主傳動驅動型ac軸自動分度銑頭的製作方法

2023-06-12 13:25:36 2

專利名稱：主傳動驅動型ac軸自動分度銑頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工具機設備的動力頭，特別是一種數控銑床上使用的主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭。
背景技術：
在數控銑床上利用工作檯的X、Y向和固定銑頭的Z向運動可以實現空間三軸三聯動加工。為使數控銑床加工中銑頭主軸指向各種空間角度方向，滿足空間各種角度的加工需求，實現五軸控制三軸聯動加工，現在的數控銑床設備中特別是在大型數控龍門銑床上已開始使用一種AC軸自動分度的銑頭。這種AC軸自動分度銑頭在A軸方向和C軸方向的分度運動是由銑頭內的A、C軸電機分別驅動來實現的。由於增設了兩個驅動電機，造成了結構的複雜和維修的難度，同時還增加了成本。
(三)實用新型內容本實用新型提供了一種主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，其主要目的是解決銑頭在A軸方向和C軸方向的旋轉分度問題，在這種主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭中不用專門的A、C軸電機也能實現A、C軸的自動分度。
主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，包括銑頭座和銑頭殼，銑頭座分銑頭上座和銑頭下座，銑頭上座與機架，即基礎件固聯，銑頭上座內安裝有貫穿的垂直主傳動軸，垂直主傳動軸的頂端與機架內的主傳動機構相連，垂直主傳動軸的底端固聯著傘齒輪；銑頭下座的上端與銑頭上座的下端活動連接，銑頭下座可繞銑頭上座的垂直C軸在水平面內轉動，銑頭下座內安裝有貫穿的水平主傳動軸，水平主傳動軸前端固聯著傘齒輪，水平主傳動軸上也連接著傘齒輪，該傘齒輪與垂直主傳動軸底端的傘齒輪形成相嚙合的傘齒輪副；銑頭殼與銑頭下座的前端活動連接，銑頭殼可繞銑頭下座的水平A軸在垂直面內轉動，銑頭殼內安裝有主軸組件，主軸組件的主軸貫穿於銑頭殼內，主軸組件的主軸上固聯著傘齒輪，該傘齒輪與水平主傳動軸前端固聯著的傘齒輪形成相嚙合的傘齒輪副；其特徵在於銑頭下座通過伸縮機構和C軸離合裝置與垂直主傳動軸連接，銑頭殼通過伸縮機構和A軸離合裝置與水平主傳動軸連接；本實用新型的這種結構是利用工具機的主傳動機構帶動垂直主傳動軸、水平主傳動軸旋轉來驅動A、C軸的分度運動，從而省去了AC軸單獨的驅動電機。
銑頭下座與銑頭上座內的垂直主傳動軸連接的伸縮機構結構可以有多種形式，較為簡單的結構形式之一是由C軸定位鼠牙盤、C軸活塞套、C軸連接套、C軸油缸、C軸彈性元件組成，其中C軸連接套可旋轉地套裝在垂直主傳動軸上，C軸連接套的下端與銑頭下座的上端固聯，C軸連接套的上端與C軸離合裝置的一個結合面固聯，C軸離合裝置相對應的另一結合面與垂直主傳動軸固聯，同時C軸連接套還卡壓在固裝的C軸彈性元件上，C軸活塞套套壓在C軸連接套上，C軸活塞套與固裝的C軸油缸連接，C軸定位鼠牙盤分別對應固聯在銑頭下座與銑頭上座的連接面上。在不受力的狀態下，C軸彈性元件頂壓C軸連接套回位，C軸連接套拉動銑頭下座上壓，C軸定位鼠牙盤定位副上下嚙合，銑頭上座的下端與銑頭下座上端緊貼相互固定保持當時的分度角度，此時C軸離合裝置的兩個結合面分離；需要分度時，垂直主傳動軸回零，C軸油缸進油，C軸油缸帶動C軸活塞套向下運動，C軸活塞套推動C軸連接套向下伸出，C軸定位鼠牙盤定位副脫離，銑頭上座的下端與銑頭下座上端相互分離，此時C軸離合裝置結合，通過結合的C軸離合器，垂直主傳動軸緩慢旋轉時帶動C軸連接套和與之固聯的銑頭下座同步旋轉，銑頭下座與上座之間相互迴轉分度。分度完畢C軸油缸回油，在C軸彈性元件的作用下銑頭下座回縮，C軸定位鼠牙盤嚙合，同時C軸離合裝置脫開。
銑頭殼與銑頭下座內的水平主傳動軸連接的伸縮機構也可以有多種形式，較為簡單的結構形式之一由A軸定位鼠牙盤、A軸活塞套、A軸連接套、A軸油缸、A軸彈性元件、A軸傳動軸組成，其中A軸連接套可旋轉地套裝在水平主傳動軸上，A軸連接套的一端與銑頭殼固聯，A軸活塞套套卡在A軸連接套上，同時A軸活塞套還卡壓在固裝的A軸彈性元件上，A軸活塞套還與固裝的A軸油缸連接，水平主傳動軸為中空軸套，A軸傳動軸可旋轉地插在水平主傳動軸中心軸孔內，A軸傳動軸的前端與銑頭殼的前端相固聯，連接結構之一為在A軸傳動軸伸出銑頭下座外的端頭處有孔，主軸組件的主軸穿過該孔，實現A軸傳動軸與銑頭殼的前端相固聯。A軸傳動軸的另一端與A軸離合裝置的一個結合面固聯，A軸離合裝置的另一結合面與水平主傳動軸固聯，A軸定位鼠牙盤分別對應固聯在銑頭下座與銑頭殼的連接面上。在不受力的狀態下，A軸彈性元件頂壓A軸活塞套，A軸活塞套帶動A軸連接套回縮，拉緊銑頭殼靠於銑頭下座，銑頭殼與銑頭下座連接面上的A軸定位鼠牙盤嚙合定位，銑頭殼與銑頭下座相對固定保持當時的分度角度，此時的A軸離合裝置分離；需要分度時，主傳動軸回零，A軸油缸進油推動A軸活塞套壓縮A軸彈性元件，同時A軸活塞套帶動A軸連接套向前運動，致使銑頭殼與銑頭下座之間的A軸定位鼠牙盤脫離，A軸離合裝置結合，水平主傳動軸緩慢旋轉時帶動A軸傳動軸旋轉，A軸傳動軸帶動銑頭殼同步旋轉，銑頭殼與銑頭下座相對迴轉分度，分度完畢A軸油缸回油，在A軸彈性元件的作用下銑頭殼回縮，A軸定位鼠牙盤嚙合定位。
C軸離合裝置和A軸離合裝置可以選用內外齒離合器、或者摩擦離合器或者選用電磁離合器，當C軸離合裝置和A軸離合裝置為內外齒離合器時，離合器的結合面分別為內齒輪和外齒輪。在上述離合裝置的安裝方式中，C軸內外齒離合器的內齒輪與C軸連接套固聯，C軸內外齒離合器的外齒輪與垂直主傳動軸固聯；A軸內外齒離合器的內齒輪與A軸傳動軸固聯，A軸內外齒離合器的外齒與水平主傳動軸固聯，A軸內外齒離合器也可反向安裝。
A軸定位鼠牙盤和C軸定位鼠牙盤的齒數要根據最小的分度單位而定，根據鼠牙盤的結構特點，當其最小的分度單位為1度時，鼠牙盤端面圓周上的齒數是360個，也可將最小的分度單位設定為2.5度、5度、10度或者其它度數，鼠牙盤端面圓周上的齒數等於360度除以最小分度單位的商。
主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭AC軸的分度運動由數控系統發出指令，控制水平主傳動軸或垂直主傳動軸帶動A軸或C軸按設定度數旋轉，為了保證分度精度，有必要對水平主傳動軸或垂直主傳動軸的旋轉分度進行檢測。方法之一是將記錄旋轉角度的反饋裝置通過旋轉分度傳遞機構與垂直主傳動軸相連接，旋轉分度傳遞機構分別與反饋裝置和垂直主傳動軸同軸固聯，旋轉分度傳遞機構可為皮帶相連接的皮帶輪或是相互嚙合的齒輪；以上C軸旋轉分度檢測裝置的設置可對A、C軸旋轉進行檢測，反饋裝置可以是編碼器；另外，也可以在上述基礎上再對A軸進行單獨檢測，最簡單的方法是在A軸傳動軸上設置A軸編碼器；反饋裝置或者A軸編碼器都能將檢測的結果反饋給數控系統，數控系統根據反饋數據可對分度結果進行修正，滿足了分度精度的要求。
除了對分度精度進行檢測外，還有必要對離合裝置的工作情況進行監測，方法之一是在A軸離合裝置和銑頭下座內分別固裝A軸檢測探頭和與之配合的檢測裝置，在C軸離合裝置和銑頭上座內分別固裝C軸檢測探頭和與之配合的檢測裝置，離合裝置結合、分離到位時，檢測相應的信號。
以上所述C軸彈性元件和A軸彈性元件均為碟形彈簧。
本實用新型的優點1.應用主傳動動力來驅動主傳動驅動型A、C軸自動分度銑頭的A、C軸，實現了A、C軸的自動分度，省去了A、C軸的兩個電機，降低了成本。2.A、C軸的伸縮機構和離合裝置都內設於主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭中，使其成為一個整套獨立部件，分度運動可靠，裝配工藝性和維護工藝性好。3.實現A、C軸兩個軸均可按確定的最小分度單位自動分度，從而使銑頭主軸指向各種空間角度方向。4.本實用新型可作為萬能五軸銑頭使用，故也簡稱為3+2自動萬能銑頭或假五軸銑頭。


圖1是本實用新型一種實施案例的結構示意圖。
具體實施方式
在如圖1所示的一種實施案例中，主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭由銑頭座和銑頭殼2組成，而銑頭座分為銑頭上座3和銑頭下座1，銑頭上座3向上與機架固聯，垂直主傳動軸23垂直貫穿安裝在銑頭上座3內，垂直主傳動軸23的頂部與機架內的主傳動機構連接，其下端固聯有一個傘齒輪；C軸連接套22可轉動的套裝在垂直主傳動軸23上，為使轉動靈活，C軸連接套22與垂直主傳動軸23之間可安裝上軸承，C軸連接套22的上端固聯著C軸離合裝置12的內齒輪，垂直主傳動軸23上部分固聯著C軸離合裝置12的外齒輪，C軸連接套22的下端連接在銑頭下座1的上端處；C軸活塞套18套裝在C軸連接套22上，C軸活塞套18的一個端面壓在C軸連接套22的下端端面上；C軸彈性元件11套裝在C軸活塞套18外並置於油缸10上；C軸油缸10固聯在銑頭上座3上；C軸連接套22下端面與銑頭下座1固聯，C軸定位鼠牙盤9分別固聯於銑頭下座1上端與銑頭上座3下端相對迴轉的連接端面上。上述結構中，C軸定位裝置9、C軸連接套22、C軸活塞套18、C軸彈性元件11、C軸油缸10構成了一套脫開、復位、定位機構(簡稱伸縮機構)。
反饋裝置15上同軸固聯安裝一個皮帶輪，在相對應的位置處，一個同樣大小的皮帶輪同軸固聯於垂直主傳動軸23上，兩個皮帶輪之間由皮帶連接，為防止打滑，最好使用齒形皮帶；C軸連接套22上安裝有探頭，以檢測C軸離合裝置12的結合、分離情況。
為中空軸套的水平主傳動軸16水平安裝在銑頭下座1內，水平主傳動軸16的前端處固裝有一個傘齒輪傳動副，水平主傳動軸16的後部同軸固聯著A軸離合裝置7的外齒輪，在與垂直主傳動軸23的底端相對應的水平主傳動軸16上固聯安裝著一傘齒輪，該傘齒輪與垂直主傳動軸23下端的傘齒輪嚙合；A軸連接套26可轉動的套裝在水平主傳動軸16上，為使轉動靈活，A軸連接套26與水平主傳動軸16之間可安裝上軸承，A軸活塞套25套裝在A軸連接套26上的兩端止口之間；A軸彈性元件6套裝在A軸活塞套25外並且一端固聯在銑頭下座1上，同時A軸彈性元件6的另一端還頂壓在A軸活塞套25上，A軸油缸5固聯在銑頭下座1上。
A軸連接套26與銑頭殼2固聯，銑頭殼2內安裝著主軸組件24，主軸組件24的主軸貫穿於銑頭殼2內，主軸組件24的主軸上固聯有一個傘齒輪，該傘齒輪與水平主傳動軸16前端的傘齒輪相嚙合，A軸定位鼠牙盤4分別固聯於相對迴轉的A軸連接套26和銑頭下座1的連接端面上。
A軸傳動軸17安裝在水平主傳動軸16的中心軸孔中，其伸出銑頭下座1外的端頭處有孔，使主軸組件24的主軸穿過該孔，A軸傳動軸17與銑頭殼2的前端相固聯。A軸傳動軸17向水平主傳動軸16中心軸孔另一端伸出的部分上同軸依次固聯著A軸離合裝置7的內齒輪；A軸離合裝置7的內齒輪上固裝有A軸檢測探頭8-1，A軸檢測探頭8-1可與固裝在銑頭下座1內的檢測裝置8-2相作用，C軸離合裝置12的內齒輪上也固裝有C軸檢測探頭13-1，C軸檢測探頭13-1可與固裝在銑頭上座3內的檢測裝置13-2相作用，檢測A軸離合器7、C軸離合裝置12的結合、分離情況；在C軸離合裝置12和A軸離合裝置7中，都是外齒輪固定不動，內齒輪相對滑動，因此檢測探頭固裝在滑動的內齒輪上，跟隨內齒輪一起運動，當內齒輪運動至與外齒輪相結合的位置時，A軸檢測探頭8-1、C軸檢測探頭13-1剛好與檢測裝置8-2或者檢測裝置13-2相接觸，檢測裝置8-2或者檢測裝置13-2即刻發出信號，提示A軸離合裝置7或者C軸離合裝置12處於結合狀態，反之信號消失表示A軸離合裝置7或者C軸離合裝置12處於分離狀態。以上所述結構中，A軸定位裝置4、A軸連接套26、A軸活塞套25、A軸彈性元件6、A軸油缸5、A軸傳動軸17組成另一套脫開、復位、定位機構(簡稱伸縮機構)。
A軸離合裝置7和C軸離合裝置12上也可增加A軸鍵滑動連接機構19和C軸鍵滑動連接機構20，實現與A軸定位鼠牙盤4、C軸定位鼠牙盤9的脫離及復位與A軸離合裝置7、C軸離合裝置12的動作不同步進行，單獨控制。
A軸傳動軸17的後端也可裝上A軸編碼器21，實現對A軸的單獨檢測。
權利要求1.主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，包括銑頭座和銑頭殼，銑頭座分銑頭上座和銑頭下座，銑頭上座與機架固聯，銑頭上座內安裝有貫穿的垂直主傳動軸，垂直主傳動軸的頂端與機架內的主傳動機構相連，垂直主傳動軸的底端固聯著傘齒輪；銑頭下座的上端與銑頭上座的下端活動連接，銑頭下座可繞銑頭上座的垂直C軸在水平面內轉動，銑頭下座內安裝有貫穿的水平主傳動軸，水平主傳動軸前端固聯著傘齒輪，水平主傳動軸後端也連接著傘齒輪，該傘齒輪與垂直主傳動軸底端的傘齒輪形成相嚙合的傘齒輪副；銑頭殼與銑頭下座的前端活動連接，銑頭殼可繞銑頭下座的水平A軸在垂直面內轉動，銑頭殼內安裝有主軸組件，主軸組件的主軸貫穿於銑頭殼內，主軸組件的主軸上固聯著傘齒輪，該傘齒輪與水平主傳動軸前端固聯著的傘齒輪形成相嚙合的傘齒輪副；其特徵在於銑頭下座(1)通過伸縮機構和C軸離合裝置(12)與垂直主傳動軸(23)連接，銑頭殼(2)通過伸縮機構和A軸離合裝置(7)與水平主傳動軸(16)連接；銑頭下座(1)與垂直主傳動軸(23)連接的伸縮機構由C軸定位鼠牙盤(9)、C軸活塞套(18)、C軸連接套(22)、C軸油缸(10)、C軸彈性元件(11)組成，其中C軸連接套(22)旋轉地套裝在垂直主傳動軸(23)上，C軸連接套(22)的下端與銑頭下座(1)的上端固聯，C軸連接套(22)的上端與C軸離合裝置(12)的一個結合面固聯，在對應位置處C軸離合裝置(12)的另一結合面與垂直主傳動軸(23)固聯，同時C軸連接套(22)還卡壓在固裝的C軸彈性元件(11)上，C軸活塞套(18)套壓在C軸連接套(22)上，C軸活塞套(18)與固裝的C軸油缸(10)連接，C軸定位鼠牙盤(9)分別對應固聯在銑頭下座(1)與銑頭上座(3)的連接端面上；銑頭殼(2)與水平主傳動軸(16)連接的伸縮機構由A軸定位鼠牙盤(4)、A軸活塞套(25)、A軸連接套(26)、A軸油缸(5)、A軸彈性元件(6)、A軸傳動軸(17)組成，其中A軸連接套(26)旋轉地套裝在水平主傳動軸(16)上，A軸連接套(26)的前端與銑頭殼(2)固聯，A軸活塞套(25)套卡在A軸連接套(26)上，同時A軸活塞套(25)還卡壓在固裝的A軸彈性元件(6)上，A軸活塞套(25)還與固裝的A軸油缸(5)連接，水平主傳動軸(16)為中空軸套，A軸傳動軸(17)旋轉地插在水平主傳動軸(16)中心軸孔內，A軸傳動軸(17)前端與銑頭殼(2)前端相固接，後端與A軸離合裝置(7)的一個結合面固聯，A軸離合裝置(7)相對應的另一結合面與水平主傳動軸(16)固聯，A軸定位鼠牙盤(4)分別固聯在銑頭下座(1)與銑頭殼(2)的連接端面上。
2.根據權利要求1所述的主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，其特徵在於C軸離合裝置(12)為內外齒離合器、或為摩擦離合器、或者為電磁離合器；A軸離合裝置(7)為內外齒離合器、或為摩擦離合器、或者為電磁離合器。
3.根據權利要求1或2所述的主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，其特徵在於A軸定位鼠牙盤(4)和C軸定位鼠牙盤(9)的齒數等於360度與最小等分角度的商。
4.根據權利要求1或2所述的主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，其特徵在於記錄旋轉角度的反饋裝置(15)通過旋轉分度傳遞機構(14)與垂直主傳動軸(23)相連接。
5.根據權利要求4所述的主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，其特徵在於旋轉分度傳遞機構(14)為與皮帶相連接的皮帶輪或者為相嚙合的齒輪。
6.根據權利要求1或2所述的主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，其特徵在於A軸傳動軸(17)上設置有A軸編碼器(21)。
7.根據權利要求1或2所述的主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，其特徵在於在A軸離合裝置(7)和銑頭下座(1)內分別固裝A軸檢測探頭(8-1)和與之配合的檢測裝置(8-2)，在C軸離合裝置(12)和銑頭上座(3)內分別固裝C軸檢測探頭(13-1)和與之配合的檢測裝置(13-2)。
8.根據權利要求1或2所述的主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，其特徵在於C軸彈性元件(11)、A軸彈性元件(6)都為碟形彈簧。
9.根據權利要求1或2所述的主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，其特徵在於A軸離合裝置(7)和C軸離合裝置(12)上還有一套A軸滑動連接機構(19)和一套C軸滑動連接機構(20)。
10.根據權利要求1或2所述的主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，其特徵在於A軸傳動軸(17)伸出銑頭下座(1)外的端頭處有孔，主軸組件(24)的主軸穿過該孔。
專利摘要本實用新型公開了一種主要用於數控銑床的主傳動驅動型AC軸自動分度銑頭，它是由銑頭座部分和銑頭殼部分組成，銑頭下座通過可伸縮機構和離合裝置與銑頭上座內的垂直主傳動軸連接，實現銑頭下座在C軸方向上的分度旋轉；銑頭殼與銑頭下座活動連接，銑頭殼是通過另一套可伸縮機構和離合裝置與銑頭下座內的水平主傳動軸連接，實現銑頭殼在A軸方向上的分度旋轉，從而實現A、C軸方向的分度最終由工具機主傳動驅動，省去了A、C軸單獨的電機，降低了成本。本實用新型分度結合面採用了鼠牙盤定位副，保證了定位的準確和牢固；本實用新型中還安裝有檢測裝置，可檢測分度角度和離合裝置的結合、分離情況。
文檔編號B23Q16/02GK2827621SQ20052003496
公開日2006年10月18日 申請日期2005年7月27日 優先權日2005年7月27日
發明者尹向東, 劉水養, 張政潑, 明慶堂, 唐健生, 黃煜, 馬祥英, 陳振國, 許德新, 蔣學雲, 梁輯, 李勇, 陶晗 申請人:桂林工具機股份有限公司