连续分度型B轴回转机构制造技术

本发明专利技术涉及一种连续分度型B轴回转机构，体壳通过上轴承、下轴承、立柱的轴肩和轴环形成B轴回转机构的三支承结构，伺服电机与体壳之间装有谐波齿轮减速传动装置，用于提升伺服电机对体壳所在外负载快速驱动的动态性能；所述体壳下端装有气动夹盘，用于抱紧或松开立柱。本发明专利技术采用体壳与立柱轴肩、上轴承和下轴承形成的三支承结构，保证了B轴机构的回转精度；由波发生器、柔轮啮合刚轮的方式形成的谐波齿轮减速传动，可满足机床快速转动时电机转动惯量和负载惯量的动态性能匹配要求；在体壳下端内孔中装设气动夹盘，简化了抱紧装置的结构。此外，在体壳和底座之间可装设圆光栅形成电气闭环控制，以此提高B轴回转机构的分度精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于数控机床的连续分度型B轴回转机构，尤其是一种适用于精密复合磨床砂轮架的B轴回转机构。
技术介绍
高速精密数控机床不仅具有极高的生产效率，而且可显著提高零件的加工精度和表面质量。目前，国内高档精密数控机床精密轴系所需的关键零件主要通过多台设备、多道工序、多次装夹加工完成，不仅生产周期长，而且加工精度稳定性和机床可靠性差，是我国高档数控机床面临的重大瓶颈问题。然而，这类轴系零件的精密加工，理想的解决方式是使用带有B轴回转机构的精密复合磨床，在一次装夹中完成轴类零件多个特征面的精密加工。当前能够满足高档数控机床轴系零件加工要求的精密复合磨床一直为国外品牌占有，其中典型的磨床产品有斯来福临集团STUDER公司的万能内外圆磨床系列和哈挺集团的KEL-VARIA系列，其磨床可配置多种形式的磨头，为用户需求提供多种可能的解决方案。在机床的回转工作台中，典型的机械传动机构有：1）蜗轮蜗杆副；2）滚柱凸轮副等。其中蜗轮蜗杆副传动对轮系的传动精度要求高，容易产生背隙，影响传动精度；滚柱凸轮副要求元件加工精度高，制造成本较高。这些机构在复合磨床砂轮架的B轴回转机构中鲜有应用。在复合磨床砂轮架的B轴回转机构中，一般采用鼠牙盘和力矩电机直接驱动两种结构，其中鼠牙盘结构采用的是有限齿数的端齿轮，只能有级分度；力矩电机直接驱动结构虽然可以连续分度，但其电机的转动惯量与负载的惯量在快速转动应用中很难匹配，容易引起系统超调和振荡。与一般齿轮传动相比，谐波齿轮传动具有如下主要特点：1）传动比大且范围宽，单级传动的传动比范围在50~500；2）传动工作时，同时参与啮合的齿对数多；3）齿面磨损小且均匀；4）传动精度高；5）回差小，可实现零回差传动。经过几十年的发展，谐波齿轮传动已经在航空航天、机床、造船、汽车、纺织、冶金等行业获得了广泛的应用。在上述研究背景下，有必要充分利用机床回转工作台的设计理念，利用谐波齿轮减速传动装置来提升电机转动惯量和负载惯量之间的动态性能匹配，开发适用于数控机床的连续分度型B轴回转机构。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种连续分度、装配简便和机电系统动态性能匹配好的机床B轴回转机构。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案：一种连续分度型B轴回转机构，包括底座、体壳、立柱、伺服电机，所述底座上面装设体壳，所述体壳通过上轴承、下轴承、立柱的轴肩和轴环形成B轴回转机构的三支承结构，用于提高B轴机构的回转精度；所述体壳上端装有伺服电机，所述伺服电机与体壳之间装有谐波齿轮减速传动装置，用于提升伺服电机对体壳所在外负载快速驱动的动态性能；所述体壳下端装有气动夹盘，用于抱紧或松开立柱。所述谐波齿轮传动减速装置由柔轮、刚轮、波发生器组成，所述波发生器的圆周面为椭圆形柱面，并与电机主轴固定连接；所述柔轮通过螺钉经压板固定在立柱上端的连轴套的上表面，柔轮的上端外侧加工有轮齿，刚轮的内侧加工有轮齿，柔轮比刚轮的轮齿数少两个，且柔轮和刚轮处于啮合状态；所述伺服电机的体壳通过螺钉经过渡法兰和刚轮与体壳的上表面固定连接；电机主轴的转动驱使波发生器转动、柔轮产生变形、柔轮和刚轮之间的轮齿产生啮合运动，使伺服电机的转动传递给体壳。所述立柱上端通过平键连接连轴套，连轴套经平键周向限制在立柱的上端。所述气动夹盘由螺钉通过螺钉孔固定在体壳的内孔内；体壳上开设有压缩空气供应通道，压缩空气经过压缩空气供应通道后经气动夹盘的气体通道可控制气动夹盘的弹簧皮腔产生膨胀或压缩，以此控制气动夹盘的弹性夹的径向位移变形。所述的体壳和底座之间还可装设圆光栅，用于对B轴回转机构的分度进行闭环控制。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的体壳通过上轴承、下轴承和立柱的轴肩形成三支承结构，不仅简化了B轴回转机构的装配和维修工艺，还提升了B轴回转机构的回转精度；在伺服电机和体壳之间装设谐波齿轮减速装置，大大提升了伺服电机驱动体壳所在外负载的能力；体壳下端装设气动夹盘，不仅可以充分利用立柱轴环外表面的形位精度来提升回转机构的回转精度，而且还简化了体壳的抱紧装置。本专利技术结构简单，回转精度高，动态运行性能好。附图说明图1是本专利技术的连续分度型B轴回转机构剖视图；图2是气动夹盘示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1和图2所示，本专利技术的连续分度型B轴回转机构，包括底座1、气动夹盘2、体壳3、下轴承4、立柱5、上轴承6、连轴套7、柔轮8、刚轮9、波发生器10、过渡法兰11、伺服电机12、压板14、平键15等。体壳3通过上轴承6、下轴承4、立柱5的轴肩18和轴环17形成B轴回转机构的三支承结构；立柱5上端装有平键15和连轴套7，平键15可对连轴套7进行周向限位；伺服电机12的体壳、过渡法兰11和刚轮9通过螺钉与体壳3固连；具有外轮齿的柔轮8和内轮齿的刚轮9与圆周面为椭圆形柱面的波发生器10三者一道形成谐波齿轮减速传动装置，在电机转动时柔轮8通过螺钉经压板14固定在连轴套7的上表面，电机主轴13的转动驱使波发生器10转动、柔轮8产生变形、柔轮8和刚轮9之间的轮齿产生啮合运动，这样将伺服电机12的转动传递给体壳3。体壳3下端内孔装设气动夹盘2，通过螺钉孔19由螺钉将其固定在体壳3上；体壳3上开有压缩空气供应通道16，压缩空气经该压缩空气供应通道16经气动夹盘的气体通道24通入气动夹盘2的弹簧皮腔20，在压缩空气的作用下，弹簧皮腔20产生膨胀或压缩，导致气动夹盘2的弹性夹23产生径向位移变形，以此来抱紧或松开立柱5。为了提高B轴回转机构的分度精度，可在体壳3和底座1之间装设圆光栅形成电气闭环控制，以便于适用于加工凸轮型和成型曲面的工件，因为这些表面的加工需要B轴与C轴、X轴形成的联动控制。本专利技术是通过上轴承、下轴承和立柱的轴肩形成三支承形式，提升了B轴机构的回转精度；通过在伺服电机和体壳之间装设谐波齿轮减速传动装置，提升了伺服电机对体壳所在外负载快速驱动的动态性能；通过在体壳下端装设气动夹盘，简化了体壳的抱紧方式。本专利技术结构简单，回转精度高，动态运行性能好，具有广泛的应用前景。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续分度型B轴回转机构，包括底座（1）、体壳（3）、立柱（5）、伺服电机（12），其特征在于：所述底座（1）上面装设体壳（3），所述体壳（3）通过上轴承（6）、下轴承（4）、立柱（5）的轴肩（18）和轴环（17）形成B轴回转机构的三支承结构，用于提高B轴机构的回转精度；所述体壳（3）上端装有伺服电机（12），所述伺服电机（12）与体壳（3）之间装有谐波齿轮减速传动装置，用于提升伺服电机对体壳所在外负载快速驱动的动态性能；所述体壳（3）下端装有气动夹盘（2），用于抱紧或松开立柱（5）。

【技术特征摘要】
1.一种连续分度型B轴回转机构，包括底座（1）、体壳（3）、立柱（5）、伺服电机（12），其特征在于：所述底座（1）上面装设体壳（3），所述体壳（3）通过上轴承（6）、下轴承（4）、立柱（5）的轴肩（18）和轴环（17）形成B轴回转机构的三支承结构，用于提高B轴机构的回转精度；所述体壳（3）上端装有伺服电机（12），所述伺服电机（12）与体壳（3）之间装有谐波齿轮减速传动装置，用于提升伺服电机对体壳所在外负载快速驱动的动态性能；所述体壳（3）下端装有气动夹盘（2），用于抱紧或松开立柱（5）。2.根据权利要求1所述的连续分度型B轴回转机构，其特征在于：所述谐波齿轮传动减速装置由柔轮（8）、刚轮（9）、波发生器（10）组成，所述波发生器（10）的圆周面为椭圆形柱面，并与电机主轴（13）固定连接，所述柔轮（8）通过螺钉经压板（14）固定在立柱（5）上端的连轴套（7）的上表面，柔轮（8）的上端外侧加工有轮齿，刚轮（9）的内侧加工有轮齿，柔轮（8）比刚轮（9）的轮齿数少两个，且柔轮（8）和刚轮（9）处于啮合状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜雄，黄海涛，王伟荣，王宇，
申请(专利权)人：上海机床厂有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31