專利名稱：A、b軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械制造設(shè)備機(jī)床中的A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置，用于五軸加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
在國內(nèi)數(shù)控機(jī)床市場中，國內(nèi)企業(yè)占有份額較少，產(chǎn)品主要集中在經(jīng)濟(jì)型、普 通型等低檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品領(lǐng)域，而高檔數(shù)控機(jī)床，特別是五坐標(biāo)聯(lián)動、大型數(shù)控機(jī)床的 市場份額為國外品牌所占領(lǐng)。機(jī)床工業(yè)的現(xiàn)狀致使我國航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工裝備長期以 來以國外進(jìn)口設(shè)備為主，尤以A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)的五軸加工等高技術(shù)關(guān)鍵裝備接近100% 依賴進(jìn)口。由于這類設(shè)備采購時必須向設(shè)備生產(chǎn)國申請許可證，設(shè)備的獲取性受國際政 治因素影響很大，經(jīng)常出現(xiàn)關(guān)鍵重要設(shè)備采購延誤或采購不到而影響到飛機(jī)制造廠科研 生產(chǎn)任務(wù)的完成。航空整體結(jié)構(gòu)件具有尺寸大、壁薄、易變形，切削加工難度很大、零件精度高 等工藝特點。隨著新一代戰(zhàn)機(jī)性能要求的逐步提高，新型高性能材料不斷引入，整體結(jié) 構(gòu)件材料逐漸由鋁合金為主轉(zhuǎn)變?yōu)殇X合金、鈦合金、復(fù)合材料并重的局面。美國第四代 戰(zhàn)斗機(jī)的典型代表F-22軍用飛機(jī)上，鈦合金的比例高達(dá)41%，成為了該飛機(jī)上使用比例 最高的材料。在波音-777上大約采用了 11%的鈦結(jié)構(gòu)，估計每架波音-777飛機(jī)大約要 使用12t到13t的鈦合金結(jié)構(gòu)材料和零件。因此鈦合金高效加工成為了現(xiàn)代航空制造企 業(yè)和機(jī)床制造商面臨的共同難題，鈦合金高效加工設(shè)備成為目前數(shù)控機(jī)床行業(yè)新的競爭 點。鈦合金加工要求機(jī)床具有足夠的剛性扭矩和功率，屬于大扭矩強(qiáng)力切削。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置及其制造方法，用于五軸聯(lián) 動加工，既可安裝在立式數(shù)控機(jī)床上，也可安裝在龍門數(shù)控機(jī)床上，具有扭矩大，高剛 性、銑頭懸伸長的特性，能滿足鈦合金航空結(jié)構(gòu)件空間曲面的加工需求。A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置，包括A軸結(jié)構(gòu)、B軸結(jié)構(gòu)、主軸箱和滑板，安裝在 三軸的數(shù)控機(jī)床上，用于五軸加工，A、B軸結(jié)構(gòu)均采用蝸桿副傳動，其特征在于B軸結(jié) 構(gòu)固定在滑板的上側(cè)，B軸大齒圈與B軸支架固定，擺動軸通過螺釘固定在滑板上。B 軸支架繞擺動軸旋轉(zhuǎn)作為B軸；A軸結(jié)構(gòu)固定在B軸支架的右側(cè)，主軸箱固定在B軸支 架的兩臂之間，A軸大齒圈與主軸箱固定，左回轉(zhuǎn)軸和右回轉(zhuǎn)軸分別軸向水平地固定在 主軸箱上，主軸箱通過左回轉(zhuǎn)軸和右回轉(zhuǎn)軸分別繞左右軸套同步轉(zhuǎn)動。軸套固定在B軸 支架上。作為A軸；組成該裝置。制造方法A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置總體設(shè)計布局為繞X軸線擺動士30°作 為A軸，繞Y軸線擺動士30°作為B軸，A、B軸均有圓光柵閉環(huán)控制；制造附加裝置 中的部件并按設(shè)計結(jié)構(gòu)組裝，為了保證蝸輪蝸桿傳動正確嚙合，在裝配調(diào)整時利用裝配 技術(shù)保證元件的相對位置精度，保證蝸桿軸心線與蝸輪軸心線互相垂直，即a = 90°，為保證中心距準(zhǔn)確，靠調(diào)整墊作調(diào)整；CNC控制系統(tǒng)的位置控制功能由軟件和電器電路 硬件兩部分共同實現(xiàn)。 結(jié)構(gòu)緊湊，具備高精度、高剛性、大扭矩等特點。A軸和B軸與X、Y、Z三 個直線軸實現(xiàn)聯(lián)動就可加工出復(fù)雜的空間曲面。


附圖1是A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)裝置示意附圖2是A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)裝置安裝在立式數(shù)控機(jī)床上；
圖3是A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)裝置安裝在龍門數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用
圖4.1是B軸結(jié)構(gòu)裝配圖4.2是B軸結(jié)構(gòu)與B軸支架結(jié)合的示意圖4.3是B軸支架與B軸擺動結(jié)構(gòu)之間的示意圖5.1是A軸結(jié)構(gòu)裝配示意圖5.2是A軸結(jié)構(gòu)傳動示意圖6是AB軸電氣控制關(guān)系示意圖7是CNC控制系統(tǒng)對本裝置A/B軸控制原理框圖。
具體實施例方式A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置，見圖1，包括A軸結(jié)構(gòu)、B軸結(jié)構(gòu)、主軸箱和滑 板，安裝在三軸的數(shù)控機(jī)床上，可用于安裝在立式數(shù)控機(jī)床或龍門數(shù)控機(jī)床上，實現(xiàn)立 式五軸加工中心或龍門五軸加工中心機(jī)床，其特征在于B軸結(jié)構(gòu)固定在滑板3的上側(cè)，B 軸大齒圈25與B軸支架2固定，擺動軸34通過螺釘固定在滑板3上。B軸支架2繞擺 動軸34旋轉(zhuǎn)，作為B軸。A軸結(jié)構(gòu)固定在B軸支架子的右側(cè)，A軸大齒圈45與主軸箱 1固定，主軸箱1固定在B軸支架2的兩臂之間，左回轉(zhuǎn)軸50和右回轉(zhuǎn)軸52分別軸向水 平地固定在主軸箱1上。主軸箱1、左回轉(zhuǎn)軸50和右回轉(zhuǎn)軸52通過兩端圓錐滾子軸承繞 左右兩端的軸套53同步轉(zhuǎn)動，作為A軸。組成該裝置。圖2的所示為A、B軸擺頭結(jié) 構(gòu)4安裝在立式數(shù)控機(jī)床上，滑板3安裝在立式數(shù)控機(jī)床6的正面平行豎立的兩導(dǎo)軌上。 本附加裝置的另一種應(yīng)用形式見圖3所示，改變滑板5與龍門橫梁導(dǎo)軌面的連接方式，在 第三座標(biāo)軸上，A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)4就可安裝在龍門數(shù)控機(jī)床7的龍門橫梁上。本裝置中的B軸結(jié)構(gòu)的傳動機(jī)構(gòu)如圖4.1-4.3所示該結(jié)構(gòu)中伺服電機(jī)8固定在 帶輪箱一側(cè)，電機(jī)軸通過脹緊環(huán)與帶輪箱內(nèi)的小帶輪9相聯(lián)，小帶輪9靠齒形帶11與大 帶輪13聯(lián)接，大帶輪13固定在帶輪軸14上。帶輪軸14靠兩個向心球軸承12支承。蝸 桿軸16靠一個向心球軸承12和一個雙列圓錐滾子軸承15支承，帶輪軸14上右端一個向 心球軸承12內(nèi)環(huán)由帶輪軸14上的軸肩靠緊，左端鎖緊螺母10鎖緊。蝸桿軸16上的向 心球軸承12內(nèi)環(huán)左側(cè)靠蝸桿軸16的軸肩靠緊，右端靠端蓋20壓緊。蝸桿軸16與帶輪 軸14通過脹緊套23連為一起，上述部件都安裝在減速箱21中，構(gòu)成B軸傳動裝置。減 速箱21通過螺釘固定在滑板連接體3上。圖4.1的B軸結(jié)構(gòu)中蝸桿19通過平鍵22與蝸桿軸16聯(lián)接在一起，蝸桿軸16本 身帶一個蝸桿，蝸桿19和它并列組裝在一起。有兩個相同的蝸輪軸27，平行組裝。每個蝸輪軸27上固定有一個小齒輪26，其中一個蝸輪軸27上還固定一個蝸輪17，見圖4.2 ； 同理另一個蝸輪軸27上也固定一個蝸輪18。兩個蝸桿之間中心距大于蝸輪17和蝸輪18 半徑之和。蝸桿軸16和蝸輪軸27呈90°交角。在圖4.3，兩個小齒輪26同時與B軸 齒圈25嚙合，嚙合間隙靠減速箱21下面的調(diào)整墊24調(diào)整。B軸齒圈25通過螺釘29固 定在B軸支架28上。圖4.3中擺動軸34前端加調(diào)整墊33通過螺釘固定在滑板3上。擺動軸34靠兩 個圓錐滾動軸承41支承，擺動軸34外周兩個圓錐滾動軸承41之間內(nèi)環(huán)由內(nèi)隔套32固定 由鎖緊螺母42軸向鎖緊。擺動軸34軸心內(nèi)有小軸38，前端通過兩個向心推力球軸承37 支承，由螺母35軸向鎖緊。圓光柵36安裝在小軸38前端。后端通過銷子44和端蓋43 連在一起，端蓋43通過螺釘固定在軸承套31上，軸承套31通過螺釘40固定在B軸支架 2上。B軸擺到極限位置由行程開關(guān)30控制。B軸結(jié)構(gòu)制造方法裝配傳動機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)8帶動小帶輪9旋轉(zhuǎn)，通過齒形 帶11與大帶輪13嚙合，靠平鍵22將動力傳遞到帶輪軸14上，帶輪軸14與蝸桿軸16通 過脹緊套23連接在一起，作同步運動。蝸桿19通過平鍵22與蝸桿軸16聯(lián)接在一起， 蝸桿軸16在右端向心球軸承12和圓錐滾子軸承15的支撐下，蝸桿軸16上的兩個蝸桿分 別同蝸輪17和蝸輪18嚙合，傳遞扭矩和動力。蝸桿19與蝸輪18的嚙合位置調(diào)整靠蝸 桿軸16上的調(diào)整套25調(diào)整。調(diào)好后蝸桿19相鄰鎖緊螺母10鎖緊。蝸桿軸16和兩個 蝸輪軸27呈90°交角。每個蝸輪軸27上都固定一個小齒輪26，隨著兩個蝸輪軸27運 動，兩個小齒輪26同時和B軸齒圈25嚙合，B軸齒圈25固定在B軸支架2上，擺動軸 34前端通過螺釘固定在滑板3上，擺動軸34靠兩個圓錐滾子軸承41支撐。B軸支架2 與小軸38同心繞擺動軸34轉(zhuǎn)動，軸承套31通過螺釘40固定在B軸支架2上，隨著B軸 齒圈25轉(zhuǎn)動帶動B軸支架2以擺動軸34為回轉(zhuǎn)中心運動，實現(xiàn)B軸擺動。最大擺角為 士30°。見圖5.1，A軸結(jié)構(gòu)裝配圖，主軸箱1軸向垂直地安裝在B軸支架2兩臂之間， 主軸箱1中心位置調(diào)整靠調(diào)整墊49。支架46安裝在B軸支架2上，A軸齒圈45通過螺 釘固定在主軸箱1的一側(cè)，靠近A軸減速箱70。左回轉(zhuǎn)軸50和右回轉(zhuǎn)軸52分別軸向水 平地固定在主軸箱1上，左回轉(zhuǎn)軸50和右回轉(zhuǎn)軸52分別由圓錐滾子軸承48支承，圓錐 滾子軸承48鑲嵌在軸套53上，軸套53通過螺釘固定在B軸支架2上，主軸箱1通過左 回轉(zhuǎn)軸50和右回轉(zhuǎn)軸52分別繞左右軸套53轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)作為A軸，其回轉(zhuǎn)中心線與B軸 擺動的回轉(zhuǎn)軸中心線垂直。A軸上的圓光柵54安裝在右回轉(zhuǎn)軸52的外側(cè)端面上。見圖5.2可以看到A軸 減速箱70中有兩個蝸輪軸56，每個蝸輪軸56上都裝有一個小齒輪55，見圖5.1，它們同 時同A軸齒圈45嚙合，嚙合間隙靠減速箱70下面的調(diào)整墊71調(diào)整。圖5.1右上方的其 它部件見圖5.2。A軸傳動機(jī)構(gòu)見圖5.2，A軸減速箱70通過螺釘固定在支架46上，其特征為 A軸減速箱70中伺服電機(jī)66輸出軸由脹緊環(huán)62連接小帶輪61、小帶輪61靠齒形帶60 與大帶輪59聯(lián)接，大帶輪59通過平鍵58固定在蝸桿軸65上。蝸桿軸65兩端靠兩個向 心球軸承57支承，靠近蝸桿部由雙列圓錐滾子軸承64支承，并由鎖緊螺母63固定，蝸 桿軸65上有兩個蝸桿，分別與左蝸輪67、右蝸輪68嚙合。
蝸桿軸65上的兩個蝸桿同蝸桿軸65制為一體，兩個蝸桿之間中心距大于左蝸輪 67和右蝸輪68半徑之和。左蝸輪67的輪徑內(nèi)有腰形孔、右蝸輪68的輪徑內(nèi)有兩個相隔 180°偏心軸69，與蝸輪軸56平行，并且圓心在同一中心線上。蝸桿軸65和兩個蝸輪 軸56呈90°交角。蝸桿軸65在兩個向心球軸承57和雙列圓錐滾子軸承64支撐下，克 服蝸輪蝸桿傳動中產(chǎn)生的力，傳遞扭矩和動力。雙列圓錐滾子軸承64靠鎖緊螺母63壓 緊內(nèi)環(huán)。兩個蝸輪軸56上分別固定一個小齒輪55，隨著蝸輪軸56運動，兩個小齒輪55 和A軸齒圈45同時嚙合，隨著A軸齒圈45轉(zhuǎn)動帶動主軸箱1通過左回轉(zhuǎn)軸50和右回轉(zhuǎn) 軸52同步以兩個軸套53為回轉(zhuǎn)中心運動，實現(xiàn)A軸擺動，最大擺角為士30°。A軸的傳動狀態(tài)伺服電機(jī)66轉(zhuǎn)動，帶動小帶輪61旋轉(zhuǎn)，通過齒形帶60與大 帶輪59嚙合，靠平鍵58將動力傳遞到蝸桿軸65上，為了保證蝸輪蝸桿傳動正確嚙合， 裝配在調(diào)整時利用裝配技術(shù)保證元件的相對位置精度，保證蝸桿軸心線與蝸輪軸心線互 相垂直，即a =90°。為保證中心距準(zhǔn)確，靠調(diào)整墊71作調(diào)整。為保證有適當(dāng)?shù)膰Ш?側(cè)隙和正確的接觸斑點。先調(diào)A軸結(jié)構(gòu)中右蝸輪68與蝸桿軸65上之間的嚙合間隙，右 蝸輪68上安裝兩個偏心軸69，調(diào)整偏心軸69與蝸輪軸56在同一中心線上，調(diào)好后螺釘 鎖緊。再調(diào)左蝸輪67與蝸桿軸65上的另一個蝸桿的嚙合間隙，左蝸輪67上有腰形孔， 用螺釘固定在蝸輪軸56上，將螺釘松開串動左蝸輪67來消除左蝸輪67與蝸桿軸65上 的蝸桿之間的間隙。調(diào)好后把螺釘擰緊，打好錐銷定位，消除了蝸輪蝸桿之間的傳動間 隙。右回轉(zhuǎn)軸52端部安裝圓光柵54形成閉環(huán)控制，使A軸回轉(zhuǎn)動態(tài)性能好，定位精度 高。A軸擺到極限位置由行程開關(guān)控制。A、B軸擺動裝置均采用蝸桿副傳動，降速比大，使輸出軸獲得大扭矩。傳動平 穩(wěn)，振動和噪聲小，能阻滯扭轉(zhuǎn)振動，反向有自鎖保護(hù)功能。A、B軸電氣控制部分，如圖6所示，A、B軸擺頭的運動控制系統(tǒng)由伺服控制 單元，即圖6中虛框區(qū)域、伺服電機(jī)SM+PG、機(jī)械傳動部件以及圓光柵或光柵尺組成。 伺服系統(tǒng)將運動控制指令加以轉(zhuǎn)換和放大，不僅能控制伺服電機(jī)的速度、方向，而且能 精確控制機(jī)械運動部件的實際運動位置。伺服控制單元上的接口 -X431中的端子09為使 能電源，端子663為脈沖使能信號，端子09和端子663連接后，該坐標(biāo)軸的脈沖使能有 效。伺服控制單元通過接口-X141與CNC相連，獲取CNC的運動控制指令，并將伺服 控制單元檢測到的速度和位置測量值反饋至CNC中，接口 -X341用于與下一級伺服控制 單元的接口-X141相連，形成伺服驅(qū)動總線的串聯(lián)連接；伺服控制單元通過接口-X151 與驅(qū)動系統(tǒng)的電源模塊相連，獲取驅(qū)動數(shù)字電路正常工作所需的工作電源，再通過接 口 -351將數(shù)字電路電源傳遞至下一級伺服控制單元；P端子和M端子分別用于連接前 一級伺服控制單元的直流母線連接片，通過直流母線連接片獲取電源模塊提供的600V直 流電壓，伺服控制單元再根據(jù)CNC指令將直流電轉(zhuǎn)換成所需頻率的交流電輸出給伺服電 機(jī)，控制其正反向運動；伺服控制單元A1端口通過動力電纜與伺服電機(jī)相連，傳遞電機(jī) 的運動控制電壓信號；伺服電機(jī)的編碼器PG通過編碼器電纜將電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號傳遞 會伺服控制單元的信號接口 -X411 ；圓光柵通過光柵尺電纜將機(jī)械運動部件的實際位置 檢測信號傳回至伺服控制單元的接口 -X421，系統(tǒng)在整體上實現(xiàn)半閉環(huán)速度控制+全閉環(huán) 位置控制的模式。CNC控制系統(tǒng)的位置控制功能是由軟件和電器電路硬件兩部分共同實現(xiàn)的。如圖7所示，軟件負(fù)責(zé)跟隨誤差的計算，硬件的A軸、B軸兩個驅(qū)動模塊電路接受進(jìn)給指 令，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，為速度控制單元提供控制電壓，以驅(qū)動電機(jī)帶動坐標(biāo)軸移動。CNC 控制系統(tǒng)在每一個采樣周期讀取位置檢測單元反饋的位置脈沖數(shù)。CNC控制系統(tǒng)實時監(jiān)控坐標(biāo)軸的位置值，與參數(shù)設(shè)定的擺動軸極限位置值相比 較，從而實現(xiàn)CNC的軟件限位功能。A、B軸驅(qū)動電路設(shè)計上采用組合行程開關(guān)，用以 在半閉環(huán)控制下，以實現(xiàn)坐標(biāo)軸的回零和未回零狀態(tài)下的硬件限位的監(jiān)控功能。組合行 程開關(guān)由三組動作觸點開關(guān)構(gòu)成，其中一組采用常開點連接方式，用于回零功能。另外 兩組用于正向限位和負(fù)向限位功能。每組開關(guān)觸點通過電纜與系統(tǒng)的PLC輸入模塊相 連，傳遞相應(yīng)的信號給CNC系統(tǒng)，使之實現(xiàn)坐標(biāo)軸回零和坐標(biāo)軸的運動極限監(jiān)控功能。為了保證蝸輪蝸桿傳動正確嚙合，裝配在調(diào)整時利用裝配技術(shù)保證元件的相對 位置精度，保證蝸桿軸心線與蝸輪軸心線互相垂直，即a =90°。為保證中心距準(zhǔn)確， 靠調(diào)整墊25作調(diào)整。為保證有適當(dāng)?shù)膰Ш蟼?cè)隙和正確的接觸斑點。先調(diào)蝸輪18與蝸 桿19的嚙合間隙，調(diào)好后再調(diào)蝸輪17與蝸桿軸16上的蝸桿嚙合間隙，蝸輪17上有腰形 孔，用螺釘固定在蝸輪軸27上，將螺釘松開串動蝸輪17來消除蝸輪17與蝸桿軸16上 的蝸桿之間的間隙。調(diào)好后把螺釘擰緊，打好錐銷定位。消除了蝸輪蝸桿之間的傳動間 隙。這種消隙結(jié)構(gòu)，既便于零部件的制造，又便于裝配調(diào)整蝸輪蝸桿之間的傳動間隙結(jié) 構(gòu)，圓光柵36安裝在小軸38的端部形成閉環(huán)控制，使B軸回轉(zhuǎn)動態(tài)性能好、定位精度 高。B軸擺到極限位置由行程開關(guān)30控制。為保證蝸桿副的耐磨性及壽命，蝸桿副采用了特殊的合金材料。為保證傳動精 度，除了保證蝸桿副制造精度，均采用兩組蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)消除間隙。蝸輪蝸桿均采用5 級精度，并采用了圓光柵而形成了全閉環(huán)控制。這套裝置A、B軸擺角可達(dá)到士30°， A、B軸擺角扭距可達(dá)到7000Nm，快速移動速度500° /min,適用于大扭矩，重切削的 五軸加工機(jī)床。尤其適合應(yīng)用于鈦合金航空結(jié)構(gòu)件加工的立式五軸加工中心和龍門五軸 加工中心機(jī)床上。
權(quán)利要求
1.一種A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置，包括A軸結(jié)構(gòu)、B軸結(jié)構(gòu)、主軸箱和滑板，安 裝在三軸的數(shù)控機(jī)床上，用于五軸加工，A、B軸結(jié)構(gòu)均采用蝸桿副傳動，其特征在于B 軸結(jié)構(gòu)固定在滑板(3)的上側(cè)，B軸大齒圈(25)與B軸支架(2)固定，B軸支架(2)繞 擺動軸(34)旋轉(zhuǎn)作為B軸；A軸結(jié)構(gòu)固定在B軸支架(2)的右側(cè)，主軸箱(1)固定在B 軸支架(2)的兩臂之間，A軸大齒圈(45)與主軸箱固定，左回轉(zhuǎn)軸(50)和右回轉(zhuǎn)軸(52) 分別軸向水平地固定在主軸箱(1)上，主軸箱(1)、左回轉(zhuǎn)軸(50)和右回轉(zhuǎn)軸(52)通過 兩端圓錐滾子軸承(48)繞左右兩端的軸套(53)同步轉(zhuǎn)動，作為A軸，組成該裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置，其特征在于B軸結(jié)構(gòu)的傳動機(jī) 構(gòu)伺服電機(jī)(8)固定在帶輪箱一側(cè)，電機(jī)軸通過脹緊環(huán)與帶輪箱內(nèi)的小帶輪(9)相聯(lián)， 小帶輪(9)靠齒形帶(11)與大帶輪(13)聯(lián)接，大帶輪(13)固定在帶輪軸(14)上，帶輪 軸(14)靠兩個向心球軸承(12)支承，蝸桿軸(16)靠向心球軸承(12)和雙列圓錐滾子軸 承(15)支承，帶輪軸(14)上右端向心球軸承(12)內(nèi)環(huán)與帶輪軸(14)上的軸肩靠緊、左 端鎖緊螺母(10)鎖緊，蝸桿軸(16)上的向心球軸承(12)內(nèi)環(huán)靠端蓋(20)壓緊；蝸桿軸 (16)與帶輪軸(14)通過脹緊套(23)連為一起，上述部件都安裝在減速箱(21)中，構(gòu)成 B軸傳動裝置；減速箱(21)通過螺釘固定在滑板連接體(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置，其特征在于B軸結(jié)構(gòu)蝸桿 (19)通過平鍵(22)與蝸桿軸(16)聯(lián)接在一起，蝸桿軸(16)本身帶一個蝸桿，蝸桿(19) 和它并列組裝在一起，兩個蝸桿之間中心距大于蝸輪(17)和蝸輪(18)半徑之和、蝸桿軸 (16)和蝸輪軸(27)呈90°交角；有兩個相同的蝸輪軸(27)，平行組裝，蝸輪軸(27)上 均有小齒輪(26)，其中一個蝸輪軸(27)上固定一個蝸輪(17)、另一個蝸輪軸(27)上固 定一個蝸輪(18)，兩個蝸輪軸(27)上的小齒輪(26)同時與B軸齒圈(25)嚙合，嚙合間 隙靠減速箱(21)下面的調(diào)整墊(24)調(diào)整，B軸齒圈(25)通過螺釘(29)固定在B軸支架 (2)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置，其特征在于B軸結(jié)構(gòu)的擺動軸 (34)靠兩個圓錐滾動軸承(41)支承，擺動軸(34)外周兩個圓錐滾動軸承(41)之間內(nèi)環(huán) 由內(nèi)隔套(32)固定由鎖緊螺母(42)軸向鎖緊，擺動軸(34)軸心內(nèi)有小軸(38)，前端通 過兩個向心推力球軸承(37)支承，由螺母(35)軸向鎖緊；圓光柵(36)安裝在小軸(38) 前端，后端通過銷子(28)和端蓋(43)連在一起，端蓋(43)通過螺釘固定在軸承套(31) 上，軸承套(31)通過螺釘(40)固定在B軸支架(2)上，B軸擺到極限位置由行程開關(guān) (30)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置，其特征在于A軸結(jié)構(gòu)主軸箱 (1)軸向垂直地安裝在B軸支架(2)兩臂之間，支架(46)安裝在B軸支架(2)上，A軸 齒圈(45)通過螺釘固定在主軸箱(1)的一側(cè)，靠近A軸減速箱(70)；左回轉(zhuǎn)軸(50)和 右回轉(zhuǎn)軸(52)分別軸向水平地固定在主軸箱(1)上，左回轉(zhuǎn)軸(50)和右回轉(zhuǎn)軸(52)分 別由圓錐滾子軸承(48)支承，圓錐滾子軸承(48)鑲嵌在軸套(53)上，軸套(53)通過螺 釘固定在B軸支架(2)上，主軸箱(1)通過左回轉(zhuǎn)軸(50)和右回轉(zhuǎn)軸(52)分別繞左右軸 套(53)轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)作為A軸，其回轉(zhuǎn)中心線與B軸擺動的回轉(zhuǎn)軸中心線垂直。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置，其特征在于A軸傳動機(jī)構(gòu)A 軸減速箱(70)通過螺釘固定在支架(46)上，A軸減速箱(70)中伺服電機(jī)(66)輸出軸由脹緊環(huán)(62)連接小帶輪(61)、小帶輪(61)靠齒形帶(60)與大帶輪(59)聯(lián)接，大帶輪 (59)通過平鍵(58)固定在蝸桿軸(65)上，蝸桿軸(65)兩端靠兩個向心球軸承(57)支 承，靠近蝸桿部由雙列圓錐滾子軸承(64)支承，并由鎖緊螺母(63)固定，蝸桿軸(65) 上有兩個蝸桿，分別與左蝸輪(67)、右蝸輪(68)嚙合，調(diào)整墊(71)調(diào)整小齒輪(55)和 A軸齒圈(45)嚙合間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置，其特征在于A軸結(jié)構(gòu)蝸桿軸 (65)上的兩個蝸桿同蝸桿軸(65)制為一體，兩個蝸桿之間中心距大于左蝸輪(67)和右 蝸輪(68)半徑之和、左蝸輪(67)的輪徑內(nèi)有腰形孔、右蝸輪(68)的輪徑內(nèi)有兩個相隔 180°偏心軸(69)，與蝸輪軸(56)平行，并且圓心在同一中心線上，蝸桿軸(65)和兩個 蝸輪軸(56)呈90°交角；蝸桿軸(65)在兩個向心球軸承(57)和雙列圓錐滾子軸承(64) 支撐下，克服蝸輪蝸桿傳動中產(chǎn)生的力，傳遞扭矩和動力，雙列圓錐滾子軸承(64)靠鎖 緊螺母(63)壓緊內(nèi)環(huán)，兩個蝸輪軸(56)上分別固定一個小齒輪(55)，隨著蝸輪軸(56) 運動，兩個小齒輪(55)和A軸齒圈(45)同時嚙合，隨著A軸齒圈(45)轉(zhuǎn)動帶動主軸箱 (1)通過左回轉(zhuǎn)軸(50)和右回轉(zhuǎn)軸(52)同步以兩個軸套(53)為回轉(zhuǎn)中心運動，實現(xiàn)A 軸擺動，最大擺角為士 30°。
8.—種制造權(quán)利要求1所述的A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置的方法，其特征在于為了 保證A軸的傳動機(jī)構(gòu)蝸輪蝸桿傳動正確嚙合，裝配在調(diào)整時利用裝配技術(shù)保證元件的相 對位置精度，保證蝸桿軸心線與蝸輪軸心線互相垂直，即α =90°，由調(diào)整墊(71)調(diào)整 中心距；為保證有適當(dāng)?shù)膰Ш蟼?cè)隙和正確的接觸斑點，先調(diào)A軸結(jié)構(gòu)中蝸輪(68)與蝸桿 軸(65)上之間的嚙合間隙，蝸輪(68)上安裝兩個偏心軸(69)，調(diào)整偏心軸(69)與蝸輪 軸(56)在同一中心線上，調(diào)好后螺釘鎖緊；再調(diào)蝸輪(67)與蝸桿軸(65)上的另一個蝸 桿的嚙合間隙，蝸輪(67)上有腰形孔，用螺釘固定在蝸輪軸(56)上，將螺釘松開串動蝸 輪(67)來消除蝸輪(67)與蝸桿軸(65)上的蝸桿之間的間隙，調(diào)好后把螺釘擰緊，打好 錐銷定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置的方法，其特征在于B軸結(jié)構(gòu)中 蝸桿(19)通過平鍵(22)與蝸桿軸(16)聯(lián)接在一起，蝸桿軸(16)本身帶一個蝸桿，蝸桿 (19)和它并列組裝在一起；蝸桿軸(16)和蝸輪軸(27)呈90°交角，有兩個相同的蝸輪 軸(27)，平行組裝；其中一個蝸輪軸(27)上固定一個蝸輪(17)和一個小齒輪(26)，另 一個蝸輪軸(27)上也固定一個蝸輪(18)和一個小齒輪(26)，兩個小齒輪(26)同時與B 軸齒圈(25)嚙合，嚙合間隙靠減速箱(21)下面的調(diào)整墊(24)調(diào)整，B軸齒圈(25)通過 螺釘(29)固定在B軸支架(2)上。
全文摘要
A、B軸擺頭結(jié)構(gòu)附加裝置及其制造方法，用于五軸聯(lián)動加工，其特征在于B軸結(jié)構(gòu)固定在滑板的上側(cè)，B軸大齒圈與B軸支架固定，B軸支架繞擺動軸旋轉(zhuǎn)作為B軸；A軸結(jié)構(gòu)固定在B軸支架的右側(cè)，主軸箱固定在B軸支架的兩臂之間，A軸大齒圈與主軸箱固定，左、右回轉(zhuǎn)軸分別軸向水平地固定在主軸箱上，主軸箱分別繞左、右軸套同步轉(zhuǎn)動，作為A軸，組成該裝置。該裝置總體設(shè)計為繞X軸線擺動±30°作為A軸，繞Y軸線擺動±30°作為B軸，A、B軸均有圓光柵閉環(huán)控制；CNC控制系統(tǒng)的位置控制功能由軟件和電器電路硬件共同實現(xiàn)。本裝置與X、Y、Z三個直線軸實現(xiàn)聯(lián)動就可加工出復(fù)雜的空間曲面，具有結(jié)構(gòu)緊湊、高精度、高剛性、大扭矩等特點。
文檔編號B23Q5/04GK102009371SQ20101050220
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者嚴(yán)昊明, 劉宗際, 劉峰, 吳淑琴, 孫中權(quán), 孟憲君, 尹曉霞, 巴林, 楊麗敏, 賀鑫元, 趙國濤, 金曉紅, 馬德鵬, 高長才 申請人:中捷機(jī)床有限公司