臥式五軸加工中心機床用具有大擺角范圍的高剛性擺頭，包括擺頭箱體、旋轉主軸箱及其輔助配置，其特征在于左箱體與右箱體一側垂直相接，內裝電主軸的旋轉主軸箱通過左、右軸承支撐套和兩交叉滾子軸承安裝在左箱體和右箱體中，并可繞其軸線在左箱體和右箱體中擺動，左箱體內有伺服電機，通過同步齒型帶與消隙的蝸輪蝸桿構成旋轉主軸箱的傳動機構，旋轉主軸箱兩側均采用高剛性的兩交叉滾子軸承支撐；環形分配器安裝在左箱體和旋轉主軸箱中，擺頭右側設置編碼器安裝軸和角度編碼器；擺頭的擺角范圍為２１５°，以主軸呈水平狀態為零點，向上可擺動９５°，向下可擺動１２０°。本設備能夠滿足航空航天等行業領域加工鈦合金等難加工材料復雜型面高精度零件的需求。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及機械制造設備，即臥式五軸加工中心機床用擺頭，是臥式五軸加工中 心機床的核心功能部件。
技術介紹
近年來，臥式五軸加工中心以其高精度、高剛性、高效率、五軸聯動等特點在航空 航天、國防軍工等高端行業領域應用越來越多，主要用來加工具有復雜型面的高精度零件， 如航空結構件。臥式五軸加工中心可在三軸聯動的標準型臥式加工中心的基礎上，在主軸 或工作臺上增加兩個聯動的回轉軸加以實現，而具有主軸擺動功能的擺頭是標準型臥式加 工中心升級為臥式五軸加工中心的關鍵功能部件之一。由于臥式五軸加工中心目前多用來 加工鈦合金等難加工材料復雜型面零件，故要求擺頭部件具有高剛性、大扭矩、高精度和大 擺角范圍等特點。目前，尚無國內機床制造廠家能夠生產滿足上述特性的臥式五軸加工中 心機床用擺頭，這已成為阻礙國產臥式五軸加工中心研制與發展的瓶頸。故研制開發出高 剛性、大扭矩、高精度和大擺角范圍，滿足航空航天等行業領域加工需求的高性能擺頭對國 產臥式五軸加工中心的發展和我國航空航天、國防軍工等行業的發展具有重大意義。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于臥式五軸加工中心機床用的具有大擺角范圍的高 剛性擺頭，滿足航空航天等行業領域加工鈦合金等難加工材料復雜型面高精度零件的需 求。一種臥式五軸加工中心機床用具有大擺角范圍的高剛性擺頭，包括包括擺頭箱 體、旋轉主軸箱、電主軸及其液壓、氣動、冷卻及潤滑配置，其特征在于左箱體與右箱體一側 垂直相接，內裝電主軸的旋轉主軸箱通過左、右軸承支撐套和兩交叉滾子軸承安裝在左箱 體和右箱體中，并可繞其軸線在左箱體和右箱體中擺動，左箱體內有伺服電機，通過同步齒 型帶與消隙的蝸輪蝸桿構成旋轉主軸箱的傳動機構，旋轉主軸箱兩側均采用高剛性的兩交 叉滾子軸承支撐；環形分配器安裝在左箱體和旋轉主軸箱中，擺頭右側設置編碼器安裝軸 和角度編碼器；擺頭的擺角范圍為215°，以主軸呈水平狀態為零點，向上可擺動95°，向 下可擺動120°。驅動伺服電機通過帶斜筋板的L型電機座安裝在擺頭箱體內腔中，不占用擺頭外 部空間，從而增大了機床的非干涉加工區和加工范圍，并有利于伺服電機的防護。擺頭左、 右兩側均設有防護罩，外形美觀、宜人。旋轉主軸箱兩側均采用高剛性的交叉滾子軸承支 撐，且兩軸承內、外圈兩端全部固定，并通過合理設計擺頭基礎部件、傳動部件和支撐部件 的結構等措施，實現擺頭的高剛性。通過采用消隙的高精度傳動部件、提高關鍵部件的制 造、裝配精度，并在擺頭內設置角度編碼器，進行閉環控制等措施，實現主軸的高精度擺動。 電主軸正常工作需要的液壓、氣動、冷卻及潤滑用各路油、氣和驅動、檢測等用的各電纜線 全部從其后端輸入，并分別從其左、右兩側與外部油(或氣)源和電氣柜連接。其中各路油(或氣)分別從外部油(或氣)源流出，依次通過電主軸左側的各入口端外接管、環形分配 器、旋轉主軸箱和各出口端外接管，并從電主軸后端進入電主軸內部；各電纜線均從電主軸 后端接出，依次經由旋轉主軸箱的走線孔、右軸承支撐套、空心的編碼器安裝軸、環形拖鏈 支架、可反向彎曲的RBR拖鏈，并從擺頭箱體后端接出，進入機床走線系統和外部電氣柜。 通過設計環形分配器、采用RBR拖鏈并優化各油、氣管路和電纜線的路徑，實現主軸215° 的大擺角范圍擺動。為將帶側臂的旋轉主軸箱安裝到擺頭箱體中，將擺頭箱體分成左箱體 和右箱體兩部分，裝配時需先將旋轉主軸箱通過支撐部件與右箱體連接，最后再連接左箱 體。附圖說明圖1為本專利技術大擺角范圍的擺頭外形示意圖；圖2為其中的蝸輪蝸桿結構示意圖；圖3為擺頭整體結構剖視圖。具體實施例方式一種臥式五軸加工中心機床用具有大擺角范圍的高剛性擺頭，如圖1，圖3所示， 具有大擺角范圍的高剛性擺頭，其特征在于內裝電主軸13的旋轉主軸箱3通過左軸承支撐 套7、右軸承支撐套17和交叉滾子軸承8、16安裝在左箱體2和右箱體1中，裝配時需先將 旋轉主軸箱3、右軸承支撐套17、右交叉滾子軸承16、右軸承內圈壓蓋19、右軸承外圈壓蓋 18、左軸承支承套7與右箱體1 一側的中部及右側連接在一起，然后將左箱體2直角端垂直 固定在右箱體1 一側的左側，并裝入左交叉滾子軸承8、左軸承內圈壓蓋9和左軸承外圈壓 蓋10，最后裝入其它零、部件及左防護罩30。如圖2，圖3所示，帶斜筋板的L形電機座15安裝在左箱體2的內腔中，電機座4 的正面與左箱體2內腔中的安裝面相連接，伺服電機4的安裝法蘭面與電機座15的頂面相 連接，布置在左箱體2的內腔中，避免了占用擺頭外部空間，從而增大了機床的非干涉加工 區和加工范圍，并有利于伺服電機4的防護。如圖2，圖3所示，左箱體2內腔中的小皮帶輪23通過脹緊套25與伺服電機4的 電機軸相連，大皮帶輪26通過脹緊套觀與蝸桿11相連，蝸桿分為上下兩段，通過調整安裝 在蝸桿軸上的調整墊片27的厚度可消除蝸輪蝸桿11傳動的反向間隙，蝸輪通過左軸承支 撐套7與旋轉主軸箱3相連接；伺服電機4通過同步齒型帶M和蝸輪蝸桿傳動機構11帶 動旋轉主軸箱3連續擺動，擺角范圍為215°，以主軸呈水平狀態為零點，向上可擺動95°， 向下可擺動120°，電主軸13插入旋轉主軸箱3內，其安裝法蘭面與旋轉主軸箱3的前端面 相連接，外設左防護罩30，隨旋轉主軸箱3 —起擺動。如圖3所示，旋轉主軸箱3兩側均采用高剛性的交叉滾子軸承8、16支撐，兩軸承 內孔分別與連接在旋轉主軸箱3兩側的左軸承支撐套7和右軸承支撐套17的軸套配合，兩 交叉滾子軸承8、16外圓分別與左箱體2和右箱體1內的軸承安裝孔配合。左軸承內圈兩 端分別由左軸承支撐套7和左軸承內圈壓蓋9固定，外圈分別由擺頭左箱體2和左軸承外 圈壓蓋10固定，右軸承內圈兩端分別由右軸承支撐套17和右軸承內圈壓蓋19固定，外圈 分別由右箱體1和右軸承外圈壓蓋18固定。兩軸承內、外圈兩端全部固定，以獲得較高的支撐剛性。擺頭右防護罩31內設置角度編碼器21，其靜環與右蓋板20相連接，動環與編碼 器安裝軸22相連接，實時檢測主軸的擺角位置，進行閉環控制，從而提高主軸擺動的精度。在擺頭左防護罩30內，環形分配器12通過左蓋板5與左箱體2相連接，其空心軸 部分插入旋轉主軸箱3的側臂內孔中，環形分配器12內部設有多路通油(或氣)孔，各孔 入口均設置在其法蘭盤左側的突出部分，并通過輸入端外接管34與外部油(或氣)源相連 接；各孔出口均設置在其空心軸的外圓柱面上，沿軸向排列，并在各孔出口相應位置的圓柱 面上開設環形槽。旋轉主軸箱3內部亦開有多路通油(或氣)孔，并與環形分配器12內部 的各通油(或氣)孔一一對應，各孔入口均設置在旋轉主軸箱3側臂內孔的孔臂上，并沿軸 向與環形分配器12各孔出口一一對應；各孔出口均設置在旋轉主軸箱3的后端面上，并通 過輸出端外接管四與電主軸13后端的各液壓、氣動、冷卻及潤滑接口相連接。通油(或氣) 時，各路油(或氣)從外部油(或氣)源通過輸入端外接管34進入環形分配器12相應的 各路通油(或氣)孔的入口，從環形分配器12相應的各路通油(或氣)孔的出口流出后， 分別流入對應的旋轉主軸箱3各路通油(或氣)孔的入口，從旋轉主軸箱3各路通油(或 氣)孔的出口流出后，再分別通過輸出端外接管四流入電主軸13的各路油(或氣)接口， 滿足電主軸本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種臥式五軸加工中心機床用具有大擺角范圍的高剛性擺頭，包括擺頭箱體、旋轉主軸箱、電主軸及其液壓、氣動、冷卻及潤滑配置，其特征在于左箱體（２）與右箱體（１）一側垂直相接，帶側臂的旋轉主軸箱（３）通過左軸承支撐套（７）、右軸承支撐套（１７）和交叉滾子軸承（８、１６）安裝在左箱體（２）和右箱體（１）中，并可繞其軸線在左箱體（２）和右箱體（１）中擺動，旋轉主軸箱（３）內的電主軸（１３）的液壓、氣動、冷卻及潤滑用油、氣管路和驅動、檢測用電纜線全部從電主軸（１３）的后端輸入，并分別從其左、右兩側與外部油或氣源和電氣柜連接；左箱體（２）內有伺服電機（４），通過同步齒型帶（２４）與消隙的蝸輪蝸桿（１１）構成旋轉主軸箱（３）的傳動機構，旋轉主軸箱（３）兩側均采用高剛性的交叉滾子軸承（８，１６）支撐；環形分配器（１２）安裝在左箱體（２）和旋轉主軸箱（３）中，擺頭右側設置編碼器安裝軸（２２）和角度編碼器（２１）；擺頭的擺角范圍為２１５°，以主軸呈水平狀態為零點，向上可擺動９５°，向下可擺動１２０°。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉春時，李焱，張凱，候延星，閆海，徐吉存，張傳思，趙雷，化春雷，劉丹陽，張建中，李瑞敏，李英杰，楊東，謝志坤，王躍武，接明，王仁斌，李秀敏，尚紅，
申請(專利權)人：中捷機床有限公司，
類型：發明
國別省市：89
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