[实用新型]卧式五轴加工中心机床用具有大摆角范围的高刚性摆头

说明书

技术领域

本新型涉及机械制造设备，即卧式五轴加工中心机床用摆头，是卧式五轴加工中心机床的核心功能部件。

背景技术

近年来，卧式五轴加工中心以其高精度、高刚性、高效率、五轴联动等特点在航空航天、国防军工等高端行业领域应用越来越多，主要用来加工具有复杂型面的高精度零件，如航空结构件。卧式五轴加工中心可在三轴联动的标准型卧式加工中心的基础上，在主轴或工作台上增加两个联动的回转轴加以实现，而具有主轴摆动功能的摆头是标准型卧式加工中心升级为卧式五轴加工中心的关键功能部件之一。由于卧式五轴加工中心目前多用来加工钛合金等难加工材料复杂型面零件，故要求摆头部件具有高刚性、大扭矩、高精度和大摆角范围等特点。目前，尚无国内机床制造厂家能够生产满足上述特性的卧式五轴加工中心机床用摆头，这已成为阻碍国产卧式五轴加工中心研制与发展的瓶颈。故研制开发出高刚性、大扭矩、高精度和大摆角范围，满足航空航天等行业领域加工需求的高性能摆头对国产卧式五轴加工中心的发展和我国航空航天、国防军工等行业的发展具有重大意义。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于卧式五轴加工中心机床用的具有大摆角范围的高刚性摆头，满足航空航天等行业领域加工钛合金等难加工材料复杂型面高精度零件的需求。

卧式五轴加工中心机床用具有大摆角范围的高刚性摆头，包括包括摆头箱体、旋转主轴箱、电主轴及其液压、气动、冷却及润滑配置，其特征在于左箱体与右箱体一侧垂直相接，内装电主轴的旋转主轴箱通过左、右轴承支撑套和两交叉滚子轴承安装在左箱体和右箱体中，并可绕其轴线在左箱体和右箱体中摆动，左箱体内有伺服电机，通过同步齿型带与消隙的蜗轮蜗杆构成旋转主轴箱的传动机构，旋转主轴箱两侧均采用高刚性的两交叉滚子轴承支撑；环形分配器安装在左箱体和旋转主轴箱中，摆头右侧设置编码器安装轴和角度编码器；摆头的摆角范围为215°，以主轴呈水平状态为零点，向上可摆动95°，向下可摆动120°。

驱动伺服电机通过带斜筋板的L型电机座安装在摆头箱体内腔中，不占用摆头外部空间，从而增大了机床的非干涉加工区和加工范围，并有利于伺服电机的防护。摆头左、右两侧均设有防护罩，外形美观、宜人。旋转主轴箱两侧均采用高刚性的交叉滚子轴承支撑，且两轴承内、外圈两端全部固定，并通过合理设计摆头基础部件、传动部件和支撑部件的结构等措施，实现摆头的高刚性。通过采用消隙的高精度传动部件、提高关键部件的制造、装配精度，并在摆头内设置角度编码器，进行闭环控制等措施，实现主轴的高精度摆动。电主轴正常工作需要的液压、气动、冷却及润滑用各路油、气和驱动、检测等用的各电缆线全部从其后端输入，并分别从其左、右两侧与外部油(或气)源和电气柜连接。其中各路油(或气)分别从外部油(或气)源流出，依次通过电主轴左侧的各入口端外接管、环形分配器、旋转主轴箱和各出口端外接管，并从电主轴后端进入电主轴内部；各电缆线均从电主轴后端接出，依次经由旋转主轴箱的走线孔、右轴承支撑套、空心的编码器安装轴、环形拖链支架、可反向弯曲的RBR拖链，并从摆头箱体后端接出，进入机床走线系统和外部电气柜。通过设计环形分配器、采用RBR拖链并优化各油、气管路和电缆线的路径，实现主轴215°的大摆角范围摆动。为将带侧臂的旋转主轴箱安装到摆头箱体中，将摆头箱体分成左箱体和右箱体两部分，装配时需先将旋转主轴箱通过支撑部件与右箱体连接，最后再连接左箱体。

附图说明

图1为本设计大摆角范围的摆头外形示意图；

图2为其中的蜗轮蜗杆结构示意图；

图3为摆头整体结构剖视图。

具体实施方式

卧式五轴加工中心机床用具有大摆角范围的高刚性摆头，如图1，图3所示，具有大摆角范围的高刚性摆头，其特征在于内装电主轴13的旋转主轴箱3通过左轴承支撑套7、右轴承支撑套17和交叉滚子轴承8、16安装在左箱体2和右箱体1中，装配时需先将旋转主轴箱3、右轴承支撑套17、右交叉滚子轴承16、右轴承内圈压盖19、右轴承外圈压盖18、左轴承支承套7与右箱体1一侧的中部及右侧连接在一起，然后将左箱体2直角端垂直固定在右箱体1一侧的左侧，并装入左交叉滚子轴承8、左轴承内圈压盖9和左轴承外圈压盖10，最后装入其它零、部件及左防护罩30。

如图2，图3所示，带斜筋板的L形电机座15安装在左箱体2的内腔中，电机座4的正面与左箱体2内腔中的安装面相连接，伺服电机4的安装法兰面与电机座15的顶面相连接，布置在左箱体2的内腔中，避免了占用摆头外部空间，从而增大了机床的非干涉加工区和加工范围，并有利于伺服电机4的防护。