專利名稱：三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭的制作方法
技術領域：
本發明屬于三坐標測量機的應用技術領域，具體涉及三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭。
背景技術：
隨著現代加工技術發展快速成型技術也發展迅速，在汽車、航天、家電等行業多采用油泥、聚苯烯泡沫等軟質材料加工成模型，為設計人員提供參考。而這些模型多為曲線曲面，在普通機床或加工中心不太好加工，或者需購買特殊設備完成這項工作
發明內容

本發明的目的是提供一種三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭，以實現在三坐標測量機上對模型進行快速、高精度加工的目的。為達到上述目的，本發明提供的技術方案是三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭，包括B軸組件、A軸組件和銑削系統,所述B軸組件和A軸組件相互垂直設置,A軸組件通過安裝板與銑削系統連接，所述B軸組件和A軸組件均包括外殼以及設置于外殼內的主軸、主軸旋轉組件和主軸軸向位移組件，主軸安裝于外殼內且和外殼之間設有密珠軸承，所述主軸旋轉組件包括伺服電機、齒輪和端齒盤組件，所述端齒盤組件包括上下布置的可相互嚙合的兩個端齒盤，其中上部的端齒盤與外殼連接，下部的端齒盤與主軸連接，所述伺服電機設置于外殼內，伺服電機與下部的端齒盤之間通過齒輪傳遞動力，所述外殼內頂部為氣缸結構，且設有氣嘴，所述主軸軸向位移組件包括活塞和軸向復位裝置，所述活塞設置于主軸上且活塞頭部的外壁與外殼內頂部的氣缸內壁相配合，B軸組件的主軸下端與A軸組件的外殼連接，A軸組件的主軸兩端伸出A軸組件的基體且與安裝板連接，安裝板與銑削系統連接，所述銑削系統包括銑削電機、減速箱和銑削刀具，銑削電機與減速箱的輸入軸連接，減速箱的輸出軸與銑削刀具連接。上述軸向復位裝置包括推力軸承和復位彈簧，所述推力軸承套設于主軸上，所述復位彈簧一端固定于外殼上，另一端與推力軸承的端面相對設置。上述三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭還包括徑向復位裝置，所述徑向復位裝置為十字連接器，所述十字連接器包括兩個固定板和設置于兩個固定板之間的浮動板，其中一個固定板固定于外殼上，另一個固定板固定于上部的端齒盤上，兩個固定板上均有梯形槽，浮動板兩端面有相對垂直的梯形鍵，浮動板上梯形鍵分別與兩個固定板上的梯形槽相配合。上述B軸組件和A軸組件均包括角度檢測組件，所述角度檢測組件包括電位器和一對角度檢測齒輪，電位器安裝于外殼上，其中一個角度檢測齒輪安裝于主軸上，另一個角度檢測齒輪安裝于電位器的旋轉軸上。本發明相對于現有技術，具有如下優點和效果
I.將本發明安裝在三坐標測量機上，可利用三坐標測量機的運動控制和高精度特性完成模型加工，加工過程中通過B軸、A軸旋轉實現與三坐標三軸聯動，可實現快速成型加工，提高設備利用率，降低企業成本。2.采用端齒盤嚙合鎖緊技術，可抵抗較大的切削力矩。3.徑向復位裝置采用十字連接器，減小因端齒盤嚙合徑向跳動，保證銑削頭重復定位精度，從而保證銑削加工精度。4.軸向復位裝置采用推力軸承和復位彈簧，推力軸承可承受軸向載荷，在彈簧的作用下可使主軸完成軸向的復位。


圖I是本發明的整體結構示意 圖2是本發明十字連接器的分解說明 其中I-B軸外殼、I’ -A軸外殼、2-B軸主軸、2’ -A軸主軸、3-密珠軸承、4-伺服電機、5-B軸齒輪組、5’-A軸齒輪組、6-B軸上部的端齒盤、6’-A軸上部的端齒盤、7_B軸下部的端齒盤、7’ -A軸下部的端齒盤、8-B軸氣嘴、8’ -A軸氣嘴、9-B軸活塞、9’ -A軸活塞、10-安裝板、11-銑削電機、12-減速箱、13-銑削刀具、14-推力軸承、15-復位彈簧、16-十字連接器、17-固定板、18-浮動板、19-電位器、20-角度檢測齒輪。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做詳細說明
參照圖1，三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭，包括B軸組件、A軸組件和銑削系統，所述B軸組件和A軸組件相互垂直設置，A軸組件通過安裝板10與銑削系統連接，所述B軸組件和A軸組件均包括外殼以及設置于外殼內的主軸、主軸旋轉組件和主軸軸向位移組件，主軸安裝于外殼內且和外殼之間設有密珠軸承3，所述主軸旋轉組件包括伺服電機4、齒輪組和端齒盤組件，所述端齒盤組件包括上下布置的可相互嚙合的兩個端齒盤，其中上部的端齒盤與外殼連接，下部的端齒盤與主軸連接，所述伺服電機4設置于外殼內，伺服電機4與下部的端齒盤之間通過齒輪組傳遞動力，所述外殼內頂部為氣缸結構，且設有氣嘴，所述主軸軸向位移組件包括活塞和軸向復位裝置，所述活塞設置于主軸上且活塞頭部的外壁與外殼內頂部的氣缸內壁相配合，B軸組件的主軸下端與A軸組件的外殼連接，A軸組件的主軸兩端伸出A軸組件的外殼且與安裝板10連接，安裝板10與銑削系統連接，所述銑削系統包括銑削電機11、減速箱12和銑削刀具13，銑削電機11與減速箱12的輸入軸連接，減速箱12的輸出軸與銑削刀具13連接。上述軸向復位裝置包括推力軸承14和復位彈簧15，所述推力軸承14套設于主軸上，所述復位彈簧15 —端固定于外殼上，另一端與推力軸承14的端面相對設置。上述三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭還包括徑向復位裝置，所述徑向復位裝置為十字連接器16，所述十字連接器16包括兩個固定板17和設置于兩個固定板17之間的浮動板18，其中一個固定板17固定于外殼上，另一個固定板17固定于上部的端齒盤上，兩個固定板17上均有梯形槽，浮動板18兩端面設有相對垂直的梯形鍵，浮動板18上的梯形鍵分別與兩個固定板17上的梯形槽相配合。由于端齒盤組件存在制造誤差，在上部的端齒盤和下部的端齒盤嚙合過程中存在徑向力。上部的端齒盤固定在十字連接器固定板上，上部的端齒盤、固定板17、浮動板18的內徑與外殼之間有小量間隙，上部的端齒盤、固定板17、浮動板18在端齒盤嚙合徑向力作用下可沿徑向微量移動，同時由于梯形鍵槽配合使上部的端齒盤、固定板17、浮動板18徑向移動同時不會繞軸旋轉，消除了端齒盤2及主軸的徑向力，保證了主軸旋轉分度的重復定位性。上述B軸組件和A軸組件均包括角度檢測組件，所述角度檢測組件包括電位器19和一對角度檢測齒輪20，電位器19安裝于外殼上，其中一個角度檢測齒輪20安裝于主軸上，另一個角度檢測齒輪20安裝于電位器19的旋轉軸上。主軸旋轉時時，電位器19會根據角度檢測齒輪20轉過的角度計算出主軸旋轉的角度，然后將主軸旋轉的角度反饋給連接在外部的控制器，以便控制器 控制主軸旋轉到指定角度。由于主軸與外殼間裝有密珠軸承3，主軸可在外殼內轉動，同時可軸向移動。加工過程中需要通過B軸、A軸旋轉實現與三坐標三軸聯動，本發明在控制器的控制下通過下列動作實現B軸、A軸自動旋轉。實施例I :一種三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭，包括B軸組件、A軸組件和銑削系統，所述B軸組件和A軸組件相互垂直設置，A軸組件通過安裝板10與銑削系統連接，所述B軸組件包括B軸外殼I以及設置于B軸外殼I內的B軸主軸2、B軸旋轉組件和B軸軸向位移組件，B軸主軸2安裝于B軸外殼I內且和B軸外殼I之間設有密珠軸承3，所述B軸旋轉組件包括伺服電機4、B軸齒輪組5和端齒盤組件，所述端齒盤組件包括上下布置的可相互嚙合的兩個端齒盤，其中B軸上部的端齒盤6與B軸外殼I連接，B軸下部的端齒盤7與B軸主軸2連接，所述伺服電機4設置于B軸外殼I內，伺服電機4與B軸下部的端齒盤7之間通過B軸齒輪組5傳遞動力，所述B軸外殼I內頂部為氣缸結構，且設有B軸氣嘴8，所述B軸軸向位移組件包括B軸活塞9和軸向復位裝置，所述B軸活塞9設置于B軸主軸2上且活塞頭部的外壁與B軸外殼I內頂部的氣缸內壁相配合，所述軸向復位裝置包括推力軸承14和復位彈簧15，所述推力軸承14套設于B軸主軸2上，所述復位彈簧15 —端固定于B軸外殼I上，另一端與推力軸承14的端面相對設置。上述B軸組件還包括徑向復位裝置，所述徑向復位裝置為十字連接器16，所述十字連接器16包括兩個固定板17和設置于兩個固定板17之間的浮動板18,其中一個固定板17固定于B軸外殼I上,另一個固定板17固定于B軸上部的端齒盤6上，兩個固定板17上均有梯形槽，浮動板18兩端面設有相對垂直的梯形鍵，浮動板18上的梯形鍵分別與兩個固定板17上的梯形槽相配合。所述B軸組件還包括角度檢測組件，所述角度檢測組件包括電位器19和一對角度檢測齒輪20，電位器19安裝于B軸外殼I上，其中一個角度檢測齒輪20安裝于B軸主軸2上，另一個角度檢測齒輪20安裝于電位器19的旋轉軸上。B軸主軸2旋轉時，電位器19會根據角度檢測齒輪20轉過的角度計算出B軸主軸2旋轉的角度，然后將B軸主軸2旋轉的角度反饋給連接在外部的控制器，以便控制器控制B軸主軸2旋轉到指定角度。所述A軸組件包括A軸外殼I’以及設置于A軸外殼I’內的A軸主軸2’、A軸旋轉組件和A軸軸向位移組件，A軸主軸2’安裝于A軸外殼I’內且和A軸外殼I’之間設有密珠軸承3，所述A軸旋轉組件包括伺服電機4、A軸齒輪組5’和端齒盤組件，所述端齒盤組件包括上下布置的可相互嚙合的兩個端齒盤，其中A軸上部的端齒盤6’與A軸外殼I’連接，A軸下部的端齒盤7’與A軸主軸2’連接，所述伺服電機4設置于A軸外殼I’內，伺服電機4與A軸下部的端齒盤V之間通過A軸齒輪組5’傳遞動力，所述A軸外殼I’內頂部為氣缸結構，且設有A軸氣嘴8’，所述A軸軸向位移組件包括A軸活塞9’和軸向復位裝置，所述A軸活塞9’設置于A軸主軸2’上且活塞頭部的外壁與A軸外殼I，內頂部的氣缸內壁相配合，所述軸向復位裝置包括推力軸承14和復位彈簧15，所述推力軸承14套設于A軸主軸2’上，所述復位彈簧15 —端固定于A軸外殼I’上，另一端與推力軸承14的端面相對設置。上述A軸組件還包括徑向復位裝置，所述徑向復位裝置為十字連接器16，所述十字連接器16包括兩個固定板17和設置于兩個固定板17之間的浮動板18，其中一個固定板17固定于A軸外殼I’上，另一個固定板17固定于A軸上部的端齒盤6’上，兩個固定板17上均有梯形槽，浮動板18兩端面設有相對垂直的梯形鍵，浮動板18上的梯形鍵分別與兩個固定板17上的梯形槽相配合。所述A軸組件還包括角度檢測組件，所述角度檢測組件包括電位器19和一對角度檢測齒輪20，電位器19安裝于A軸外殼I’上，其中一個角度檢測齒輪20安裝于A軸主軸2’上，另一個角度檢測齒輪20安裝于電位器19的旋轉軸上。A軸主軸2’旋轉時，電位器19會根據角度檢測齒輪20轉過的角度計算出A軸主軸2’旋轉的角度，然后將A軸主軸2’旋轉的角度反饋給連接在外部的控制器，以便控制器控制A軸主軸2’旋轉到指定角度。 所述B軸主軸2的下端與A軸外殼I’連接，A軸主軸2’兩端伸出A軸外殼I’且與安裝板10連接，安裝板10與銑削系統連接，所述銑削系統包括銑削電機11、減速箱12和銑削刀具13，銑削電機11與減速箱12的輸入軸連接，減速箱12的輸出軸與銑削刀具13連接。實際工作中，以B軸組件為例氣缸通氣后在氣缸的作用下推動B軸主軸2軸向移動，B軸上部的端齒盤6和B軸下部的端齒盤7脫開(銑削過程中B軸上部的端齒盤6和B軸下部的端齒盤7處于嚙合狀態)。伺服電機通過B軸齒輪組5帶動A軸外殼I’轉動，當B軸主軸2轉動到指定位置時伺服電機4去掉使能，氣缸斷氣，在復位彈簧15的作用下推動B軸主軸2軸向移動復位，B軸上部的端齒盤6和B軸下部的端齒盤7嚙合。在十字連接器16的作用下B軸上部的端齒盤6徑向調整，保證B軸主軸2的重復定位性。A軸組件結構和實現的功能與B軸一致，A軸主軸2’帶動銑削系統旋轉。B軸主軸2和A軸主軸2’旋轉到指定位置后銑削系統開始銑削工作。
權利要求
1.三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭，其特征在于包括B軸組件、A軸組件和銑削系統，所述B軸組件和A軸組件相互垂直設置，A軸組件通過安裝板(10)與銑削系統連接，所述B軸組件和A軸組件均包括外殼以及設置于外殼內的主軸、主軸旋轉組件和主軸軸向位移組件，主軸安裝于外殼內且和外殼之間設有密珠軸承(3)，所述主軸旋轉組件包括伺服電機(4)、齒輪組和端齒盤組件，所述端齒盤組件包括上下布置的可相互嚙合的兩個端齒盤，其中上部的端齒盤與外殼連接，下部的端齒盤與主軸連接，所述伺服電機(4)設置于外殼內，伺服電機(4)與下部的端齒盤之間通過齒輪組傳遞動力，所述外殼內頂部為氣缸結構，且設有氣嘴，所述主軸軸向位移組件包括活塞和軸向復位裝置，所述活塞設置于主軸上且活塞頭部的外壁與外殼內頂部的氣缸內壁相配合，B軸組件的主軸下端與A軸組件的外殼連接，A軸組件的主軸兩端伸出A軸組件的外殼且與安裝板(10)連接，安裝板(10)與銑削系統連接，所述銑削系統包括銑削電機(11)、減速箱(12)和銑削刀具(13)，銑削電機(11)與減速箱(12)的輸入軸連接，減速箱(12)的輸出軸與銑削刀具(13)連接。
2.根據權利要求I所述三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭，其特征在于所述軸向復位裝置包括推力軸承(14)和復位彈簧(15)，所述推力軸承(14)套設于主軸上，所述復位彈 簧(15) —端固定于外殼上,另一端與推力軸承(14)的端面相對設置。
3.根據權利要求I或2所述三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭，其特征在于還包括徑向復位裝置，所述徑向復位裝置為十字連接器(16)，所述十字連接器(16)包括兩個固定板(17)和設置于兩個固定板(17)之間的浮動板(18),其中一個固定板(17)固定于外殼上，另一個固定板(17)固定于上部的端齒盤上，兩個固定板(17)上均有梯形槽，浮動板(18)兩端面設有相對垂直的梯形鍵，浮動板(18)上的梯形鍵分別與兩個固定板(17)上的梯形槽相配合。
4.根據權利要求3所述三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭，其特征在于所述B軸組件和A軸組件均包括角度檢測組件，所述角度檢測組件包括電位器(19)和一對角度檢測齒輪(20)，電位器(19)安裝于外殼上，其中一個角度檢測齒輪(20)安裝于主軸上，另一個角度檢測齒輪(20)安裝于電位器(19)的旋轉軸上。
全文摘要
本發明屬于三坐標測量機的應用技術領域，具體涉及一種三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭。本發明的目的是實現在三坐標測量機上對模型進行快速、高精度加工。為達到上述目的，本發明提供的技術方案是三坐標測量機用數控雙旋轉銑削頭，包括B軸組件、A軸組件和銑削系統，所述B軸組件和A軸組件相互垂直設置，A軸組件通過安裝板與銑削系統連接。本發明可在三坐標測量機上對模型實現快速成型加工，提高設備利用率，降低企業成本。
文檔編號B23Q17/00GK102873389SQ20121037248
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者徐少臣, 李海濤, 薛軍鵬, 李旭華, 朱陽光 申請人:西安愛德華測量設備股份有限公司