CN217667815U - 一种双轴数控摆头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数控机床领域，特别涉及一种双轴数控摆头。包括第一摆头、第二摆头、主轴安装座和电主轴，所述第二摆头安装于第一摆头的输出端，可绕第一摆头的旋转轴线转动；所述电主轴安装于主轴安装座内，主轴安装座安装于第二摆头的输出端，可绕第二摆头的旋转轴线转动；所述第一摆头的旋转轴线与所述第二摆头的旋转轴线间的夹角小于90°，所述电主轴的中心轴线与所述第二摆头的旋转轴线间的夹角小于90°。本实用新型采用直驱电机驱动的非正交双轴摆头结构，摆头转动时空间占用小，有效提高了机床空间利用率，降低加工空间损耗，并提高了加工精度。

Description

一种双轴数控摆头

技术领域

本实用新型涉及数控机床领域，特别涉及一种双轴数控摆头。

背景技术

在航空航天、模具加工等应用领域，有许多外形尺寸较大，需要多面加工的产品，而且这类产品对加工面之间的垂直度要求也较高。为实现此类产品的加工，现有的加工方式往往需要在立加、卧加等多个工序间流转，不仅加工效率低，而且加工精度也难以保证。五轴数控机床虽然能够实现高效率高精度加工，但是受产品零件外形尺寸和重量限制，只能选用大型的摆头型五轴设备，而现有的摆头型数控机床，其摆头结构多为正交式结构，这种结构摆头在转动时空间占用较大，会降低实际使用行程，存在空间利用率低等问题，从而使数控机床整体尺寸进一步加大，对现场安装使用要求较高；并且现有的摆头多是伺服电机驱动，减速器传动，存在传动精度低，刚性差，加工精度低等问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直驱式非正交双轴数控摆头结构，采用直驱电机直接驱动，摆头转动时空间占用小，可有效提高机床空间利用率，降低加工空间损耗，并提高加工精度。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种双轴数控摆头，包括第一摆头、第二摆头、主轴安装座和电主轴，所述第二摆头安装于第一摆头的输出端，可绕第一摆头的旋转轴线转动；所述电主轴安装于主轴安装座内，主轴安装座安装于第二摆头的输出端，可绕第二摆头的旋转轴线转动；所述第一摆头的旋转轴线与所述第二摆头的旋转轴线间的夹角小于90°，所述电主轴的中心轴线与所述第二摆头的旋转轴线间的夹角小于90°。

上述一种双轴数控摆头，所述第一摆头的旋转轴线与所述第二摆头的旋转轴线的夹角为45°，所述电主轴的中心轴线与所述第二摆头的旋转轴线间的夹角为45°。

上述一种双轴数控摆头，所述第一摆头包括第一摆头基座、第一定子、第一转子、第一转轴、第一轴承、第一编码器和第一抱紧模块，第一转轴通过第一轴承支承于第一摆头基座内，第一定子安装于第一摆头基座的内壁上，第一转子安装于第一转轴上，第一转轴可在第一定子和第一转子的相互作用下旋转；第一转轴的尾端安装有第一编码器；第一抱紧模块安装于第一摆头基座上，可对第一转轴进行抱紧松开动作；第一摆头基座的前端通过骨架油封密封，骨架油封安装在第一摆头基座与第一转轴之间。

上述一种双轴数控摆头，所述第二摆头包括第二摆头基座、第二定子、第二转子、第二转轴、第二轴承座、第二轴承、第二编码器和第二抱紧模块，第二摆头基座安装于所述第一转轴的前端，可随第一转轴一起转动；第二转轴通过第二轴承支承于第二摆头基座内，第二轴承安装于第二轴承座内，第二轴承座与第二摆头基座固定联接；第二定子安装于第二摆头基座的内壁上，第二转子安装于第二转轴上，第二转轴可在第二定子和第二转子的相互作用下旋转；第二转轴的尾端安装有第二编码器；第二抱紧模块安装在第二摆头基座上，对第二转轴进行抱紧松开动作；所述主轴安装座固定于第二转轴的前端面上，可随第二转轴一起转动。

上述一种双轴数控摆头，所述第一转轴和第二转轴均为中空结构。

上述一种双轴数控摆头，所述第一定子和第二定子内分别设置有冷却水循环通道。

上述一种双轴数控摆头，所述电主轴末端安装刀具，所述刀具加工点处于第二转轴的近旋转轴线位置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用非正交形式的双轴摆头结构，摆头转动时空间占用小，加工空间损耗很小，有效提高了空间利用率。双轴摆头均采用直驱电机直接驱动，无传动间隙，无磨损，输出力矩大，精度高，精度稳定性好，可实现较好的加工零件表面光洁度。主轴刀具的加工位置在第二摆头的旋转中心附近，可有效减小摆头的定位角度偏差，减小切削力矩的影响，从而实现较高的精度和稳定性。双摆头上均设置有定位抱紧模块，可有效增强强定位加工系统刚性。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型的一种双轴数控摆头，包括第一摆头1、第二摆头2、主轴安装座3和电主轴4。第二摆头2安装于第一摆头1的输出端，可绕第一摆头1的旋转轴线转动。电主轴4安装于主轴安装座3内，主轴安装座3安装于第二摆头2的输出端，一方面可带动电主轴4一起绕第二摆头2的旋转轴线转动，另一方面还可随第二摆头2一起绕第一摆头1的旋转轴线转动。

如图2所示，第一摆头1包括第一摆头基座12、第一轴承13、第一转轴14、第一定子15、第一转子16、第一抱紧模块17、第一定子连接板18、第一编码器19和骨架油封11。第一转轴14通过第一轴承13支承于第一摆头基座12内；第一定子15通过第一定子连接板18安装在第一摆头基座12的内腔，其中第一定子连接板18安装于第一摆头基座12的尾端；第一转子16安装于第一转轴14上，第一转轴14可在第一定子15和第一转子16的相互作用下旋转。第一定位抱紧模块17安装在第一定子连接板18上，对第一转轴14进行抱紧松开动作，第一定位抱紧模块17可以实现第一摆头1的定位加工，提高加工时整体系统刚性。第一编码器19安装在第一定子连接板18和第一转轴14上，进行实时位置与速度检测反馈。为实现第一摆头1的内部密封，在第一摆头基座12的前端设置有骨架油封11，骨架油封11安装在第一摆头基座12与第一转轴14之间。

第二摆头包括第二摆头基座21、第二定子22、第二转子23、第二轴承座24、第二轴承25、密封环26、密封环27、第二转轴28、连接板29、第二编码器211和第二抱紧模块210，第二摆头基座21固定安装于第一转轴14的前端面上，可随第一转轴14一起转动。第二转轴28通过第二轴承25支承于第二摆头基座21内，第二轴承25安装于第二轴承座24内，第二轴承座24与第二摆头基座21固定联接。第二定子22通过轴承座24安装在第二摆头基座21内腔，第二转子23安装在第二转轴28上，第二转轴28可在第二定子22和第二转子23的相互作用下旋转，第二转轴28的旋转轴线与第一转轴14的旋转轴线呈45°夹角。第二定位抱紧模块210通过连接板29安装在第二摆头基座21上，对第二转轴28进行抱紧松开动作，可实现第二摆头2的定位加工，提高加工时整体系统刚性，其中连接板29固定于第二摆头基座21的尾端。第二编码器211安装在连接板29和第二转轴28上，对第二转轴28进行实时位置与速度检测反馈。密封环26安装在第二摆头基座21上固定不动，密封环27安装在第二转轴28上随第二转轴28一起转动，密封环26与密封环27之间充满正压洁净空气，可以起到正压密封作用，同时可以有效的降低第二摆头2的摩擦力矩。

主轴安装座3固定于第二转轴28的前端面上，可随第二转轴28一起转动。电主轴4安装于主轴安装座3上，其中心轴线与第二转轴28的旋转轴线呈45°夹角，即电主轴4的中心轴线与第一转轴14的旋转轴线平行。电主轴4的末端安装刀具，刀具加工点处于第二转轴28的近旋转轴线位置，可有效减小定位角度偏差以及切削力矩的影响，保证较高的精度和稳定性。

为方便摆头管线布置，第一转轴14和第二转轴28设置为中空结构，管线从第一转轴14和第二转轴28内部穿过，可避免缠绕等问题。同时第一定子15和第二定子22内还分别设置有冷却水循环通道，加工过程中可对第一定子15和第二定子22进行冷却，从而有效提高驱动能力。

工作时，第一摆头1中的第一定子15在电磁力的作用下驱动第一转子16运动，然后通过第一转子16与第一转轴14的运动带动安装在第一转轴14端面上的第二摆头2运动。同时，第二摆头2中的第二定子22在电磁力的作用下驱动第二转子23运动，并通过第二转子23与第二转轴28的运动带动安装在第二转轴28端面上的主轴安装座3及固定安装在主轴安装座3上的电主轴4运动。

在第一摆头1和第二摆头2的共同作用下，电主轴4可以运转至工件加工需要的角度，从而实现定位加工或联动加工。

根据实际需求，再结合数控机床直线轴X轴、Y轴、Z轴的运动，摆头可以实现四轴、五轴联动加工或四轴、五轴定位加工。

本实施例第二摆头2与第一摆头1以及电主轴之间采用的是45°非正交角度，当然还可以根据使用工况需求更改非正交角度，以提高非正交双轴数控摆头的灵活性、刚性、空间利用率以及负角度加工。

尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种双轴数控摆头，其特征在于，包括第一摆头、第二摆头、主轴安装座和电主轴，所述第二摆头安装于第一摆头的输出端，可绕第一摆头的旋转轴线转动；所述电主轴安装于主轴安装座内，主轴安装座安装于第二摆头的输出端，可绕第二摆头的旋转轴线转动；所述第一摆头的旋转轴线与所述第二摆头的旋转轴线间的夹角小于90°，所述电主轴的中心轴线与所述第二摆头的旋转轴线间的夹角小于90°。

2.根据权利要求1所述的一种双轴数控摆头，其特征在于，所述第一摆头的旋转轴线与所述第二摆头的旋转轴线的夹角为45°，所述电主轴的中心轴线与所述第二摆头的旋转轴线间的夹角为45°。

3.根据权利要求2所述的一种双轴数控摆头，其特征在于，所述第一摆头包括第一摆头基座、第一定子、第一转子、第一转轴、第一轴承、第一编码器和第一抱紧模块，第一转轴通过第一轴承支承于第一摆头基座内，第一定子安装于第一摆头基座的内壁上，第一转子安装于第一转轴上，第一转轴可在第一定子和第一转子的相互作用下旋转；第一转轴的尾端安装有第一编码器；第一抱紧模块安装于第一摆头基座上，可对第一转轴进行抱紧松开动作；第一摆头基座的前端通过骨架油封密封，骨架油封安装在第一摆头基座与第一转轴之间。

4.根据权利要求3所述的一种双轴数控摆头，其特征在于，所述第二摆头包括第二摆头基座、第二定子、第二转子、第二转轴、第二轴承座、第二轴承、第二编码器和第二抱紧模块，第二摆头基座安装于所述第一转轴的前端，可随第一转轴一起转动；第二转轴通过第二轴承支承于第二摆头基座内，第二轴承安装于第二轴承座内，第二轴承座与第二摆头基座固定联接；第二定子安装于第二摆头基座的内壁上，第二转子安装于第二转轴上，第二转轴可在第二定子和第二转子的相互作用下旋转；第二转轴的尾端安装有第二编码器；第二抱紧模块安装在第二摆头基座上，对第二转轴进行抱紧松开动作；所述主轴安装座固定于第二转轴的前端面上，可随第二转轴一起转动。

5.根据权利要求4所述的一种双轴数控摆头，其特征在于，所述第一转轴和第二转轴均为中空结构。

6.根据权利要求5所述的一种双轴数控摆头，其特征在于，所述第一定子和第二定子内分别设置有冷却水循环通道。

7.根据权利要求4至6任意一项所述的一种双轴数控摆头，其特征在于，所述电主轴末端安装刀具，所述刀具加工点处于第二转轴的近旋转轴线位置。

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