CN111230522A

CN111230522A - 可移动五轴联动摇摆头装置

Info

Publication number: CN111230522A
Application number: CN202010136129.0A
Authority: CN
Inventors: 李宇飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2020-06-05

Abstract

本发明公开了一种可移动五轴联动摇摆头装置，该装置包括主轴单元、静压轴承单元、油压环抱刹车单元、凸轮传动单元、轴向进给单元。通过不同系列单元协同运作，从而解决了五轴联动加工中心三维曲面切削当中的高刚性和高精度问题，有效的提高了机床的使用寿命和精度，并且可以在一个轴向移动，实现了模组化的装配。

Description

可移动五轴联动摇摆头装置

技术领域

本发明涉及五轴联动车铣复合摇摆头装置技术领域，具体来说，涉及一种可移动五轴联动摇摆头装置。

背景技术

目前五轴联动机床摇摆头主要采用齿轮，涡轮蜗杆，力矩电机等方式，最大的问题在于不能应用于重切削以及精度问题，重切削全部需要进口欧洲产品。

现有产品大多采用转台加加工主轴的方法，里面多采用转台轴承或者圆锥滚子轴承，因为原材料强度，轴承间隙等原因造成产品刚性不足，传动部件容易磨损并且磨损后无法修复，寿命短，造价高。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种可移动五轴联动摇摆头装置，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种可移动五轴联动摇摆头装置，该装置包括主轴单元，所述主轴单元包括电主轴、主轴固定本体、进线口、偏心调整轴承组件、管线通道，所述主轴单元与静压轴承单元连接，所述静压轴承单元包括静压轴承内置装置、静压轴承外置装置，所述静压轴承内置装置包括密封件、压力油槽、下腔油道，所述下腔油道下方设有深腔，所述深腔下方设有浅腔，所述浅腔下方设有轴向回油槽，所述轴向回油槽一侧设有静压固定调节螺母，所述静压轴承外置装置包括静压本体、本体、回油口、静压油入口，所述静压油入口一侧设有螺母支撑构件，所述螺母支撑构件一侧设有静压出口，所述静压轴承单元与油压环抱刹车单元连接，所述油压环抱刹车单元包括密封单元、油压通道、刹车环、轴承座一、进给丝杆，所述油压环抱刹车单元与凸轮传动单元连接，所述凸轮传动单元包括静压轴承支撑构件、凸轮传动组件、导轨滑块，所述凸轮传动组件包括分度盘，所述分度盘外侧设有滚子轴承，所述分度盘与所述滚子轴承固定连接，所述滚子轴承外侧设有传动凸轮，所述滚子轴承与所述传动凸轮滚动连接，所述凸轮传动单元与轴向进给单元连接。

进一步的，所述主轴单元为摇摆电主轴单元。

进一步的，所述密封件为四个。

进一步的，所述轴向回油槽为两个。

进一步的，所述下腔油道为P₀防腐管道。

进一步的，所述螺母支撑构件为两个。

进一步的，所述轴向进给单元由轴向进给丝杆支撑单元、伺服驱动电机、直线导轨、联轴器、轴承座二组成。

进一步的，所述伺服驱动电机为双伺服同步双驱动。

本发明的有益效果：通过不同系列单元协同运作，从而使得具有以下优点：

（1）采用凸轮滚子式传动，获得了高精度的传动，实现了大扭矩驱动，高的传动刚性；

（2）该装置比蜗轮蜗杆的寿命长，刚性更足；

（3）同扭矩下比齿轮的也生节省空间，刚性也更强；

（4）成本比力矩电机低，更适用用于复杂的加工条件下；

（5）特有的新型环抱刹车装置，刹车力更大，更稳定，克服了现在环抱刹车的不稳定性；

（6）采用高端设备才会使用的静压轴承，克服了现有轴承承载力小，容易磨损，间隙大的问题，使得整体机构刚性更强，稳定性更高，寿命更长；

（7）滚子凸轮传动刚性更强，传动效率更高，一旦出现磨损，简单调整即可恢复精度，如果出现装机滚子凸轮传动不能实现自锁，撞击力最终是反馈到电机，电机收到外部的传动扭矩会停机报警，有效的保护了机床不受损伤，即便撞击也能完好运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的可移动五轴联动摇摆头装置剖视图；

图2是根据本发明实施例所述的可移动五轴联动摇摆头装置结构图；

图3是根据本发明实施例所述的油压环抱刹车单元剖视图；

图4是根据本发明实施例所述的凸轮传动单元剖视图；

图5是根据本发明实施例所述的凸轮传动组件剖视图；

图6是根据本发明实施例所述的可移动五轴联动摇摆头装置俯视剖视图；

图7是根据本发明实施例所述的轴向进给单元剖视图；

图中：1、主轴单元，2、静压轴承单元，3、油压环抱刹车单元，4、凸轮传动单元，5、轴向进给单元，6、静压油入口，7、螺母支撑构件，8、静压出口，9、油压通道，10、密封单元，11、刹车环，12、静压轴承支撑构件，13、凸轮传动组件，14、分度盘，15、滚子轴承，16、传动凸轮，17、偏心调整轴承组件，18、轴向进给丝杆支撑单元，19、伺服驱动电机，20、轴承座一，21、进给丝杆，22、导轨滑块，23、直线导轨，24、联轴器，25、轴承座二，26、管线通道，27、回油口，28、静压本体，29、本体，30、静压固定调节螺母，31、主轴固定本体，32、电主轴，33、进线口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-7所示，根据本发明实施例所述的可移动五轴联动摇摆头装置，包括主轴单元1，所述主轴单元1包括电主轴32、主轴固定本体31、进线口33、偏心调整轴承组件17、管线通道26，所述主轴单元1与静压轴承单元2连接，所述静压轴承单元2包括静压轴承内置装置、静压轴承外置装置，所述静压轴承内置装置包括密封件、压力油槽、下腔油道，所述下腔油道下方设有深腔，所述深腔下方设有浅腔，所述浅腔下方设有轴向回油槽，所述轴向回油槽一侧设有静压固定调节螺母30，所述静压轴承外置装置包括静压本体28、本体29、回油口27、静压油入口6，所述静压油入口6一侧设有螺母支撑构件7，所述螺母支撑构件7一侧设有静压出口8，所述静压轴承单元2与油压环抱刹车单元3连接，所述油压环抱刹车单元3包括密封单元10、油压通道9、刹车环11、轴承座一20、进给丝杆21，所述油压环抱刹车单元3与凸轮传动单元4连接，所述凸轮传动单元4包括静压轴承支撑构件12、凸轮传动组件13、导轨滑块22，所述凸轮传动组件13包括分度盘14，所述分度盘14外侧设有滚子轴承15，所述分度盘14与所述滚子轴承15固定连接，所述滚子轴承15外侧设有传动凸轮16，所述滚子轴承15与所述传动凸轮16滚动连接，所述凸轮传动单元4与轴向进给单元5连接。

在本发明的一个具体实施例中，所述主轴单元1为摇摆电主轴单元。

在本发明的一个具体实施例中，所述密封件为四个。

在本发明的一个具体实施例中，所述轴向回油槽为两个。

在本发明的一个具体实施例中，所述下腔油道为P₀防腐管道。

在本发明的一个具体实施例中，所述螺母支撑构件7为两个。

在本发明的一个具体实施例中，所述轴向进给单元5由轴向进给丝杆支撑单元18、伺服驱动电机19、直线导轨23、联轴器24、轴承座二25组成。

在本发明的一个具体实施例中，所述伺服驱动电机19为双伺服同步双驱动。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

一、静压轴承单元2

采用静力润滑的滑动轴承称为静压轴承。静力润滑与动力润滑原理不同，静压轴承由外部的润滑油泵提供压力油来形成压力油膜，以承受载荷。虽然许多动压轴承亦用润滑油泵供给压力油，但其性质是不同的，最明显的是供油压力不同，静压轴承的供油压力比动压轴承高的多。

静压轴承的主要特点之一，是在完全静止的状态下，也能建立起承载油膜，能保证在启动阶段摩擦副两表面也没有直接接触，这在动压轴承是绝对不可能的。

因此，启动采用静压轴承的转子时，必须先启动静压润滑***。

静压轴承在运转中，由于摩擦副有相对运动，故亦可能产生动压效应，当动压效应达到一定份额时，轴承成为动静压混合轴承。

静压单元的采用，有效的提高了轴承的承载力，提高了加工精度，提高了使用寿命，使机床的精度和寿命得到有效的保证。

二、油压环抱刹车单元3

油压环抱刹车具有刹车力大，稳定，结构紧凑的特点，现在的环抱都是依靠材料压力变形实现抱死刹车，会有刹车力不均匀的情况，改进的新型环抱克服这个问题使得刹车力更大，受力更均匀，精度更稳定。

三、凸轮传动单元4

采用先进的凸轮传动单元4，获得了高的传动精度；

1.全程零背隙，并且是有刚性的真实零背隙，不会因为受力而产生弹性变形；

2.输入轴采用偏心套支撑，在精度磨损后通过简单的调整即可恢复精度；

3.输出轴与输出轴垂直安装更加节省空间；

4. 滚子轴承15与传动凸轮16传动是纯滚动传动，传动效率高，不能自锁，即便收到外力撞击超过承载力由于不能自锁，减速机会反向旋转，伺服电机由于反向旋转而报警停机，并不会造成太大的机械损伤，从而更加有效的保护了机构的精度和寿命；

5. 分度盘14与传动凸轮16采用包络的方式，大于100度的包络角度，同时至少采用五个及以上的滚子轴承15与凸轮曲面接触传动，大大增加了传动的扭矩，同时也增加了传动的刚性，这些特性是普通的齿轮与蜗轮蜗杆无法比拟的优势；

6.创新的偏心调整单元，采用三片式组合轴承，加轴向调整套的方式，使得偏心调整更加简单，更加模组化，装配的同心度保证的更好，轴向间隙更小，精度更高的优点，大大降低了对装配技术工的要求。

四、轴向进给单元5

采用先进的双伺服同步双驱（也可以根据客户要求采用单伺服驱动），具有间隙自动可调的优势，丝杆跟螺母使用一段时间后就会产生间隙，如果产生间隙时通过驱动器的补偿就可以恢复精度，方便快捷，精度可以长时间保证优势明显。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过不同系列单元协同运作，从而使得具有以下优点：

（2）该装置比蜗轮蜗杆的寿命长，刚性更足；

（3）同扭矩下比齿轮的也生节省空间，刚性也更强；

（4）成本比力矩电机低，更适用用于复杂的加工条件下；

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种可移动五轴联动摇摆头装置，其特征在于，包括主轴单元（1），所述主轴单元（1）包括电主轴（32）、主轴固定本体（31）、进线口（33）、偏心调整轴承组件（17）、管线通道（26），所述主轴单元（1）与静压轴承单元（2）连接，所述静压轴承单元（2）包括静压轴承内置装置、静压轴承外置装置，所述静压轴承内置装置包括密封件、压力油槽、下腔油道，所述下腔油道下方设有深腔，所述深腔下方设有浅腔，所述浅腔下方设有轴向回油槽，所述轴向回油槽一侧设有静压固定调节螺母（30），所述静压轴承外置装置包括静压本体（28）、本体（29）、回油口（27）、静压油入口（6），所述静压油入口（6）一侧设有螺母支撑构件（7），所述螺母支撑构件（7）一侧设有静压出口（8），所述静压轴承单元（2）与油压环抱刹车单元（3）连接，所述油压环抱刹车单元（3）包括密封单元（10）、油压通道（9）、刹车环（11）、轴承座一（20）、进给丝杆（21），所述油压环抱刹车单元（3）与凸轮传动单元（4）连接，所述凸轮传动单元（4）包括静压轴承支撑构件（12）、凸轮传动组件（13）、导轨滑块（22），所述凸轮传动组件（13）包括分度盘（14），所述分度盘（14）外侧设有滚子轴承（15），所述分度盘（14）与所述滚子轴承（15）固定连接，所述滚子轴承（15）外侧设有传动凸轮（16），所述滚子轴承（15）与所述传动凸轮（16）滚动连接，所述凸轮传动单元（4）与轴向进给单元（5）连接。

2.根据权利要求1所述的可移动五轴联动摇摆头装置，其特征在于，所述主轴单元（1）为摇摆电主轴单元。

3.根据权利要求1所述的可移动五轴联动摇摆头装置，其特征在于，所述密封件为四个。

4.根据权利要求1所述的可移动五轴联动摇摆头装置，其特征在于，所述轴向回油槽为两个。

5.根据权利要求1所述的可移动五轴联动摇摆头装置，其特征在于，所述下腔油道为P₀防腐管道。

6.根据权利要求1所述的可移动五轴联动摇摆头装置，其特征在于，所述螺母支撑构件（7）为两个。

7.根据权利要求1所述的可移动五轴联动摇摆头装置，其特征在于，所述轴向进给单元（5）由轴向进给丝杆支撑单元（18）、伺服驱动电机（19）、直线导轨（23）、联轴器（24）、轴承座二（25）组成。

8.根据权利要求7所述的可移动五轴联动摇摆头装置，其特征在于，所述伺服驱动电机（19）为双伺服同步双驱动。