专利名称：工具机立式五轴头装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是涉及一种工具机，特别是涉及一种可提供刀具五个轴向加工行程的工具机立式五轴头装置。
背景技术：
如
图1所示，以往的三轴式工具机10主要是在机台11设有二水平向的滑动平台12、13，并在机台11侧边的立柱14上设有一垂直方向的机头滑座15，而机头滑座15上则设置该机头16，如此，只须将工件放置在水平滑动平台12上，借由水平滑动平台12、13分别沿Y轴向、X轴向滑移，而该机头滑座15沿Z轴向升降，而对工件做适当的切削加工。
上述构造虽可达到切削工件的功能，然而，由于该工具机10只具有X、Y、Z等三轴向的移动方向，碍于角度关系，该机头16只能于工件上方直线升降，若工件并非单纯形状，为达加工目的，则必须调整工件位置，并做必要的校准，此外，在加工某些特殊形状的工件，如涡轮机叶片或船用螺旋桨......等等，还须要考虑刀具与工件的碰撞问题，以一般三轴式加工机10加工此类工件时，则必须比较繁覆手续、步骤始能完成，不只是效率低，且其精度也相对减低。
实用新型内容因此，本实用新型的目的，是在于提供一种工具机立式五轴头装置，为在以往三轴式工具机的机头上额外拥有两个转动式的转动角度，允许刀具在特定位置、角度进入工件，以缩短对自由曲面切削的加工时间。
于是，本实用新型工具机立式五轴头装置中，主要是在机台上设有二水平向的滑动平台，且在机台侧边的立柱上滑设有一垂直方向的机头滑座，而使该机头滑座与二滑动平台可形成一垂直轴方向与二水平轴方向相互垂直的三轴向位移滑动，而该机头主要为由第一转动座与第二转动座所构成。
该第一转动座包含有一外座体、一第一转动体，及一第一传动装置，该外座体是固设在机头滑座上，其中央水平向外凸伸一心轴，该第一转动体的一端是套入该外座体内并枢设在心轴上，在第一转动体套入外座体的一端固结有一蜗轮，该第一传动装置是固设在外座体内，由一马达驱动一齿轮组，该齿轮组并啮合一蜗杆，且该蜗杆与第一转动体上的蜗轮相互啮合。
该第二转动座是延伸固设在第一转动座的外端侧，主要包含一U型架、一第二转动体，及一第二传动装置，该U型架是固结在第一转动座的第一转动体外端侧，为呈中央透空的架体，两侧形成枢结架，该第二转动体是容置在该U型架中央，且两侧枢设在该枢结架上，在第二转动体枢结于枢结架其中一侧固设有一蜗轮，而在第二转动体下端则供装置刀具，该第二传动装置是固设在该U型架内，由一马达驱动一齿轮组，该齿轮组并啮合一蜗杆，且该蜗杆与第二转动体的蜗轮相互啮合。
借由上述组成，该第一转动座与第二转动座上的马达可分别驱动各自连结的齿轮组，各齿轮组则利用各自啮合的蜗杆、蜗轮组合，控制第一转动座与第二转动座分别绕二水平轴向转动预定角度，使该机头形成五轴向的位移，如此，允许机头带着刀具在特定位置、特定角度进入工件，并在五轴向同步运动控制下，刀具可以对欲切削的自由曲面做最佳配合。
以下结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明，附图中
图1是一立体图，说明以往的三轴式工具机；图2是一立体图，说明本实用新型工具机立式五轴头装置的一较佳实施例；图3是一剖视图，说明上述该较佳实施例中的一第一转动座；图4是一组合示意图，说明上述该较佳实施例中，该第一转动座与一第一传动装置的组合状态；图5是一剖视图，说明上述该较佳实施例中的一第二转动座；图6是一组合示意图，说明上述该较佳实施例中，该第二转动座与一第二传动装置的组合状态；图7是一示意图，说明上述该较佳实施例中，该第一转动座的动作状态；图8是一示意图，说明上述该较佳实施例中，该第二转动座的动作状态。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型工具机立式五轴头装置的一较佳实施例中，主要为在机台20上设有二水平向的滑动平台30、40，且在机台20侧边的立柱21上滑设有一垂直方向的机头滑座50，而使该二滑动平台30、40与机头滑座50可形成二水平轴方向(Y轴、X轴)与一垂直轴方向(Z轴)相互垂直的三轴向位移滑动，该三轴向(X、Y、Z)位移均与以往相同在此不加赘述，而本实用新型改良重点主要为在该机头滑座50上的机头60，该机头60主要为由第一转动座70与第二转动座80所构成。
请配合图3、4所示，该第一转动座70包含有一外座体71、一第一转动体72及一第一传动装置73。
该外座体71是固设在机头滑座50上，可随机头滑座50沿Z轴升降，在外座体71中央水平向外(平行于该滑动平台30滑动轴向Y轴，也就是业界所称的B轴)凸伸有一心轴711。
该第一转动体72，一端套入该外座体71内并枢设在心轴711上，在第一转动体72套入外座体71的一端固结有一蜗轮721，而其外端侧则固设一编码器722。
该第一传动装置73是固设在外座体71内，由一马达731驱动一齿轮组732，该齿轮组732并啮合一蜗杆733，且该蜗杆733与第一转动体72上的蜗轮721相互啮合。
请继续配合图5、6所示，该第二转动座80是延伸固设在第一转动座70的外端侧，主要包含有一U型架81、一第二转动体82及一第二传动装置83。
该U型架81是固结在第一转动座70的第一转动体72外端侧，为概呈中央透空的架体811，两侧形成枢结架812、813。
该第二转动体82，其两侧凸设有二凸轴821、822，该二凸轴821、822是在同一轴线上(也就是业界所称的A轴)，且A轴是平行于该滑动平台40滑动轴向X轴，而该第二转动体82是容置在该U型架81中央，且两侧的凸轴821、822分别枢设在该枢结架812、813上，在第二转动体82枢结于枢结架812的凸轴821一侧固设有一蜗轮823，而另一凸轴822外端则连结一编码器824，在该第二转动体82下端则供装置刀具90。
该第二传动装置83是固设在该U型架81内，由一马达831驱动一齿轮组832，该齿轮组832并啮合一蜗杆833，且该蜗杆833与第二转动体82的蜗轮821相互啮合。
以上所述为本实用新型的主要组成及构造特征，接着，将对本实用新型的使用情形及所获得的功效叙述如下请配合图2、7、8所示，使用时，首先将工件或物料放置在滑动平台30上，借由预先设定的座标，使滑动平台30、40分别沿Y、X轴移动，使工件欲加工部位移动至机头60下方，接着，可控制该第一转动座70上的马达731作动，使其依序驱动齿轮组732、蜗杆733、蜗轮721，并配合该编码器722，而带动第一转动体72绕B轴转动预定角度，此外，也可以控制该第二转动座80上的马达831作动，使其也能依序驱动齿轮组832、蜗杆833及蜗轮823，然后配合编码器824，而带动第二转动体82绕A轴转动预定角度，如此，当机头滑座50带着机头60沿该立柱21(Z轴)升降时，机头下端的刀具90就可以适当的位置、角度进入工件或物料，，在此五轴向(X、Y、Z轴及二个转动轴A、B轴)同步运动控制下，刀具90可对欲切削的自由曲面做最佳的配合。
在此值得一提的是，在航太工业或汽车模具业常用的冲压模具中，由于其表面积较大，若以一般以往的三轴式工具机10加工，将极为耗时，而本实用新型五轴向位移使刀具90的切削轨迹较三轴者大，在作自由曲面加工时，可大幅缩短工件定位及校准的加工时间，此外，在加工形状较特别的工件，如涡轮机叶片、船用螺旋桨.....等等，为避免刀具90与工件的碰撞，可借由第一转动座70与第二转动座80的同步控制，使刀具90以适当角度进入工件，进行切削加工，如此，可减少因反覆调整工件位置所产生的加工误差，而提高产品的表面精度。
因此，借由上述说明可以发现，在本实用新型“工具机立式五轴头构造”中，确实能提供上述诸多创新构造特点与进步功效，的确可以达到本实用新型的使用目的及要求。
权利要求1.一种工具机立式五轴头装置，主要是在机台上设有二水平向的滑动平台，且在机台侧边的立柱上滑设有一垂直方向的机头滑座，而使该机头滑座与二滑动平台可形成一垂直轴方向与二水平轴方向相互垂直的三轴向位移滑动，控制机头滑座上的机头进行切削工作，该机头主要为由第一转动座与第二转动座所构成，其特征在于该第一转动座包含有一外座体、一第一转动体，及一第一传动装置，该外座体是固设在机头滑座上，其中央水平向外凸伸一心轴，该第一转动体的一端是套入该外座体内并枢设在心轴上，在第一转动体套入外座体的一端固结有一蜗轮，该第一传动装置是固设在外座体内，由一马达驱动一齿轮组，该齿轮组并啮合一蜗杆，且该蜗杆与第一转动体上的蜗轮相互啮合；及该第二转动座是延伸固设在第一转动座的外端侧，主要包含一U型架、一第二转动体，及一第二传动装置，该U型架是固结在第一转动座的第一转动体外端侧，为呈中央透空的架体，两侧形成枢结架，该第二转动体是容置在该U型架中央，且两侧枢设在该枢结架上，在第二转动体枢结于枢结架其中一侧固设有一蜗轮，而在第二转动体下端则供装置刀具，该第二传动装置是固设在该U型架内，由一马达驱动一齿轮组，该齿轮组并啮合一蜗杆，且该蜗杆与第二转动体的蜗轮相互啮合；该第一转动座与第二转动座上的马达是分别驱动各自连结的齿轮组，各齿轮组则利用各自啮合的蜗杆、蜗轮组合，控制第一转动座与第二转动座分别绕二水平轴向转动预定角度，该机头形成五轴向的位移。
2.如权利要求1所述的工具机立式五轴头装置，其特征在于该第一转动体于靠心轴末端处设有一侦测并控制第一转动座转动角度的编码器。
3.如权利要求1所述的工具机立式五轴头装置，其特征在于该第二转动体枢设于枢结架的另一端设有一侦测并控制第二转动座转动角度的编码器。
专利摘要一种工具机立式五轴头装置，主要是在一般三轴工具机机头上设有可控制同步运动的第一转动座与第二转动座，使该机头拥有额外的两个旋转轴向，借由机头沿此二旋转轴向转动，可允许机头上的刀具在特定位置、以特定角度进入工件，并由五轴向的同步运动控制下，使刀具可对欲切削的自由曲面做最佳的方式配合，如此，就可以加工形状较特殊的工件，并提高生产效率。
文档编号B23B19/02GK2792659SQ200520109540
公开日2006年7月5日 申请日期2005年6月16日 优先权日2005年6月16日
发明者陈建智 申请人:协鸿工业股份有限公司