專利名稱：由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)床領(lǐng)域，具體為一種由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的具有A， C兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度并且A軸可自動(dòng)交換的雙擺銑頭，它是與三軸驅(qū)動(dòng)的加工中心聯(lián)合使用 的組合結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，作為五軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床的核心部件雙擺銑頭其驅(qū)動(dòng)方式主要是普通電機(jī)機(jī) 械傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)和外轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)一般有齒輪傳動(dòng)和渦輪蝸桿傳動(dòng)，其特點(diǎn) 是傳動(dòng)扭矩較大，但由于高副的存在，間隙不可避免，盡管現(xiàn)有的技術(shù)可以再一定程度上消 隙，然而由于磨損的存在，其精度必然難以保證。而外轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式雖然可以彌補(bǔ) 間隙的補(bǔ)足，實(shí)現(xiàn)無間隙傳動(dòng)，然而其扭矩相對(duì)較低，而且定子裝在轉(zhuǎn)子的內(nèi)部，不利于散 熱。為了定子散熱而采用的冷卻套和配油環(huán)接觸，使冷卻功率一部分損耗在液壓油發(fā)熱和 密封圈摩擦發(fā)熱上來，對(duì)力矩電機(jī)定子的冷卻效果下降。電機(jī)的輸出扭矩與定子鐵心和繞 組的大小有直接的聯(lián)系，與同體積的外轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)相比，內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)有鐵心和繞組 繞線空間。因此，采用內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭是至關(guān)重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可交換A軸 的AC軸雙擺銑頭，解決傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的雙擺頭由于中間的傳動(dòng)環(huán)節(jié)過多導(dǎo)致的附加轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量大、傳動(dòng)有間隙、安裝復(fù)雜等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，該雙擺銑頭通過端齒盤分 為上下兩部分，上部分為可繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的C軸；下部分為可繞垂直軸擺動(dòng)的A軸，A軸、C 軸分別通過可交換接口連接。所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，C軸設(shè)有兩個(gè)聯(lián)合驅(qū)動(dòng) 的內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)，兩個(gè)交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子與心軸固定，心軸與C軸底 座由止口定位并連接；心軸內(nèi)部為配油環(huán)，配油環(huán)外圈為固定件，配油環(huán)外圈連接于端蓋 上，端蓋固定在外壁上；配油環(huán)內(nèi)圈連接固定在C軸底座上，配油環(huán)內(nèi)圈與心軸同軸；C軸下 部的交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)定子通過連接件安裝在外壁上，C軸上部的交流永磁同 步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)定子連接到端蓋上；心軸與配油環(huán)外圈之間有滾子支撐，配油環(huán)內(nèi)圈與 外圈之間設(shè)有滾子支撐。所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，C軸底座與外壁通過轉(zhuǎn) 臺(tái)軸承連接，轉(zhuǎn)臺(tái)軸承帶有可對(duì)C軸運(yùn)行角度進(jìn)行檢測(cè)的角度傳感器。所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，端蓋頂部裝有C軸旋轉(zhuǎn) 的限位機(jī)構(gòu)，C軸限位機(jī)構(gòu)為平行滑道式限位塊，C軸限位機(jī)構(gòu)的中心設(shè)有限位器中心軸， 限位器中心軸開有上下貫通滑塊上下滑動(dòng)的矩形槽；滑塊一端設(shè)有圓柱型凸臺(tái)，該凸臺(tái)與限位器外殼內(nèi)壁的環(huán)形槽配合，限位器外殼內(nèi)壁的環(huán)形槽平行，相鄰環(huán)形槽由帶有圓角的 螺旋槽連通；限位器中心軸連接到配油環(huán)的旋轉(zhuǎn)部分，滑塊另一端在限位器中心軸的環(huán)形 槽中為間隙配合，限位器外殼固定在端蓋上；兩個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān)通過開在限位器外殼的上下 兩個(gè)孔安裝在限位器外殼上，位置對(duì)應(yīng)限位器外殼上兩個(gè)相鄰平行的環(huán)形槽。所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，A軸裝有電主軸的主軸 箱與兩個(gè)支撐軸右支撐軸和左支撐軸連接，右支撐軸的兩端通過軸承與A軸箱體連接，左 支撐軸的兩端通過軸承與A軸箱體連接；A軸動(dòng)力源為內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)，內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)的 內(nèi)轉(zhuǎn)子通過連接件與左支撐軸相連，內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)的定子通過連接件與A軸箱體相連；A 軸配油內(nèi)環(huán)和A軸配油外環(huán)連接固定在A軸箱體上左支撐軸的內(nèi)外兩側(cè)，主軸箱的油路通 過左支撐軸、A軸配油內(nèi)環(huán)和A軸配油外環(huán)通入A軸箱體，連接到液壓快換接頭上。所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，右支撐軸安裝有測(cè)量角 度的角度編碼器。所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，可交換接口包括電氣快 換接頭和液壓快換接頭，其中電氣快換接頭設(shè)有電氣快換接頭母、調(diào)整環(huán)節(jié)、緊定螺釘、電氣快換接頭公、上隔 圈、上蓋板、下蓋板、下隔圈，下隔圈固定在A軸箱體上，電氣快換接頭公安裝到下隔圈相應(yīng) 的圓孔中，下蓋板固定在下隔圈上，下蓋板與電氣快換接頭公卡接；緊定螺釘固定在下蓋板 上，與電氣快換接頭公頂觸；上隔圈連接到C軸底座上，上蓋板固定在上隔圈上，上隔圈與 上蓋板之間結(jié)合位置設(shè)有調(diào)整環(huán)節(jié)；液壓快換接頭設(shè)有液壓快換接頭公、液壓快換接頭母和液壓拉爪，液壓快換接頭 公直接安裝在C軸底座上，液壓快換接頭母直接安裝在A軸箱體上，液壓快換接頭公與液壓 快換接頭母為插裝配合結(jié)構(gòu)；液壓拉爪設(shè)有拉爪部分和被拉件拉釘，拉爪部分固定在C軸， 被拉件拉釘固定在A軸，拉爪部分的一端與被拉件拉釘伸出端為配合結(jié)構(gòu)，拉爪部分另一 端連有拉釘套。所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，可交換接口還包括定心 機(jī)構(gòu)，定心機(jī)構(gòu)設(shè)有安裝在C軸底座的具定心功能的端齒盤，以及安裝在A軸箱體的端齒盤 和兩個(gè)導(dǎo)向扁銷，導(dǎo)向扁銷一長(zhǎng)一短，安裝于A軸箱體的端齒盤上。所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，A軸和C軸分別設(shè)有夾 緊裝置，A軸和C軸的夾緊裝置均為氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，其中C軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)連接固定在外壁 上，C軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)內(nèi)壁與C軸底座相對(duì)應(yīng)；A軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)通過連接件連接固定在A 軸箱體上，A軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)內(nèi)壁與主軸箱右支撐軸外側(cè)的制動(dòng)環(huán)相對(duì)應(yīng)。所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)有外 殼、彈性體、氣囊、摩擦環(huán)、楔形圓盤，外殼為環(huán)形腔結(jié)構(gòu)，摩擦環(huán)為帶有缺口的環(huán)形零件，摩 擦環(huán)以間隙配合的方式安裝在外殼中；夾有氣囊的兩個(gè)楔形圓盤安裝在外殼和摩擦環(huán)組成 的空腔中，楔形圓盤的楔形面與摩擦環(huán)的楔形面配合。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明主體結(jié)構(gòu)分為繞垂直軸旋轉(zhuǎn)和繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的上下兩部分，兩個(gè)部分可 有液壓控制結(jié)合，分離，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交換。2、本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)A軸的自動(dòng)交換過程，以適用于實(shí)現(xiàn)高速和大扭矩加工的轉(zhuǎn)換，增加加工零件的適應(yīng)性和靈活性，設(shè)計(jì)可交換連接接口，保證交換的A，C軸兩部分的液壓 管路和電氣線路準(zhǔn)確連接。該接口還包括定心機(jī)構(gòu)，保證A軸和C軸兩部分的位置精度。3、本發(fā)明用于C軸和A軸旋轉(zhuǎn)過程中定位夾緊的制動(dòng)裝置，C軸和A軸的夾緊裝 置為氣動(dòng)夾緊。其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)夠緊湊，性能可靠。目前大部分外轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙 擺頭旋轉(zhuǎn)夾緊機(jī)構(gòu)是液壓夾緊，通常是由一個(gè)彈性材料做成的圓筒外側(cè)和箱體配合，行程 一個(gè)封閉的密封腔，將高壓油注入密封腔是圓筒產(chǎn)生彈性變形，使其內(nèi)側(cè)壓緊力矩電機(jī)外 轉(zhuǎn)子或與其相連接的過渡件，產(chǎn)生摩擦扭矩制動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)由液壓控制夾緊，當(dāng)出現(xiàn)異常情 況(如電路故障斷電)時(shí)，其夾緊裝置失靈，容易造成事故。即使液壓系統(tǒng)采取保壓措施， 由于液壓系統(tǒng)的泄露在所難免，其可靠性差。并且，一旦密封腔混入空氣，由于空氣的可壓 縮性必然導(dǎo)致夾緊失靈。因此，本發(fā)明采用氣動(dòng)夾緊方式，控制方式采用接通氣源夾緊裝置 松開；斷開氣源，夾緊裝置的內(nèi)環(huán)分別抱緊，實(shí)現(xiàn)夾緊，從而克服了異常情況下的可靠性。4、由于特殊工藝的要求，C軸的轉(zhuǎn)角可達(dá)士 360°，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)限位機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn) 對(duì)于C軸力矩電機(jī)旋轉(zhuǎn)的監(jiān)控有特殊的要求。5、本發(fā)明由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可交換A軸的雙擺銑頭，相對(duì)于 機(jī)械傳動(dòng)雙擺頭具有傳動(dòng)方式簡(jiǎn)單，傳動(dòng)環(huán)節(jié)少，安裝工藝簡(jiǎn)單，無間隙，無磨損，傳動(dòng)平 穩(wěn)，精度高的優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于外轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)雙擺頭具有散熱好，熱變形小，扭矩高，夾緊簡(jiǎn)單 可靠，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，可換頭功能使本發(fā)明就有更廣泛的加工能力，無論是粗加工 還是精加工都能充分發(fā)揮效能。6、本發(fā)明通過端齒盤的定位由液壓拉爪與C軸連接，拉爪由液壓控制實(shí)現(xiàn)A軸的 交換。C軸上的力矩電機(jī)通過端齒盤傳遞扭矩實(shí)現(xiàn)A軸的圓周旋轉(zhuǎn)，A軸上的力矩電機(jī)實(shí)現(xiàn) 主軸箱的擺動(dòng)。本發(fā)明響應(yīng)快，精度高，動(dòng)態(tài)性能好，無間隙傳動(dòng)，加工效率高，適用范圍廣， 可廣泛應(yīng)用于曲面加工的高檔數(shù)控加工中心。7、本發(fā)明具有高剛性，高精度，高穩(wěn)定性，加工范圍廣等優(yōu)勢(shì)，能夠進(jìn)行高精度的 曲面加工，適用于各種立式和龍門加工中心。8、本發(fā)明采用內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，定子的外表面在本發(fā)明結(jié)構(gòu)的外層，相對(duì)于 外轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)有利于散熱，在外壁通入冷卻液大大提高力矩電機(jī)定子的散熱能力。9、本發(fā)明A軸箱體為一個(gè)整體，提高箱體的支撐剛性，兩支撐軸與主軸箱分體安 裝，便于精度調(diào)整。


圖1是本發(fā)明由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可交換A軸的雙擺銑頭結(jié)構(gòu) 剖視圖。圖2是圖1中II處的放大圖。圖3是圖2中限位器外殼沈的剖視圖。圖4是圖2的A向視圖。圖5是圖1中I處的放大圖。圖6是C軸與A軸交換結(jié)合局部分解示意圖。圖7是C軸夾緊裝置示意圖。圖8是A軸夾緊裝置示意圖。
圖9(a)-圖9(b)是A、C軸夾緊原理圖。圖9 (a)為夾緊狀態(tài)，圖9(b)為松開狀態(tài)。圖中，1、主軸箱；2、A軸箱體；3、A軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)；4、右支撐軸；5、角度編碼器； 6、軸承I ；7、液壓快換接頭母；8、端齒盤；9、C軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)；10、液壓快換接頭公；11、外 壁；12、端蓋；13、配油環(huán)；14、心軸；15、內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)；16、軸承II ；17、拉釘套；18、C軸底 座；19、導(dǎo)向扁銷；20、軸承III ；21、A軸配油內(nèi)環(huán)；22、左支撐軸；23、A軸配油外環(huán)；24、內(nèi) 轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)；25、制動(dòng)環(huán)；26、限位器外殼；27、滑塊；28、限位器中心軸；29、電氣快換接頭 母；30、調(diào)整環(huán)節(jié)；31、緊定螺釘；32、電氣快換接頭公；33、上隔圈；34、上蓋板；35、下蓋板； 36、下隔圈；37、螺旋槽；38、凸臺(tái)；39、電氣快換接頭；40、液壓拉爪；41、拉爪部分；42、被拉 件拉釘；43、外殼；44、彈性體；45、氣囊；46、摩擦環(huán)；47、楔形圓盤；48、滾子支撐I ；49、滾子 支撐II ；50、環(huán)形槽。
具體實(shí)施例方式如圖1-9所示，本發(fā)明由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可交換A軸的AC軸 雙擺銑頭，通過端齒盤8分為上下兩部分，上部分為C軸，可繞垂直軸旋轉(zhuǎn)；下部分為A軸， 可繞垂直軸擺動(dòng)。通過A、C兩部分聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的仿型加工。A、C軸分別設(shè)有交換 連接接口，實(shí)現(xiàn)A軸部分自動(dòng)交換，具體結(jié)構(gòu)如下上部分為C軸，由兩個(gè)內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩 電機(jī)15的轉(zhuǎn)子通過螺釘與心軸14固定，心軸14與C軸底座18由止口定位通過螺釘連接。 心軸14內(nèi)部為配油環(huán)13，配油環(huán)13外圈為固定件，配油環(huán)13外圈通過螺釘連接于端蓋12 上，端蓋12固定在外壁11上；配油環(huán)13內(nèi)圈通過螺釘連接固定在C軸底座18上，配油環(huán) 13內(nèi)圈與心軸14同軸。心軸14與配油環(huán)13外圈之間有兩個(gè)滾子支撐148，配油環(huán)13內(nèi) 圈與外圈之間有一個(gè)滾子支撐1149，保證旋轉(zhuǎn)的心軸14和配油環(huán)13內(nèi)圈與配油環(huán)13外 圈的同軸度，使旋轉(zhuǎn)順暢。配油環(huán)13內(nèi)圈與外圈開有通油孔，配油環(huán)13內(nèi)圈裝有旋轉(zhuǎn)格萊 圈，各油孔之間由密封圈密封，實(shí)現(xiàn)油路由旋轉(zhuǎn)到靜止的轉(zhuǎn)變。C軸下部的交流永磁同步內(nèi) 轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)15定子通過連接件安裝在外壁11上，C軸上部的交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩 電機(jī)15定子通過螺釘連接到端蓋12上。C軸底座18與外壁11通過INA公司的YRT轉(zhuǎn)臺(tái) 軸承1116連接，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，可進(jìn)行大于士360°旋轉(zhuǎn)。YRT轉(zhuǎn)臺(tái)軸承1116本身帶有角 度傳感器，可對(duì)C軸的運(yùn)行角度進(jìn)行檢測(cè)。外壁11開有冷卻孔，通過通入冷卻液保證內(nèi)轉(zhuǎn) 子力矩電機(jī)15定子的散熱。端蓋12頂部裝有C軸旋轉(zhuǎn)的限位機(jī)構(gòu)II，C軸底座18下端裝 有可交換接口 I、夾緊裝置。下部分為A軸，裝有電主軸的主軸箱1與兩個(gè)支撐軸右支撐軸4和左支撐軸22 通過螺釘連接，右支撐軸4的兩端通過軸承16與A軸箱體2連接，A軸箱體為一個(gè)整體，左 支撐軸22的兩端通過軸承III20與A軸箱體2連接，實(shí)現(xiàn)繞水平軸擺動(dòng)。A軸動(dòng)力源為內(nèi) 轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)24，內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)M的內(nèi)轉(zhuǎn)子通過連接件與左支撐軸22相連，內(nèi)轉(zhuǎn)子力 矩電機(jī)M的定子通過連接件與A軸箱體2相連。A軸配油內(nèi)環(huán)21和A軸配油外環(huán)23通 過螺釘連接固定在A軸箱體2上左支撐軸22的內(nèi)外兩側(cè)，左支撐軸22開有油孔，A軸配油 內(nèi)環(huán)21和A軸配油外環(huán)23裝有旋轉(zhuǎn)格萊圈，主軸箱的油路通過左支撐軸22、A軸配油內(nèi)環(huán) 21和A軸配油外環(huán)23通入A軸箱體2，連接到液壓快換接頭上。右支撐軸4安裝有測(cè)量角度的中空形式的角度編碼器5。主軸動(dòng)力線和信號(hào)線通過右支撐軸4中心孔和A軸箱體2 與A軸上的電氣快換接頭39連接，A軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)3固定在A軸箱體2上。
如圖2、圖3、圖4所示，端蓋12頂部裝有C軸旋轉(zhuǎn)的限位機(jī)構(gòu)II，C軸限位機(jī)構(gòu) II為平行滑道式限位塊，C軸限位機(jī)構(gòu)II的中心設(shè)有限位器中心軸28，限位器中心軸觀 開有上下貫通的矩形槽，可供滑塊27上下滑動(dòng)?；瑝K27—端(前端)有一個(gè)圓柱型凸臺(tái) 38，該凸臺(tái)與限位器外殼沈內(nèi)壁的環(huán)形槽配合。如圖3所示，限位器外殼2內(nèi)壁的環(huán)形槽 50平行，相鄰環(huán)形槽50由一段帶有圓角的螺旋槽37連通，形成一個(gè)整體的統(tǒng)一的滑道。限 位器中心軸觀通過螺釘連接到配油環(huán)13的旋轉(zhuǎn)部分，隨配油環(huán)13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，滑塊27另一 端(后端)在限位器中心軸觀的環(huán)形槽中為間隙配合，限位器外殼沈通過螺栓固定在端 蓋12上。兩個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān)通過開在限位器外殼沈的上下兩個(gè)螺釘孔安裝在限位器外殼沈 上，其位置對(duì)應(yīng)限位器外殼26上兩個(gè)相鄰平行的環(huán)形槽50。當(dāng)C軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，限位器中心軸 28帶動(dòng)滑塊27旋轉(zhuǎn)，當(dāng)滑塊27的圓柱型凸臺(tái)38遇到起連通作用的一段螺旋槽37時(shí)，就隨 之上升或下降的下一個(gè)環(huán)槽中。當(dāng)滑塊27的圓柱型凸臺(tái)38滑到無觸點(diǎn)開關(guān)位置時(shí)，C軸 到極限位置，達(dá)發(fā)出信號(hào)，C軸停止工作。
可交換接口 I如圖5和圖6所示如圖5所示，電氣快換接頭39的結(jié)構(gòu)包括電氣快換接頭母四、調(diào)整環(huán)節(jié)30、緊定 螺釘31、電氣快換接頭公32、上隔圈33、上蓋板34、下蓋板35、下隔圈36，下隔圈36通過螺 釘固定在A軸箱體2上，電氣快換接頭公32安裝到下隔圈36相應(yīng)的圓孔中。下蓋板35通 過螺釘固定在下隔圈36上，下蓋板35與電氣快換接頭公32卡接，防止電氣快換接頭公32 移動(dòng)。緊定螺釘31固定在下蓋板35上，與電氣快換接頭公32頂觸，防止電氣快換接頭公 32旋轉(zhuǎn)。上隔圈33通過螺釘連接到C軸底座18上，上蓋板34通過螺釘固定在上隔圈33 上，上隔圈33與上蓋板34之間結(jié)合位置設(shè)有調(diào)整環(huán)節(jié)30，調(diào)整環(huán)節(jié)30的材料是尼龍1010。 由于接頭大小不一，用調(diào)整環(huán)節(jié)30與上蓋板34 —起作用，調(diào)整電氣快換接頭母四的高低 位置，并限制其平移，翻轉(zhuǎn)的自由度。緊定螺釘31固定在上蓋板34上，限制電氣快換接頭 母四軸向旋轉(zhuǎn)的自由度。如圖6所示，液壓快換接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)有液壓快換接頭公10、液壓快換接頭母7和液 壓拉爪40，液壓快換接頭公10直接安裝在C軸底座18上，液壓快換接頭母7直接安裝在A 軸箱體2上，液壓快換接頭公10與液壓快換接頭母7為插裝配合結(jié)構(gòu)。液壓拉爪40設(shè)有 拉爪部分41和被拉件拉釘42，拉爪部分41固定在C軸，被拉件拉釘42固定在A軸，拉爪部 分41的一端與被拉件拉釘42伸出端為配合結(jié)構(gòu)，拉爪部分41另一端連有拉釘套17。該接 口還包括定心機(jī)構(gòu)保證A軸和C軸兩部分的位置精度，定心機(jī)構(gòu)設(shè)有安裝在C軸底座18的 具定心功能的端齒盤8，以及安裝在A軸箱體2的端齒盤8和兩個(gè)導(dǎo)向扁銷19構(gòu)成。導(dǎo)向 扁銷19 一長(zhǎng)一短，安裝于A軸箱體的端齒盤上，長(zhǎng)扁銷用于粗定位，短扁銷用于半精定位， 保證液壓和電氣快換接頭準(zhǔn)確對(duì)接。端齒盤8分為上下兩片，分別安裝在C軸和A軸，由于 其具有定心功能，可用于精確定心和傳遞扭矩。A軸和C軸夾緊裝置均采用氣動(dòng)夾緊，如圖1、圖7、圖8所示。如圖7所示，C軸夾緊裝置的結(jié)構(gòu)為，C軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)9通過螺釘連接固定在外 壁11上，C軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)9內(nèi)壁與C軸底座18相對(duì)應(yīng)。氣源斷開，C軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)9 內(nèi)壁抱緊C軸底座18。
如圖8所示，A軸夾緊裝置的結(jié)構(gòu)為，A軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)3通過連接件經(jīng)螺釘連接 固定在A軸箱體2上，A軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)3內(nèi)壁與主軸箱右支撐軸4外側(cè)的制動(dòng)環(huán)25相對(duì) 應(yīng)。氣源斷開，A軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)3內(nèi)壁抱緊固定在主軸箱右支撐軸4外側(cè)的制動(dòng)環(huán)25上， 實(shí)現(xiàn)夾緊。夾緊的原理如圖9 (a)-(b)所示氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)由外殼43、彈性體44、氣囊45、摩 擦環(huán)46、楔形圓盤47構(gòu)成，其連接關(guān)系如下外殼43為環(huán)形腔結(jié)構(gòu)，摩擦環(huán)46為帶有缺口的環(huán)形零件，摩擦環(huán)46以間隙配合 的方式安裝在外殼43中。夾有氣囊45的兩個(gè)楔形圓盤47安裝在外殼43和摩擦環(huán)46組 成的空腔中，楔形圓盤47的楔形面與摩擦環(huán)46的楔形面配合。由氣囊45中氣體的通斷，來控制夾緊。當(dāng)氣囊45與壓縮空氣斷開時(shí)，彈性體44 復(fù)原，推動(dòng)上下兩個(gè)楔形圓盤47向中間移動(dòng)，兩個(gè)楔形面擠壓摩擦環(huán)46，摩擦環(huán)46向內(nèi)抱 緊旋轉(zhuǎn)體。當(dāng)氣囊45接通壓縮空氣時(shí)，氣囊45膨脹，推動(dòng)楔形圓盤47向兩側(cè)分離，摩擦環(huán) 46恢復(fù)形變，放松旋轉(zhuǎn)體。以上所述為本發(fā)明一種由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可交換A軸的雙 擺銑頭的具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求
1.一種由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，其特征在于該雙擺銑頭通 過端齒盤分為上下兩部分，上部分為可繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的C軸；下部分為可繞垂直軸擺動(dòng)的A 軸，A軸、C軸分別通過可交換接口連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，其特征 在于C軸設(shè)有兩個(gè)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)，兩個(gè)交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)的轉(zhuǎn) 子與心軸固定，心軸與C軸底座由止口定位并連接；心軸內(nèi)部為配油環(huán)，配油環(huán)外圈為固定 件，配油環(huán)外圈連接于端蓋上，端蓋固定在外壁上；配油環(huán)內(nèi)圈連接固定在C軸底座上，配 油環(huán)內(nèi)圈與心軸同軸；C軸下部的交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)定子通過連接件安裝在外 壁上，C軸上部的交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)定子連接到端蓋上；心軸與配油環(huán)外圈之 間有滾子支撐，配油環(huán)內(nèi)圈與外圈之間設(shè)有滾子支撐。
3.按照權(quán)利要求2所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，其特征在 于C軸底座與外壁通過轉(zhuǎn)臺(tái)軸承連接，轉(zhuǎn)臺(tái)軸承帶有可對(duì)C軸運(yùn)行角度進(jìn)行檢測(cè)的角度傳 感器。
4.按照權(quán)利要求2所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，其特征在 于端蓋頂部裝有C軸旋轉(zhuǎn)的限位機(jī)構(gòu)，C軸限位機(jī)構(gòu)為平行滑道式限位塊，C軸限位機(jī)構(gòu) 的中心設(shè)有限位器中心軸，限位器中心軸開有上下貫通滑塊上下滑動(dòng)的矩形槽；滑塊一端 設(shè)有圓柱型凸臺(tái)，該凸臺(tái)與限位器外殼內(nèi)壁的環(huán)形槽配合，限位器外殼內(nèi)壁的環(huán)形槽平行， 相鄰環(huán)形槽由帶有圓角的螺旋槽連通；限位器中心軸連接到配油環(huán)的旋轉(zhuǎn)部分，滑塊另一 端在限位器中心軸的環(huán)形槽中為間隙配合，限位器外殼固定在端蓋上；兩個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān)通 過開在限位器外殼的上下兩個(gè)孔安裝在限位器外殼上，位置對(duì)應(yīng)限位器外殼上兩個(gè)相鄰平 行的環(huán)形槽。
5.按照權(quán)利要求1所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，其特征在 于A軸裝有電主軸的主軸箱與兩個(gè)支撐軸右支撐軸和左支撐軸連接，右支撐軸的兩端通 過軸承與A軸箱體連接，左支撐軸的兩端通過軸承與A軸箱體連接；A軸動(dòng)力源為內(nèi)轉(zhuǎn)子力 矩電機(jī)，內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子通過連接件與左支撐軸相連，內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)的定子通 過連接件與A軸箱體相連；A軸配油內(nèi)環(huán)和A軸配油外環(huán)連接固定在A軸箱體上左支撐軸 的內(nèi)外兩側(cè)，主軸箱的油路通過左支撐軸、A軸配油內(nèi)環(huán)和A軸配油外環(huán)通入A軸箱體，連 接到液壓快換接頭上。
6.按照權(quán)利要求5所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，其特征在 于右支撐軸安裝有測(cè)量角度的角度編碼器。
7.按照權(quán)利要求1所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，其特征在 于可交換接口包括電氣快換接頭和液壓快換接頭，其中電氣快換接頭設(shè)有電氣快換接頭母、調(diào)整環(huán)節(jié)、緊定螺釘、電氣快換接頭公、上隔圈、上 蓋板、下蓋板、下隔圈，下隔圈固定在A軸箱體上，電氣快換接頭公安裝到下隔圈相應(yīng)的圓 孔中，下蓋板固定在下隔圈上，下蓋板與電氣快換接頭公卡接；緊定螺釘固定在下蓋板上， 與電氣快換接頭公頂觸；上隔圈連接到C軸底座上，上蓋板固定在上隔圈上，上隔圈與上蓋 板之間結(jié)合位置設(shè)有調(diào)整環(huán)節(jié)；液壓快換接頭設(shè)有液壓快換接頭公、液壓快換接頭母和液壓拉爪，液壓快換接頭公直 接安裝在C軸底座上，液壓快換接頭母直接安裝在A軸箱體上，液壓快換接頭公與液壓快換接頭母為插裝配合結(jié)構(gòu)；液壓拉爪設(shè)有拉爪部分和被拉件拉釘，拉爪部分固定在C軸，被拉 件拉釘固定在A軸，拉爪部分的一端與被拉件拉釘伸出端為配合結(jié)構(gòu)，拉爪部分另一端連 有拉釘套。
8.按照權(quán)利要求7所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，其特征在 于可交換接口還包括定心機(jī)構(gòu)，定心機(jī)構(gòu)設(shè)有安裝在C軸底座的具定心功能的端齒盤，以 及安裝在A軸箱體的端齒盤和兩個(gè)導(dǎo)向扁銷，導(dǎo)向扁銷一長(zhǎng)一短，安裝于A軸箱體的端齒盤 上。
9.按照權(quán)利要求1所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，其特征在 于A軸和C軸分別設(shè)有夾緊裝置，A軸和C軸的夾緊裝置均為氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，其中C軸氣 動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)連接固定在外壁上，C軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)內(nèi)壁與C軸底座相對(duì)應(yīng)；A軸氣動(dòng)夾緊機(jī) 構(gòu)通過連接件連接固定在A軸箱體上，A軸氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)內(nèi)壁與主軸箱右支撐軸外側(cè)的制 動(dòng)環(huán)相對(duì)應(yīng)。
10.按照權(quán)利要求9所述的由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭，其特征 在于氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)有外殼、彈性體、氣囊、摩擦環(huán)、楔形圓盤，外殼為環(huán)形腔結(jié)構(gòu)，摩擦環(huán) 為帶有缺口的環(huán)形零件，摩擦環(huán)以間隙配合的方式安裝在外殼中；夾有氣囊的兩個(gè)楔形圓 盤安裝在外殼和摩擦環(huán)組成的空腔中，楔形圓盤的楔形面與摩擦環(huán)的楔形面配合。
全文摘要
本發(fā)明屬于機(jī)床領(lǐng)域，具體為一種由交流永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙擺銑頭。雙擺銑頭通過端齒盤分為上下兩部分，上部分為可繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的C軸；下部分為可繞垂直軸擺動(dòng)的A軸，A軸、C軸分別通過可交換接口連接。A軸的主軸箱和主軸箱支撐軸、力矩電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子通過軸承連接到裝有力矩電機(jī)外轉(zhuǎn)子的A軸箱體上。銑頭通過端齒盤的定位由液壓拉爪與C軸連接，拉爪由液壓控制實(shí)現(xiàn)A軸的交換。C軸上的力矩電機(jī)通過端齒盤傳遞扭矩實(shí)現(xiàn)A軸的圓周旋轉(zhuǎn)，A軸上的力矩電機(jī)實(shí)現(xiàn)主軸箱的擺動(dòng)。本發(fā)明解決傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的雙擺頭由于中間的傳動(dòng)環(huán)節(jié)過多導(dǎo)致的附加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、傳動(dòng)有間隙、安裝復(fù)雜等問題，可廣泛應(yīng)用于曲面加工的高檔數(shù)控加工中心。
文檔編號(hào)B23Q5/20GK102069409SQ20101054200
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者侯延星, 劉春時(shí), 劉波, 化春雷, 尹剛, 張磊, 張金軍, 徐兆成, 徐吉存, 徐玉波, 李焱, 梁艷超, 王剛, 隋海卓 申請(qǐng)人:中捷機(jī)床有限公司