的端部。

本实用新型在装配角度头时，所述旋转换刀刀臂1从所述换刀避让口7抓取角度头，当然常规的所述角度头壳体2或者所述传动主轴3上设有与所述旋转换刀刀臂1对应的抓取连接部，所述旋转换刀刀臂1将抓取的角度头旋转到所述主轴壳体4处，并向所述主轴壳体4轴向插装，所述传动主轴3逐渐向所述驱动主轴5配合，所述周向止动销23插入所述周向止动槽43进行周向止动，所述周向定位销21插入所述周向定位孔41进行弹性夹持定位，所述轴向压靠端面20抵靠在对应的所述轴向定位端面40上，至此角度头周向精密连接；所述转角夹持缸6伸出，并利用所述夹持压靠部29将角度头壳体2向所述主轴壳体4施力形成夹持，所述轴向压靠端面20与对应的所述轴向定位端面40可抵靠严密，至此角度头轴向精密连接。所述转角夹持缸6的夹持使所述轴向压靠端面20与所述轴向定位端面40紧密抵靠配合，且所述角度头的重心位于所述压靠三角形71内，可使得角度头在轴向快速连接稳固，避免了角度头因自重产生轴线偏斜后导致的径向跳动。所述换刀避让口7可方便旋转换刀刀臂1进行换刀，所述周向定位销21和所述周向止动销23的配合可快速完成周向连接稳固，避免了角度头的周向晃动。这样本实用新型不仅拆装方便，而且定位快速准确，连接精密性高，是现有日系卧式加工中心角度头连接的突破性技术，具有极高的推广价值。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。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效物界定 。

Claims (6)

1.卧式加工中心用角度头高精度连接结构，包括转动安装在主轴壳体内的驱动主轴和转动安装在角度头壳体内的传动主轴，所述传动主轴与所述驱动主轴之间设有中心连接装置，其特征在于：所述角度头壳体上设有三个轴向压靠端面，其中相邻两所述轴向压靠端面之间设有换刀避让口，三个所述轴向压靠端面的中心围成压靠三角形，角度头的重心位于所述压靠三角形内；所述主轴壳体上设有与所述轴向压靠端面一一对应的轴向定位端面，所述主轴壳体上位于各所述轴向定位端面处分别设有转角夹持缸，所述角度头壳体上设有与所述转角夹持缸的活塞杆端部一一对应的夹持压靠部；所述角度头壳体与所述主轴壳体之间设有周向稳固连接装置。

2.如权利要求1所述的卧式加工中心用角度头高精度连接结构，其特征在于：所述压靠三角形的外心与所述角度头的重心重合设置。

3.如权利要求1所述的卧式加工中心用角度头高精度连接结构，其特征在于：所述周向稳固连接装置包括设置在所述角度头壳体上的周向定位销、以及固定设置在所述主轴壳体上并与所述周向定位销对应的周向定位孔，所述周向定位孔内沿所述周向定位孔内壁周向均布有至少两个弹性锁销弧板，至少两个所述弹性锁销弧板之间构成锁销空间，所述周向定位销的端部固定设有可插入所述锁销空间的锥形定位部。

4.如权利要求3所述的卧式加工中心用角度头高精度连接结构，其特征在于：所述周向稳固连接装置还包括设置在所述角度头壳体上的止动安装孔，所述止动安装孔内滑动安装有周向止动销，所述主轴壳体上设有沿所述驱动主轴径向布置的周向止动槽，所述周向止动槽的横截面呈倒锥形设置；所述周向止动销的外端部设有与所述周向止动槽配合的锥形止动部；所述周向止动销与所述止动安装孔之间设有外伸施力弹簧，所述周向止动销上设有外伸限位凸起，所述止动安装孔的内壁上设有与所述外伸限位凸起对应的凸起滑槽，所述凸起滑槽靠近所述止动安装孔孔口的侧面上设有外伸限位端面。

5.如权利要求4所述的卧式加工中心用角度头高精度连接结构，其特征在于：所述传动主轴上设有转动离合翅片，所述凸起滑槽连通所述止动安装孔和所述传动主轴的安装孔，所述转动离合翅片上设有位于所述外伸限位端面内侧的传动轴离合槽，所述外伸限位凸起伸出所述凸起滑槽设有可伸入至所述传动轴离合槽内的传动离合凸起。

6.如权利要求1至5任一权利要求所述的卧式加工中心用角度头高精度连接结构，其特征在于：所述中心连接装置包括设置在所述传动主轴端部的中心连接筒，所述驱动主轴上设有与所述中心连接筒对应的中心套筒，所述传动主轴与所述驱动主轴之间设有转动连接销和/或转动连接键。

Images