本實用新型涉及數控機床領域，特別涉及一種用于數控機床的柔性度強的銑頭以及采用該銑頭的數控機床。

背景技術：

現有的銑頭的外部殼體為一個整體，該殼體的一個端面用于和主機滑枕結合，該殼體的長度即為銑頭的伸長長度。因此，當主機的滑枕尺寸變化或者銑頭的伸長尺寸變化時，都需要更換銑頭的外殼體。這種銑頭的柔性度較差，外形復雜系數高導致設計和制造成本均較高。

此外，安裝時，銑頭需要利用行車吊著和數控機床的主機滑枕對正，然后手動旋轉銑頭的主軸，使主機主軸上的端面鍵和銑頭傳遞盤上的傳動鍵結合，然后手動旋轉銑頭的主軸，再用螺釘將銑頭固定在主機滑枕上。拆卸時，銑頭也需要利用行車吊著，并保持和數控機床的主機滑枕對正，然后再手動松動螺釘。因此，銑頭的裝卸完全憑借工人的技能和經驗，完成一次裝卸需要2小時左右，而且由于缺少識別安全保護裝置，經常會由于操作失誤損壞銑頭或者主機滑枕端面的定位、傳動部件。

雖然現有的銑頭殼體上設置有和主機滑枕上的定位銷配合的銷孔，但是由于二者的定位精度要求非常高，這就要求加工設備精度非常高，進而造成加工成本提高。而且，一般一個主機能夠配置不同規格的多個銑頭，那么每個銑頭殼體上的銷孔都要和滑枕上的定位銷具有非常高的定位精度，一旦二者的位置不符，就可能在數控機床工作時造成銑頭殼體報廢。

技術實現要素：

鑒于現有技術中存在的缺陷，本實用新型一個實施方式提供了一種用于數控機床的銑頭，包括：

端面具有所述數控機床的主機或者主機滑枕形狀相匹配的連接座，所述連接座具有供所述主機主軸進入的孔；

用于和所述連接座另一端面固定連接的延長座；

設置于所述延長座中的用于和所述主機的主軸固定連接的第一轉動軸；

固定設置于所述第一轉動軸上的第一齒輪；

用于和所述延長座固定連接的銑頭體，所述第一轉動軸能夠進入所述銑頭體；

設置于所述銑頭體中的用于驅動刀具旋轉的第二轉動軸，所述第一轉動軸和所述第二轉動軸相互垂直地布置；以及

固定設置于所述第二轉動軸上的第二齒輪，所述第二齒輪和所述第一齒輪相互匹配，以使得所述主機主軸的動力能夠經由所述第一轉動軸傳導至第二轉動軸。

在本實用新型的實施方式中，將連接座和延長座設計為分體結構，這樣可以根據不同的主機或主機滑枕端面的尺寸以及需要變換的長度，分別設計連接座和延長座。這樣設計使得制造模具的數量減少，部件的復雜系數降低，因此所制造的連接座和延長座精度更好，成本更低。

在本實用新型的一個實施方式中，所述的用于數控機床的銑頭還可以包括固定地套設于所述第一轉動軸上的傳動盤，所述傳動盤的端面上具有和所述主機的主軸端面鍵匹配的鍵槽，所述傳動盤上還設置有定位槽；以及準停裝置，包括：固定地設置于所述延長座的上的殼體；固定地設置于所述殼體內的第一彈性元件；設置于所述殼體內的且和所述第一彈性元件關聯的伸縮元件，所述伸縮元件具有向著所述主機或所述主機滑枕方向延伸出所述殼體的第一桿和向著所述傳動盤徑向方向延伸出所述殼體的第二桿；所述第一彈性元件具有松弛狀態和壓緊狀態：當所述第一彈性元件處于松弛狀態時，所述第二桿處于所述傳動盤的定位槽中；當所述第一彈性元件處于壓緊狀態時，所述主機或者主機滑枕的端面擠壓所述第一桿，以使得所述第二桿由所述傳動盤的定位槽中脫出。

在本實用新型的一個實施方式中，所述第一齒輪和所述第二齒輪均為弧齒錐齒輪副；所述第一轉動軸上設置有外花鍵齒，所述第一齒輪的內孔中設置有匹配的內花鍵齒；所述第二轉動軸上對稱地設置有平鍵槽，所述第二齒輪的內孔中對稱地設置有平鍵。

在本實用新型的一個實施方式中，所述的用于數控機床的銑頭還可以包括設置于所述第一轉動軸上的膨脹套，所述膨脹套包括：

沿圓周分布的多個螺釘；

套設于所述螺釘上的截面呈錐形的第一圓環；

套設于所述螺釘上的截面呈錐形的第二圓環，所述第二圓環的收窄端和所述第一圓環的收窄端相對設置；

設置于所述第一圓環和所述第二圓環外側面的截面呈三角形的第三圓環，所述第三圓環的凸出部填充在所述第一圓環和所述第二圓環之間；

設置于所述第一圓環和所述第二圓環內側面的截面呈三角形的第四圓環，所述第四圓環的凸出部填充在所述第一圓環和所述第二圓環之間；

當所述膨脹套受到擠壓時，所述第一圓環的擴張端徑向收縮，所述第二圓環的擴張端徑向擴張。

在本實用新型的一個實施方式中，所述的用于數控機床的銑頭還可以包括設置于所述銑頭體外圓面上的刻度圈；設置于所述延長座外圓面上的用于為所述銑頭體分度的游標。

在本實用新型的一個實施方式中，所述的用于數控機床的銑頭還可以包括緊貼著所述銑頭體末端所在平面，在該平面下方周向地形成于所述第二轉動軸上的甩水槽；緊貼著所述銑頭體末端所在平面，在該平面上方周向地形成于所述第二轉動軸上的迷宮密封部；所述迷宮密封部包括：形成于所述第二轉動軸上軸頸上的環形凹陷；設置于所述環形凹陷內的第二彈性元件，所述第二彈性元件的外圓面和所述銑頭體緊密接觸，所述第二彈性元件和所述環形凹陷的各表面均具有間隙。

在本實用新型的一個實施方式中，所述延長座的內圓面上沿其軸向設置有加強筋。

由于垂直伸長銑頭經常要伸進零件的內腔進行加工，所以要求銑頭體尺寸小、延長座的外圓尺寸小。現有的銑頭延長座采用圓柱形、厚壁結構，重量重剛性差，本實用新型銑頭的延長座采用圓錐形、薄壁且內部設置加強筋的結構，重量輕剛性好。

現有銑頭的主軸支承采用角接觸球軸承，齒輪副采用直齒錐齒輪副，剛性差，切削能力差。本實用新型銑頭的第二轉動軸支承采用圓錐滾子軸承，齒輪副采用弧齒錐齒輪副，剛性好，切削能力強。

此外，現有銑頭經常出現切削液進入第二轉動軸的軸承內，稀釋潤滑脂、銹蝕軸承，造成軸承失效的情況。本實用新型的第二轉動軸的軸承采用甩水槽、迷宮密封和潤滑脂的組合方式，不但銑頭的尺寸小、而且密封效果好。

本實用新型還提供了一種數控機床，包括：

如上所述的任一種銑頭；

至少兩個固定設置于所述數控機床的主機或者主機滑枕上的定位銷；

固定地嵌入于所述連接座端面內的等數量的和所述定位銷匹配的定位套，所述定位套的外圓面和所述連接座之間具有環形腔；

開設于所述連接座上的和所述環形腔連通的灌膠通道和出膠通道。

本實用新型在銑頭的連接座上設置了定位套，在主機或者主機滑枕上設置定位銷，定位套與定位銷找正后采用灌膠的方式精確定位。這樣設計方式，使得主機滑枕上的定位銷的孔距公差和連接座的孔距公差可以降低，采用普通加工設備就可滿足加工要求，因此降低了加工成本。定位套還可以采用優質合金鋼淬火、定性、精密磨削后制成，精度穩定，使用壽命長，即使磨損后更換成本也較低。

在本實用新型的一些實施方式中，所述連接座用于嵌入所述定位套的位置設置有和外部連通的出氣孔，以使得所述定位銷和所述定位套結合時，所述定位套內部的氣體能夠經由所述出氣孔向外排出。

在本實用新型的一些實施方式中，所述的數控機床還可以包括固定地設置于所述數控機床的主機或者主機滑枕上的拉爪；固定地設置于所述連接座上的拉釘；所述拉爪具有拉緊狀態和松弛狀態：當所述拉爪處于拉緊狀態時，所述拉釘被所述拉爪夾緊；當所述拉爪處于松弛狀態時，所述拉釘能夠和所述拉爪脫開。

在本實用新型的一些實施方式中，所述的數控機床還可以包括設置于所述連接座用于和所述數控機床的主機或者主機滑枕貼合的端面上的信號軸；設置于所述數控機床的主機或者主機滑枕上的和所述信號軸匹配的信號檢測裝置。

本實用新型所提供的數控機床能夠自動裝卸銑頭。該銑頭上設有準停裝置、機床或機床滑枕上設有信號軸。裝卸銑頭時，銑頭在頭庫或附件小車中定位，將主機(滑枕)沿X和Y向運動至設定位置(主機主軸中心和銑頭中心對正)，松開拉爪，將主機沿Z向運動至設定位置(主機滑枕端面與銑頭連接座端面接觸)，拉緊拉爪，拉爪自動拉緊銑頭連接座上的拉釘，然后按設定程序順序開動Y、Z、X坐標即完成換頭動作，這一過程由機床數控系統自動執行，操作工人只要按下執行按鈕、監控換頭過程即可，裝卸只要大約5分鐘，極大地提高了工作效率。準停裝置和信號軸組成了識別安全保護裝置，因此不會損傷或損壞銑頭和主機或主機滑枕。

附圖說明

圖1為頭庫中擺放不同規格的銑頭的數控機床；

圖2為銑頭和主機滑枕結合的主視圖；

圖3為銑頭的右視圖；

圖4為圖3中沿A-A剖面線的剖視圖；

圖5為圖4中沿F-F剖面線的剖視圖；

圖6為圖4中所示的準停裝置的放大示意圖；

圖7為銑頭的準停裝置的示意圖；

圖8為沿圖7中的B-B剖面線的剖視圖；

圖9為圖4中膨脹套的局部放大圖；

圖10為銑頭內部結構細節展示圖；

圖11圖4中甩水槽和迷宮密封(H部分)的局部放大圖；

圖12為圖4中沿C-C剖面線的局部剖視圖；

圖13為圖3中沿D-D剖面線的剖視圖；

圖14為圖3中沿E-E剖面線的剖視圖；

圖15為主機或者主機滑枕上的檢測開關和銑頭上的信號軸配合的示意圖。

具體實施方式

為了使實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和具體實施例對實用新型作進一步詳細的說明。雖然附圖中顯示了本公開示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本實用新型而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹的理解本實用新型，并且能夠將本實用新型的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

以圖1所示的具有滑枕的數控機床為例，該數控機床的主機的主軸設置于主機滑枕上，滑枕可以按照數控系統的指令在X、Y、Z三個方向的運動范圍內運動至精確位置，進而主機主軸可以和頭庫中不同類型、不同尺寸的附件相結合。

參照圖2～圖4所示，本實用新型一實施例提供了一種用于數控機床的銑頭，主要包括用于和主機滑枕1連接的連接座2、延長座3、設置于延長座3 內的第一轉動軸4、設置于第一轉動軸4上的第一齒輪5、銑頭體6、設置于銑頭體6內的第二轉動軸7、設置于第二轉動軸7上的第二齒輪8。

連接座2的一個端面的形狀和主機滑枕1的端面形狀相匹配，且具有供主機主軸進入的孔。延長座3通過銷子和連接座2的另一個端面定位，然后通過螺釘固定。第一轉動軸4設置于延長座3中，其一端能夠和主機主軸1-1 連接。銑頭體6固定設置于延長座3的一端，并且其具有供第一轉動軸4進入的孔。第二轉動軸7設置于銑頭體6內。第二齒輪8固定地設置于第二轉動軸7上，第二齒輪8和第一齒輪5相匹配。因此，主機主軸1-1的動力能夠經由第一轉動軸4被傳遞至第二轉動軸7。第一轉動軸4和第二轉動軸7 相互垂直的布置。第二轉動軸7的下部末端用于固定刀具。

在本實施例中，主機為臥式，因此延長座3水平設置，銑頭體6豎直設置。在其它的實施例，當主機為立式時，延長座3應當豎直設置，銑頭體6 則水平設置。當然，不排除主機存在其它布置方式，以使得延長座3和銑頭體6成一定角度(非相互垂直)布置。

結合圖5，延長座3為簡單的回轉體，當需要不同延伸長度時，可以采用不同尺寸的延長座3，例如500mm、750mm、1000mm、1250mm等。連接座2為簡單的長方體形狀，改變其尺寸以使得其能夠適應不同截面大小的主機滑枕，例如450mm×450mm、480mm×580mm、500mm×500mm、 520mm×580mm。分體式的延長座3和連接座2制造更為簡單，針對各種截面的主機滑枕和所需的延伸長度均能夠簡單選用。例如，可以簡單的選擇適用于截面大小為480mm×580mm的主機滑枕的連接座2和延伸程度為 1000mm的延長座3。

在本實用新型的一個實施方式中，延長座3的左端和右端大致呈直臺狀，中間部分為錘形體，左端的直徑小于右端的直徑，且延長座3的內孔中設置有四條加強筋。

參照圖3～4所示，在本實用新型的一個實施方式中，第一轉動軸4上固定地套設有傳動盤9，傳動盤9的端面上具有和主機主軸1-1的端面鍵1-2 匹配的鍵槽91，傳動盤9的外圓面上還設置有定位槽92。延長座3的內圓面上固定設置準停裝置10。

具體參照圖6～8，準停裝置10包括固定地設置于延長座3的內圓面上的殼體101、固定地設置于殼體101內的彈性元件102、設置于殼體101內的且抵觸在彈性元件102上的伸縮元件103。

殼體101通過螺釘固定安裝在延長座3上，其具有一個狹長的腔室。彈性元件102可以采用彈簧，其設置于上述狹長的腔室內。彈性元件102的一端抵觸在殼體101的內壁上。伸縮元件103和彈性元件102接觸的一端呈“]”狀。“]”端的深度淺于彈性元件102松弛時的自由長度。伸縮元件103還具有一個向著主機滑枕1方向延伸出殼體101的第一桿104,以及一個向著傳動盤 9的徑向方向延伸出殼體101的第二桿105。第二桿105能夠和傳動盤9的定位槽92匹配。

使用時，彈性元件102具有松弛狀態和壓緊狀態，當彈性元件102處于松弛狀態時，第二桿105處于傳動盤9的定位槽92中。當主機滑枕的端面擠壓第一桿104時，第一桿104向左移動，彈性元件102被壓縮，第二桿 105同時向左移動由傳動盤9的定位槽92脫出。

這種設計方式的優點在于，當銑頭閑置時(即銑頭沒有被選用，未與主機或主機滑枕結合)，通過傳動盤9的定位槽92和第二桿105的鎖定，以使得第一轉動軸4不發生旋轉，進而傳動盤9上的鍵槽91永遠處于水平位置。當銑頭被選用時，主機主軸1-1的端面鍵1-2就能夠準確的進入到鍵槽91 內，避免了傳動盤9和主機主軸1-1之間的相對位置錯誤而造成的端面損毀。

在本實用新型的一個實施方式中，第一轉動軸4上套設有一個膨脹套 11，在該膨脹套11的膨脹作用下，完成第一轉動軸4和傳動盤9的連接。

參照圖4和圖9所示，具體地，該膨脹套11包括截面呈錐形的第一圓環111、截面呈錐形的第二圓環112、截面呈三角形的第三圓環113、截面呈三角形的第四圓環114以及沿著圓周分布的多個螺釘115。第一圓環111 和第二圓環112的收窄端相對地套設于多個螺釘115上，因此在它們的外側面和內側面均向內形成凹陷。截面呈三角形的第三圓環113作為外圈套置于第一圓環111和第二圓環112的外側面，第三圓環113的凸出部填充在第一圓環111和第二圓環112之間的凹陷內。截面呈三角形的第四圓環114 作為內圈設置于第一圓環111和第二圓環112的內側面，第四圓環114的凸出部填充在第一圓環111和第二圓環112之間凹陷內。當采用多個螺釘 115對膨脹套11進行擠壓，首先第一圓環111的擴張端(直徑大的一端) 徑向收縮，隨后第二圓環112的擴張端(直徑大的一端)徑向擴張，擠壓第三圓環113和第四圓環114使其變形，使得第三圓環113的外圓面脹緊傳動盤9，使得第四圓環114的內圓面脹緊第一轉動軸4。實際上膨脹套11和第一轉動軸4、傳動盤9之間均是過盈配合。

圖10為本實用新型提供的銑頭安裝于主機滑枕上的示意圖，圖10和圖 4表示的內容相同，僅是為了方便對細節部分進行標記和描述。

參照圖10所示，第一轉動軸4主要由設置于延長座3內的軸承31、軸承32和軸承33支承定位。定位套34和定位套35安裝于延長座3的內孔中。軸承31、軸承32安裝于定位套34上，并且由厚度相等的外隔套36和內隔套37隔開，以增加支承剛性。軸承33安裝于定位套35上。

延長座3和銑頭體6經由套筒12定位，且由四個沿延長座3左端面周向分布的螺釘和設置于銑頭體6右端面T形槽中的螺母緊固。套筒12和第一齒輪5的軸頸之間設置有成對角接觸球軸承36，該成對角接觸球軸承36 被鎖緊螺母鎖緊于第一齒輪5的軸頸上，且由軸承蓋37軸向定位。成對角接觸球軸承36由內隔套38和外隔套39隔開。

在本實用新型的一個實施方式中，第二轉動軸7由設置在銑頭體6內部的高精度圓錐滾子軸承61、62支承定位，再由鎖緊螺母63、調整墊圈64 和65預緊。刀具則由設置在第二轉動軸7末端錐形孔內的螺釘71拉緊，并且刀具上的鍵槽能夠和第二轉動軸7末端的端面鍵72結合，以實現動力的平穩傳遞。

參照圖4和圖11，在本實用新型的一個實施方式中，所述用于數控機床的銑頭還包括緊貼著所述銑頭體6末端所在平面，在該平面下方周向地形成于所述第二轉動軸上的甩水槽73。以及緊貼著所述銑頭體6末端所在平面，在該平面上方周向地形成于所述第二轉動軸7上的迷宮密封部。迷宮密封部包括形成于第二轉動軸7上軸頸上的環形凹陷74和設置于環形凹陷74內的第二彈性元件75。第二彈性元件75的外圓面和銑頭體6緊密接觸，第二彈性元件75和環形凹陷74的各表面(圖11中的上、左、下三個面)均具有間隙。上述間隙用于填充潤滑油脂。

工作時，環形凹陷74和第二彈性元件75(可以為彈簧片)之間填充潤滑脂,有利于二者之間的相對運動,并且能夠進一步阻止切削液的進入軸承中。現有銑頭的主軸軸承采用間隙密封，不能很好地阻隔切削液，經常出現切削液進入第二轉動軸7的軸承62內稀釋潤滑脂、銹蝕軸承，造成軸承失效。本實施方式則采用甩水槽+迷宮密封+潤滑脂的組合方式，不但減小了該部分的尺寸，而且具有更好的密封效果。

在本實用新型的一個實施方式中，還可以在第一齒輪5和第二齒輪8的軸頸上設置隔套13和隔套14，以利于調整第一齒輪5和第二齒輪8的嚙合狀態。

參照圖4所示，在本實用新型的一個實施方式中，上述的第一齒輪5和第二齒輪8均為弧齒錐齒輪副。第二轉動軸7的外圓面對稱地設置有平鍵槽，第二齒輪8的內孔中設置有對稱地平鍵。參圖12所示，第一轉動軸4上設置有外花鍵齒，第一齒輪5的內孔中設置有匹配的內花鍵齒。

在本實用新型的一個實施方式中，銑頭體6的側面還可以設置有用于加工、裝配、維修保養用的可拆卸的蓋板66。

此外，本實用新型還提供了一種數控機床。由于圖4和圖10均顯示了銑頭和機床滑枕相結合的示意圖，因此本文仍然參照圖4和圖10對該種數控機床進行描述。

參照圖3、圖4和圖13，本實用新型所提供的數控機床包括如上文所述的任意實施方式的銑頭，并且在數控機床的主機滑枕1上至少設置兩個定位銷1-3，在連接座2的端面內固定嵌入等數量的和所述定位銷1-3匹配的定位套21。定位套21的外圓面和連接座2之間具有環形腔22。所述連接座2 上開設有和環形腔22連通的灌膠通道23和出膠通道24。定位膠能夠從灌膠通道23進入，充滿整個環形腔22后，一部分定位膠由出膠通道24排出 (以證明環形腔22被充滿)。灌膠后，定位套21在六個方向的自由度被限制。

采用這種設計方式，能夠放松主機滑枕1和連接座2上的孔距公差，用普通的設備就可以滿足加工要求，降低了加工成本。主機滑枕1和連接座2 即使在最初的定位結合時出現略微的位置偏差，也不會因為剛性碰撞而損毀，技術人員只需要將二者結合后再用灌膠的方式精確定位即可。定位套采用優質合金鋼淬火、定性、精密磨削后制成，精度穩定，使用壽命長，即使磨損后更換成本也較低。

繼續參照圖13，在本實用新型的一個實施方式中，連接座2用于嵌入定位套21的位置設置有和外部連通的出氣孔25，以使得定位銷1-3和定位套21結合時，定位套21內部的氣體能夠經由出氣孔25向外排出。

參照圖3、圖4和圖14，在本實用新型的一個實施方式中，數控機床還包括固定地設置于主機或者主機滑枕1上的拉爪1-4，固定地設置于所連接座2上的拉釘26。拉爪1-4具有拉緊狀態和松弛狀態：當所述拉爪1-4處于拉緊狀態時，拉釘26被拉爪1-4夾緊，以實現連接座2和主機滑枕1的固定連接。當所述拉爪1-4處于松弛狀態時，拉釘26能夠和拉爪1-4脫開，以將銑頭從主機滑枕1拆卸下來。在如圖3所示的實施方式中，拉爪1-4和拉釘26各有四個。

參照圖4和圖15所示，在本實用新型的一個實施方式中，在連接座2 和數控機床的主機或者主機滑枕1貼合的端面上設置有信號軸27。在數控機床的主機或者主機滑枕1上設置有和信號軸27匹配的信號檢測裝置1-5。

為了擴大數控機床主機的加工范圍，一般情況下需要配置幾個功能附件頭。每個功能附件頭的功率、扭矩、轉速以及主機主軸的軸向行程(伸縮距離)都不同，因此主機需要識別當前狀態是空駛狀態還是附件狀態，進一步識別是哪一個附件(垂直伸長銑頭、萬能銑頭、平旋盤等)被安裝在主機上。因此，可以在每一個附件頭上安裝一個信號軸27，每個附件的信號軸27的相對位置不同。在主機或者主機滑枕1的對應位置上安裝檢測裝置1-5(光電檢測開關)。定義不同的開關對應于不同的信號軸27。例如，1號開關對應垂直伸長銑頭，當1號開關獲得信號(信號軸觸發光電檢測開關)時，系統就自動調用垂直伸長銑頭專用子程序，進行功率、扭矩、轉速以及主機主軸的軸向行程(伸縮距離)限制，以免損壞機床或發生安全事故。

以上對本實用新型的各種實施例進行了詳細說明。本領域技術人員將理解，可在不偏離本實用新型范圍(由所附的權利要求書限定)的情況下，對實施方案進行各種修改、改變和變化。對權利要求范圍的解釋應從整體解釋且符合與說明一致的最寬范圍，并不限于示例或詳細說明中的實施范例。