本發(fā)明涉及一種用于數控機床的連續(xù)分度型B軸回轉機構，尤其是一種適用于精密復合磨床砂輪架的B軸回轉機構。

背景技術：

高速精密數控機床不僅具有極高的生產效率，而且可顯著提高零件的加工精度和表面質量。目前，國內高檔精密數控機床精密軸系所需的關鍵零件主要通過多臺設備、多道工序、多次裝夾加工完成，不僅生產周期長，而且加工精度穩(wěn)定性和機床可靠性差，是我國高檔數控機床面臨的重大瓶頸問題。然而，這類軸系零件的精密加工，理想的解決方式是使用帶有B軸回轉機構的精密復合磨床，在一次裝夾中完成軸類零件多個特征面的精密加工。

當前能夠滿足高檔數控機床軸系零件加工要求的精密復合磨床一直為國外品牌占有，其中典型的磨床產品有斯來福臨集團STUDER公司的萬能內外圓磨床系列和哈挺集團的KEL-VARIA系列，其磨床可配置多種形式的磨頭，為用戶需求提供多種可能的解決方案。

在機床的回轉工作臺中，典型的機械傳動機構有：1）蝸輪蝸桿副；2）滾柱凸輪副等。其中蝸輪蝸桿副傳動對輪系的傳動精度要求高，容易產生背隙，影響傳動精度；滾柱凸輪副要求元件加工精度高，制造成本較高。這些機構在復合磨床砂輪架的B軸回轉機構中鮮有應用。在復合磨床砂輪架的B軸回轉機構中，一般采用鼠牙盤和力矩電機直接驅動兩種結構，其中鼠牙盤結構采用的是有限齒數的端齒輪，只能有級分度；力矩電機直接驅動結構雖然可以連續(xù)分度，但其電機的轉動慣量與負載的慣量在快速轉動應用中很難匹配，容易引起系統(tǒng)超調和振蕩。

與一般齒輪傳動相比，諧波齒輪傳動具有如下主要特點：1）傳動比大且范圍寬，單級傳動的傳動比范圍在50~500；2）傳動工作時，同時參與嚙合的齒對數多；3）齒面磨損小且均勻；4）傳動精度高；5）回差小，可實現(xiàn)零回差傳動。經過幾十年的發(fā)展，諧波齒輪傳動已經在航空航天、機床、造船、汽車、紡織、冶金等行業(yè)獲得了廣泛的應用。

在上述研究背景下，有必要充分利用機床回轉工作臺的設計理念，利用諧波齒輪減速傳動裝置來提升電機轉動慣量和負載慣量之間的動態(tài)性能匹配，開發(fā)適用于數控機床的連續(xù)分度型B軸回轉機構。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種連續(xù)分度、裝配簡便和機電系統(tǒng)動態(tài)性能匹配好的機床B軸回轉機構。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案：一種連續(xù)分度型B軸回轉機構，包括底座、體殼、立柱、伺服電機，所述底座上面裝設體殼，所述體殼通過上軸承、下軸承、立柱的軸肩和軸環(huán)形成B軸回轉機構的三支承結構，用于提高B軸機構的回轉精度；所述體殼上端裝有伺服電機，所述伺服電機與體殼之間裝有諧波齒輪減速傳動裝置，用于提升伺服電機對體殼所在外負載快速驅動的動態(tài)性能；所述體殼下端裝有氣動夾盤，用于抱緊或松開立柱。

所述諧波齒輪傳動減速裝置由柔輪、剛輪、波發(fā)生器組成，所述波發(fā)生器的圓周面為橢圓形柱面，并與電機主軸固定連接；所述柔輪通過螺釘經壓板固定在立柱上端的連軸套的上表面，柔輪的上端外側加工有輪齒，剛輪的內側加工有輪齒，柔輪比剛輪的輪齒數少兩個，且柔輪和剛輪處于嚙合狀態(tài)；所述伺服電機的體殼通過螺釘經過渡法蘭和剛輪與體殼的上表面固定連接；電機主軸的轉動驅使波發(fā)生器轉動、柔輪產生變形、柔輪和剛輪之間的輪齒產生嚙合運動，使伺服電機的轉動傳遞給體殼。

所述立柱上端通過平鍵連接連軸套，連軸套經平鍵周向限制在立柱的上端。

所述氣動夾盤由螺釘通過螺釘孔固定在體殼的內孔內；體殼上開設有壓縮空氣供應通道，壓縮空氣經過壓縮空氣供應通道后經氣動夾盤的氣體通道可控制氣動夾盤的彈簧皮腔產生膨脹或壓縮，以此控制氣動夾盤的彈性夾的徑向位移變形。

所述的體殼和底座之間還可裝設圓光柵，用于對B軸回轉機構的分度進行閉環(huán)控制。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的體殼通過上軸承、下軸承和立柱的軸肩形成三支承結構，不僅簡化了B軸回轉機構的裝配和維修工藝，還提升了B軸回轉機構的回轉精度；在伺服電機和體殼之間裝設諧波齒輪減速裝置，大大提升了伺服電機驅動體殼所在外負載的能力；體殼下端裝設氣動夾盤，不僅可以充分利用立柱軸環(huán)外表面的形位精度來提升回轉機構的回轉精度，而且還簡化了體殼的抱緊裝置。本發(fā)明結構簡單，回轉精度高，動態(tài)運行性能好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的連續(xù)分度型B軸回轉機構剖視圖；

圖2是氣動夾盤示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的連續(xù)分度型B軸回轉機構，包括底座1、氣動夾盤2、體殼3、下軸承4、立柱5、上軸承6、連軸套7、柔輪8、剛輪9、波發(fā)生器10、過渡法蘭11、伺服電機12、壓板14、平鍵15等。

體殼3通過上軸承6、下軸承4、立柱5的軸肩18和軸環(huán)17形成B軸回轉機構的三支承結構；立柱5上端裝有平鍵15和連軸套7，平鍵15可對連軸套7進行周向限位；伺服電機12的體殼、過渡法蘭11和剛輪9通過螺釘與體殼3固連；具有外輪齒的柔輪8和內輪齒的剛輪9與圓周面為橢圓形柱面的波發(fā)生器10三者一道形成諧波齒輪減速傳動裝置，在電機轉動時柔輪8通過螺釘經壓板14固定在連軸套7的上表面，電機主軸13的轉動驅使波發(fā)生器10轉動、柔輪8產生變形、柔輪8和剛輪9之間的輪齒產生嚙合運動，這樣將伺服電機12的轉動傳遞給體殼3。

體殼3下端內孔裝設氣動夾盤2，通過螺釘孔19由螺釘將其固定在體殼3上；體殼3上開有壓縮空氣供應通道16，壓縮空氣經該壓縮空氣供應通道16經氣動夾盤的氣體通道24通入氣動夾盤2的彈簧皮腔20，在壓縮空氣的作用下，彈簧皮腔20產生膨脹或壓縮，導致氣動夾盤2的彈性夾23產生徑向位移變形，以此來抱緊或松開立柱5。

為了提高B軸回轉機構的分度精度，可在體殼3和底座1之間裝設圓光柵形成電氣閉環(huán)控制，以便于適用于加工凸輪型和成型曲面的工件，因為這些表面的加工需要B軸與C軸、X軸形成的聯(lián)動控制。

本發(fā)明是通過上軸承、下軸承和立柱的軸肩形成三支承形式，提升了B軸機構的回轉精度；通過在伺服電機和體殼之間裝設諧波齒輪減速傳動裝置，提升了伺服電機對體殼所在外負載快速驅動的動態(tài)性能；通過在體殼下端裝設氣動夾盤，簡化了體殼的抱緊方式。本發(fā)明結構簡單，回轉精度高，動態(tài)運行性能好，具有廣泛的應用前景。