力矩電機直驅(qū)式雙擺頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及數(shù)控機床擺頭，尤其是一種力矩電機直驅(qū)式雙擺頭，包括萬向支架、高速主軸、主軸支架、力矩電機、安裝法蘭和油氣耦合器；萬向支架包括一安裝槽和一連接柱，安裝槽包括兩個對立面，力矩電機分別固定于兩個對立面的內(nèi)部和連接柱的柱面上；高速主軸與連接柱同心地設于安裝槽中，高速主軸沿其徑向被主軸支架貫穿，高速主軸與主軸支架相互固定，主軸支架的兩端分別與兩個對立面內(nèi)的力矩電機固接；安裝法蘭的內(nèi)表面套設于連接柱上并與力矩電機的外殼固接；油氣耦合器設置于安裝法蘭的頂面。本發(fā)明的有益效果在于：有效提高了加工精度，且簡化了擺頭結(jié)構，使擺頭運轉(zhuǎn)更加靈活，對于運動方向改變的輪廓加工精度有顯著的提高。
【專利說明】力矩電機直驅(qū)式雙擺頭

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及數(shù)控機床擺頭，尤其涉及一種力矩電機直驅(qū)式雙擺頭。

【背景技術】
[0002]隨著我國國民經(jīng)濟、國防科技的快速發(fā)展，航空航天領域在廣泛運用新材料的背景下，要求制造技術與工藝手段不斷提高，具有高速、多軸聯(lián)動、工序復合化等特點的高檔數(shù)控機床需求量越來越大。
[0003]為了適應市場的需求及加工需要，國內(nèi)多家企業(yè)從國外進口五軸聯(lián)動數(shù)控機床，引進國外先進技術，自主研發(fā)五軸擺頭。但由于研發(fā)時間較短，五軸擺頭在國內(nèi)的使用和研發(fā)還處在較低的水準。國內(nèi)大部分五軸擺頭采用的是伺服電機帶動齒輪傳動來完成五軸加工，其加工精度較三軸、四軸機床有了很大的提升，但由于傳統(tǒng)五軸擺頭依靠伺服電機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，其機械誤差對加工精度的影響較大，再加上擺頭的齒輪傳動，使得擺頭結(jié)構復雜，零件之間的干涉也同樣對精度會有影響。由于以上原因，五軸聯(lián)動機床對零件的加工精度提高有限，達不到五軸加工應有的水平。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所解決的技術問題在于克服五軸聯(lián)動機床對零件的加工達不到五軸加工應有水平的問題，提供一種力矩電機直驅(qū)式雙擺頭。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為:一種力矩電機直驅(qū)式雙擺頭，包括萬向支架、高速主軸、主軸支架、力矩電機、安裝法蘭和油氣耦合器；所述萬向支架包括一安裝槽和一連接柱，所述安裝槽包括兩個對立面，所述力矩電機分別固定于兩個所述對立面的內(nèi)部和所述連接柱的柱面上；所述高速主軸與連接柱同心地設于安裝槽中，高速主軸沿其徑向被所述主軸支架貫穿，高速主軸與主軸支架相互固定，主軸支架的兩端分別與兩個對立面內(nèi)的力矩電機固接；所述安裝法蘭的內(nèi)表面套設于連接柱上并與力矩電機的外殼固接；所述油氣耦合器設置于安裝法蘭的頂面。
[0006]本發(fā)明的有益效果在于:利用內(nèi)置式力矩電機直驅(qū)擺頭，有效提高了加工精度，且簡化了擺頭結(jié)構，使擺頭運轉(zhuǎn)更加靈活，力矩電機對于運動方向改變的輪廓加工精度有顯著的提高；且與市場現(xiàn)有的五軸擺頭相比，體積小，運轉(zhuǎn)靈活，可靠性更高，在有效完成加工要求的前提下，能夠最大程度的提高加工的效率，具有很廣闊的應用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明實施例的力矩電機直驅(qū)式雙擺頭的結(jié)構示意圖。
[0008]標號說明:
[0009]1、高速主軸；2、第一力矩電機；3、第一軸承；4、主軸支架；5、第一剎車系統(tǒng)；6、萬向支架；7、安裝法蘭；8、第二軸承；9、第二力矩電機；10、第二剎車系統(tǒng)；11、油氣耦合器。

【具體實施方式】
[0010]為詳細說明本發(fā)明的技術內(nèi)容、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖詳予說明。
[0011]本發(fā)明最關鍵的構思在于:利用內(nèi)置式力矩電機直驅(qū)擺頭，有效提高了加工精度，且簡化了擺頭結(jié)構，使擺頭運轉(zhuǎn)更加靈活，力矩電機對于運動方向改變的輪廓加工精度有顯著的提高。
[0012]請參閱圖1，本【具體實施方式】采用以下技術方案:一種力矩電機直驅(qū)式雙擺頭，包括萬向支架6、高速主軸1、主軸支架4、力矩電機、安裝法蘭7和油氣耦合器11。
[0013]所述萬向支架6包括一安裝槽和一連接柱，所述安裝槽包括兩個對立面，所述力矩電機分別固定于兩個所述對立面的內(nèi)部和所述連接柱的柱面上。
[0014]所述高速主軸I與連接柱同心地設于安裝槽中，高速主軸I沿其徑向被所述主軸支架4貫穿，高速主軸I與主軸支架4相互固定，主軸支架4的兩端分別與兩個對立面內(nèi)的力矩電機固接。
[0015]所述安裝法蘭7的內(nèi)表面套設于連接柱上并與力矩電機的外殼固接。
[0016]所述油氣耦合器11設置于安裝法蘭7的頂面。
[0017]從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于:利用內(nèi)置式力矩電機直驅(qū)擺頭，有效提高了加工精度，且簡化了擺頭結(jié)構，使擺頭運轉(zhuǎn)更加靈活，力矩電機對于運動方向改變的輪廓加工精度有顯著的提高；且與市場現(xiàn)有的五軸擺頭相比，體積小，運轉(zhuǎn)靈活，可靠性更高，在有效完成加工要求的前提下，能夠最大程度的提高加工的效率，具有很廣闊的應用前景。
[0018]進一步地，還包括剎車系統(tǒng)和軸承，所述剎車系統(tǒng)和軸承分別設于所述力矩電機兩端。
[0019]從上述描述可知，剎車系統(tǒng)用于制動力矩電機，軸承用于減小傳動過程中的載荷摩擦系數(shù)。
[0020]請參照圖1，本發(fā)明的實施例1為:一種力矩電機直驅(qū)式雙擺頭，包括萬向支架6、高速主軸1、主軸支架4、安裝法蘭7和油氣耦合器11，以及第一力矩電機2、第二力矩電機
9、第一軸承3、第二軸承8、第一剎車系統(tǒng)5、第二剎車系統(tǒng)10。
[0021]所述萬向支架6包括一安裝槽和一連接柱，安裝槽包括兩個對立面。第一力矩電機2固定于兩個所述對立面的內(nèi)部，第一力矩電機2的兩端分別設有第一軸承3和第一剎車系統(tǒng)5 ;第二力矩電機9安裝于連接柱的柱面上，第二電機9的兩端分別設有第二軸承8和第二剎車系統(tǒng)10。第一力矩電機2用于直接驅(qū)動主軸支架4沿圖1中所示的A軸旋轉(zhuǎn)，第二力矩電機9通過安裝法蘭7驅(qū)動萬向支架6沿圖1中所示的C軸旋轉(zhuǎn)。
[0022]所述高速主軸I與連接柱同心地設于安裝槽中，高速主軸I沿其徑向被所述主軸支架4貫穿，高速主軸I與主軸支架4相互固定，主軸支架4的兩端分別與兩個對立面內(nèi)的第一力矩電機2固接。
[0023]所述安裝法蘭7的內(nèi)表面套設于連接柱上并與第二力矩電機9的外殼固接。
[0024]所述油氣耦合器11設置于安裝法蘭的頂面。
[0025]該實施例的原理為:利用內(nèi)置式力矩電機直接驅(qū)動擺頭，將第二力矩電機9的動力通過安裝法蘭7直接驅(qū)動萬向支架6，同時可利用第一力矩電機2直接驅(qū)動主軸支架4，實現(xiàn)力矩電機對主軸頭的直接驅(qū)動；雙力矩電機直驅(qū)擺頭采用內(nèi)置式力矩電機，大大節(jié)省了空間，通過直接驅(qū)動的方式，避免了中間過程產(chǎn)生的機械誤差，有效的提高了加工精度。
[0026]綜上所述，本發(fā)明提供的力矩電機直驅(qū)式雙擺頭與其他設備在結(jié)合使用中具有以下的5個優(yōu)點。
[0027]1、降低機械運轉(zhuǎn)的噪聲，提高運轉(zhuǎn)平穩(wěn)度:機械傳動鏈中機械噪聲不復存在，高速旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)動不平衡帶來的噪聲大為降低。
[0028]2、提高控制精度及機床的加工精度:減速機構的傳動間隙加大了傳動控制誤差，降低了系統(tǒng)的結(jié)構諧振頻率，采用轉(zhuǎn)速低、輸出力矩大的力矩電機后，系統(tǒng)增益可以進一步提高，控制對象的動態(tài)、靜態(tài)誤差都得到有效控制，從而顯著提高了運動方向改變時的輪廓精度，并且其重復精度也得到顯著改善。
[0029]3、簡化擺頭結(jié)構，提高其靈活性:普通電機一般要經(jīng)過2?3級減速機減速才能達到低轉(zhuǎn)速大扭矩的要求，機構龐大笨重，而本方案采用轉(zhuǎn)速低、輸出力矩大的力矩電機的體積和重量通常不到同類型電機與減速機之和的一半，而且結(jié)構簡單零部件少，拆裝維修較為方便。
[0030]4、提高擺頭精度的同時也極大的降低了使用及維修成本:現(xiàn)有的齒輪傳動擺頭精度較差，而采用貼圓光柵的辦法提高精度卻需要花費高昂的代價，由于加工環(huán)境的原因，圓光柵易受到污染及損壞，并且其維修成本和難度也較高；本方案采用的力矩電機還可自帶編碼器直接反饋擺頭運轉(zhuǎn)情況，有效的提高了擺頭控制精度，極大的節(jié)省了使用及維修成本。
[0031]5、提高機床擺頭運轉(zhuǎn)的可靠性:潤滑油不會泄漏，設備對安裝、調(diào)試、維護的要求也大為降低，而且由于高速轉(zhuǎn)動和振動導致的磨損、機件松動、變形、疲勞失效等故障大為降低。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關的【技術領域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種力矩電機直驅(qū)式雙擺頭，其特征在于，包括萬向支架、高速主軸、主軸支架、力矩電機、安裝法蘭和油氣耦合器； 所述萬向支架包括一安裝槽和一連接柱，所述安裝槽包括兩個對立面，所述力矩電機分別固定于兩個所述對立面的內(nèi)部和所述連接柱的柱面上； 所述高速主軸與連接柱同心地設于安裝槽中，高速主軸沿其徑向被所述主軸支架貫穿，高速主軸與主軸支架相互固定，主軸支架的兩端分別與兩個對立面內(nèi)的力矩電機固接； 所述安裝法蘭的內(nèi)表面套設于連接柱上并與力矩電機的外殼固接； 所述油氣耦合器設置于安裝法蘭的頂面。
2.根據(jù)權利要求1所述的力矩電機直驅(qū)式雙擺頭，其特征在于，還包括剎車系統(tǒng)和軸承，所述剎車系統(tǒng)和軸承分別設于所述力矩電機兩端。
【文檔編號】B23Q5/10GK104191299SQ201410424228
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權日:2014年8月26日
【發(fā)明者】劉華, 吳靚, 戴琳, 陶志鵬, 張軍, 鄭德新, 阮子宏 申請人:江西佳時特數(shù)控技術有限公司