專利名稱：聯(lián)體式a/c軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種聯(lián)體式Α/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭，用于五軸數(shù)控加工中心 中，更具體地說，是一種應(yīng)用外轉(zhuǎn)子式力矩電機的串、并聯(lián)直驅(qū)技術(shù)來實現(xiàn)具有大扭矩回轉(zhuǎn) 要求的兩軸聯(lián)動數(shù)控萬能銑頭機構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著直接驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，用力矩電機代替機械傳動已成為擺動機構(gòu)未來發(fā)展的 必然趨勢。雖然外轉(zhuǎn)子式力矩電機具有相同體積條件下比內(nèi)轉(zhuǎn)子式力矩電機扭矩大的特 點，但相對來講，在一定空間條件下，單臺外轉(zhuǎn)子式力矩電機的驅(qū)動扭矩仍比機械傳動的驅(qū) 動扭矩小很多，因此，為了增加外轉(zhuǎn)子式力矩電機的驅(qū)動扭矩，現(xiàn)有技術(shù)基本是采用將兩臺 外轉(zhuǎn)子式力矩電機串聯(lián)或并聯(lián)在一起，以達(dá)到增加驅(qū)動扭矩的目的。傳統(tǒng)直驅(qū)式A軸單元的U型叉體是由左殼體、右殼體、聯(lián)接板三個零件組成，左殼 體、右殼體分別與聯(lián)接板用螺釘進(jìn)行聯(lián)接，該U形叉體由于具有兩個結(jié)合面，因此整體剛性 差；不僅如此，擺動單元由于具有多個液壓、氣動、冷卻管路，還需要在左殼體、右殼體、聯(lián)接 板內(nèi)部打孔，為了使得不同零件的管路進(jìn)行連通，需要在結(jié)合面處利用0形密封圈進(jìn)行管 路的密封，這種管路聯(lián)接方式極易在結(jié)合面處產(chǎn)生泄漏。此外，現(xiàn)有雙外轉(zhuǎn)子力矩電機并 聯(lián)機構(gòu)并無擺動角度軟限位系統(tǒng)與擺動角度硬限位系統(tǒng)，由于缺少這兩個角度限位系統(tǒng)， 直接影響了現(xiàn)有機構(gòu)的安全性。而傳統(tǒng)的直驅(qū)式C軸單元解決方案通常包括兩種一是將 兩臺外轉(zhuǎn)子式力矩電機的定子由力矩電機制造商固聯(lián)在一起，同時采用一個特制的加長轉(zhuǎn) 子；二是由力矩電機制造商特制一個加長的外轉(zhuǎn)子式力矩電機。這兩種解決方案都是非標(biāo) 電機，同時，為了使回轉(zhuǎn)機構(gòu)能夠角度定位，通常將外轉(zhuǎn)子圓周進(jìn)行精密磨削用于夾緊定位 系統(tǒng)進(jìn)行液壓夾緊，非標(biāo)電機與轉(zhuǎn)子外圓周進(jìn)行磨削使得外轉(zhuǎn)子式回轉(zhuǎn)機構(gòu)的成本大大增 加，直接阻礙了直接驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展和廣范應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種聯(lián)體式Α/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭，是 基于外轉(zhuǎn)子式力矩電機串聯(lián)和并聯(lián)技術(shù)，不僅使Α/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭結(jié)構(gòu)緊湊，而 且輸出扭矩大、運行平穩(wěn)。為解決以上問題，本實用新型的具體技術(shù)方案如下一種聯(lián)體式Α/C軸雙擺角數(shù) 控萬能銑頭，銑頭由A、C軸兩個回轉(zhuǎn)單元組成，其中，A軸單元的結(jié)構(gòu)為電主軸插入到主軸箱內(nèi)，主軸箱通過A軸左、右兩側(cè)的交叉滾 子軸承及A軸左、右兩側(cè)的水冷套支撐于I型左殼體和L型右殼體組合成的U型叉體內(nèi)，并 且在I型左殼體和L型右殼體內(nèi)并聯(lián)布置兩臺外轉(zhuǎn)子式力矩電機，A軸左側(cè)、右側(cè)力矩電機 定子分別與I型左殼體和L型右殼體連接，A軸左、右側(cè)力矩電機轉(zhuǎn)子同時安裝于主軸箱兩 側(cè)，主軸箱和L型右殼體之間設(shè)置有A軸配油環(huán)；C軸單元的結(jié)構(gòu)為芯軸設(shè)置在C軸配油環(huán)內(nèi)，芯軸的后端通過尾端支撐軸承與后端蓋配合，芯軸的前端與前端傳動件連接，C軸水冷套通過C軸配油環(huán)與芯軸配合，C軸上、 下端力矩電機定子通過內(nèi)側(cè)的C軸水冷套與后端蓋連接，后端蓋與外殼體連接；C軸上端力 矩電機轉(zhuǎn)子與外側(cè)的隔套連接，隔套與前端傳動件連接，C軸下端力矩電機轉(zhuǎn)子直接與前端 傳動件連接，前端傳動件通過轉(zhuǎn)臺軸承與A軸單元的L型右殼體連接。所述的隔套的外圓周與C軸外殼體的內(nèi)圓周之間設(shè)有C軸液壓抱閘；所述的A軸 左、右側(cè)力矩電機轉(zhuǎn)子的外圓周分別與I型左殼體和L型右殼體之間設(shè)有A軸左、右側(cè)液壓 抱閘。在A軸單元內(nèi)部設(shè)有擺動角度軟限位系統(tǒng)，包括主軸箱上設(shè)有晃塊，所述的I型左 殼體上設(shè)有支架，在支架外側(cè)靜止圓周上設(shè)有兩個接近開關(guān)；在主軸箱的外表面上設(shè)有擺 動角度硬限位系統(tǒng)，包括在主軸箱上對稱安裝有兩塊撞鐵，每個撞鐵上設(shè)有兩個橡膠撞塊。A軸單元中的兩個A軸左、右側(cè)交叉滾子軸承內(nèi)環(huán)與主軸箱之間設(shè)置有調(diào)整墊片。該聯(lián)體式A/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭采用A、C軸兩個回轉(zhuǎn)單元組成，A軸單元采 用了并聯(lián)式力矩電機結(jié)構(gòu)，C軸單元采用了串聯(lián)式力矩電機結(jié)構(gòu)，整體上使數(shù)控銑頭結(jié)構(gòu)更 加緊湊，而且輸出扭矩大、運行平穩(wěn)。A、C軸單元內(nèi)都設(shè)有液壓抱閘系統(tǒng)，液壓抱閘對相鄰的力矩電機轉(zhuǎn)子進(jìn)行夾緊和 松開動作，從而實現(xiàn)A、C軸單元的回轉(zhuǎn)制動。在A軸單元設(shè)置的擺動角度軟限位系統(tǒng)和硬限位系統(tǒng)可以保證A軸單元超出回轉(zhuǎn) 行程后電主軸的安全。A軸單元中的左、右側(cè)交叉滾子軸承內(nèi)環(huán)與主軸箱之間設(shè)置有調(diào)整墊片。用于調(diào)整 電主軸處于零度角時，電主軸回轉(zhuǎn)軸線與C軸回轉(zhuǎn)軸線同軸度的左右偏差。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明


圖1是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是
圖1中A處區(qū)域的放大視圖。圖3是A軸單元去掉外殼后的左視圖。圖4是A軸單元的前視圖。圖5是A軸單元擺角范圍示意圖。以上圖中，01-后端蓋，02-C軸上端力矩電機轉(zhuǎn)子，03-C軸上端力矩電機定子， 04-隔套，05-C軸下端力矩電機轉(zhuǎn)子，06-C軸下端力矩電機定子，07-轉(zhuǎn)臺軸承，08-1型左殼 體，09-A軸左側(cè)交叉滾子軸承，10-角度編碼器，Il-A軸回轉(zhuǎn)軸線，12-A軸左側(cè)水冷套，13-A 軸左側(cè)力矩電機定子，14-A軸左側(cè)力矩電機轉(zhuǎn)子，15-A軸左側(cè)液壓抱閘，16-A軸右側(cè)液壓 抱閘，17-A軸右側(cè)力矩電機轉(zhuǎn)子，18-A軸右側(cè)力矩電機定子，19-A軸右側(cè)水冷套，20-A軸右 側(cè)交叉滾子軸承，21-A軸配油環(huán)，22-電主軸，23-主軸箱，24-L型右殼體，25-前端傳動件， 26-C軸外殼體，27-C軸配油環(huán)，28-C軸液壓抱間，29-C軸水冷套，30-芯軸，3-尾端支撐軸 承，32-C軸回轉(zhuǎn)軸線，33-支架，34-晃塊，35-接近開關(guān)，36-泄氣口，37-撞鐵，38-橡膠撞 塊，39-調(diào)整墊片。
具體實施方式
如
圖1所示，一種聯(lián)體式A/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭，銑頭由A、C軸兩個回轉(zhuǎn)單元 組成，其中A軸單元的結(jié)構(gòu)為電主軸22插入到主軸箱23內(nèi)，主軸箱23通過A軸單元左右兩 側(cè)的交叉滾子軸承09、20和A軸單元左右兩側(cè)的水冷套12、19支撐于由I型左殼體08和 L型右殼體M組合成的U型叉體內(nèi)，并且在I型左殼體08和L型右殼體M內(nèi)并聯(lián)布置兩 臺外轉(zhuǎn)子式力矩電機，A軸左側(cè)、右側(cè)的力矩電機定子13、18分別與I型左殼體08和L型 右殼體M連接，A軸左側(cè)、右側(cè)力矩電機轉(zhuǎn)子14、17同時安裝于主軸箱23兩側(cè)；該結(jié)構(gòu)實 現(xiàn)了并聯(lián)的力矩電機轉(zhuǎn)子共同驅(qū)動主軸箱23及電主軸22，使其繞A軸回轉(zhuǎn)軸線11往復(fù)擺 動，其擺動角度為士 110°，如圖5所示；主軸箱23和L型右殼體M之間設(shè)置有A軸配油 環(huán)21，A軸配油環(huán)實現(xiàn)電主軸22液、氣供給管路的動靜分離。C軸單元的結(jié)構(gòu)為芯軸30設(shè)置在C軸配油環(huán)27內(nèi)，芯軸30的后端通過尾端支撐 軸承31與后端蓋01配合，芯軸30的前端與前端傳動件25連接，C軸水冷套四通過C軸 配油環(huán)27與芯軸30配合，C軸上、下端力矩電機定子03、06通過內(nèi)側(cè)的C軸水冷套四與 后端蓋01連接；C軸上、下端力矩電機轉(zhuǎn)子02、05分別與外側(cè)的隔套04連接，隔套04與前 端傳動件25連接，前端傳動件25通過轉(zhuǎn)臺軸承07與A軸單元的L型右殼體M連接。該 結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了串聯(lián)的力矩電機共同驅(qū)動前端傳動件25，前端傳動件25帶動前端連接的A軸單 元，使A軸單元能夠繞C軸回轉(zhuǎn)軸線32旋轉(zhuǎn)。為了抑制力矩電機運轉(zhuǎn)時發(fā)熱，各力矩電機內(nèi)部都設(shè)有水冷套12、19、29，水冷套 中的冷卻水經(jīng)過各自的環(huán)形冷卻溝槽后將力矩電機所散發(fā)的熱量帶出，保證了力矩電機的 工作性能。所述的隔套04的外圓周與C軸外殼體沈的內(nèi)圓周之間設(shè)有C軸液壓抱閘觀；所 述的A軸左、右側(cè)力矩電機轉(zhuǎn)子14、17的外圓周分別與I型左殼體08和L型右殼體M之 間設(shè)有A軸左、右側(cè)液壓抱閘15、16。在A軸和C軸的力矩電極轉(zhuǎn)子外層都設(shè)有液壓抱閘； 如圖4所示，在C軸外殼體沈上設(shè)有泄氣口 36，該泄氣口 36與液壓抱閘相通，保證抱閘安 裝后，首次充入液壓油時，排凈內(nèi)部殘留的空氣，當(dāng)A軸或C軸單元需要角度定位時，夾緊定 位系統(tǒng)的進(jìn)油口通入液壓油，液壓油壓力升高，壓力油的壓力使得具有彈性的液壓抱閘徑 向向內(nèi)收縮，變形后的液壓抱閘抱緊A、C軸各自的旋轉(zhuǎn)單元，使系統(tǒng)在A、C兩軸空間內(nèi)任意 角度定位。在機構(gòu)中再加入精密角度測量系統(tǒng)角度編碼器10，實現(xiàn)A軸精密角度定位，轉(zhuǎn)臺 軸承自帶角度編碼器，實現(xiàn)C軸的精密角度定位。為了防止A軸擺動單元擺動角度超出擺動行程，機構(gòu)中設(shè)有擺動角度軟限位系統(tǒng) 與擺動角度硬限位系統(tǒng)。如圖3所示，在A軸單元內(nèi)部設(shè)有擺動角度軟限位系統(tǒng)，包括主軸 箱23中心上設(shè)有晃塊34，在支架33外側(cè)靜止圓周上設(shè)有兩個接近開關(guān)35 ；如圖4所示， 在主軸箱23的外表面上設(shè)有擺動角度硬限位系統(tǒng)，包括在主軸箱上對稱安裝有兩塊撞鐵 37，每個撞鐵37上設(shè)有兩個橡膠撞塊38。如圖5所示，本機構(gòu)設(shè)置擺動行程為士 110°， 也可以適當(dāng)增大擺動行程；擺動角度軟限位系統(tǒng)設(shè)置擺動行程為士 115°，擺動角度硬限 位系統(tǒng)設(shè)置擺動行程為士 120° ；當(dāng)擺動單元在士 110°范圍內(nèi)擺動時為正常運行，若超過 士 110°范圍并達(dá)到士 115°時，數(shù)控系統(tǒng)會自動控制擺動單元停止，若超過士 115°范圍 并達(dá)到士 120°范圍時，擺動角度硬限位系統(tǒng)會強制擺動單元停止擺動，從而保證了工作的安全性。 如圖2所示，A軸單元中的兩個A軸左、右側(cè)交叉滾子軸承09、20內(nèi)環(huán)與主軸箱23 之間設(shè)置有調(diào)整墊片39。用于調(diào)整電主軸22處于零度角時，電主軸22回轉(zhuǎn)軸線與C軸回 轉(zhuǎn)軸線同軸度的左右偏差，保證了加工精度。
權(quán)利要求1.一種聯(lián)體式A/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭，其特征在于，銑頭由A、C軸兩個回轉(zhuǎn)單元 組成，其中，A軸單元的結(jié)構(gòu)為電主軸0 插入到主軸箱內(nèi)，主軸箱通過A軸左、右兩 側(cè)的交叉滾子軸承(09、20)及A軸左、右兩側(cè)的水冷套(12、19)支撐于I型左殼體(08)和 L型右殼體04)組合成的U型叉體內(nèi)，并且在I型左殼體(08)和L型右殼體04)內(nèi)并聯(lián) 布置兩臺外轉(zhuǎn)子式力矩電機，A軸左側(cè)、右側(cè)力矩電機定子(13、18)分別與I型左殼體(08) 和L型右殼體04)連接，A軸左、右側(cè)力矩電機轉(zhuǎn)子(14、17)同時安裝于主軸箱03)兩側(cè)， 主軸箱和L型右殼體04)之間設(shè)置有A軸配油環(huán)；C軸單元的結(jié)構(gòu)為芯軸(30)設(shè)置在C軸配油環(huán)(XT)內(nèi)，芯軸(30)的后端通過尾端 支撐軸承(31)與后端蓋(01)配合，芯軸(30)的前端與前端傳動件(2 連接，C軸水冷套 (29)通過C軸配油環(huán)(XT)與芯軸(30)配合，C軸上、下端力矩電機定子(03、06)通過內(nèi)側(cè) 的C軸水冷套09)與后端蓋(01)連接，后端蓋(01)與外殼體06)連接；C軸上端力矩電 機轉(zhuǎn)子(0 與外側(cè)的隔套(04)連接，隔套(04)與前端傳動件0 連接，C軸下端力矩電 機轉(zhuǎn)子(0 直接與前端傳動件0 連接，前端傳動件0 通過轉(zhuǎn)臺軸承(07)與A軸單 元的L型右殼體04)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)體式A/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭，其特征在于所述的隔套 (04)的外圓周與C軸外殼體06)的內(nèi)圓周之間設(shè)有C軸液壓抱閘08)；所述的A軸左、右 側(cè)力矩電機轉(zhuǎn)子(14、17)的外圓周分別與I型左殼體(08)和L型右殼體04)之間設(shè)有A 軸左、右側(cè)液壓抱閘(15、16)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的聯(lián)體式A/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭，其特征在于在A軸 單元內(nèi)部設(shè)有擺動角度軟限位系統(tǒng)，包括主軸箱上設(shè)有晃塊(34)，所述的I型左殼 體(08)上設(shè)有支架(33)，在支架(3 外側(cè)靜止圓周上設(shè)有兩個接近開關(guān)(3 ；在主軸箱 (23)的外表面上設(shè)有擺動角度硬限位系統(tǒng)，包括在主軸箱上對稱安裝有兩塊撞鐵(37)，每 個撞鐵(37)上設(shè)有兩個橡膠撞塊(38)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的聯(lián)體式A/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭，其特征在于A軸單 元中的兩個A軸左、右側(cè)交叉滾子軸承(09、20)內(nèi)環(huán)與主軸箱之間設(shè)置有調(diào)整墊片 (39)。
5.如權(quán)利要求3所述的聯(lián)體式A/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭，其特征在于A軸單元中的 兩個A軸左、右側(cè)交叉滾子軸承(09、20)內(nèi)環(huán)與主軸箱之間設(shè)置有調(diào)整墊片(39)。
專利摘要本實用新型涉及一種聯(lián)體式A/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭，銑頭由A、C軸兩個回轉(zhuǎn)單元組成，其中，A軸單元的結(jié)構(gòu)為電主軸插入到主軸箱內(nèi)，主軸箱支撐于U型叉體內(nèi)，其內(nèi)設(shè)有兩臺并聯(lián)連接的外轉(zhuǎn)子式力矩電機；C軸單元的結(jié)構(gòu)為芯軸設(shè)置在C軸配油環(huán)內(nèi)，芯軸的后端通過尾端支撐軸承與后端蓋配合，芯軸的前端與前端傳動件連接，C軸水冷套通過C軸配油環(huán)與芯軸配合，C軸水冷套與外殼體之間設(shè)有兩臺串聯(lián)連接的外轉(zhuǎn)子式力矩電機，前端傳動件通過轉(zhuǎn)臺軸承與A軸單元的L型右殼體連接。聯(lián)體式A/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭，是基于外轉(zhuǎn)子式力矩電機串聯(lián)和并聯(lián)技術(shù)，不僅使A/C軸雙擺角數(shù)控萬能銑頭結(jié)構(gòu)緊湊，而且輸出扭矩大、運行平穩(wěn)。
文檔編號B23C9/00GK201862839SQ201020561238
公開日2011年6月15日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者于春明, 劉春時, 張文博, 張維官, 徐吉存, 李焱, 林劍鋒, 王哲, 高秀峰 申請人:沈陽機床(集團(tuán))設(shè)計研究院有限公司