CN102009219A - A轴自动交换式a/c轴双摆角数控万能铣头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种A轴自动交换式A/C轴双摆角数控万能铣头，其结构由C轴单元、A轴单元组成，C轴单元的前端设有前端连接件，A轴单元为U型叉体结构，所述的前端连接件的前端面上设置4～20个液压公快换接头和4个液压拉钉，每个液压拉钉上都设有一个调整垫片，在C轴电气支架上，圆周分布4个电气母快换接头，在前端连接件的外圆周设有上齿盘；所述的A轴单元的U型叉体后端设有下齿盘，并与上齿盘啮合，U型叉体后端面上设置4～20个液压母快换接头和4个拉钉缸，U型叉体上端的A轴电气支架上，圆周分布4个电气公快换接头。该万能铣头实现A轴单元与C轴单元气、液、电的快速交换，提高了加工生产效率和扩大了五轴加工中心的加工范围。

Description

A轴自动交换式A/C轴双摆角数控万能铣头

技术领域

本发明涉及一种A轴自动交换式A/C轴双摆角数控万能铣头，用于五轴数控加工中心中，更具体地说，是通过标准快换接口的设计实现多个带有不同性能主轴的A轴单元与通用的C轴单元自由快换组合的一种新的A/C轴双摆角数控万能铣头结构。

背景技术

A/C轴双摆角数控万能铣头在五轴数控机床中是第一关键部件，广泛用于现代模具和飞机结构件加工制造所用的五轴加工中心之上，但完成模具或飞机结构件的加工需要经历毛坯整体的粗加工、自由曲面成型以及精加工等一系列复杂的工艺过程，据统计，五轴铣削过程只占整个加工过程的3％-5％，而高速铣削电主轴单元的使用率也只有5％左右，因此，加工过程中为了一次装夹就能完成所有的工序，A/C轴双摆角数控万能铣头需要不断的更换具有不同主轴单元的A轴单元，才能满足整体加工工艺过程的需要；除此之外五轴加工中心加工具有不同材料的零件也需要更换不同的主轴单元，如加工钛合金材料的零件需要低速、大扭矩的主轴单元，而加工铝合金材料的零件，需要高速、低扭矩的主轴单元，因此，不具有交换A轴单元功能的A/C轴双摆角数控万能铣头显然无法满足一次装夹完成加工的要求，加工效率低，加工精度难以保证，多台机床组合加工，也必然会带来不必要的浪费。

传统的解决方法是设计出可以手动更换A轴单元的A/C轴双摆角数控万能铣头，用螺钉连接的方法，将A轴单元固连在C轴单元之上，虽然手动更换A轴单元具有刚性好、可靠性高的特点，但是手动更换效率低下，无法适应现在加工制造过程中的高节拍、高效率的加工要求，近年来随着快换技术的发展，拉钉和快换接头的可靠性大为提高，手动更换A轴单元的设计理念也逐渐被淘汰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种A轴自动交换式A/C轴双摆角数控万能铣头，该万能铣头实现A轴单元与C轴单元气、液、电的快速交换，使五轴加工过程在一次装夹的条件下，即可完成所有的加工工序，显著的提高的加工生产效率和扩大了五轴加工中心的加工范围。

为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种A轴自动交换式A/C轴双摆角数控万能铣头，由C轴单元和A轴单元组成，C轴单元的前端设有前端连接件；A轴单元为U型叉体结构，所述的前端连接件的前端面上，圆周方向上设置4～20个液压公快换接头和4个液压拉钉，每个液压拉钉上都设置有一个调整垫片，在C轴单元内圆周的C轴电气支架上，圆周分布4个电气母快换接头，在前端连接件的外圆周设有上齿盘；所述的A轴单元的U型叉体后端的外圆周上还设有下齿盘，下齿盘与所述的C轴单元的上齿盘啮合，U型叉体后端面上，圆周方向上设置4～20个液压母快换接头和4个拉钉缸，其位置与C轴单元的液压公快换接头和液压拉钉的位置对应，U型叉体上端内圆周的A轴电气支架上，圆周分布4个电气公快换接头，其位置与C轴单元的电气母快换接头对应。

所述的A轴单元的U型叉体的后端面上还设有2个导向销；所述的C轴单元的前端连接件的前端面上，还设有2个销钉孔，其位置与所述的导向销对应。

所述的A轴单元的U型叉体的后端面和C轴单元的前端连接件的前端面上，分别设有弧形排水槽，液压母快换接头和液压公快换接头分别置于弧形排水槽内。

A轴单元的两端面分别设有一对支架，每个支架的下端面设有定位销孔。

该A轴自动交换式A/C轴双摆角数控万能铣头，采用液压快换接头、液压拉钉、电气快换接头和端齿盘的自动交换接口结构，实现A轴单元与C轴单元之间的快速连接。

A轴单元与C轴单元的端面还设有导向销和销钉孔，能够使A轴单元与C轴单元连接时各接头准确定位。

在A轴单元与C轴单元的端面还设有弧形排水槽，在快换过程中即使有少量的液体泄漏，也可通过卸油口将其排出，以减少对其它结构的污染。

A轴单元的两端面分别设有一对支架，每个支架的前端面设有定位销孔，以便于A轴单元在不使用时放入到头库中，与头库的定位销配合。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是A轴单元标准快换接口示意图；

图3是C轴单元标准快换接口示意图；

图4是本发明总体结构的仰视图。

图中，04-上齿盘，05-下齿盘，07-A轴回转中心线，11-U型叉体，12-前端连接件，13-C轴回转中心线，14-电气公快换接头，15-弧形排水槽，16-液压母快换接头，17-导向销，18-拉钉缸，19-液压公快换接头，20-电机母快换接头，21-调整垫片，22-液压拉钉，23-销钉孔，24-定位销孔，25-C轴电气支架，26-A轴电气支架，27-支架。

具体实施方式

如图1所示，一种A轴自动交换式A/C轴双摆角数控万能铣头，由C轴单元和A轴单元组成，该C轴单元可实现绕C轴回转中心线13回转±360°的运动，其前端设有前端连接件12；A轴单元为U型叉体11结构，该铣头可实现与A轴回转中心线07垂直方向±110°范围内的回转运动。如图3所示，所述的前端连接件12的前端面上，圆周方向上设置16个液压公快换接头19和4个液压拉钉22，液压公快换接头19的数量根据A轴单元的功能来决定，其数量在4～20个范围内，所述的4个液压拉钉22为同一组油路供油可同时松开及夹紧，为齿盘提供拉紧力，并能保证连接刚性，液压拉钉22同时具有自锁功能，能保证***掉电后的A轴单元的安全性，每个液压拉钉22上都设置有一个调整垫片21，可调节齿盘和液压拉钉间轴向的相对位置关系。在C轴单元内圆周的C轴电气支架25上，圆周分布4个电气母快换接头20，在前端连接件12的外圆周设有上齿盘04；如图2所示，所述的A轴单元中的U型叉体11跟A轴单元中的两个并联的力矩电机的定子相连，U型叉体11后端的外圆周上还设有下齿盘05，下齿盘05与所述的C轴单元的上齿盘04啮合，U型叉体11后端面上，圆周方向上设置16个液压母快换接头16和4个拉钉缸18，其位置与C轴单元的液压公快换接头19和液压拉钉22的位置对应，U型叉体11上端内圆周的A轴电气支架26上，圆周分布4个电气公快换接头14，其位置与C轴单元的电气母快换接头20对应，这样当A轴单元与C轴单元接触时，即可实现快速连接。其中所述的4对电气快换接头14、20中2个接头为动力电缆快换插头，另外2个电气快换接头为信号电缆快换插头，从而实现电气的快速连接。

所述的A轴单元的U型叉体11的后端面上还设有2个导向销17，并在圆周方向上成90°排列，其排列方式也可任意设计；所述的C轴单元的前端连接件12的前端面上，还设有2个销钉孔23，其位置与所述的导向销17对应，以保证液压快换接头和电气快换接头连接的正确性和可靠型。

如图2和3所示，所述的A轴单元的U型叉体11的后端面和C轴单元的前端连接件12的前端面上，分别设有弧形排水槽15，液压母快换接头16和液压公快换接头19分别置于弧形排水槽15内。

A轴单元的两端面分别设有一对支架23，每个支架27的前端面设有定位销孔24，以便于A轴单元在不使用时放入到头库中，与头库的定位销配合。

其具体的工作过程是：首先，多个A轴单元均通过支架27平放于头库之中，当需要更换A轴单元时，加工中心首先定位头库中空闲A轴单元位置，并使电主轴08回到0°角位置，滑枕带动摆头缓慢下落，使头库支架上的定位销准确***到A轴单元的4轴单元定位销孔24其中的2个中，待A轴单元落稳之后，A、C轴单元之间的标准接口中的4个液压拉钉22中通入液压油，使4个液压拉钉22同时松开，松开后，滑枕带动C轴单元缓慢上移，利用重力使A轴单元与C轴单元脱开，上齿盘04与下齿盘05脱开后，电气快换接头和液压快换接头也接着脱开，滑枕继续上移直至导向销17脱开并且使C轴单元上升到安全高度，然后滑枕带动C轴单元平移并定位至所需另一个A轴单元坐标位置，滑枕带动C轴单元下移，首先A轴单元的2个导向销17与C轴单元的导向销孔接触，使液压快换接头和电气快换接头准确定位，C轴单元继续下移，使电气快换接头接合，之后液压快换接头接合，C轴单元继续下移直至上齿盘04和下齿盘05相互啮合，此时，4个液压拉钉22中通入液压油，同时作用，拉紧齿盘，并利用齿盘的自动定心功能使A轴单元和C轴单元精确定位并牢固的接合在一起，完成换头过程。

综上所述，仅为本专利最佳的具体实施方式，但本专利的保护范围不应只局限于此，任何本领域内的技术人员在本专利披露的结构上加以同等替换和改变均应涵盖在本专利的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种A轴自动交换式A/C轴双摆角数控万能铣头，由C轴单元和A轴单元组成，C轴单元的前端设有前端连接件(12)；A轴单元为U型叉体(11)结构，其特征在于：所述的前端连接件(12)的前端面上，圆周方向上设置4～20个液压公快换接头(19)和4个液压拉钉(22)，每个液压拉钉(22)上都设置有一个调整垫片(21)，在C轴单元内圆周的C轴电气支架(25)上，圆周分布4个电气母快换接头(20)，在前端连接件(12)的外圆周设有上齿盘(04)；所述的A轴单元的U型叉体(11)后端的外圆周上还设有下齿盘(05)，下齿盘(05)与所述的C轴单元的上齿盘(04)啮合，U型叉体(11)后端面上，圆周方向上设置4～20个液压母快换接头(16)和4个拉钉缸(18)，其位置与C轴单元的液压公快换接头(19)和液压拉钉(22)的位置对应，U型叉体(11)上端内圆周的A轴电气支架(26)上，圆周分布4个电气公快换接头(14)，其位置与C轴单元的电气母快换接头(20)对应。

2.如权利要求1所述的A轴自动交换式A/C轴双摆角数控万能铣头，其特征在于：所述的A轴单元的U型叉体(11)的后端面上还设有2个导向销(17)；所述的C轴单元的前端连接件(12)的前端面上，还设有2个销钉孔(23)，其位置与所述的导向销(17)对应。

3.如权利要求1或2所述的A轴自动交换式A/C轴双摆角数控万能铣头，其特征在于：所述的A轴单元的U型叉体(11)的后端面和C轴单元的前端连接件(12)的前端面上，分别设有弧形排水槽(15)，液压母快换接头(16)和液压公快换接头(19)分别置于弧形排水槽(15)内。

4.如权利要求1或2所述的A轴自动交换式A/C轴双摆角数控万能铣头，其特征在于：A轴单元的两端面分别设有一对支架(27)，每个支架(27)的下端面设有定位销孔(24)。

5.如权利要求3所述的A轴自动交换式A/C轴双摆角数控万能铣头，其特征在于：A轴单元的两端面分别设有一对支架(27)，每个支架(27)的下端面设有定位销孔(24)。

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