Ａ、Ｂ轴摆头结构附加装置及其制造方法，用于五轴联动加工，其特征在于Ｂ轴结构固定在滑板的上侧，Ｂ轴大齿圈与Ｂ轴支架固定，Ｂ轴支架绕摆动轴旋转作为Ｂ轴；Ａ轴结构固定在Ｂ轴支架的右侧，主轴箱固定在Ｂ轴支架的两臂之间，Ａ轴大齿圈与主轴箱固定，左、右回转轴分别轴向水平地固定在主轴箱上，主轴箱分别绕左、右轴套同步转动，作为Ａ轴，组成该装置。该装置总体设计为绕Ｘ轴线摆动±３０°作为Ａ轴，绕Ｙ轴线摆动±３０°作为Ｂ轴，Ａ、Ｂ轴均有圆光栅闭环控制；ＣＮＣ控制系统的位置控制功能由软件和电器电路硬件共同实现。本装置与Ｘ、Ｙ、Ｚ三个直线轴实现联动就可加工出复杂的空间曲面，具有结构紧凑、高精度、高刚性、大扭矩等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械制造设备机床中的A、B轴摆头结构附加装置，用于五轴加工设备。
技术介绍
在国内数控机床市场中，国内企业占有份额较少，产品主要集中在经济型、普 通型等低档数控机床产品领域，而高档数控机床，特别是五坐标联动、大型数控机床的 市场份额为国外品牌所占领。机床工业的现状致使我国航空结构件数控加工装备长期以 来以国外进口设备为主，尤以A、B轴摆头结构的五轴加工等高技术关键装备接近100% 依赖进口。由于这类设备采购时必须向设备生产国申请许可证，设备的获取性受国际政 治因素影响很大，经常出现关键重要设备采购延误或采购不到而影响到飞机制造厂科研 生产任务的完成。航空整体结构件具有尺寸大、壁薄、易变形，切削加工难度很大、零件精度高 等工艺特点。随着新一代战机性能要求的逐步提高，新型高性能材料不断引入，整体结 构件材料逐渐由铝合金为主转变为铝合金、钛合金、复合材料并重的局面。美国第四代 战斗机的典型代表F-22军用飞机上，钛合金的比例高达41%，成为了该飞机上使用比例 最高的材料。在波音-777上大约采用了 11%的钛结构，估计每架波音-777飞机大约要 使用12t到13t的钛合金结构材料和零件。因此钛合金高效加工成为了现代航空制造企 业和机床制造商面临的共同难题，钛合金高效加工设备成为目前数控机床行业新的竞争 点。钛合金加工要求机床具有足够的刚性扭矩和功率，属于大扭矩强力切削。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种A、B轴摆头结构附加装置及其制造方法，用于五轴联 动加工，既可安装在立式数控机床上，也可安装在龙门数控机床上，具有扭矩大，高刚 性、铣头悬伸长的特性，能满足钛合金航空结构件空间曲面的加工需求。A、B轴摆头结构附加装置，包括A轴结构、B轴结构、主轴箱和滑板，安装在 三轴的数控机床上，用于五轴加工，A、B轴结构均采用蜗杆副传动，其特征在于B轴结 构固定在滑板的上侧，B轴大齿圈与B轴支架固定，摆动轴通过螺钉固定在滑板上。B 轴支架绕摆动轴旋转作为B轴；A轴结构固定在B轴支架的右侧，主轴箱固定在B轴支 架的两臂之间，A轴大齿圈与主轴箱固定，左回转轴和右回转轴分别轴向水平地固定在 主轴箱上，主轴箱通过左回转轴和右回转轴分别绕左右轴套同步转动。轴套固定在B轴 支架上。作为A轴；组成该装置。制造方法A、B轴摆头结构附加装置总体设计布局为绕X轴线摆动士30°作 为A轴，绕Y轴线摆动士30°作为B轴，A、B轴均有圆光栅闭环控制；制造附加装置 中的部件并按设计结构组装，为了保证蜗轮蜗杆传动正确啮合，在装配调整时利用装配 技术保证元件的相对位置精度，保证蜗杆轴心线与蜗轮轴心线互相垂直，即a = 90°，为保证中心距准确，靠调整垫作调整；CNC控制系统的位置控制功能由软件和电器电路 硬件两部分共同实现。 结构紧凑，具备高精度、高刚性、大扭矩等特点。A轴和B轴与X、Y、Z三 个直线轴实现联动就可加工出复杂的空间曲面。附图说明附图1是A、B轴摆头结构装置示意附图2是A、B轴摆头结构装置安装在立式数控机床上；图3是A、B轴摆头结构装置安装在龙门数控机床上的应用图4.1是B轴结构装配图4.2是B轴结构与B轴支架结合的示意图4.3是B轴支架与B轴摆动结构之间的示意图5.1是A轴结构装配示意图5.2是A轴结构传动示意图6是AB轴电气控制关系示意图7是CNC控制系统对本装置A/B轴控制原理框图。具体实施例方式A、B轴摆头结构附加装置，见图1，包括A轴结构、B轴结构、主轴箱和滑 板，安装在三轴的数控机床上，可用于安装在立式数控机床或龙门数控机床上，实现立 式五轴加工中心或龙门五轴加工中心机床，其特征在于B轴结构固定在滑板3的上侧，B 轴大齿圈25与B轴支架2固定，摆动轴34通过螺钉固定在滑板3上。B轴支架2绕摆 动轴34旋转，作为B轴。A轴结构固定在B轴支架子的右侧，A轴大齿圈45与主轴箱 1固定，主轴箱1固定在B轴支架2的两臂之间，左回转轴50和右回转轴52分别轴向水 平地固定在主轴箱1上。主轴箱1、左回转轴50和右回转轴52通过两端圆锥滚子轴承绕 左右两端的轴套53同步转动，作为A轴。组成该装置。图2的所示为A、B轴摆头结 构4安装在立式数控机床上，滑板3安装在立式数控机床6的正面平行竖立的两导轨上。 本附加装置的另一种应用形式见图3所示，改变滑板5与龙门横梁导轨面的连接方式，在 第三座标轴上，A、B轴摆头结构4就可安装在龙门数控机床7的龙门横梁上。本装置中的B轴结构的传动机构如图4.1-4.3所示该结构中伺服电机8固定在 带轮箱一侧，电机轴通过胀紧环与带轮箱内的小带轮9相联，小带轮9靠齿形带11与大 带轮13联接，大带轮13固定在带轮轴14上。带轮轴14靠两个向心球轴承12支承。蜗 杆轴16靠一个向心球轴承12和一个双列圆锥滚子轴承15支承，带轮轴14上右端一个向 心球轴承12内环由带轮轴14上的轴肩靠紧，左端锁紧螺母10锁紧。蜗杆轴16上的向 心球轴承12内环左侧靠蜗杆轴16的轴肩靠紧，右端靠端盖20压紧。蜗杆轴16与带轮 轴14通过胀紧套23连为一起，上述部件都安装在减速箱21中，构成B轴传动装置。减 速箱21通过螺钉固定在滑板连接体3上。图4.1的B轴结构中蜗杆19通过平键22与蜗杆轴16联接在一起，蜗杆轴16本 身带一个蜗杆，蜗杆19和它并列组装在一起。有两个相同的蜗轮轴27，平行组装。每个蜗轮轴27上固定有一个小齿轮26，其中一个蜗轮轴27上还固定一个蜗轮17，见图4.2 ； 同理另一个蜗轮轴27上也固定一个蜗轮18。两个蜗杆之间中心距大于蜗轮17和蜗轮18 半径之和。蜗杆轴16和蜗轮轴27呈90°交角。在图4.3，两个小齿轮26同时与B轴 齿圈25啮合，啮合间隙靠减速箱21下面的调整垫24调整。B轴齿圈25通过螺钉29固 定在B轴支架28上。图4.3中摆动轴34前端加调整垫33通过螺钉固定在滑板3上。摆动轴34靠两 个圆锥滚动轴承41支承，摆动轴34外周两个圆锥滚动轴承41之间内环由内隔套32固定 由锁紧螺母42轴向锁紧。摆动轴34轴心内有小轴38，前端通过两个向心推力球轴承37 支承，由螺母35轴向锁紧。圆光栅36安装在小轴38前端。后端通过销子44和端盖43 连在一起，端盖43通过螺钉固定在轴承套31上，轴承套31通过螺钉40固定在B轴支架 2上。B轴摆到极限位置由行程开关30控制。B轴结构制造方法装配传动机构伺服电机8带动小带轮9旋转，通过齿形 带11与大带轮13啮合，靠平键22将动力传递到带轮轴14上，带轮轴14与蜗杆轴16通 过胀紧套23连接在一起，作同步运动。蜗杆19通过平键22与蜗杆轴16联接在一起， 蜗杆轴16在右端向心球轴承12和圆锥滚子轴承15的支撑下，蜗杆轴16上的两个蜗杆分 别同蜗轮17和蜗轮18啮合，传递扭矩和动力。蜗杆19与蜗轮18的啮合位置调整靠蜗 杆轴16上的调整套25调整。调好后蜗杆19相邻锁紧螺母10锁紧。蜗杆轴16和两个 蜗轮轴27呈90°交角。每个蜗轮轴27上都固定一个小齿轮26，随着两个蜗轮轴27运 动，两个小齿轮26同时和B轴齿圈25啮合，B轴齿圈25固定在B轴支架2上，摆动轴 34前端通过螺钉固定在滑板3上，摆动轴34靠两个圆锥滚子轴承41支撑。B轴支架2 与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ａ、Ｂ轴摆头结构附加装置，包括Ａ轴结构、Ｂ轴结构、主轴箱和滑板，安装在三轴的数控机床上，用于五轴加工，Ａ、Ｂ轴结构均采用蜗杆副传动，其特征在于Ｂ轴结构固定在滑板（３）的上侧，Ｂ轴大齿圈（２５）与Ｂ轴支架（２）固定，Ｂ轴支架（２）绕摆动轴（３４）旋转作为Ｂ轴；Ａ轴结构固定在Ｂ轴支架（２）的右侧，主轴箱（１）固定在Ｂ轴支架（２）的两臂之间，Ａ轴大齿圈（４５）与主轴箱固定，左回转轴（５０）和右回转轴（５２）分别轴向水平地固定在主轴箱（１）上，主轴箱（１）、左回转轴（５０）和右回转轴（５２）通过两端圆锥滚子轴承（４８）绕左右两端的轴套（５３）同步转动，作为Ａ轴，组成该装置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孟宪君，贺鑫元，金晓红，严昊明，尹晓霞，刘宗际，赵国涛，巴林，高长才，吴淑琴，孙中权，刘峰，马德鹏，杨丽敏，
申请(专利权)人：中捷机床有限公司，
类型：发明
国别省市：89
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