專利名稱：帶b軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的高剛性萬能銑頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械設(shè)備部件，尤其涉及一種高轉(zhuǎn)速，高剛性的自動(dòng)換刀帶B軸加工裝置，主要用于大型立式車銑中心及鏜銑中心。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)用于立式車銑中心及龍門鏜銑中心的萬能銑頭有兩種結(jié)構(gòu)一種是B軸手動(dòng)旋轉(zhuǎn)、主軸旋轉(zhuǎn)利用電主軸的銑頭結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)加工帶有角度的工件時(shí)(如力口工帶有角度的孔，槽時(shí))，需調(diào)節(jié)附件頭上的手輪，手工將B軸調(diào)節(jié)到所需的角度，然后進(jìn)行加工。此種萬能銑頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，B軸不能參與機(jī)床切削進(jìn)給，價(jià)格便宜，但增加了操作過程中的不安全因素，而且，手工調(diào)節(jié)角度需要2個(gè)小時(shí)，按現(xiàn)在車銑床加工價(jià)格來算，使用此機(jī)床的成本為每小時(shí)3000元，安裝調(diào)整過程中的損失為6000元，生產(chǎn)效率較低。 另一種結(jié)構(gòu)為即帶C軸，又帶B軸的萬能銑頭。這種結(jié)構(gòu)中，C軸旋轉(zhuǎn)由力矩電機(jī)實(shí)現(xiàn)，B軸旋轉(zhuǎn)通過伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)，動(dòng)力來源為高精密電主軸。這種萬能銑頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，力口工和裝配較難。目前，此類萬能銑頭全部依賴于進(jìn)口，價(jià)格昂貴，維修困難，且受到國(guó)外的技術(shù)封鎖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶B軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的高剛性萬能銑頭，能夠同時(shí)解決現(xiàn)有第一種萬能銑頭B軸需人工調(diào)節(jié)，生產(chǎn)效率低，成本高，且易發(fā)生安全隱患、第二種萬能銑頭價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困難等技術(shù)問題。這種帶B軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的高剛性萬能銑頭，由兩套齒輪機(jī)構(gòu)組成，通過自動(dòng)拉緊裝置與滑枕連接，數(shù)控系統(tǒng)電源模塊連接在機(jī)床電柜內(nèi)部的交流母線上，電源模塊通過直流母線和設(shè)備控制總線連接各數(shù)控系統(tǒng)功率模塊，以提供驅(qū)動(dòng)電壓及硬件識(shí)別；其特征在于在萬能銑頭殼體兩側(cè)分別安置銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)、B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)，內(nèi)置電機(jī)安裝在萬能統(tǒng)頭殼體內(nèi)，為B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來源,B軸內(nèi)置電機(jī)的電源來自于在滑枕端面和萬能銑頭的端面安裝的歐度插頭，刀具主軸殼體安裝在兩套齒輪機(jī)構(gòu)之間軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)電機(jī)輸出端連接減速比為i=22的行星減速機(jī)，減速機(jī)的輸出端連接B軸一級(jí)齒輪軸，經(jīng)B軸二級(jí)齒輪、雙消隙齒輪，連接到B軸三級(jí)齒輪，B軸三級(jí)齒輪另一端安裝法蘭盤，通過法蘭盤與刀具主軸殼體把合連接；銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)的花鍵副下端安裝第一套傘齒輪副，第一套傘齒輪副通過過渡軸上的齒輪徑向連接一至三級(jí)齒輪軸、徑向連接第二套傘齒輪副，第二套傘齒輪副連接刀具主軸上。電氣部分銑頭數(shù)控系統(tǒng)電源模塊連接在機(jī)床電柜內(nèi)部的交流母線上，電源模塊通過直流母線和設(shè)備控制總線連接各數(shù)控系統(tǒng)功率模塊，萬能頭B軸旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)電源線經(jīng)過一個(gè)空氣斷路器連接在功率模塊B軸的輸出口，萬能頭B軸旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)的電機(jī)編碼器和B軸光柵分別連接在功率模塊的各編碼器接口上，C軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)與主軸電機(jī)采用與B軸相同的控制連接方式；數(shù)控系統(tǒng)PLC通過變壓器和穩(wěn)壓電源連接在機(jī)床的交流母線上，萬能頭夾緊松開泵通過PLC控制其通斷的空氣開關(guān)接在機(jī)床電柜內(nèi)部交流母線排上，萬能頭鎖緊松開閥及相應(yīng)壓力檢測(cè)接在數(shù)控系統(tǒng)PLC上。本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果這是一種B軸可參與切削進(jìn)給，且能精確定位的萬能銑削裝置。此刀具主軸拉刀系統(tǒng)為SK50拉刀機(jī)構(gòu)，此拉刀機(jī)構(gòu)拉緊力大，承受的切削力大，更重要的是在國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛。解決了手工調(diào)節(jié)B軸，且不能參與進(jìn)給的問題，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)力，降低加工成本，消除了安全隱患。該萬能銑頭B軸定位精度高，且布局合理，擁有足夠的剛性。與引進(jìn)設(shè)備相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能完備，成本較低，可實(shí)現(xiàn)大批量國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)。本萬能銑頭的特點(diǎn)具體體現(xiàn)在I. B軸可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，且可參與機(jī)床進(jìn)給，可以在萬能銑頭殼體內(nèi)形成270度的旋轉(zhuǎn)進(jìn)給加工，定位精度高，且扭矩大，額定扭矩可達(dá)6. 68KN。
2. B軸機(jī)構(gòu)與銑削主軸機(jī)構(gòu)采用齒輪機(jī)構(gòu)傳遞，而不是電主軸結(jié)構(gòu)傳遞，設(shè)計(jì)精巧，節(jié)約成本。3.通過優(yōu)化計(jì)算，直角頭布局合理，且能承受較大切削力，提高鋼性。


圖Ia為帶B軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的高剛性萬能銑頭整體結(jié)構(gòu)示意右視圖；圖Ib為萬能銑頭整體結(jié)構(gòu)示意主視圖；圖Ic為萬能銑頭整體結(jié)構(gòu)示意左視圖；圖2a是圖I隱去萬能銑頭殼體后內(nèi)部結(jié)構(gòu)右視圖；圖2b是圖I隱去萬能銑頭殼體后內(nèi)部結(jié)構(gòu)主視圖；圖2c是圖I隱去萬能銑頭殼體后內(nèi)部結(jié)構(gòu)左視圖；圖2d是與滑枕連接的適配體4內(nèi)部結(jié)構(gòu)俯視圖；圖3a是圖2中B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)右視圖；圖3b是B軸動(dòng)力齒輪沒安裝外殼前的主視圖；圖4a是圖2中銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)主視圖；圖4b是圖2中銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)左視圖；圖5是帶B軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的萬能銑頭的電器原理示意圖；圖6是帶B軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的萬能銑頭的控制程序框圖。
具體實(shí)施例方式帶B軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的高剛性萬能銑頭，參看圖la-lc，萬能銑頭殼體為中空設(shè)計(jì)，下部中間位置安裝刀具主軸，其特征在于萬能銑頭殼體兩側(cè)安裝銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)和B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)。參看圖2a-圖2d，為萬能銑頭隱去萬能銑頭殼體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，圖2a左側(cè)安裝B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)，右側(cè)安裝銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)。西門子內(nèi)置電機(jī)I安裝在萬能銑頭殼體內(nèi)，為B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來源，它的輸出端連接行星齒輪減速機(jī)2，減速比為i=22，減速機(jī)的輸出端為法蘭式輸出，通過法蘭盤連接B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)的輸入軸。此萬能頭通過適配體4與滑枕連接，在適配體4上，安裝了歐度插頭5，它與滑枕端面的歐度插頭進(jìn)行對(duì)接，是B軸內(nèi)置電機(jī)I的電源。萬能銑頭通過4個(gè)拉釘6被精確的拉緊在滑枕端面。在適配體4上，安裝了若干個(gè)快換接頭7，通過這些快換接頭，把冷卻水，液壓油，氣體等介質(zhì)傳遞到萬能銑頭所需的各個(gè)位置。圖3a、圖3b為B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)，B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)的B軸內(nèi)置電機(jī)I安裝在萬能銑頭殼體內(nèi)，電機(jī)輸出端連接減速比為i=22的行星減速機(jī)2，減速機(jī)2的輸出端連接B軸一級(jí)齒輪軸8，B軸一級(jí)齒輪軸8通過齒輪結(jié)合連接到B軸二級(jí)齒輪軸9，由于B軸需要在270度范圍內(nèi)精確定位，所以B軸齒輪機(jī)構(gòu)采用了機(jī)械雙齒輪消隙的結(jié)構(gòu)，即B軸二級(jí)齒輪軸9同時(shí)通過齒輪連接相同的消隙雙齒輪10，兩個(gè)消隙雙齒輪10采用反向預(yù)緊消隙后，連接到B軸三級(jí)齒輪軸11，B軸三級(jí)齒輪軸11的輸入端連接一個(gè)法蘭盤12，法蘭盤12通過螺釘把合連接到刀具主軸殼體13上，刀具主軸的旋轉(zhuǎn)即形成所需B軸。圖4a-圖4b為銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)，銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)的花鍵副3的下端安裝第一套傘齒輪副14，通過過渡軸上的齒輪徑向連接一至三級(jí)齒輪軸、一至三級(jí)齒輪軸徑向連接 第二套傘齒輪副第一套傘齒輪副14連接到銑削一級(jí)齒輪軸16，銑削一級(jí)齒輪軸16通過齒輪連接到銑削二級(jí)齒輪軸17，銑削二級(jí)齒輪軸17通過齒輪連接到銑削三級(jí)齒輪軸18，銑削三級(jí)齒輪軸18另一端安裝第二套傘齒輪副15，第二套傘齒輪副15連接到刀具主軸19上。B軸內(nèi)置電機(jī)將動(dòng)力傳遞給行星減速機(jī)，經(jīng)過降低速度增大扭矩的變化，把動(dòng)力傳遞給B軸齒輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)的輸出端通過法蘭把合刀具主軸殼體，將輸出的動(dòng)力傳遞到刀具主軸殼體上，使刀具主軸殼體在270度范圍內(nèi)進(jìn)給旋轉(zhuǎn)，形成B軸。刀具主軸殼體內(nèi)安裝液壓刀具拉緊機(jī)構(gòu)。給本設(shè)計(jì)帶B軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的高剛性萬能銑頭配置的電氣見圖5，用戶電網(wǎng)采用TN-C方式供電系統(tǒng)，機(jī)床電柜內(nèi)部交流母線直接接在用戶電網(wǎng)上，銑頭數(shù)控系統(tǒng)電源模塊連接在機(jī)床電柜內(nèi)部的交流母線上，電源模塊通過直流母線和設(shè)備控制總線連接各數(shù)控系統(tǒng)功率模塊，以提供驅(qū)動(dòng)電壓及硬件識(shí)別。數(shù)控系統(tǒng)PLC通過變壓器和穩(wěn)壓電源連接在機(jī)床的交流母線上。萬能頭B軸旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)電源線經(jīng)過一個(gè)空氣斷路器連接在功率模塊B軸的輸出口，通過數(shù)控系統(tǒng)PLC控制，使萬能頭脫開斷電；萬能頭B軸旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)的電機(jī)編碼器和B軸光柵分別連接在功率模塊的各編碼器接口上，B軸數(shù)控系統(tǒng)功率模塊通過電機(jī)編碼器和光柵反饋位置信號(hào)完成對(duì)B軸電機(jī)的全閉環(huán)控制。C軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)與主軸電機(jī)采用與B軸相同的控制連接方式。各模塊動(dòng)力線與編碼器線在滑枕上端及滑枕內(nèi)部均有鏈接插頭，以便拆卸滑枕和裝配時(shí)斷開使用。萬能頭B軸在滑枕下端單獨(dú)設(shè)置可插拔的電器插頭，用來脫開萬能頭時(shí)使用。參見圖6，萬能頭夾緊松開泵開始作業(yè)時(shí)，通過數(shù)控系統(tǒng)PLC控制萬能頭夾緊松開泵的空氣開關(guān)通或斷，與在機(jī)床電柜內(nèi)部交流母線排上的電源接通或斷開。按照程序進(jìn)行激活、旋轉(zhuǎn)、松開萬能頭動(dòng)作。萬能頭鎖緊松開閥及相應(yīng)壓力檢測(cè)接在數(shù)控系統(tǒng)PLC上，由PLC程序控制其動(dòng)作。機(jī)床滑枕通過一對(duì)漸開線花鍵將銑削動(dòng)力傳遞到萬能銑頭的銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)中，通過兩次傘齒輪變化動(dòng)力傳遞的角度，將銑削動(dòng)力傳遞到刀具主軸上，形成加工時(shí)所用的銑削動(dòng)力。綜上所述，本設(shè)計(jì)帶B軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的高剛性萬能銑頭，可實(shí)現(xiàn)B軸進(jìn)給加工，且能精確定位，消除安全隱患，提高生產(chǎn)率。且B軸機(jī)構(gòu)和銑削機(jī)構(gòu)都為齒輪機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，布局合理,節(jié)省成本,可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.帶B軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的高剛性萬能銑頭，由兩套齒輪機(jī)構(gòu)組成，通過自動(dòng)拉緊裝置與滑枕連接，數(shù)控系統(tǒng)電源模塊連接在機(jī)床電柜內(nèi)部的交流母線上，電源模塊通過直流母線和設(shè)備控制總線連接各數(shù)控系統(tǒng)功率模塊，以提供驅(qū)動(dòng)電壓及硬件識(shí)別；其特征在于在萬能銑頭殼體兩側(cè)分別安置銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)、B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)，內(nèi)置電機(jī)安裝在萬能銑頭殼體內(nèi)，為B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來源，B軸內(nèi)置電機(jī)的電源來自于在滑枕端面和萬能銑頭的端面安裝的歐度插頭，刀具主軸殼體安裝在兩套齒輪機(jī)構(gòu)之間軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)電機(jī)輸出端連接減速比為i=22的行星減速機(jī)，減速機(jī)的輸出端連接B軸一級(jí)齒輪軸，經(jīng)B軸二級(jí)齒輪、雙消隙齒輪，連接到B軸三級(jí)齒輪,B軸三級(jí)齒輪另一端安裝法蘭盤，通過法蘭盤與刀具主軸殼體把合連接；銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)的花鍵副下端安裝第一套傘齒輪副，第一套傘齒輪副通過過渡軸上的齒輪徑向連接一至三級(jí)齒輪軸、徑向連接第二套傘齒輪副，第二套傘齒輪副連接刀具主軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶B軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的高剛性萬能銑頭，其特征在于銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)的過渡軸上的齒輪軸徑向連接第一套傘齒輪副(14)連接到銑削一級(jí)齒輪軸(16)，銑削一級(jí)齒輪軸(16)通過齒輪連接到銑削二級(jí)齒輪軸(17)，銑削二級(jí)齒輪軸(17)通過齒 輪連接到銑削三級(jí)齒輪軸(18)，銑削三級(jí)齒輪軸(18)另一端安裝第二套傘齒輪副(15)，第二套傘齒輪副(15)連接到刀具主軸(19)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶B軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的高剛性萬能銑頭，其特征在于電氣部分銑頭數(shù)控系統(tǒng)電源模塊連接在機(jī)床電柜內(nèi)部的交流母線上，電源模塊通過直流母線和設(shè)備控制總線連接各數(shù)控系統(tǒng)功率模塊，萬能頭B軸旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)電源線經(jīng)過一個(gè)空氣斷路器連接在功率模塊B軸的輸出口，萬能頭B軸旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)的電機(jī)編碼器和B軸光柵分別連接在功率模塊的各編碼器接口上，C軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)與主軸電機(jī)采用與B軸相同的控制連接方式；數(shù)控系統(tǒng)PLC通過變壓器和穩(wěn)壓電源連接在機(jī)床的交流母線上，萬能頭夾緊松開泵通過數(shù)控系統(tǒng)PLC控制其通斷的空氣開關(guān)接在機(jī)床電柜內(nèi)部交流母線排上，萬能頭鎖緊松開閥及相應(yīng)壓力檢測(cè)接在數(shù)控系統(tǒng)PLC上。
全文摘要
一種帶B軸自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的高剛性萬能銑頭，包括兩套齒輪機(jī)構(gòu)，通過自動(dòng)拉緊裝置與滑枕連接，其特征在于在萬能銑頭殼體兩側(cè)分別安置銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)、B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)，刀具主軸殼體安裝在其間；銑削動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)的花鍵軸下端安裝第一套傘齒輪副，通過過渡軸上的齒輪徑向連接第二套傘齒輪副，第二套傘齒輪副連接刀具主軸上；B軸動(dòng)力齒輪機(jī)構(gòu)電機(jī)輸出端連接減速比為i=22的行星減速機(jī)，其輸出端連接B軸一級(jí)、二級(jí)齒輪、雙消隙齒輪，連接到B軸三級(jí)齒輪，B軸三級(jí)齒輪另一端通過法蘭盤與刀具主軸殼體把合連接。本萬能銑頭可實(shí)現(xiàn)B軸進(jìn)給加工，且能精確定位，消除安全隱患，提高生產(chǎn)率。且B軸機(jī)構(gòu)和銑削機(jī)構(gòu)都為齒輪機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，布局合理，節(jié)省成本，可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B23Q5/10GK102962711SQ20121045049
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者賀鑫元, 尹曉霞, 喻鵬, 蔣琳, 趙旭靖, 齊延男, 周興福 申請(qǐng)人:中捷機(jī)床有限公司