专利名称：摆动头主轴箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种摆动头主轴箱，具体地说是用于高架桥式五轴联动加工机床中，保障摆动头能精确完成摆动的传动箱结构，属于机械设备技术领域。
背景技术：
具有五轴联动加工技术的高性能数控设备由于能完成复杂曲面的加工,在航空航天、船舶等行业有着广阔的应用前景。目前，国内已经有多家数控机床厂家具备生产五轴联动数控设备的技术，并在大型数控机床展览会上展出。在这些产品中，有的通过进口或者自身设计的大型五轴联动主轴头来完成五轴联动加工，有的则采用增加相对X、Y、Z三个基本轴的旋转轴来完成五轴联动加工，无论采用哪种方法，要保障五轴联动加工的精度，就必须控制各轴的传动精度。高架桥式五轴联动加工机床是通过配置回转台增加相对Z轴旋转的C轴以及配置 摆动头增加相对X轴旋转的A轴的方式，来实现五轴联动的加工功能。其中，在原有的主轴摆动消隙传动箱设计中，通常是采用斜齿轮消隙传动以及输出轴整体预紧的结构。虽然斜齿轮消隙结构可有效的消除传动间隙，但由于斜齿轮在传动时会产生轴向力，严重影响电机的使用寿命；而输出轴整体预紧结构由于预紧力直接作用在传动箱箱体上，引起传动箱变形，导致传动精度难以控制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种合理的摆动头主轴箱结构，该主轴箱结构采用斜齿消隙传动，能避免斜齿轴向力对电机的损坏；并可防止传动箱变形，可保证传动精度。按照本发明提供的技术方案，摆动头主轴箱包括传动箱体、第一齿轮、第一轴承、第一轴、角度编码器、第二轴、安装支架、第三轴、第二轴承、第一隔圈、第二齿轮、第二隔圈、第三轴承、轴承座、法兰盖、法兰、第三齿轮及第三隔圈；电机通过螺钉与安装垫连接，其输出轴与减速机配合连接，安装垫与减速机通过螺钉连接在传动箱体上；第一齿轮与第三齿轮通过端面齿啮合，在第一轴定位后通过螺钉、弹簧垫圈连接组成齿轮组，其中弹簧垫圈用于防松；该齿轮组一端通过螺钉与减速机连接，另一端在安装第一轴承后布置在传动箱体的轴承孔中。轴承座通过螺钉与传动箱体连接，安装支架与传动箱体连接，轴承座中布置第三轴承；从第三轴的中部开始向后端依次安装有第二齿轮，第一隔圈、第二轴承、第三隔圈，并通过锁紧螺母锁紧。第二齿轮与第三轴通过键连接，第二轴承外钢圈与传动箱体配合，起到支撑第三轴的作用。第三轴的前端安装有法兰，用于电主轴的定位安装；第三轴的后端通过轴定位安装有第二轴，第二轴通过螺钉与第三轴连接，并最终连接角度编码器。作为本发明的进一步改进，第一齿轮与第三齿轮上均分别设有端面齿与直齿，通过端面齿将第一齿轮与第三齿轮啮合。
作为本发明的进一步改进，第一齿轮与第三齿轮上的直齿部分分别于第二齿轮上相邻两齿贴合，无论主轴正反转，第一齿轮与第三齿轮均与第二齿轮无间隙啮合，从而保障了传动箱输入轴的消隙传动。作为本发明的进一步改进，第三轴承内钢圈与第三轴配合，第三轴承外钢圈通过法兰盖与轴承座中台阶部分压紧，第三轴承内钢圈一端靠紧第三轴上的台阶部分，另一端在安装第二隔圈后，安装锁紧螺母锁紧。本发明与已有技术相比具有以下优点
本发明结构简单、合理；其中消隙传动箱中的消隙部分采用端面齿错位啮合后加工传动直齿的结构方式，该方法相比采用斜齿消隙传动，避免了斜齿轴向力对电机的损坏；该消隙传动箱采用分段式输出轴预紧结构，相比采用输出轴整体预紧的结构，该结构方式可防止传动箱变形，保证传动精度。
图I为本发明结构示意图。
具体实施例方式下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述
如图I所示，包括主要由传动箱体3、第一齿轮4、第一轴承5、第一轴6、螺钉7、弹簧垫圈8、角度编码器10、第二轴11、安装支架12、第三轴13、锁紧螺母14、第二轴承15、第一隔圈16、第二齿轮17、锁紧螺母18、第二隔圈19、第三轴承20、轴承座21、法兰盖22、法兰23、第三齿轮25和第三隔圈26组成。本发明摆动头主轴箱是采用我公司自主研发的主轴摆动消隙传动箱技术，该摆动头主轴箱由电主轴、轴摆动电机、角度编码器以及消隙传动箱等部分组成。电机I通过螺钉与安装垫2连接，其输出轴与减速机9配合，安装垫与减速机9通过螺钉连接在传动箱体3上。齿轮4与第三齿轮25通过端面齿啮合，在安装第一轴6定位后通过螺钉7、弹簧垫圈8连接组成齿轮组，其中弹簧垫圈8用于防松；该齿轮组一端通过螺钉与减速机9连接，另一端在安装第一轴承5后布置在传动箱体3的轴承孔中。第一齿轮4与第三齿轮25上均同时设计有端面齿与直齿,在加工中，首先完成第一齿轮4与第三齿轮25中端面齿的加工,然后通过端面齿将第一齿轮4与第三齿轮25啮合，并在均布三齿齿侧垫一垫片，使第一齿轮4与第三齿轮25相对转过一定角度后,再加工直齿；当在实际使用时，取出垫片，使第一齿轮4与第三齿轮25上的端面齿直接啮合，这样就使得第一齿轮4与第三齿轮25上的直齿相对错位，当与第二齿轮17啮合时，第一齿轮4与第三齿轮25上的直齿部分分别于第二齿轮17上相邻两齿贴合，这样无论主轴正反转，第一齿轮4与第三齿轮25均与第二齿轮17无间隙卩齿合,从而保障了传动箱输入轴的消隙传动。轴承座21通过螺钉与传动箱体3连接，轴承座21中布置第三轴承20，第三轴承20内钢圈与第三轴13配合，第三轴承20外钢圈通过法兰盖22与轴承座21中台阶部分压紧，第三轴承20内钢圈一端靠紧第三轴13上的台阶部分，另一端在安装第二隔圈19后，安装锁紧螺母18锁紧，由此完成了第三轴13的安装。
从第三轴13的中部开始向后端依次安装有第二齿轮17，第一隔圈16、第二轴承15、第三隔圈26，并通过锁紧螺母14锁紧。第二齿轮17与第三轴13通过键连接，第二轴承15外钢圈与传动箱体3配合，起到支撑第三轴13的作用。第三轴13的前端安装有法兰23，用于电主轴24的定位安装；第三轴13的后端通过轴定位安装有第二轴11，第二轴11通过螺钉与第三轴13连接，并最终连接角度编码器10，角度编码器10安装在第二轴11上。本摆动头主轴箱在完成摆动动作时，电机I 通过减速机9带动齿轮组旋转,并通过与齿轮组啮合的第二齿轮17带动第三轴13，最终保证安装在第三轴13上的电主轴24完成摆动动作。
权利要求
1.一种摆动头主轴箱，其特征是包括传动箱体(3)、第一齿轮(4)、第一轴承(5)、第一轴(6)、角度编码器(10)、第二轴(11)、安装支架(12)、第三轴(13)、第二轴承(15)、第一隔圈(16)、第二齿轮(17)、第二隔圈(16)、第三轴承(20)、轴承座(21)、法兰盖(22)、法兰(23)、第三齿轮(25)及第三隔圈(26);电机(I)通过螺钉与安装垫(2)连接，其输出轴与减速机(9 )配合连接，安装垫(2 )与减速机(9 )通过螺钉连接在传动箱体(3 )上；第一齿轮(4 )与第三齿轮(25 )分别安装在安装第一轴(6 )上定位后通过螺钉(7 )、弹簧垫圈(5 )连接组成齿轮组，该齿轮组一端通过螺钉与减速机(9)连接，另一端在安装第一轴承(5)后布置在传动箱体(3)的轴承孔中；轴承座(21)通过螺钉与传动箱体(3)连接，安装支架(12)与与传动箱体(3)连接，轴承座(21)中布置第三轴承(20)，从第三轴(13)的中部向后端依次安装有第二齿轮(17)，第一隔圈(16)、第二轴承(15)、第三隔圈(26)，并通过锁紧螺母14锁紧；第二齿轮(17)与轴(13)通过键连接；在第三轴(13)的前端安装有法兰(23)，用于电主轴(24)的定位安装；第三轴(13)的后端通过轴定位安装有第二轴(11),第二轴(11)通过螺钉与第三轴(13 )连接，角度编码器(10 )安装在第二轴(11)上。
2.如权利要求I所述的一种摆动头主轴箱，其特征是所述第一齿轮(4)与第三齿轮(25)上均分别设有端面齿与直齿，通过端面齿将第一齿轮(4)与第三齿轮(25)啮合。
3.如权利要求I所述的一种摆动头主轴箱，其特征是所述第一齿轮(4)与第三齿轮(25)上的直齿部分分别于第二齿轮(17)上相邻两齿贴合，无论主轴正反转，第一齿轮(4)与第三齿轮(25)均与第二齿轮(17)无间隙啮合，保障了传动箱输入轴的消隙传动。
4.如权利要求I所述的一种摆动头主轴箱，其特征是所述第三轴承(20)内钢圈与第三轴(13)配合；第三轴承(20)外钢圈通过法兰盖(22)与轴承座(21)中台阶部分压紧，第三轴承(20)内钢圈一端靠紧第三轴(13)上的台阶部分，另一端在安装第二隔圈(19)后，安装锁紧螺母(18)锁紧。
全文摘要
本发明涉及一种摆动头主轴箱，其主要采用电机通过螺钉与安装垫连接，其输出轴与减速机配合连接，减速机通过螺钉连接在传动箱体上；第一齿轮与第三齿轮分别安装在安装第一轴上定位后通过螺钉、弹簧垫圈连接组成齿轮组；轴承座通过螺钉与传动箱体连接，安装支架与与传动箱体连接，轴承座中布置第三轴承；第二齿轮与第三轴通过键连接，第二轴承外钢圈与传动箱体配合，起到支撑第三轴的作用。第三轴的前端安装有法兰，用于电主轴的定位安装；第三轴的后端通过轴定位安装有第二轴，第二轴通过螺钉与第三轴连接，并最终连接角度编码器。本发明结构简单、合理；避免了斜齿轴向力对电机的损坏；可防止传动箱变形，保证传动精度。
文档编号B23B19/00GK102699353SQ20121023125
公开日2012年10月3日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者单文勇, 叶穗, 徐彬, 许朝山, 高晓军 申请人:无锡桥联数控机床有限公司