專利名稱：程控鉆銑床的動力頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種程控鉆銑床的動力頭，它包括一個可沿多個坐標(biāo)軸移動的頭座，它具有一個以45°角指向前下方的旋轉(zhuǎn)軸線；一個可繞該45°旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動地設(shè)置在頭座端側(cè)上的擺動頭；一個固定安裝在擺動頭上的并有一個工作主軸的主軸頭，該工作主軸的軸線的走向與該45°旋轉(zhuǎn)軸線成45°角。
背景技術(shù)：
為了在相同夾緊情況下有選擇地對工件進(jìn)行水平加工或垂直加工，很早就知道了具有擺動體或轉(zhuǎn)動體的動力頭，所述擺動體或轉(zhuǎn)動體承載一個工作主軸并允許其軸向在水平方向和垂直方向上取向。
DE4402084A描述了這種動力頭，它具有一個可在機(jī)架上移動的支承殼體，在其相對垂線傾斜45°角的斜向下的端壁上，一個具有同樣相對垂線傾斜45°角的止擋面的擺動銑頭可繞一垂直于端壁的軸線轉(zhuǎn)動地可控移動。在擺動銑頭中，支承著一個與該旋轉(zhuǎn)軸線成45°角的工作主軸，它通過擺動銑頭的相應(yīng)轉(zhuǎn)動可以在水平加工位置和垂直加工位置之間擺動。在擺動頭的支承殼體中，設(shè)有一可控的驅(qū)動電機(jī)，電機(jī)的與旋轉(zhuǎn)軸線同軸的軸通過一對錐齒輪和滑動齒輪有選擇地以兩種不同的轉(zhuǎn)速驅(qū)動一個工作主軸。主軸電機(jī)的軸是空心軸并且留有間隙地圍繞著穿出電機(jī)殼體和擺動頭的并用于轉(zhuǎn)動擺動頭的實(shí)心軸，在實(shí)心軸內(nèi)端上固定有一蝸桿傳動裝置，在其外下端上固定著擺動頭殼體。在與45°旋轉(zhuǎn)軸線同軸的擺動頭的環(huán)形端件上形成有正齒，在頭座的環(huán)形凹槽中有與之配合的正齒。通過這兩個正齒的形狀配合嚙合，該擺動頭被形狀配合地定位在上述角位上。為此，該中心實(shí)心軸可軸向移動并通過一個端板與彈性頂緊的壓力介質(zhì)缸連接。通過形狀配合地將擺動頭定位在規(guī)定角位上，可以在擺動頭被固定時對只在規(guī)定的主軸位置上的工件進(jìn)行加工。此外，定位擺動頭所需的技術(shù)成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種鉆銑床的動力頭，在簡化結(jié)構(gòu)和提高剛度的同時，它可以進(jìn)行萬能加工，例如在銑頭擺動時進(jìn)行加工。
通過將整個主軸電機(jī)定位在擺動頭中并通過將擺動頭的與電機(jī)殼體固定連接的空心圓柱形殼體部分旋轉(zhuǎn)支承在頭座中，實(shí)現(xiàn)了在擺動頭繞該45°旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動時使主軸電機(jī)和傳動裝置與工作主軸一起轉(zhuǎn)動，即整個組件的各部分沒有相對運(yùn)動。沒有規(guī)定通過圓柱齒輪的形狀配合嚙合來實(shí)現(xiàn)擺動頭在規(guī)定角位上的定位，因此，利用本發(fā)明的動力頭，可以在所有任意角位上并且即便在擺動頭轉(zhuǎn)動時也能進(jìn)行加工。按照本發(fā)明的主軸電機(jī)的布置和擺動頭在頭座中的支承允許使用大功率的主軸電機(jī)，因而，在動力頭尺寸大致相同的情況下，可以獲得更高的切削功率。
可以采用與該45°旋轉(zhuǎn)軸線同軸的電動直接驅(qū)動裝置或常規(guī)的伺服電動機(jī)作為擺動頭的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，它在運(yùn)動學(xué)方面通過一個因張緊而無間隙的同部帶傳動裝置和一個圓柱齒輪與固定在電機(jī)殼體上的齒環(huán)連接。這種傳動鏈保證了大轉(zhuǎn)矩的無間隙傳遞以及擺動頭非常精確地定位在規(guī)定角位上。
擺動頭在頭座殼體中的支承適當(dāng)?shù)亟柚还潭ㄔ诳招膱A柱形殼體突出部中的支承環(huán)來實(shí)現(xiàn)，該支承環(huán)被裝入一個形成在擺動頭的空心圓柱形殼體部分上的環(huán)形槽中并借助三個滾動軸承支承在其中。
在這種擺動頭中，由于空間狹窄，所以給工作主軸輸入能量、控制信號和沖洗液帶來了一定困難。本發(fā)明的特點(diǎn)是設(shè)置一外柔性管，它可安全地接收能量和介質(zhì)的傳遞，該柔性管從頭座成弧形地通向工作主軸的殼體。適合的是，該柔性管通過可轉(zhuǎn)動的管彎接頭與頭座連接并通過適配接頭可擺動地與主軸殼體連接?？蓴[動地將管接到主軸殼體上可以通過適配接頭的特定構(gòu)造來完成，即通過具有球形外表面的軸套來實(shí)現(xiàn)，一可擺動的端環(huán)滑動配合地貼在球形外表面上。為避免管的彎曲應(yīng)力，在適配接頭中，可自由旋轉(zhuǎn)地支承著適合的滾動體如滾子，其上安裝不同的管路。


從以下參照附圖對實(shí)施例的描述中得到本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1示出了動力頭的前透視圖；圖2示出了動力頭的示意垂直截面圖；圖3示出了在圖1動力頭中使用的兩側(cè)有接頭的柔性管的透視分解圖；
圖4示出了利用適配接頭的柔性管的可擺動的端部連接狀況。
具體實(shí)施例方式
從圖1中可看出，動力頭具有一個帶拐角的頭座1，它包括垂直的、向后的板形或框形支承結(jié)構(gòu)2、大體積的中間部3、向前下方傾斜45°的空心圓柱體形殼體4。在頭座1中，繞空心圓柱體形殼體突出部4的中軸線27旋轉(zhuǎn)地支承著一個擺動頭5，在擺動頭一側(cè)，相對殼體突出部4的中軸線27成45°角地剛性固定有一個主軸頭6。在主軸頭6的橫向上，支承著一工作主軸7。借助一個適配接頭10，一根柔性管9可擺動地被接在主軸頭6的箱形后部8上，柔性管的上端通過一可轉(zhuǎn)動的管彎接頭11與頭座1的中間部3連接。
圖2示出了本發(fā)明動力頭內(nèi)部功能件的示意垂直截面圖。在頭座1中設(shè)有一伺服電動機(jī)15，它的工作主軸驅(qū)動一條同步帶16，它是一個所謂的循環(huán)傳動件，以便獲得穩(wěn)定的張緊力，并且它通過兩個角度相互略微錯開的齒輪17運(yùn)轉(zhuǎn)，在圖2只能看到其中一個齒輪。各齒輪17分別驅(qū)動一個支承在頭座1中的軸18和一個固定在該軸上的小齒輪19，該小齒輪與帶有正齒的齒環(huán)20嚙合。齒環(huán)20固定在主軸電機(jī)22的成空心軸形狀的殼體21上。主軸電機(jī)22的定子23通過具有冷卻通道的軸套24與電機(jī)殼體21牢固連接。主軸電機(jī)22的轉(zhuǎn)子25被固定安裝在一空心軸26上，該空心軸的縱軸線27相對垂線向下傾斜45°。一錐齒輪28牢牢安放在軸26的突出端上，該錐齒輪與錐齒輪29嚙合，錐齒輪29是一個固定在可自由旋轉(zhuǎn)地支承在擺動頭殼體30中的軸31上的齒套32的一部分。齒套32與一個滑動齒輪的大部分33嚙合，該滑動齒輪固定在一中間軸34上并與在一工作主軸36外圓周上的圓柱齒輪35嚙合。在工作主軸36的前部上安裝有一個大的齒輪37，該大齒輪通過使滑動齒輪33在中間軸34上滑動而與小的圓柱齒輪38嚙合。
擺動頭5殼體30具有與旋轉(zhuǎn)軸線27同軸的殼體部分40，它與頭座1的空心圓柱形殼體突出部4配合。在殼體突出部4的內(nèi)壁上，固定著一個形狀穩(wěn)定而不易變形的支承環(huán)41，它借助用于承受徑向力和軸向力的三個滾動軸承42在一個形成于殼體突出部40中的環(huán)形槽中受到引導(dǎo)。
為了水平加工工件，在圖2所示位置上，在將工具夾到工作主軸上之后，接通固定在擺動頭5殼體中的主軸電機(jī)，它的電機(jī)軸26通過錐齒輪傳動裝置28、29和變速裝置33、35驅(qū)動工作主軸7。為將主軸頭6擺動到傾斜位置或垂直位置，接通伺服電動機(jī)15，該伺服電動機(jī)通過預(yù)張緊的同步帶傳動裝置16、17和圓柱齒輪對19、20使電機(jī)殼體21繞旋轉(zhuǎn)軸線27轉(zhuǎn)動45°角。由于電機(jī)殼體21與擺動頭5的空心圓柱形殼體部分40固定連接，所以，電機(jī)22的轉(zhuǎn)動使得擺動頭5和主軸頭6繞旋轉(zhuǎn)軸線27相應(yīng)轉(zhuǎn)動或擺動45°角。擺動頭5和主軸頭6的轉(zhuǎn)動或擺動是與借助其驅(qū)動電機(jī)22來驅(qū)動工作主軸7無關(guān)地實(shí)現(xiàn)的。
圖1、3和4所示的柔性管9是一個公知的構(gòu)件，它的特點(diǎn)是具有較高的抗壓強(qiáng)度和足夠高的柔韌性。管彎接頭11借助一個慣用的管卡圈固定在圖3的柔性管9的上端上。在管彎接頭11的出口側(cè)，安裝著一旋轉(zhuǎn)環(huán)50、一彈簧環(huán)51和一端環(huán)52，因而可以使管彎接頭11繞環(huán)50、51、52的中軸線轉(zhuǎn)動。
在柔性管9的另一端上，借助一個慣用的管卡圈固定著一個在圖4的軸向截面圖中示出的適配接頭53。該適配接頭包括其橫截面大致呈四邊形的環(huán)體54，在環(huán)體中，借助螺栓固定著同樣成四邊形的嵌件55，該嵌件的上、下面56、57呈球形或圓弧形。在球形面56、57上滑動配合著一個同樣為四邊形的端環(huán)60的上部58和下部59，在端環(huán)中支撐有兩個側(cè)滾子61、62。如圖1所示，端環(huán)60固定在主軸頭6的箱形后部8上。這樣選擇柔性管9的長度和兩個接頭10、11的位置，即當(dāng)該主軸不6繞旋轉(zhuǎn)軸線27轉(zhuǎn)動45°時，柔性管9可以彎曲并只在管彎接頭11處執(zhí)行轉(zhuǎn)動并在適配接頭10處完成擺動。
本發(fā)明不局限于上述所示實(shí)施例。因此，根據(jù)使用場合，可以省去變速裝置33-38，并且圓柱齒輪32在直徑足夠大時可直接與主軸體36上的齒35嚙合。這樣，可以簡化動力頭。也可以采用電動直接驅(qū)動裝置來替代圖2所示的、由伺服電動機(jī)15、同步帶16和拉緊的傳動鏈17、18、19構(gòu)成的擺動頭5的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該直接驅(qū)動裝置的空心圓柱形定子被固定在頭座1的內(nèi)部，它的轉(zhuǎn)子固定在殼體部分40中和/或主軸電機(jī)22的殼體21上。為了在頭座6中穩(wěn)定支承擺動頭5，也可以用其它適合的支承裝置替代具有滾動軸承42的所示支承環(huán)41，該支承裝置可在軸向和徑向上承受高負(fù)荷并使該擺動頭繞旋轉(zhuǎn)軸線27準(zhǔn)確平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動45°角。為了在極高負(fù)荷下使擺動頭能定位在預(yù)定位置上，可以設(shè)置附加的液壓驅(qū)動和/或機(jī)械驅(qū)動的夾緊裝置，它在頭座的適合構(gòu)件和擺動頭之間具有至少一個夾緊件(如根據(jù)DE19522711C2或DE4122711A1)。另外，對于其它動力頭，也可采用圖1、3和4所示的、帶有可轉(zhuǎn)動的彎管接頭和允許擺動的適配接頭的柔性管，這些動力頭具有一個可繞45°旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動的并具有固定安裝的工作主軸的擺動頭。
權(quán)利要求
1.一種程控鉆銑床的動力頭，它包括—一個可沿多個坐標(biāo)軸移動的頭座(1)，它具有一個以45°角指向前下方的旋轉(zhuǎn)軸線(27)；—一個可通過電動機(jī)驅(qū)動而繞該45°旋轉(zhuǎn)軸線(27)轉(zhuǎn)動地設(shè)置在該頭座(1)端側(cè)上的擺動頭(5)；—一個固定安裝在該擺動頭(5)上的并有一個工作主軸(7)的主軸頭(6)，該工作主軸的軸線的走向與該45°旋轉(zhuǎn)軸線(27)成45°角；—一個與該45°旋轉(zhuǎn)軸線(27)同軸定向的主軸電機(jī)(22)；—一個設(shè)置在該擺動頭(5)中的并用于驅(qū)動主軸的錐齒輪傳動裝置(28，29)；其特征在于—該擺動頭(5)具有一個與該45°旋轉(zhuǎn)軸線(27)同軸的空心圓柱形的殼體部分(40)，該主軸電機(jī)(22)固定在該殼體部分中；—該頭座(1)具有一個殼體突出部(4)，該擺動頭(5)的該殼體部分(40)可旋轉(zhuǎn)地支承在該殼體突出部中。
2.如權(quán)利要求1所述的動力頭，其特征在于為了在該頭座(1)中使該擺動頭(5)轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(15)具有一條包括一同步帶(16，17)和一圓柱齒輪(19)的無隙張緊的傳動鏈，該圓柱齒輪(19)與一個固定在該電機(jī)殼體(21)上的齒環(huán)(20)永久嚙合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的動力頭，其特征在于一個多級傳動裝置(32，33，35，37，38)接在該錐齒輪傳動裝置(28，29)的后面。
4.如上述權(quán)利要求之一所述的動力頭，其特征在于在該頭座(1)的該空心圓柱形殼體突出部(4)中，固定著至少一個支承環(huán)(41)，該支承環(huán)支撐在至少一個形成在該擺動頭(5)的該空心圓柱形殼體部分(40)中的環(huán)形槽中。
5.如上述權(quán)利要求之一所述的動力頭，其特征在于該主軸電機(jī)(22)的殼體(21)以其大約的前半部分被固定在該擺動頭(5)的該殼體部分(40)中并且以它的裝有該齒環(huán)(20)的后部伸入該頭座(1)中。
6.如權(quán)利要求1前序部分所述的動力頭，其特征在于為了安全地接收能量和介質(zhì)傳遞，一個外柔性管(9)從該頭座(1)通向該主軸頭(6)的殼體。
7.如權(quán)利要求6所述的動力頭，其特征在于該柔性管(9)通過一可轉(zhuǎn)動的管彎接頭(11)被接到該頭座(1)上并通過一適配接頭(10)可擺動地連接到該主軸頭(6)的殼體上。
8.如權(quán)利要求7所述的動力頭，其特征在于該適配接頭(10)包括一個具有球形外表面(56，57)的襯套(55)，一個可擺動的端環(huán)(60)滑動配合地貼在所述外表面上。
9.如權(quán)利要求7或8所述的動力頭，其特征在于在該適配接頭(53)上支承著多個滾動體(61，62)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種程控鉆銑床的動力頭，它包括一個可沿多個坐標(biāo)軸移動的頭座(1)，它具有一個以45°角指向前下方的旋轉(zhuǎn)軸線(27)；一個可通過電動機(jī)驅(qū)動而繞該45°旋轉(zhuǎn)軸線(27)轉(zhuǎn)動地設(shè)置在該頭座(1)端側(cè)上的擺動頭(5)；一個固定安裝在該擺動頭(5)上的并有一個工作主軸(7)的主軸頭(6)，該工作主軸的軸線的走向與該45°旋轉(zhuǎn)軸線(27)成45°角；一個與該45°旋轉(zhuǎn)軸線(27)同軸定向的主軸電機(jī)(22)；一個設(shè)置在該擺動頭(5)中的并用于驅(qū)動主軸的錐齒輪傳動裝置(28，29)，其中，該擺動頭(5)具有一個與該45°旋轉(zhuǎn)軸線(27)同軸的空心圓柱形的殼體部分(40)，該主軸電機(jī)(22)固定在該殼體部分中，該頭座(1)具有一個殼體突出部(4)，該擺動頭(5)的該殼體部分(40)可旋轉(zhuǎn)地支承在該殼體突出部中。
文檔編號B23Q1/54GK1500590SQ20031012036
公開日2004年6月2日 申請日期2003年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月4日
發(fā)明者A·蓋斯勒, A 蓋斯勒 申請人:德克爾·馬霍普夫龍滕有限責(zé)任公司, 德克爾 馬霍普夫龍滕有限責(zé)任公司