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CN1469793A - 机床的双向旋转主轴箱 - Google Patents

机床的双向旋转主轴箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种机床的具有非垂直轴线的双向旋转主轴箱，其包括一个第一半主轴箱(2)，该半主轴箱相对机床构件(4)绕第一轴线(10)旋转，以及一个支撑刀具主轴(8)的第二半主轴箱(6)，其与第一半主轴箱(2)在一平表面(20)处相联结并且可绕垂直于所述平表面(20)的第二轴线(22)旋转，其特征在于，还包括用于相对所述机床构件(4)转动所述第一半主轴箱(2)的第一直流电动机(16，18)以及用于相对所述的第一半主轴箱(2)转动所述第二半主轴箱(6)的第二直流电动机(28，30)。

Description

机床的双向旋转主轴箱
本发明涉及一种机床的双向旋转主轴箱。
机床的双向旋转主轴箱是众所周知的。其大体上分为具有垂直轴线的双向旋转主轴箱和具有非垂直轴线的双向旋转主轴箱。两者都包括一可相对机床构件绕第一轴线旋转的第一半主轴箱和一个相对该第一半主轴箱绕第二轴线旋转的第二半主轴箱。然而，在第一种类型的双向旋转主轴箱中，两个旋转轴是相互垂直，而在第二种类型的机床中，两个旋转轴并不是相互垂直的。
第一种类型的双向旋转主轴箱，就使刀具靠近工件表面，尤其是使刀具深入到工件的型腔的能力而言通常存在严重的局限性，然而，由于该主轴箱能通过所述的轴绕该机床的有关的一个和两个轴线旋转而获得沿希望的空间方位的定位，所以其在使刀具轴线的这种定位方面通常不存在困难。
就使刀具靠近工件表面而言，第二种类型的双向旋转主轴箱比第一种具有更多的优点，而同时它们的设计和工作精度更复杂。尤其是，虽然刀具轴线方位的各种变化能被认为是其绕物理轴的旋转，但实际上作为几个组合的机床运动的结果，它们是绕一个虚拟轴旋转而获得的，其中这些运动共或部分涉及三个线性X，Y和Z轴以及两个转轴。
因此，具有非垂直轴线的双向旋转主轴箱实质上比具有垂直轴线的具有更高的精度，该精度通常可通过将这些主轴箱设计成主要用于指示位置来获得，而且是通过海司齿形精度环(Hirth toothedprecision ring)来实现的。
然而，精确并无间隙的海司环仅能获得离散的位置。这意味着刀具可获得的角度位置依赖于离散旋转角的组合，并且因此并不是无限可变的。
如权利要求1所述，本发明机床的具有非垂直轴线的双向旋转主轴箱解决了此问题。
参照附图通过对本发明优选实施例的描述将更清楚理解本发明，其中：
图1是本发明双向旋转主轴箱的侧视图，其中刀具轴线平行于该第一轴线；
图2是与图1相同结构的纵剖面；
图3是刀具轴线与第一轴线成110°角度结构的侧视图；
图4是与图3相同结构的纵剖面。
如图所示，如同传统方式一样，本发明的双向旋转主轴箱包括一个第一半主轴箱2，该半主轴箱通过连接件4设置在机床构件(没有示出)上，以及一个支撑刀具主轴8的第二半主轴箱6。借助于设置在所述连接件4上并与第一半主轴箱2铸件中的圆形凹槽14相接合的导向轴承12的存在，第一半主轴箱2可相对机床，进而相对连接件4绕第一轴线10旋转。
通过一直流电动机，第一半主轴箱2相对该连接件4旋转，该电动机的定子16与所述连接件4刚性相连，而电动机的转子18与所述第一半主轴箱2刚性相连。
第二半主轴箱6和第一半主轴箱2通过一个平表面联结在一起，在图中该平表面以线20来表示。该平表面与第一轴线10成35°的角度。
借助于设置在所述第一半主轴箱2上并与第二半主轴箱6铸件中的圆形凹槽26相接合的导向轴承24的存在，第二半主轴箱6能相对第一半主轴箱2绕第二轴线22旋转。
通过一直流电动机，第二半主轴箱6能相对第一半主轴箱2旋转，该电动机的定子28与所述第一半主轴箱2刚性相连，而电动机的转子30与所述第二半主轴箱6刚性相连。
设置在连接件4和第一半主轴箱2之间以及设置在第一半主轴箱2和第二半主轴箱6之间的这两个电动机，可以是永久磁铁同步电动机或者是感应电动机。第一半主轴箱2相对连接件4的角度位置以及第二半主轴箱6相对第一半主轴箱2的角度位置可由各自的位置传感器(transducer)32，34来控制。
在操作中，当设置在连接件4和第一半主轴箱2之间的直流电动机的转动可使半主轴箱6和2都绕第一轴线10旋转，从而使刀具轴线为一圆锥形表面，当两个轴平行时为圆柱表面；设置在第一半主轴箱2和第二半主轴箱6之间的直流电动机的转动使后者绕第二轴线22旋转，从而改变第一轴线10和主轴线之间的角度。
尤其是，该角度能从0°至110°及假定该两点之间的中间值之间变化。
因此，通过恰当地控制该两个直流电动机，可将主轴设置在顶角为220°的圆锥内的任意空间方位上。
从前述描述中，可以清楚看到本发明的双向旋转主轴箱相比于传统的双向旋转主轴箱具有突出的优点，尤其是：
——它可使刀具轴线连续地在空间任意方位中定位，并具有高定位精度以及能消除相对运动部件之间的间隙和摩擦；
——它可使刀具定位在非常接近工件的表面处；
——它能确保刀具及其主轴在工件任何型腔中的优良穿透性；
——它能加工出沉割。

Claims (3)

1.一种机床的具有非垂直轴线的双向旋转主轴箱，其包括一个第一半主轴箱(2)，该半主轴箱相对机床构件(4)绕第一轴线(10)旋转，以及一个支撑刀具主轴(8)的第二半主轴箱(6)，其与第一半主轴箱(2)在一平表面(20)处联结，并且可绕垂直于所述平表面(20)的第二轴线(22)旋转，其特征在于，还包括用于相对所述机床构件(4)转动所述第一半主轴箱(2)的第一直流电动机(16，18)，以及用于相对所述的第一半主轴箱(2)转动所述第二半主轴箱(6)的第二直流电动机(28，30)。
2.如权利要求1所述的双向旋转主轴箱，其特征在于，还包括用于控制第一半主轴箱(2)相对机床构件(4)的角度位置的第一传感器(32)，以及用于控制第二半主轴箱(6)相对第一半主轴箱(2)的角度位置的第二传感器(34)。
3.如权利要求1所述的双向旋转主轴箱，其特征在于，所述的平表面(20)与所述的第一轴线(10)构成小于45°的角度，而且最好在35°至40°之间。
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