CN218612815U - 一种组合式多功能万向主轴箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合式多功能万向主轴箱，包括设在数控铣床立柱上可滑动的基座，基座朝外端面上设有带环形T形槽的环形T形槽座，环形T形槽座与基座通过环形T形槽和紧固件锁紧固定。这种主轴箱可配置多种形式的铣头，可实现各种空间角度转换和加工，以及多种特殊状态的加工，与数控铣床立柱装配时安装方便。

Description

一种组合式多功能万向主轴箱

技术领域

本实用新型涉及数控铣床的主要部件，与数控铣床（或加工中心）中的立柱相结合，直接更换代替常规数控铣床原有固定主轴箱，可实现多种形式铣头部件的组合安装，及实现主轴各种空间角度的转换，具体是一种组合式多功能万向主轴箱。

背景技术

通常立式（或卧式）数控铣床的主轴箱和主轴角度是固定的，主轴箱发挥的加工功能较为单一。尽管主轴可多角度转换的万能铣头早已是公开的成熟的铣头，但主要是固定配置在数控滑枕式铣床的滑枕部件上，成本和价格较高。也可以在高档次数控铣床上配置铣头自动交换装置和功能，可自动交换多种铣头，但成本和价格显著增加。如何在常规数控铣床如最常用的十字滑台数控立式床身铣床的立柱上，应用一种组合式的主轴箱，可组合配置万能铣头、直角铣头等多种铣头，从而可实现主轴轴线多种空间角度转换，并可直接更换替代原有固定式主轴箱，使常规数控铣床大大扩展加工功能而成本较低，对原有常规数控铣床设备改造升级也很方便，这是很有意义的。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的不足，而提供一种组合式多功能万向主轴箱。这种主轴箱可配置多种形式的铣头，可实现各种主轴轴线空间角度转换和加工，以及多种特殊状态的加工，与数控铣床立柱装配时安装方便。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种组合式多功能万向主轴箱，包括设在数控铣床立柱上可滑动的基座，基座朝外端面上设有带环形T形槽的环形T形槽座，环形T形槽座与基座通过环形T形槽和紧固件锁紧固定；基座上设有竖向的孔，基座的孔内通过滚动轴承固定安装有第一传动轴，第一传动轴下端部固定安装有基座伞齿轮，上端部固定安装有被动带轮；基座上设有电机座，电机座朝外端部的上表面设有安装板，安装板上设有输出轴朝下插入电机座的电机，电机输出轴上固定安装有主动带轮，主动带轮与被动带轮通过皮带连接传动。

配置万能铣头时，呈45°V形的万能铣头座的垂直端面通过紧固件固定安装在环形T形槽座的外侧端面上；万能铣头座的横向孔中通过滚动轴承安装有第二传动轴，第二传动轴的输入端固定安装有铣头输入伞齿轮Ⅰ，输出端固定安装有铣头伞齿轮Ⅰ，铣头输入伞齿轮Ⅰ与基座伞齿轮啮合；万能铣头座的45°端面上设有环形T形槽，万能铣头座通过45°端面与万能铣头壳结合，并通过万能铣头座的环形T形槽和紧固件锁紧固定；万能铣头座的45°端面上固定安装有固定盘，在固定盘的中心孔和万能铣头壳45°方向的内孔上设有固定轴，固定轴上设有带轴承的铣头伞齿轮Ⅱ和铣头伞齿轮Ⅲ，铣头伞齿轮Ⅱ与铣头伞齿轮Ⅲ通过连接件固定结合，铣头伞齿轮Ⅱ与铣头伞齿轮Ⅰ啮合；万能铣头壳前端内设有主轴组件Ⅰ，其中主轴组件Ⅰ的前端部伸出万能铣头壳外；主轴组件Ⅰ上固定安装有铣头伞齿轮Ⅳ，铣头伞齿轮Ⅳ与铣头伞齿轮Ⅲ啮合，万能铣头壳上端部设有用于驱动主轴组件Ⅰ自动松刀的第一松刀缸。

配置直角铣头时，直角铣头壳的垂直端面通过紧固件固定安装在环形T形槽座的外侧端面上；直角铣头壳的横向孔中通过两端轴承安装有第三传动轴，第三传动轴的输入端固定安装有铣头输入伞齿轮Ⅱ，铣头输入伞齿轮Ⅱ与基座伞齿轮啮合，输出端固定安装有铣头伞齿轮Ⅴ；直角铣头壳的前端内设有主轴组件Ⅱ，其中主轴组件Ⅱ的前端部伸出直角铣头壳外；主轴组件Ⅱ上固定安装有铣头伞齿轮Ⅵ，铣头伞齿轮Ⅵ与铣头伞齿轮Ⅴ啮合，直角铣头壳的前端上表面设有用于驱动主轴组件Ⅱ自动松刀的第二松刀缸。

所述基座与数控铣床立柱采用矩形滑动导轨形式结合时，基座的导轨部分两边配置压板；所述基座与数控铣床立柱采用滚动导轨形式结合时，基座的导轨部分两边配置若干组滚动滑块。

所述主动带轮、皮带和被动带轮组成的皮带传动组件可更换为齿轮传动形式。

所述电机和电机座之间的安装板可以取消，采用电机直接安装在电机座上的结构形式。

所述主动带轮、皮带和被动带轮可取消，电机通过联轴器与第一传动轴连接。

所述第一松刀缸和第二松刀缸可取消，对应的主轴组件Ⅰ和主轴组件Ⅱ则采用手动松刀方式。

所述基座与环形T形槽座、万能铣头座与万能铣头壳的径向支承定位可采用常规的结构形式实现，如采用（但不限于）圆凸台与圆孔支承定位结构形式。

所述基座、电机座、主动带轮、皮带、安装板、电机、被动带轮、第一传动轴、基座伞齿轮及连接固定件组成动力基座部分，环状T形槽座及固定件组成回转连接座部分，动力基座部分和回转连接座部分不变，可连接各种形式的铣头部件，实现不同的加工功能。

工作运行过程和原理：

（1）动力基座与多种铣头部件的组合原理：动力基座部分通过回转连接座部分，可安装连接万能铣头或直角铣头部件，或其他形式的铣头部件，成为具有不同功能的应用于铣床的组合式多功能主轴箱；由于回转连接座部分的主体—环形T形槽座设置有环形T形槽，可以使相连接的铣头部分随同环形T形槽座回转至需要的角度，并利用环形T形槽座的环形T形槽和紧固件固紧，实现铣头绕水平轴的角度调整和固定。

（2）组合式多功能主轴箱与数控铣床立柱的结合原理：基座通过矩形滑动导轨或滚动导轨连接与数控铣床立柱结合，从而实现整个主轴箱与立柱的导轨连接，如果再连接立柱方向的进给传动机构，则本技术方案的部件成为沿立柱方向的坐标运动执行部件。由于基座与立柱的连接和常规主轴箱与立柱的连接相同，因此本技术方案部件很方便安装到常规数控铣床上，或很方便对常规数控铣床的原有主轴箱进行替换，实现改造升级。

（3）主轴轴线角度调整原理：主轴箱配置万能铣头时，通过万能铣头座随同环形T形槽座的回转调整，实现水平轴的角度调整；通过万能铣头壳在设有环形T形槽的万能铣头座的45°端面上回转调整，实现45°轴的角度调整，并分别通过环形T形槽座和万能铣头座的环形T形槽与紧固件的锁紧，实现两个回转轴调整后的锁紧固定；两个回转轴角度的组合，可实现主轴组件Ⅰ的主轴轴线指向基面前半球任意空间方向，即可实现任意空间方向的转换和加工；当主轴箱配置直角铣头时，和上述角度调整一样，通过直角铣头壳随同环形T形槽座的回转调整，实现水平轴的角度调整，并相应通过环形T形槽座的环形T形槽和紧固件的锁紧，实现回转调整后的锁紧固定，实现主轴组件Ⅱ的主轴轴线在平行于基面的平面内指向任意方向，实现相应的方向加工。

（4）主轴运动传动原理：主轴加工运动时，电机的运动通过主动带轮、皮带、被动带轮、第一传动轴、基座伞齿轮，实现动力基座部分的运动输出。当配置万能铣头时，主运动通过基座伞齿轮传递给铣头输入伞齿轮Ⅰ，再通过第二传动轴、铣头伞齿轮Ⅰ、铣头伞齿轮Ⅱ、铣头伞齿轮Ⅲ、铣头伞齿轮Ⅳ传递给主轴组件Ⅰ，实现主轴运动；当配置直角铣头时，主运动通过基座伞齿轮传递给铣头输入伞齿轮Ⅱ，再通过第三传动轴、铣头伞齿轮Ⅴ、铣头伞齿轮Ⅵ传递给主轴组件Ⅱ，实现主轴运动。

这种主轴箱还可配置其他多种形式的铣头，可实现各种空间角度转换和加工，以及多种特殊状态的加工，与数控铣床立柱装配时安装方便。

附图说明

图1为实施例配置万能铣头部件时的主剖视图；

图2为图1与立柱滑动导轨结合的俯视图；

图3为图1与立柱滚动导轨结合的俯视图；

图4为实施例中基座的示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为实施例中万能铣头座的示意图；

图7为实施例中万能铣头壳的示意图；

图8为实施例配置直角铣头部件时的主剖视图；

图9为图8的俯视图；

图10为实施例中直角铣头壳的示意图。

图中：1、基座；2、立柱； 5、第二传动轴； 9、铣头伞齿轮Ⅱ；10、铣头伞齿轮Ⅲ； 12、固定轴；13、万能铣头壳；14、主轴组件Ⅰ；15、铣头伞齿轮Ⅳ； 17、固定盘；18、铣头伞齿轮Ⅰ；19、第一松刀缸；20、万能铣头座；21、电机座； 24、主动带轮；25、皮带；26、安装板；27、电机；30、被动带轮； 33、环形T形槽座；34、第一传动轴； 36、基座伞齿轮； 38、铣头输入伞齿轮Ⅰ；41、压板；42、滚动滑块；43、铣头输入伞齿轮Ⅱ； 46、第三传动轴； 48、铣头伞齿轮Ⅴ；49、主轴组件Ⅱ； 51、直角铣头壳；52、铣头伞齿轮Ⅵ；53、第二松刀缸。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对实用新型作进一步的详细描述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

参照图1-图5，一种组合式多功能万向主轴箱，包括设在数控铣床立柱上可滑动的基座1，基座1朝外端面上设有带环形T形槽的环形T形槽座33，环形T形槽座33与基座1通过环形T形槽和紧固件锁紧固定；基座1上设有竖向的孔，基座1的孔内通过滚动轴承固定安装有第一传动轴34，第一传动轴34下端部固定安装有基座伞齿轮36，上端部固定安装有被动带轮30；基座1上设有电机座21，电机座21朝外端部的上表面设有安装板26，安装板26上设有输出轴朝下插入电机座21的电机27，电机27输出轴上固定安装有主动带轮24，主动带轮24与被动带轮30通过皮带25连接传动。

如图6、图7所示，配置万能铣头时，呈45°V形的万能铣头座20的垂直端面通过紧固件固定安装在环形T形槽座33的外侧端面上；万能铣头座20的横向孔中通过滚动轴承安装有第二传动轴5，第二传动轴5的输入端固定安装有铣头输入伞齿轮Ⅰ38，输出端固定安装有铣头伞齿轮Ⅰ18，铣头输入伞齿轮Ⅰ38与基座伞齿轮36啮合；万能铣头座20的45°端面上设有环形T形槽，万能铣头座20通过45°端面与万能铣头壳13结合，并通过万能铣头座20的环形T形槽和紧固件锁紧固定；万能铣头座20的45°端面上固定安装有固定盘17，在固定盘17的中心孔和万能铣头壳13的45°方向内孔上设有固定轴12，固定轴12上设有带轴承的铣头伞齿轮Ⅱ9和铣头伞齿轮Ⅲ10，铣头伞齿轮Ⅱ9与铣头伞齿轮Ⅲ10通过连接件固定结合，铣头伞齿轮Ⅱ9与铣头伞齿轮Ⅰ18啮合；万能铣头壳13前端内设有主轴组件Ⅰ14，其中主轴组件Ⅰ14的前端部伸出万能铣头壳13外；主轴组件Ⅰ14上固定安装有铣头伞齿轮Ⅳ15，铣头伞齿轮Ⅳ15与铣头伞齿轮Ⅲ10啮合；万能铣头壳13上端部设有用于驱动主轴组件Ⅰ14自动松刀的第一松刀缸19。

如图8-图10所示，配置直角铣头时，直角铣头壳51的垂直端面通过紧固件固定安装在环形T形槽座33的外侧端面上；直角铣头壳51的横向孔中通过两端轴承安装有第三传动轴46，第三传动轴46的输入端固定安装有铣头输入伞齿轮Ⅱ43，铣头输入伞齿轮Ⅱ43与基座伞齿轮36啮合，输出端固定安装有铣头伞齿轮Ⅴ48；直角铣头壳51的前端内设有主轴组件Ⅱ49，其中主轴组件Ⅱ49的前端部伸出直角铣头壳51外；主轴组件Ⅱ49上固定安装有铣头伞齿轮Ⅵ52，铣头伞齿轮Ⅵ52与铣头伞齿轮Ⅴ48啮合；直角铣头壳51的前端上表面设有用于驱动主轴组件Ⅱ49自动松刀的第二松刀缸53。

所述基座1与数控铣床立柱采用矩形滑动导轨形式结合时，基座1的导轨部分两边配置压板41；所述基座1与数控铣床立柱采用滚动导轨形式结合时，基座1的导轨部分两边配置若干组滚动滑块42，本例滚动滑块42为每边2组。

所述主动带轮24、皮带25和被动带轮30组成的皮带传动组件可更换为齿轮传动形式。

所述电机27和电机座21之间的安装板26可以取消，采用电机27直接安装在电机座21上的结构形式。

所述主动带轮24、皮带25和被动带轮30可取消，电机27通过联轴器与第一传动轴34连接。

所述基座1与环形T形槽座33、万能铣头座20与万能铣头壳13的径向支承定位可采用常规的结构形式实现，如本示例图1-图10采用（但不限于）圆凸台与圆孔支承定位方式。

针对所有轴孔连接处的连接结构选择，本例结构只是采用了胀紧套连接、键连接、花键连接中的一种连接形式表达，在实际应用中，上述几种连接形式以及其它常见连接形式可以采用在任一轴孔连接处。

本例可在环形T形槽座33和基座1的相互结合外圆柱面上，以及在万能铣头壳13和万能铣头座20的相互结合外圆柱面上，刻印刻度或贴上刻度圈进行角度指示；上述两处结合处可以采用定位销形式进行某些特殊角度的精确定位，这些常规结构形式不再专门描述。

所述第一松刀缸19和第二松刀缸53可取消，对应的主轴组件Ⅰ14和主轴组件Ⅱ49则采用手动松刀方式。

所述基座1、电机座21、主动带轮24、皮带25、安装板26、电机27、被动带轮30、第一传动轴34、基座伞齿轮36及连接固定件组成动力基座部分，环形T形槽座33及固定件组成回转连接座部分，动力基座部分和回转连接座部分不变，可连接各种形式的铣头部件。

工作运行过程和原理：

（1）动力基座与多种铣头部件的组合原理：动力基座部分通过回转连接座部分，可安装连接万能铣头或直角铣头部件，或其他形式的铣头部件，成为具有不同功能的应用于铣床的组合式多功能主轴箱；由于回转连接座部分的主体—环形T形槽座33设置有中心定位孔和环形T形槽，可以使相连接的铣头部分随同环形T形槽座33回转至需要的角度，并利用环形T形槽座33的环形T形槽和紧固件固紧，实现铣头绕水平轴的角度调整和固定。

（2）组合式多功能主轴箱与数控铣床立柱的结合原理：基座1通过矩形滑动导轨或滚动导轨连接与数控铣床立柱结合，从而实现整个主轴箱与立柱2的导轨连接，如果再连接立柱方向的进给传动机构，则本例部件成为沿立柱方向的坐标运动执行部件。由于基座1与立柱2的连接和常规主轴箱与立柱的连接相同，因此本例部件很方便安装到常规数控铣床上，或很方便对常规数控铣床的原有主轴箱进行替换，实现改造升级。

（3）主轴轴线角度调整原理：主轴箱配置万能铣头时，如图1所示，通过万能铣头座20随同环形T形槽座33的回转调整，实现水平轴的角度调整；通过万能铣头壳13在设有环形T形槽的万能铣头座20的45°端面上回转调整，实现45°轴的角度调整，并分别通过环形T形槽座33和万能铣头座20的环形T形槽与紧固件的锁紧，实现两个回转轴调整后的锁紧固定；两个回转轴角度的组合，可实现主轴组件Ⅰ14的主轴轴线指向基面前半球任意空间方向，即可实现任意空间方向的转换和加工。当主轴箱配置直角铣头时，如图8所示，和上述角度调整一样，通过直角铣头壳51随同环形T形槽座33的回转调整，实现水平轴的角度调整，并相应通过环形T形槽座33的环形T形槽与紧固件的锁紧，实现回转调整后的锁紧固定，实现主轴组件Ⅱ49的主轴轴线在平行于基面的平面内指向任意方向，实现相应的方向加工。

（4）主轴运动传动原理：主轴加工运动时，电机27的运动通过主动带轮24、皮带25、被动带轮30、第一传动轴34、基座伞齿轮36，实现动力基座部分的运动输出。当配置万能铣头时，主运动通过基座伞齿轮36传递给铣头输入伞齿轮Ⅰ38，再通过第二传动轴5、铣头伞齿轮Ⅰ18、铣头伞齿轮Ⅱ9、铣头伞齿轮Ⅲ10、铣头伞齿轮Ⅳ15传递给主轴组件Ⅰ14，实现主轴运动；当配置直角铣头时，主运动通过基座伞齿轮36传递给铣头输入伞齿轮Ⅱ43，再通过第三传动轴46、铣头伞齿轮Ⅴ48、铣头伞齿轮Ⅵ52传递给主轴组件Ⅱ49，实现主轴运动。

Claims (9)

1.一种组合式多功能万向主轴箱，其特征在于，包括设在数控铣床立柱上可滑动的基座，基座朝外端面上设有带环形T形槽的环形T形槽座，环形T形槽座与基座通过环形T形槽和紧固件锁紧固定。

2.根据权利要求1所述的组合式多功能万向主轴箱，其特征在于，基座上设有竖向的孔，基座的孔内通过滚动轴承固定安装有第一传动轴，第一传动轴下端部固定安装有基座伞齿轮，上端部固定安装有被动带轮；基座上设有电机座，电机座朝外端部的上表面设有安装板，安装板上设有输出轴朝下插入电机座的电机，电机输出轴上固定安装有主动带轮，主动带轮与被动带轮通过皮带连接传动。

3.根据权利要求2所述的组合式多功能万向主轴箱，其特征在于，配置万能铣头时，呈45°V形的万能铣头座的垂直端面通过紧固件固定安装在环形T形槽座的外侧端面上，万能铣头座的横向孔中通过滚动轴承安装有第二传动轴，第二传动轴的输入端固定安装有铣头输入伞齿轮Ⅰ，输出端固定安装有铣头伞齿轮Ⅰ，铣头输入伞齿轮Ⅰ与基座伞齿轮啮合，万能铣头座的45°端面上设有环形T形槽，万能铣头座通过45°端面与万能铣头壳结合，并通过万能铣头座的环形T形槽和紧固件锁紧固定，万能铣头座的45°端面上固定安装有固定盘，在固定盘的中心孔和万能铣头壳45°方向的内孔上设有固定轴，固定轴上设有带轴承的铣头伞齿轮Ⅱ和铣头伞齿轮Ⅲ，铣头伞齿轮Ⅱ与铣头伞齿轮Ⅲ通过连接件固定结合，铣头伞齿轮Ⅱ与铣头伞齿轮Ⅰ啮合，万能铣头壳前端内设有主轴组件Ⅰ，主轴组件Ⅰ的前端部伸出万能铣头壳外，主轴组件Ⅰ上固定安装有铣头伞齿轮Ⅳ，铣头伞齿轮Ⅳ与铣头伞齿轮Ⅲ啮合，万能铣头壳上端部设有用于驱动主轴组件Ⅰ自动松刀的第一松刀缸；若主轴组件Ⅰ采用手动松刀方式，则取消第一松刀缸。

4.根据权利要求2所述的组合式多功能万向主轴箱，其特征在于，配置直角铣头时，直角铣头壳的垂直端面通过紧固件固定安装在环形T形槽座的外侧端面上，直角铣头壳的横向孔中通过两端轴承安装有第三传动轴，第三传动轴的输入端固定安装有铣头输入伞齿轮Ⅱ，铣头输入伞齿轮Ⅱ与基座伞齿轮啮合，输出端固定安装有铣头伞齿轮Ⅴ，直角铣头壳的前端内设有主轴组件Ⅱ，主轴组件Ⅱ的前端部伸出直角铣头壳外，主轴组件Ⅱ上固定安装有铣头伞齿轮Ⅵ，铣头伞齿轮Ⅵ与铣头伞齿轮Ⅴ啮合，直角铣头壳的前端上表面设有用于驱动主轴组件Ⅱ自动松刀的第二松刀缸；若主轴组件Ⅱ采用手动松刀方式，则取消第二松刀缸。

5.根据权利要求1所述的组合式多功能万向主轴箱，其特征在于，所述基座与数控铣床立柱采用矩形滑动导轨形式结合时，基座的导轨部分两边配置压板；所述基座与数控铣床立柱采用滚动导轨形式结合时，基座的导轨部分两边配置若干组滚动滑块。

6.根据权利要求2所述的组合式多功能万向主轴箱，其特征在于，所述主动带轮、皮带和被动带轮组成的皮带传动组件可更换为齿轮传动形式。

7.根据权利要求2所述的组合式多功能万向主轴箱，其特征在于，所述电机和电机座之间的安装板取消，采用电机直接安装在电机座上的结构形式。

8.根据权利要求2所述的组合式多功能万向主轴箱，其特征在于，所述主动带轮、皮带和被动带轮取消，电机通过联轴器与第一传动轴连接。

9.根据权利要求2所述的组合式多功能万向主轴箱，其特征在于，所述主动带轮、皮带和被动带轮取消，电机通过联轴器与第一传动轴连接；所述电机和电机座之间的安装板取消，采用电机直接安装在电机座上的结构形式。

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