CN2827621Y - 主传动驱动型ac轴自动分度铣头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种主要用于数控铣床的主传动驱动型AC轴自动分度铣头，它是由铣头座部分和铣头壳部分组成，铣头下座通过可伸缩机构和离合装置与铣头上座内的垂直主传动轴连接，实现铣头下座在C轴方向上的分度旋转；铣头壳与铣头下座活动连接，铣头壳是通过另一套可伸缩机构和离合装置与铣头下座内的水平主传动轴连接，实现铣头壳在A轴方向上的分度旋转，从而实现A、C轴方向的分度最终由机床主传动驱动，省去了A、C轴单独的电机，降低了成本。本实用新型分度结合面采用了鼠牙盘定位副，保证了定位的准确和牢固；本实用新型中还安装有检测装置，可检测分度角度和离合装置的结合、分离情况。
Description
(一)技术领域：
本实用新型涉及一种机床设备的动力头，特别是一种数控铣床上使用的主传动驱动型AC轴自动分度铣头。
(二)背景技术：
在数控铣床上利用工作台的X、Y向和固定铣头的Z向运动可以实现空间三轴三联动加工。为使数控铣床加工中铣头主轴指向各种空间角度方向，满足空间各种角度的加工需求，实现五轴控制三轴联动加工，现在的数控铣床设备中特别是在大型数控龙门铣床上已开始使用一种AC轴自动分度的铣头。这种AC轴自动分度铣头在A轴方向和C轴方向的分度运动是由铣头内的A、C轴电机分别驱动来实现的。由于增设了两个驱动电机，造成了结构的复杂和维修的难度，同时还增加了成本。
(三)实用新型内容：
本实用新型提供了一种主传动驱动型AC轴自动分度铣头，其主要目的是解决铣头在A轴方向和C轴方向的旋转分度问题，在这种主传动驱动型AC轴自动分度铣头中不用专门的A、C轴电机也能实现A、C轴的自动分度。
主传动驱动型AC轴自动分度铣头，包括铣头座和铣头壳，铣头座分铣头上座和铣头下座，铣头上座与机架，即基础件固联，铣头上座内安装有贯穿的垂直主传动轴，垂直主传动轴的顶端与机架内的主传动机构相连，垂直主传动轴的底端固联着伞齿轮；铣头下座的上端与铣头上座的下端活动连接，铣头下座可绕铣头上座的垂直C轴在水平面内转动，铣头下座内安装有贯穿的水平主传动轴，水平主传动轴前端固联着伞齿轮，水平主传动轴上也连接着伞齿轮，该伞齿轮与垂直主传动轴底端的伞齿轮形成相啮合的伞齿轮副；铣头壳与铣头下座的前端活动连接，铣头壳可绕铣头下座的水平A轴在垂直面内转动，铣头壳内安装有主轴组件，主轴组件的主轴贯穿于铣头壳内，主轴组件的主轴上固联着伞齿轮，该伞齿轮与水平主传动轴前端固联着的伞齿轮形成相啮合的伞齿轮副；其特征在于：铣头下座通过伸缩机构和C轴离合装置与垂直主传动轴连接，铣头壳通过伸缩机构和A轴离合装置与水平主传动轴连接；本实用新型的这种结构是利用机床的主传动机构带动垂直主传动轴、水平主传动轴旋转来驱动A、C轴的分度运动，从而省去了AC轴单独的驱动电机。
铣头下座与铣头上座内的垂直主传动轴连接的伸缩机构结构可以有多种形式，较为简单的结构形式之一是由C轴定位鼠牙盘、C轴活塞套、C轴连接套、C轴油缸、C轴弹性元件组成，其中C轴连接套可旋转地套装在垂直主传动轴上，C轴连接套的下端与铣头下座的上端固联，C轴连接套的上端与C轴离合装置的一个结合面固联，C轴离合装置相对应的另一结合面与垂直主传动轴固联，同时C轴连接套还卡压在固装的C轴弹性元件上，C轴活塞套套压在C轴连接套上，C轴活塞套与固装的C轴油缸连接，C轴定位鼠牙盘分别对应固联在铣头下座与铣头上座的连接面上。在不受力的状态下，C轴弹性元件顶压C轴连接套回位，C轴连接套拉动铣头下座上压，C轴定位鼠牙盘定位副上下啮合，铣头上座的下端与铣头下座上端紧贴相互固定保持当时的分度角度，此时C轴离合装置的两个结合面分离；需要分度时，垂直主传动轴回零，C轴油缸进油，C轴油缸带动C轴活塞套向下运动，C轴活塞套推动C轴连接套向下伸出，C轴定位鼠牙盘定位副脱离，铣头上座的下端与铣头下座上端相互分离，此时C轴离合装置结合，通过结合的C轴离合器，垂直主传动轴缓慢旋转时带动C轴连接套和与之固联的铣头下座同步旋转，铣头下座与上座之间相互回转分度。分度完毕C轴油缸回油，在C轴弹性元件的作用下铣头下座回缩，C轴定位鼠牙盘啮合，同时C轴离合装置脱开。
铣头壳与铣头下座内的水平主传动轴连接的伸缩机构也可以有多种形式，较为简单的结构形式之一由A轴定位鼠牙盘、A轴活塞套、A轴连接套、A轴油缸、A轴弹性元件、A轴传动轴组成，其中A轴连接套可旋转地套装在水平主传动轴上，A轴连接套的一端与铣头壳固联，A轴活塞套套卡在A轴连接套上，同时A轴活塞套还卡压在固装的A轴弹性元件上，A轴活塞套还与固装的A轴油缸连接，水平主传动轴为中空轴套，A轴传动轴可旋转地插在水平主传动轴中心轴孔内，A轴传动轴的前端与铣头壳的前端相固联，连接结构之一为在A轴传动轴伸出铣头下座外的端头处有孔，主轴组件的主轴穿过该孔，实现A轴传动轴与铣头壳的前端相固联。A轴传动轴的另一端与A轴离合装置的一个结合面固联，A轴离合装置的另一结合面与水平主传动轴固联，A轴定位鼠牙盘分别对应固联在铣头下座与铣头壳的连接面上。在不受力的状态下，A轴弹性元件顶压A轴活塞套，A轴活塞套带动A轴连接套回缩，拉紧铣头壳靠于铣头下座，铣头壳与铣头下座连接面上的A轴定位鼠牙盘啮合定位，铣头壳与铣头下座相对固定保持当时的分度角度，此时的A轴离合装置分离；需要分度时，主传动轴回零，A轴油缸进油推动A轴活塞套压缩A轴弹性元件，同时A轴活塞套带动A轴连接套向前运动，致使铣头壳与铣头下座之间的A轴定位鼠牙盘脱离，A轴离合装置结合，水平主传动轴缓慢旋转时带动A轴传动轴旋转，A轴传动轴带动铣头壳同步旋转，铣头壳与铣头下座相对回转分度，分度完毕A轴油缸回油，在A轴弹性元件的作用下铣头壳回缩，A轴定位鼠牙盘啮合定位。
C轴离合装置和A轴离合装置可以选用内外齿离合器、或者摩擦离合器或者选用电磁离合器，当C轴离合装置和A轴离合装置为内外齿离合器时，离合器的结合面分别为内齿轮和外齿轮。在上述离合装置的安装方式中，C轴内外齿离合器的内齿轮与C轴连接套固联，C轴内外齿离合器的外齿轮与垂直主传动轴固联；A轴内外齿离合器的内齿轮与A轴传动轴固联，A轴内外齿离合器的外齿与水平主传动轴固联，A轴内外齿离合器也可反向安装。
A轴定位鼠牙盘和C轴定位鼠牙盘的齿数要根据最小的分度单位而定，根据鼠牙盘的结构特点，当其最小的分度单位为1度时，鼠牙盘端面圆周上的齿数是360个，也可将最小的分度单位设定为2.5度、5度、10度或者其它度数，鼠牙盘端面圆周上的齿数等于360度除以最小分度单位的商。
主传动驱动型AC轴自动分度铣头AC轴的分度运动由数控***发出指令，控制水平主传动轴或垂直主传动轴带动A轴或C轴按设定度数旋转，为了保证分度精度，有必要对水平主传动轴或垂直主传动轴的旋转分度进行检测。方法之一是将记录旋转角度的反馈装置通过旋转分度传递机构与垂直主传动轴相连接，旋转分度传递机构分别与反馈装置和垂直主传动轴同轴固联，旋转分度传递机构可为皮带相连接的皮带轮或是相互啮合的齿轮；以上C轴旋转分度检测装置的设置可对A、C轴旋转进行检测，反馈装置可以是编码器；另外，也可以在上述基础上再对A轴进行单独检测，最简单的方法是在A轴传动轴上设置A轴编码器；反馈装置或者A轴编码器都能将检测的结果反馈给数控***，数控***根据反馈数据可对分度结果进行修正，满足了分度精度的要求。
除了对分度精度进行检测外，还有必要对离合装置的工作情况进行监测，方法之一是在A轴离合装置和铣头下座内分别固装A轴检测探头和与之配合的检测装置，在C轴离合装置和铣头上座内分别固装C轴检测探头和与之配合的检测装置，离合装置结合、分离到位时，检测相应的信号。
以上所述C轴弹性元件和A轴弹性元件均为碟形弹簧。
本实用新型的优点：1.应用主传动动力来驱动主传动驱动型A、C轴自动分度铣头的A、C轴，实现了A、C轴的自动分度，省去了A、C轴的两个电机，降低了成本。2.A、C轴的伸缩机构和离合装置都内设于主传动驱动型AC轴自动分度铣头中，使其成为一个整套独立部件，分度运动可靠，装配工艺性和维护工艺性好。3.实现A、C轴两个轴均可按确定的最小分度单位自动分度，从而使铣头主轴指向各种空间角度方向。4.本实用新型可作为万能五轴铣头使用，故也简称为3+2自动万能铣头或假五轴铣头。
(四)附图说明：
图1是本实用新型一种实施案例的结构示意图。
(五)具体实施方式：
在如图1所示的一种实施案例中，主传动驱动型AC轴自动分度铣头由铣头座和铣头壳2组成，而铣头座分为铣头上座3和铣头下座1，铣头上座3向上与机架固联，垂直主传动轴23垂直贯穿安装在铣头上座3内，垂直主传动轴23的顶部与机架内的主传动机构连接，其下端固联有一个伞齿轮；C轴连接套22可转动的套装在垂直主传动轴23上，为使转动灵活，C轴连接套22与垂直主传动轴23之间可安装上轴承，C轴连接套22的上端固联着C轴离合装置12的内齿轮，垂直主传动轴23上部分固联着C轴离合装置12的外齿轮，C轴连接套22的下端连接在铣头下座1的上端处；C轴活塞套18套装在C轴连接套22上，C轴活塞套18的一个端面压在C轴连接套22的下端端面上；C轴弹性元件11套装在C轴活塞套18外并置于油缸10上；C轴油缸10固联在铣头上座3上；C轴连接套22下端面与铣头下座1固联，C轴定位鼠牙盘9分别固联于铣头下座1上端与铣头上座3下端相对回转的连接端面上。上述结构中，C轴定位装置9、C轴连接套22、C轴活塞套18、C轴弹性元件11、C轴油缸10构成了一套脱开、复位、定位机构(简称伸缩机构)。
反馈装置15上同轴固联安装一个皮带轮，在相对应的位置处，一个同样大小的皮带轮同轴固联于垂直主传动轴23上，两个皮带轮之间由皮带连接，为防止打滑，最好使用齿形皮带；C轴连接套22上安装有探头，以检测C轴离合装置12的结合、分离情况。
为中空轴套的水平主传动轴16水平安装在铣头下座1内，水平主传动轴16的前端处固装有一个伞齿轮传动副，水平主传动轴16的后部同轴固联着A轴离合装置7的外齿轮，在与垂直主传动轴23的底端相对应的水平主传动轴16上固联安装着一伞齿轮，该伞齿轮与垂直主传动轴23下端的伞齿轮啮合；A轴连接套26可转动的套装在水平主传动轴16上，为使转动灵活，A轴连接套26与水平主传动轴16之间可安装上轴承，A轴活塞套25套装在A轴连接套26上的两端止口之间；A轴弹性元件6套装在A轴活塞套25外并且一端固联在铣头下座1上，同时A轴弹性元件6的另一端还顶压在A轴活塞套25上，A轴油缸5固联在铣头下座1上。
A轴连接套26与铣头壳2固联，铣头壳2内安装着主轴组件24，主轴组件24的主轴贯穿于铣头壳2内，主轴组件24的主轴上固联有一个伞齿轮，该伞齿轮与水平主传动轴16前端的伞齿轮相啮合，A轴定位鼠牙盘4分别固联于相对回转的A轴连接套26和铣头下座1的连接端面上。
A轴传动轴17安装在水平主传动轴16的中心轴孔中，其伸出铣头下座1外的端头处有孔，使主轴组件24的主轴穿过该孔，A轴传动轴17与铣头壳2的前端相固联。A轴传动轴17向水平主传动轴16中心轴孔另一端伸出的部分上同轴依次固联着A轴离合装置7的内齿轮；A轴离合装置7的内齿轮上固装有A轴检测探头8-1，A轴检测探头8-1可与固装在铣头下座1内的检测装置8-2相作用，C轴离合装置12的内齿轮上也固装有C轴检测探头13-1，C轴检测探头13-1可与固装在铣头上座3内的检测装置13-2相作用，检测A轴离合器7、C轴离合装置12的结合、分离情况；在C轴离合装置12和A轴离合装置7中，都是外齿轮固定不动，内齿轮相对滑动，因此检测探头固装在滑动的内齿轮上，跟随内齿轮一起运动，当内齿轮运动至与外齿轮相结合的位置时，A轴检测探头8-1、C轴检测探头13-1刚好与检测装置8-2或者检测装置13-2相接触，检测装置8-2或者检测装置13-2即刻发出信号，提示A轴离合装置7或者C轴离合装置12处于结合状态，反之信号消失表示A轴离合装置7或者C轴离合装置12处于分离状态。以上所述结构中，A轴定位装置4、A轴连接套26、A轴活塞套25、A轴弹性元件6、A轴油缸5、A轴传动轴17组成另一套脱开、复位、定位机构(简称伸缩机构)。
A轴离合装置7和C轴离合装置12上也可增加A轴键滑动连接机构19和C轴键滑动连接机构20，实现与A轴定位鼠牙盘4、C轴定位鼠牙盘9的脱离及复位与A轴离合装置7、C轴离合装置12的动作不同步进行，单独控制。
A轴传动轴17的后端也可装上A轴编码器21，实现对A轴的单独检测。
Claims (10)
1、主传动驱动型AC轴自动分度铣头，包括铣头座和铣头壳，铣头座分铣头上座和铣头下座，铣头上座与机架固联，铣头上座内安装有贯穿的垂直主传动轴，垂直主传动轴的顶端与机架内的主传动机构相连，垂直主传动轴的底端固联着伞齿轮；铣头下座的上端与铣头上座的下端活动连接，铣头下座可绕铣头上座的垂直C轴在水平面内转动，铣头下座内安装有贯穿的水平主传动轴，水平主传动轴前端固联着伞齿轮，水平主传动轴后端也连接着伞齿轮，该伞齿轮与垂直主传动轴底端的伞齿轮形成相啮合的伞齿轮副；铣头壳与铣头下座的前端活动连接，铣头壳可绕铣头下座的水平A轴在垂直面内转动，铣头壳内安装有主轴组件，主轴组件的主轴贯穿于铣头壳内，主轴组件的主轴上固联着伞齿轮，该伞齿轮与水平主传动轴前端固联着的伞齿轮形成相啮合的伞齿轮副；其特征在于：铣头下座(1)通过伸缩机构和C轴离合装置(12)与垂直主传动轴(23)连接，铣头壳(2)通过伸缩机构和A轴离合装置(7)与水平主传动轴(16)连接；
铣头下座(1)与垂直主传动轴(23)连接的伸缩机构由C轴定位鼠牙盘(9)、C轴活塞套(18)、C轴连接套(22)、C轴油缸(10)、C轴弹性元件(11)组成，其中C轴连接套(22)旋转地套装在垂直主传动轴(23)上，C轴连接套(22)的下端与铣头下座(1)的上端固联，C轴连接套(22)的上端与C轴离合装置(12)的一个结合面固联，在对应位置处C轴离合装置(12)的另一结合面与垂直主传动轴(23)固联，同时C轴连接套(22)还卡压在固装的C轴弹性元件(11)上，C轴活塞套(18)套压在C轴连接套(22)上，C轴活塞套(18)与固装的C轴油缸(10)连接，C轴定位鼠牙盘(9)分别对应固联在铣头下座(1)与铣头上座(3)的连接端面上；
铣头壳(2)与水平主传动轴(16)连接的伸缩机构由A轴定位鼠牙盘(4)、A轴活塞套(25)、A轴连接套(26)、A轴油缸(5)、A轴弹性元件(6)、A轴传动轴(17)组成，其中A轴连接套(26)旋转地套装在水平主传动轴(16)上，A轴连接套(26)的前端与铣头壳(2)固联，A轴活塞套(25)套卡在A轴连接套(26)上，同时A轴活塞套(25)还卡压在固装的A轴弹性元件(6)上，A轴活塞套(25)还与固装的A轴油缸(5)连接，水平主传动轴(16)为中空轴套，A轴传动轴(17)旋转地插在水平主传动轴(16)中心轴孔内，A轴传动轴(17)前端与铣头壳(2)前端相固接，后端与A轴离合装置(7)的一个结合面固联，A轴离合装置(7)相对应的另一结合面与水平主传动轴(16)固联，A轴定位鼠牙盘(4)分别固联在铣头下座(1)与铣头壳(2)的连接端面上。
2、根据权利要求1所述的主传动驱动型AC轴自动分度铣头，其特征在于：C轴离合装置(12)为内外齿离合器、或为摩擦离合器、或者为电磁离合器；A轴离合装置(7)为内外齿离合器、或为摩擦离合器、或者为电磁离合器。
3、根据权利要求1或2所述的主传动驱动型AC轴自动分度铣头，其特征在于：A轴定位鼠牙盘(4)和C轴定位鼠牙盘(9)的齿数等于360度与最小等分角度的商。
4、根据权利要求1或2所述的主传动驱动型AC轴自动分度铣头，其特征在于：记录旋转角度的反馈装置(15)通过旋转分度传递机构(14)与垂直主传动轴(23)相连接。
5、根据权利要求4所述的主传动驱动型AC轴自动分度铣头，其特征在于：旋转分度传递机构(14)为与皮带相连接的皮带轮或者为相啮合的齿轮。
6、根据权利要求1或2所述的主传动驱动型AC轴自动分度铣头，其特征在于：A轴传动轴(17)上设置有A轴编码器(21)。
7、根据权利要求1或2所述的主传动驱动型AC轴自动分度铣头，其特征在于：在A轴离合装置(7)和铣头下座(1)内分别固装A轴检测探头(8-1)和与之配合的检测装置(8-2)，在C轴离合装置(12)和铣头上座(3)内分别固装C轴检测探头(13-1)和与之配合的检测装置(13-2)。
8、根据权利要求1或2所述的主传动驱动型AC轴自动分度铣头，其特征在于：C轴弹性元件(11)、A轴弹性元件(6)都为碟形弹簧。
9、根据权利要求1或2所述的主传动驱动型AC轴自动分度铣头，其特征在于：A轴离合装置(7)和C轴离合装置(12)上还有一套A轴滑动连接机构(19)和一套C轴滑动连接机构(20)。
10、根据权利要求1或2所述的主传动驱动型AC轴自动分度铣头，其特征在于：A轴传动轴(17)伸出铣头下座(1)外的端头处有孔，主轴组件(24)的主轴穿过该孔。
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