一種集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭，包括：A軸運動裝置，A軸運動裝置至少包括A軸驅動單元、A軸護罩以及電主軸安裝座；C軸運動裝置，C軸運動裝置至少包括C軸驅動單元、C軸軸承座、轉軸以及旋轉主體；旋轉刀具裝置，旋轉刀具裝置至少包括電主軸、刀具以及冷卻管道；氣動輔助排屑裝置，氣動輔助排屑裝置至少包括吹氣嘴和高壓氣體管道。根據本發明的雙擺頭，因所有電氣用線以及冷卻管道都走暗線，可以使得加工刀具旋轉角度不受限制，并且可以加工出結構尺寸較大、型腔曲面較為復雜、不易加工成形的大型復雜鑄件的鑄型。另外，本發明設計了氣動輔助排屑裝置，可有效防止外部廢屑的侵入，并對旋轉刀具進行清潔，一定程度保證了加工設備的加工精度。
【專利說明】一種集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械加工設備領域，特別地，涉及一種集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭。
【背景技術】
[0002]目前，應用于機械加工中心上的五軸運動系統中的雙擺頭，都采用盤式伺服電機作為C軸驅動裝置和A軸驅動裝置，并且所有的電氣用線以及冷卻管道都走明線，設置于雙擺頭的外部，當A軸和C軸兩個運動系統工作時，盤式伺服電機的輸出軸直接與被驅動的裝置相連，帶動加工工具進行精確的加工。此種雙擺頭運動裝置結構設計雖然簡單，但是由于線纜以及冷卻管道都設置于外部，很大程度上限制了雙擺頭的旋轉以及擺動空間，以致無法加工具有曲面、球面等復雜型腔的工件。因此很有必要提供一種能使加工刀具旋轉角度不受限制，并且能夠全方位加工復雜型腔面的雙擺頭運動裝置。
[0003]另外，本發明涉及的雙擺頭也適用于加工非金屬材料一類的加工設備，此類加工設備在對工件進行加工的過程中，會產生大量廢屑，并對加工刀具造成污染，嚴重影響加工刀具及整個加工設備的工作質量。針對該問題本發明設計了氣動輔助排屑裝置，即在吹氣管道通入高壓氣體直接對電主軸進行清潔，該吹氣管道即高壓氣體管道走暗線，吹氣嘴可隨加工刀具自由擺動進行吹屑，實現全方位跟蹤吹屑的目的，并有效解決廢屑污染的問題。

【發明內容】

[0004]本發明旨在提供一種集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭，以解決現有技術的運動系統因電氣用線和冷卻管道設置于外部而嚴重限制刀具加工角度和范圍的問題。另外，本發明提供的雙擺頭還可以解決現有技術的無法全方位跟蹤吹屑而帶來的廢屑污染問題。
[0005]根據本發明的一個方面，提供了一種集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭，包括:A軸運動裝置、C軸運動裝置、旋轉刀具裝置以及氣動輔助排屑裝置。A軸運動裝置至少包括A軸驅動單元、A軸左護罩、右護罩以及電主軸安裝座。C軸運動裝置至少包括C軸驅動單元、C軸軸承座、轉軸以及旋轉主體。旋轉刀具裝置至少包括電主軸、刀具以及冷卻管道。氣動輔助排屑裝置至少包括吹氣嘴和高壓氣體管道。
[0006]進一步地，C軸運動裝置包括位于Z軸基座內部的C軸驅動單元以及安裝于Z軸基座底部的C軸軸承座；C軸驅動單元通過螺栓固定于C軸軸承座，C軸軸承座的上下各安裝有一副深溝球軸承，轉軸通過深溝球軸承固定于C軸軸承座內部。旋轉主體在底部通過螺栓直接固定于轉軸上，旋轉主體上面設計有線槽。
[0007]進一步地，A軸運動裝置包括位于C軸旋轉主體一側的A軸驅動單元，A軸驅動單元直接與電主軸安裝座通過螺栓固定，電主軸安裝座通過兩側的軸承與旋轉主體固定，電主軸安裝座上部安裝有堵頭，電主軸安裝座上設置有通長孔，并且電主軸安裝座上設計有能允許冷卻管道和高壓氣體管道通過的空間。A軸的左護罩以及右護罩固定于旋轉主體上。旋轉主體設計為上下兩部分，下端的兩個補塊通過螺栓固定于旋轉主體上半部分。 進一步地，旋轉刀具系統包括電主軸以及刀具，電主軸固定于電主軸安裝座上，電主軸安裝座的下部設計為上、下兩半部分，在電主軸安裝好以后，用鎖緊裝置將上、下兩半部分牢固鎖緊。刀具通過卡頭直接固定于電主軸上，并在電主軸驅動下高速旋轉。
[0008]進一步地,為了對電主軸在工作狀態下進行必要的冷卻,設計有冷卻管道,該管道通入冷干氣或者冷卻水并且走暗線。具體路線是冷卻管道先通過旋轉主體上的線槽，進入A軸左護罩內部，再通過電主軸安裝座的空間，然后通入到電主軸冷卻管道入口，最后從電主軸冷卻管道出口出來。
[0009]進一步地，氣動輔助排屑裝置包括有吹氣嘴和高壓氣體管道，吹氣嘴安裝于電主軸安裝座最下端，兩邊各安裝一個，能夠全方位跟蹤吹砂，并徹底清潔刀具系統。
[0010]進一步地，吹氣嘴上連接有高壓氣體管道，管道走暗線，管道路徑為高壓氣體管道先通過旋轉主體上的線槽，進入A軸左護罩內部，再通過電主軸安裝座的空間中，最后通過電主軸安裝座上的通長孔與吹氣嘴相連接。氣源采用高壓氣體。
[0011]進一步地，所有電氣用線都走暗線，其中C軸驅動單元所有的電氣用線包含在Z軸基座內部。A軸驅動單元所有的電氣用線包含在A軸右護罩內部。電主軸的電氣用線是先通過電主軸安裝座的空間進入A軸左護罩，然后經過旋轉主體的線槽，最后通入A軸右護罩內部。
[0012]根據本發明的技術方案，由于采用了雙擺頭，即A軸運動裝置和C軸運動裝置，增加了加工刀具的水平旋轉和水平擺動兩個運動自由度，同時實現了加工刀具旋轉角度不受限制，使得具有復雜型腔曲面的鑄型加工成為可能，很好地解決了現有技術的五軸運動系統中雙擺頭不能加工結構尺寸較大、型腔曲面較為復雜、不易加工成形的大型復雜工件的問題。
[0013]根據本發明的另一技術方案，雙擺頭集成了氣動輔助排屑裝置，通入了高壓氣體，并且安裝了冷干氣管道，故此可以對電主軸進行必要的冷卻，同時可以很好地對刀具系統進行清潔，有效防止外部廢屑的侵入，一定程度上保證了加工設備的加工精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
圖1示意性示出了本發明的雙擺頭的幾何結構圖；
圖2示意性示出了本發明的C軸運動裝置的安裝圖。
【具體實施方式】
[0015]以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0016]參見圖1，示意性示出了根據本發明提供的一種集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭優選實施例，如圖所示，該雙擺頭包括:A軸運動裝置、C軸運動裝置、旋轉刀具裝置以及氣動輔助排屑裝置。
[0017]具體地，C軸運動裝置包括位于Z軸基座23內部的C軸驅動單元I以及安裝于Z軸基座23底部的C軸軸承座3 ；C軸驅動單元I通過螺栓固定于C軸軸承座3，C軸軸承座3的上下各安裝有一副深溝球軸承22，轉軸2通過深溝球軸承22固定于C軸軸承座3內部。旋轉主體4在底部通過螺栓直接固定于轉軸2上，旋轉主體4上面設計有線槽21。
[0018]具體地,A軸運動裝置包括位于C軸旋轉主體一側的A軸驅動單元15, A軸驅動單元15直接與電主軸安裝座7通過螺栓固定，電主軸安裝座7通過兩側的軸承17與旋轉主體4固定，電主軸安裝座7上部安裝有堵頭5。電主軸安裝座7上設計有能允許冷卻管道6和高壓氣體管道19通過的空間。A軸的左護罩9以及右護罩16固定于旋轉主體4上。為了方便電主軸安裝座的固定，旋轉主體4設計為上下兩部分，下端的兩個補塊10通過螺栓固定于旋轉主體4上部分。
[0019]具體地，旋轉刀具裝置包括電主軸8以及刀具14，電主軸8固定于電主軸安裝座7上，為了保證電主軸8與電主軸安裝座7的牢固鎖緊，電主軸安裝座7的下部設計為上、下兩半部分，在電主軸8安裝好以后，用鎖緊裝置11將上、下兩半部分牢固鎖緊。刀具14通過卡頭13直接固定于電主軸8上，并在電主軸8驅動下高速旋轉。為了對電主軸8在工作狀態下進行必要的冷卻，設計有冷卻管道6，該管道6通入冷干氣或者冷卻水并且走暗線。具體路線是冷卻管道6先通過旋轉主體4上的線槽21，進入A軸左護罩9內部，再通過電主軸安裝座7的空間，然后通入到電主軸冷卻管道入口，最后從電主軸冷卻管道出口出來。
[0020]具體地，氣動輔助排屑裝置包括有吹氣嘴12和高壓氣體管道19，吹氣嘴12安裝于電主軸安裝座7最下端，能夠全方位跟蹤吹砂，徹底清潔刀具14系統。吹氣嘴12上連接有高壓氣體管道19，管道19走暗線，管道路徑為高壓氣體管道19先通過旋轉主體4上的線槽21，進入A軸左護罩9內部，再通過電主軸安裝座7的空間中，最后通過電主軸安裝座7上的通長孔與吹氣嘴12相連接。氣源采用高壓氣體。
[0021]參見圖1和圖2，本發明實施例中所有電氣用線都走暗線，路徑為C軸驅動單元I所有的電氣用線24包含在Z軸基座23內部，A軸驅動單元15的所有電氣用線18包含在A軸右護罩16內部，電主軸8的電氣用線20是先通過電主軸安裝座7的空間進入A軸左護罩9，然后經過旋轉主體4的線槽21，最后通入A軸右護罩16內部。
[0022]綜上所述，本發明具有如下優點:集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭的設計，可以使得加工刀具旋轉角度不受限制，并且可以加工出結構尺寸較大、型腔曲面較為復雜、不易加工成形的大型復雜鑄件的鑄型。另外，對電主軸通入高壓冷卻氣體或者冷卻水，使得電主軸得到了必要的冷卻，同時設計了氣動輔助排屑裝置，有效防止了外部廢屑的侵入，很好地對旋轉刀具進行了清潔，一定程度保證了加工設備的加工精度。
[0023]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭，包括: A軸運動裝置、C軸運動裝置以及旋轉刀具裝置； 所述的A軸運動裝置至少包括A軸驅動單元15、A軸左護罩9、右護罩16以及電主軸安裝座7，C軸運動裝置至少包括C軸驅動單元1、C軸軸承座3、轉軸2以及旋轉主體4，旋轉刀具裝置至少包括電主軸8、刀具14以及冷卻管道6 ； 其特征在于，該雙擺頭還包括:氣動輔助排屑裝置，所述的氣動輔助排屑裝置至少包括吹氣嘴12和高壓氣體管道19。
2.根據權利要求1所述的集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭，其特征在于， 所述A軸運動裝置包括位于旋轉主體4 一側的A軸驅動單元15,所述A軸驅動單元15與電主軸安裝座7通 過螺栓固定； 所述電主軸安裝座7通過兩側的軸承17與旋轉主體4固定，電主軸安裝座7上部安裝有堵頭5，電主軸安裝座7上設置有通長孔，電主軸安裝座7上設計有能允許冷卻管道6和高壓氣體管道19通過的空間； 所述A軸的左護罩9以及右護罩16固定于旋轉主體4上。
3.根據權利要求1所述的集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭，其特征在于， 所述C軸運動裝置包括位于Z軸基座23內部的C軸驅動單元I以及安裝于Z軸基座23底部的C軸軸承座3 ； 所述C軸驅動單元I通過螺栓固定于C軸軸承座3，C軸軸承座3的上下各安裝有一副深溝球軸承22 ； 所述轉軸2通過深溝球軸承22固定于C軸軸承座3內部； 所述旋轉主體4在底部通過螺栓直接固定于轉軸2上，旋轉主體4上面設計有線槽21，旋轉主體4設計為上下兩部分，下端的兩個補塊10通過螺栓固定于旋轉主體4上部分。
4.根據權利要求1所述的集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭，其特征在于， 所述旋轉刀具裝置包括電主軸8、刀具14以及冷卻管道6 ; 所述電主軸8固定于電主軸安裝座7上； 所述電主軸安裝座7的下部設計為上、下兩半部分，在電主軸8安裝好以后，用鎖緊裝置11將上、下兩半部分牢固鎖緊； 所述刀具14通過卡頭13直接固定于電主軸8上，并在電主軸8驅動下高速旋轉； 所述冷卻管道6通入冷干氣或者冷卻水并且走暗線。
5.根據權利要求4所述的冷卻管道6，其特征在于，所述冷卻管道6通過旋轉主體4上的線槽21，進入A軸左護罩9內部，再通過電主軸安裝座7的空間，然后通入到電主軸冷卻管道入口，最后從電主軸冷卻管道出口出來。
6.根據權利要求1所述的集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭，其特征在于， 所述氣動輔助排屑裝置包括有吹氣嘴12和高壓氣體管道19 ； 所述吹氣嘴12安裝于電主軸安裝座7最下端，能夠全方位跟蹤吹砂； 所述高壓氣體管道19與吹氣嘴12管道相連，高壓氣體管道19走暗線。
7.根據權利要求6所述的高壓氣體管道19，其特征在于，所述高壓氣體管道19先通過旋轉主體4上的線槽21，進入A軸左護罩9內部，再通過電主軸安裝座7的空間中，最后通過電主軸安裝座7上的通常孔與吹氣嘴12相連接。
8.根據權利要求1所述的集成氣動輔助排屑裝置的雙擺頭，其特征在于， 該雙擺頭所有電氣用線都走暗線； 所述C軸驅動單元I所有的電氣用線24包含在Z軸基座內部； 所述A軸驅動單元15所有的電氣用線18包含在A軸右護罩16內部； 所述電主軸8的電氣用線20是先通過電主軸安裝座7的空間進入A軸左護罩9，然后經過旋轉主體4的線槽21， 最后通入A軸右護罩16內部。
【文檔編號】B23B19/02GK103659402SQ201210338047
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月13日 優先權日:2012年9月13日
【發明者】單忠德, 劉豐, 劉麗敏, 張敏 申請人:機械科學研究總院先進制造技術研究中心