一種直驅(qū)式ac軸雙擺銑頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭。本實用新型選擇叉形結(jié)構(gòu)作為A軸和C軸部分的整體支撐。主軸(2)驅(qū)動機床主切削運動。第二電機(17)直接驅(qū)動銑頭沿C軸的旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)C軸±360°回轉(zhuǎn)，第一電機(4)直接驅(qū)動銑頭沿A軸的擺動，實現(xiàn)A軸±115°擺動。主軸(2)、兩個電機所需氣、液、電管線等均集中布置于銑頭內(nèi)部，不受旋轉(zhuǎn)運動的限制。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出特點是“零傳動”，并裝有水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，具有高精密、高轉(zhuǎn)速、體積小、制造成本低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢。
【專利說明】
一種直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型具體涉及一種直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，屬于雙擺銑頭技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的雙擺銑頭的機械傳動鏈中存在機械噪聲，高速旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)的不平衡帶來的動噪聲高。同時，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為滿足大扭矩輸出，不得不增加2到3級減速機，由于傳動間隙的存在，嚴重增大了銑頭的累積傳動誤差，影響機床的加工精度，同時，也給精確控制帶來了很大困難。另外，采用普通電機驅(qū)動通常要經(jīng)過笨重的級減速機構(gòu)后才能滿足系統(tǒng)的扭矩輸出要求。
[0003]再者，現(xiàn)有技術(shù)容易導(dǎo)致由于機床振動和主軸高速轉(zhuǎn)動導(dǎo)致的零件疲勞失效、機件松動、變形、磨損等故障，同時存在泄漏潤滑油的問題，對于設(shè)備的調(diào)試、安裝、維護要求也較高。
[0004]目前，五軸聯(lián)動機床是在3個直線坐標運動的基礎(chǔ)上，加上2個角坐標運動，實現(xiàn)機床(銑床)與需要加工的零件實現(xiàn)五軸相對聯(lián)動，從而使刀頭的切削刃部分始終沿著所需加工的曲面的切面方向移動，使曲面加工達到理想的切削狀態(tài)，并實現(xiàn)零件任意角度(在一定的可加工范圍內(nèi))的加工。目前五軸聯(lián)動機床上的關(guān)鍵部件AC軸都是由歐洲、美國、日本等國外進口，價格昂貴且體積大。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，其具有“零傳動”的特點，并裝有水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，具有高精密、高轉(zhuǎn)速、體積小、制造成本低、結(jié)構(gòu)簡單的特點。
[0006]具體的，本實用新型提供一種直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，所述直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭的結(jié)構(gòu)如下:
[0007]電主軸(2)安裝在主體(I)的凹槽內(nèi)，通過螺母將第一軸承套(7)固定在主體(I)上，通過螺母將第一軸承(6)固定在電主軸(2)上，連接件(5)連接第一電機(4)與電主軸
(2)，第一電機(4)通過螺母固定在第一軸承套(7)上，第一電機(4)可直接驅(qū)動電主軸(2);
[0008]第二軸承套(10)通過螺母固定在主體(I)上，第二軸承(9)安裝在第二軸承套(10)中，并通過螺母將第二軸承(9)固定在電主軸(2)上，水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器(8)安裝在第二軸承
[9]內(nèi)，并通過螺母將水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器(8)固定在電主軸(2)上；
[0009]第三軸承(15)固定在連接座(13)內(nèi)；花鍵(16)連接主體(I)與第二電機(17)，第二電機(17)安裝在連接座(13)上，連接座(13)用螺母固定在主體(I)上。
[0010]進一步，如上所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，所述連接件(5)兩頭是花鍵。
[0011 ] 進一步，如上所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，所述直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭還包括第一側(cè)板(3)和第二側(cè)板(11)，分別卡合安裝在主體(I)的兩個側(cè)面。
[0012]進一步，如上所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，所述直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭還包括第一信號接收器(12)，其安裝在主體(I)上。
[0013]進一步，如上所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，所述直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭還包括第二信號接收器(14)，其安裝在連接座(13)內(nèi)。
[0014]進一步，如上所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，所述直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭還包括主體外殼(18)，其安裝在主體(I)上部，主體頂面板(19)安裝在主體外殼(18)上。
[0015]進一步，如上所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，所述水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器(8)包括:固定主件;主體底座，以及順次安裝在主體底座上的五個連接件，五個連接件之間形成四個進水口和五個出水口；四個進水管，所述四個進水管的一端分別連接上述四個進水口，另一端分別穿過所述主體底座連接外部入水管;五個出水管，所述五個出水管的一端分別連接上述五個出水口，另一端分別穿過上述固定主件并分別連接五個固定水嘴。
[0016]進一步，如上所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，所述主體底座與連接件之間，以及各個連接件之間通過密封圈、軸承件和軸承鋼珠相結(jié)合的方式固定連接在一起。
[0017]進一步，如上所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，所述進水口和出水口上均具有環(huán)型槽，所述進水管和出水管均安裝在所述環(huán)型槽內(nèi)。
[0018]進一步，如上所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，所述環(huán)形槽之間安裝有密封圈。
[0019]本實用新型中，雙擺銑頭的A、C軸都由伺服電機直接驅(qū)動，取代了傳統(tǒng)的齒輪、蝸輪蝸桿的傳動結(jié)構(gòu)，省去中間傳動環(huán)節(jié)，實現(xiàn)銑頭部件的“零傳動”。較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言其優(yōu)點如下:
[0020](I)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小。原本存在于機械傳動鏈中的機械噪聲不復(fù)存在，高速旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)不平衡帶來的振動噪聲亦大為降低。
[0021](2)控制精度高，機床的加工精度提高。伺服電機可將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象，并能快速反應(yīng)，采用伺服電機后，進一步提高了系統(tǒng)增益，有效的控制了控制對象的靜態(tài)、動態(tài)誤差，從而有效的提高了銑頭的精度和重復(fù)定位精度。
[0022](3)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕。本實用新型的直驅(qū)式結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)減速機構(gòu)，減少了銑頭零部件，簡化結(jié)構(gòu)，使得拆裝極為方便，同時減少了運動部件的質(zhì)量，提高了銑頭的固有頻率。
[0023](4)高效節(jié)能。一方面，采用直驅(qū)式結(jié)構(gòu)大大簡化了系統(tǒng)的傳動鏈，減少了中間環(huán)節(jié)的能量損耗，提尚了其綜合效率;另一方面，伺服電機多為永磁電機，具備尚功率因數(shù)、尚效率等優(yōu)點。
[0024](5)可靠性高。采用直驅(qū)式結(jié)構(gòu)后，由機床振動和主軸高速轉(zhuǎn)動導(dǎo)致的零件疲勞失效、機件松動、變形、磨損等故障將大為降低，同時泄漏潤滑油的問題將得到很大的改善，對于設(shè)備的調(diào)試、安裝、維護要求也大為降低。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0026]圖2為本實用新型直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭的結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0027]圖3為本實用新型直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭的主視圖。
[0028]圖4為本實用新型直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭的仰視圖。
[0029]圖5為本實用新型水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)橫截面示意圖。
[0030]圖6為本實用新型水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。[0031 ]圖7為本實用新型水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)主視圖。
[0032]圖8為本實用新型中直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭主體的主視圖。
[0033]圖9為本實用新型中直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭主體頂面板的俯視圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0035]如圖1-4所示，本實用新型所提供的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭包括:C軸單元、A軸單元。
[0036]所述A軸單元包括如下結(jié)構(gòu):電主軸(2)安裝在主體(I)的凹槽內(nèi)，通過螺母將第一軸承套(7)固定在主體(I)上，通過螺母將第一軸承(6)固定在電主軸(2)上，連接件(5)連接第一電機(4)與電主軸(2)，連接件(5)兩頭是花鍵，第一電機(4)通過螺母固定在第一軸承套(7)上，由第一電機(4)直接驅(qū)動電主軸(2)，實現(xiàn)A軸擺動±120度。第一側(cè)板(3)卡合安裝在主體(I)上。
[0037]第二軸承套(10)通過螺母固定在主體(I)上，第二軸承(9)安裝在第二軸承套(10)中，并通過螺母將第二軸承(9)固定在電主軸(2)上，水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器(8)安裝在第二軸承
(9)內(nèi)，并通過螺母將水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器(8)固定在電主軸(2)上，從而把電主軸里的水、油、氣等轉(zhuǎn)接出來，與外部連接。第一信號接收器(12)安裝在主體(I)上，起到接收A軸擺動的原點定位作用。這樣就可以實現(xiàn)電主軸上的水、油、氣通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器跟著A軸擺動而各自分路出去和外部連接。
[0038]C軸單元包括如下結(jié)構(gòu):第三軸承(15)固定在連接座(13)內(nèi)，第二信號接收器(14)安裝在連接座(13)內(nèi)，實現(xiàn)C軸原點定位作用?；ㄦI(16)連接主體(I)與第二電機(17)，第二電機(17)安裝在連接座(13)上，再把安裝好的連接座(13)用螺母固定在主體(I)上，使用第二電機(17)工作來實現(xiàn)C軸土 360度旋轉(zhuǎn)。第二側(cè)板(11)卡合安裝在主體(I)上。主體外殼
(18)安裝在主體(I)上部，主體頂面板(19)安裝在主體外殼(18)上。圖8為本實用新型中直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭主體(I)的主視圖。圖9為本實用新型中直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭主體頂面板
(19)的俯視圖。
[0039]本實用新型所提供的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，在銑頭整體結(jié)構(gòu)上，本實用新型選擇叉形結(jié)構(gòu)作為A軸和C軸部分的整體支撐。該結(jié)構(gòu)較偏擺式機構(gòu)而言，具有結(jié)構(gòu)緊湊，剛性大等優(yōu)點。作業(yè)時，主軸(2)驅(qū)動機床主切削運動。第二電機(17)直接驅(qū)動銑頭沿C軸的旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)C軸± 360°回轉(zhuǎn)，第一電機(4)直接驅(qū)動銑頭沿A軸的擺動，實現(xiàn)A軸± 115°擺動。主軸(2)、兩個電機所需氣、液、電管線等均集中布置于銑頭內(nèi)部，不受旋轉(zhuǎn)運動的限制。
[0040]水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器(8)位于A軸單元一側(cè)，如圖5-7所示，所述水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器
(8)包括:固定主件;主體底座，以及順次安裝在主體底座上的五個連接件，五個連接件之間形成四個進水口和五個出水口；四個進水管，所述四個進水管的一端分別連接上述四個進水口，另一端分別穿過所述主體底座連接外部入水管;五個出水管，所述五個出水管的一端分別連接上述五個出水口，另一端分別穿過上述固定主件并分別連接五個固定水嘴。
[0041 ] 對應(yīng)附圖5-7，標記代表的元件如下:
[0042](21)主體底座，(22)第一密封圈，(23)第一軸承件，(24)第二密封圈，(25)主體第一連接件，(26)第三密封圈，(27)第二軸承件，(28)第四密封圈，(30)主體第二連接件，(29)第五密封圈，(31)第三軸承件，(32)第六密封圈，(33)主體第三連接件，(34)第七密封圈，(35)第四軸承件，(37)第八密封圈，(36)主體第四連接件，(38)第九密封圈，(39)第五軸承件，(40)第十密封圈，(41)主體第五連接件，(42)、(43)(44)、(45)、(46)為軸承鋼珠。
[0043]標記(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)、(53)、(54)、(55)為空心不銹鋼連接管，(50)為第一連接管，(49)第二連接管，(48)第三連接管，(47)第四連接管，(51)第六連接管，
(52)第七連接管，(53)第八連接管，(54)第九連接管，(55)第五連接管，(56)固定主件，
(57)、(58)、(59)、(60)、(61)為固定水嘴。
[0044]通過以上結(jié)構(gòu)，本實用新型的水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器(8)中分布有切削吹氣、切削液、主體件入水口(41^2^3^4)、主體件出水口(81、82、83、84、85)，主軸氣封5條管線。
[0045]水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器(8)的安裝方法如下:把第一密封圈(22)放到主體底座(21)的密封槽內(nèi)，把第三密封圈放到主體第一連接件(25)的密封槽上，再裝上第一軸承件(23)，把主體第一連接件裝好的一頭連接主體底座，放進軸承鋼珠(46)固定，從而將主體底座與主體第一連接件連接，以此類推，直至第二、第三、第四、第五主體安裝方法一樣。再用空心不銹鋼連接管(50)、(49)、(48)、(47)從主體底座分別連接到主體件入水口(Al、A2、A3、A4)，實現(xiàn)水從主體底座分四支流到各連接件，定角度旋轉(zhuǎn)，可與主軸A軸同步擺動角度±120度。
[0046]主體件出水口(81、82、83、84、85)通過空心不銹鋼連接管(51)、(52)、(53)、(54)、
(55)連接到固定主件(56)上，再由固定水嘴(57)、(58)、(59)、(60)、(61)分別輸出給外部水管，使外部水管與A軸擺動時起到水管不互絞，不漏水的作用。
[0047]各個主體連接件上加工了環(huán)型槽，每一個環(huán)型槽連接一條管線，從而管線不受運動軸相對轉(zhuǎn)動的影響，槽與槽之間安裝有密封圈，達到旋轉(zhuǎn)密封的作用。其特點如下:
[0048](I)水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器使得水、油、氣管線均布置于銑頭內(nèi)部，各自分開各自旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了水、油、氣的分別進給；
[0049](2)雙擺銑頭運動時，管線與之保持相對靜止或少量的轉(zhuǎn)動，不受運動軸相對轉(zhuǎn)動的影響，確保了線路的可靠性。
[0050]本實用新型旨在用于常規(guī)的X、Y、Z這三個直線坐標運動的龍門機床基礎(chǔ)上，通過伺服電機直接驅(qū)動A、C軸，形成五軸聯(lián)動，實現(xiàn)精密加工，精度可達30弧秒，相當于120分之I度，具有高精密、高轉(zhuǎn)速、體積小、制造成本低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢，可用于銑雕鏜鉆等加工，其主要使用范圍有:模具行業(yè)、汽車工業(yè)、軍工、航空航天、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等行業(yè)使用。
[0051]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若對本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，其特征在于: 所述直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭的結(jié)構(gòu)如下: 電主軸(2)安裝在主體(I)的凹槽內(nèi)，通過螺母將第一軸承套(7)固定在主體(I)上，通過螺母將第一軸承(6)固定在電主軸(2)上，連接件(5)連接第一電機(4)與電主軸(2)，第一電機(4)通過螺母固定在第一軸承套(7)上，第一電機(4)可直接驅(qū)動電主軸(2); 第二軸承套(10)通過螺母固定在主體(I)上，第二軸承(9)安裝在第二軸承套(10)中，并通過螺母將第二軸承(9)固定在電主軸(2)上，水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器(8)安裝在第二軸承(9)內(nèi)，并通過螺母將水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器(8)固定在電主軸(2)上； 第三軸承(15)固定在連接座(13)內(nèi)；花鍵(16)連接主體(I)與第二電機(17)，第二電機(17)安裝在連接座(13)上，連接座(13)用螺母固定在主體(I)上。2.如權(quán)利要求1所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，其特征在于: 所述連接件(5)的兩頭是花鍵。3.如權(quán)利要求1所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，其特征在于: 所述直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭還包括第一側(cè)板(3)和第二側(cè)板(11)，分別卡合安裝在主體(I)的兩個側(cè)面。4.如權(quán)利要求1所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，其特征在于: 所述直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭還包括第一信號接收器(12)，其安裝在主體(I)上。5.如權(quán)利要求1所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，其特征在于: 所述直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭還包括第二信號接收器(14)，其安裝在連接座(13)內(nèi)。6.如權(quán)利要求1所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，其特征在于: 所述直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭還包括主體外殼(18)，其安裝在主體(I)上部，主體頂面板(19)安裝在主體外殼(18)上。7.如權(quán)利要求1所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，其特征在于: 所述水油氣旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器(8)包括:固定主件；主體底座，以及順次安裝在主體底座上的五個連接件，五個連接件之間形成四個進水口和五個出水口；四個進水管，所述四個進水管的一端分別連接上述四個進水口，另一端分別穿過所述主體底座并連接外部入水管;五個出水管，所述五個出水管的一端分別連接上述五個出水口，另一端分別穿過上述固定主件并分別連接五個固定水嘴。8.如權(quán)利要求7所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，其特征在于: 所述主體底座與連接件之間，以及各個連接件之間通過密封圈、軸承件和軸承鋼珠相結(jié)合的方式固定連接在一起。9.如權(quán)利要求7所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，其特征在于: 所述進水口和出水口上均具有環(huán)形槽，所述進水管和出水管均安裝在所述環(huán)型槽內(nèi)。10.如權(quán)利要求9所述的直驅(qū)式AC軸雙擺銑頭，其特征在于: 所述環(huán)形槽之間安裝有密封圈。
【文檔編號】B23C9/00GK205629496SQ201620434902
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】葛輝輝
【申請人】葛輝輝