一种全自动万能铣头的制作方法

本发明涉及一种万能铣头，具体是一种全自动万能铣头。

背景技术：

万能铣头可以加工特殊角度的面和孔，是直角铣头功能的延伸。但由于万能铣头结构复杂，其主轴采用偏置设计，往往使得a轴转位无法自动化，另外，由于万能铣头的高度尺寸相比其它五轴头(即3+2自动头)普遍偏小，因此万能铣头在小型龙门加工中比较常用。目前国内市场的万能铣头都属于“半自动化”，c轴转位、液压打刀等功能可以通过外接走管方式实现，但a轴转位都是手动操作。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种可实现a/c轴的自动松夹、自动转位及自动抓刀、松刀、打刀功能的全自动万能铣头。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种全自动万能铣头，包括锥柄、主拉钉、上箱体、下箱体、主轴箱体、传动机构、c轴转位机构、a轴转位机构和铣头主轴，所述的上箱体和所述的下箱体上下连接设置，所述的主轴箱体连接设置在所述的下箱体的前侧，所述的铣头主轴安装在所述的主轴箱体内，所述的上箱体上设置有多个拉头油缸拉钉，所述的多个拉头油缸拉钉与滑枕接油盘上的三段式拉头油缸的拉爪连接，所述的传动机构包括花键轴、第一伞齿轮、第二伞齿轮、第三伞齿轮和第四伞齿轮，所述的花键轴、所述的第一伞齿轮和所述的第四伞齿轮直立设置，所述的第二伞齿轮和所述的第三伞齿轮横卧设置，所述的第一伞齿轮安装在上下设置的一对第一角接触轴承上，所述的一对第一角接触轴承安装在第一轴承座上，所述的第一轴承座通过止口固定在所述的下箱体上，所述的第二伞齿轮和所述的第三伞齿轮安装在所述的下箱体内，所述的第四伞齿轮安装在所述的主轴箱体内，所述的c轴转位机构包括c轴转位外齿轮、c轴转位内齿轮、齿盘座和拖链，所述的c轴转位内齿轮套设在所述的c轴转位外齿轮的外侧，所述的c轴转位内齿轮的齿部与所述的c轴转位外齿轮的齿部之间具有纵向间隙，所述的c轴转位内齿轮固定在所述的齿盘座上，所述的齿盘座通过止口定位固定在所述的下箱体的上部，所述的齿盘座的上端固定有下牙盘，所述的拖链设置在所述的上箱体与所述的下箱体之间，所述的锥柄自所述的上箱体的上端伸入所述的上箱体内，所述的锥柄的上部与所述的主拉钉螺纹连接，所述的主拉钉用于连接机床主轴拉爪，所述的锥柄的下部与所述的c轴转位外齿轮的上部螺纹连接，所述的c轴转位外齿轮的下部与所述的花键轴的上部通过传动花键连接，所述的花键轴的下部与所述的第一伞齿轮通过矩形花键连接，所述的花键轴的下端与所述的第一伞齿轮的下端由一压盖固定连接，所述的第二伞齿轮与所述的第一伞齿轮相啮合，所述的第三伞齿轮与所述的第二伞齿轮同轴固定连接，所述的第四伞齿轮与所述的第三伞齿轮相啮合，所述的铣头主轴与所述的第四伞齿轮通过键块连接，所述的铣头主轴内设置有依次上下连接的拉杆、打刀杆和拉爪，所述的拉杆的外侧套设有碟簧，所述的铣头主轴内设置有打刀机构，所述的a轴转位机构包括位于所述的下箱体内并设置在所述的第二伞齿轮外侧的a轴转位外齿轮、a轴转位内齿轮、转动盘、固定盘、移动盘、过度环、第一活塞和活塞缸，所述的活塞缸固定在所述的下箱体的靠近所述的主轴箱体的一侧，所述的固定盘固定在所述的活塞缸的前侧，所述的转动盘位于所述的固定盘的内侧并固定在所述的过度环的前侧，所述的第一活塞设置在所述的活塞缸内，所述的第一活塞的内侧安装有所述的过度环，所述的过度环的内侧安装有第二轴承座，所述的第二轴承座上安装有一对第二角接触轴承，所述的第二伞齿轮安装在所述的一对第二角接触轴承上，所述的第二伞齿轮的后侧与所述的第一伞齿轮相啮合，所述的第三伞齿轮和所述的a轴转位外齿轮分别通过矩形花键前后安装在所述的第二伞齿轮的前侧，所述的第三伞齿轮的前端通过一压板轴向固定在所述的第二伞齿轮上，所述的移动盘同时固定在所述的第一活塞和所述的a轴转位内齿轮上，所述的移动盘设置连接在所述的过度环的外侧，所述的主轴箱体的后侧通过螺钉固定有过度板，所述的移动盘通过止口固定在所述的过度板上，所述的a轴转位内齿轮通过矩形花键与所述的转动盘连接，所述的活塞缸与所述的第一活塞围成a轴松开油腔，所述的活塞缸、所述的第一活塞、所述的过度环和所述的下箱体围成a轴夹紧油腔，所述的a轴松开油腔与所述的a轴夹紧油腔前后设置，所述的a轴转位内齿轮的齿部与所述的a轴转位外齿轮的齿部前后设置，所述的a轴转位内齿轮的齿部与所述的a轴转位外齿轮的齿部之间具有第一横向间隙，所述的固定盘的后侧设有第一齿环，所述的转动盘的后侧设有第二齿环，所述的移动盘的前侧设有第三齿环，所述的第一齿环的齿部与所述的第二齿环的齿部上下相对，所述的第一齿环的齿部和所述的第二齿环的齿部与所述的第三齿环的齿部左右相对，所述的a轴转位外齿轮与所述的a轴转位内齿轮脱开时，所述的固定盘和所述的转动盘同时与所述的移动盘啮合，此时所述的过度环的后端面与所述的下箱体之间具有第二横向间隙。

在a轴松开油腔进油时，第一活塞、移动盘一起向后移动，带动a轴转位内齿轮一起向后移动，当a轴转位内齿轮与a轴转位外齿轮啮合时，机床主轴转动，机床主轴动力经主拉钉、锥柄传递至c轴转位外齿轮，再通过花键轴传递至第一伞齿轮，带动第二伞齿轮、a轴转位外齿轮和a轴转位内齿轮旋转，再通过矩形花键传递至转动盘上，进而带动过度板和主轴箱一起转动，实现a轴转位运动。a轴转动到位后，a轴夹紧油腔进油，第一活塞、移动盘一起向前移动，带动a轴转位内齿轮一起向前移动，a轴转位内齿轮与a轴转位外齿轮脱开，固定盘和转动盘同时与移动盘啮合，此时过度环的后端面与所述的下箱体之间具有第二横向间隙，a轴夹紧油缸通过过度环有一向后的推力，使固定在过度环上的转动盘向后移动并与有向前运动趋势的移动盘拉紧，从而实现a轴夹紧运动。

在三段式拉头油缸进行中位动作时，主拉钉被机床主轴拉爪拉紧，因此主拉钉、锥柄、c轴转位外齿轮三者高度不变，多个拉头油缸拉钉下降(但仍被三段式拉头油缸的拉爪拉住)，此时，除主拉钉、锥柄、c轴转位外齿轮外的其它零件同时下降相同高度，c轴转位内齿轮与c轴转位外齿轮啮合，由于拉头油缸拉钉被限位，因此连带着上箱体固定不动，此时机床主轴即可带动c轴转位外齿轮、c轴转位内齿轮及齿盘座、下箱体等一起转动，实现c轴转位功能。

移动盘通过止口固定在过度板上，主轴箱和过度板通过螺钉固定连接，便于万能铣头的安装和精度调整。

作为优选，所述的第二横向间隙的宽度为0.1～0.2mm。0.1～0.2mm宽度的第二横向间隙即可满足a轴夹紧动作的需要，同时保持万能铣头整体结构的紧凑性。

作为优选，所述的第二伞齿轮的后端同轴连接有加长轴，所述的加长轴通过止口固定在所述的第二伞齿轮上，所述的加长轴的外侧设置有第三轴承座，所述的第三轴承座固定在所述的下箱体上，所述的第三轴承座上安装有深沟球轴承，所述的加长轴的后端安装在所述的深沟球轴承上，所述的下箱体的后侧固定有编码器安装座，所述的编码器安装座上安装有a轴编码器，所述的a轴编码器的前端设有芯轴，所述的芯轴和所述的加长轴经联轴器同轴固定连接，所述的a轴编码器的后侧设置有后盖板，所述的后盖板固定在所述的下箱体的后侧。通过联轴器将加长轴和a轴编码器连接在一起，从而a轴编码器能实时读取第二伞齿轮的准确的角度位置。

作为优选，所述的过度环的一侧开设有四个沿其周向均布的槽口，所述的移动盘的内侧开设有与四个所述的槽口相对的环槽，四个所述的槽口内分别插设有连接块，四个所述的连接块的外端分别插设在所述的环槽内，四个所述的连接块分别固定在所述的a轴转位内齿轮上。

作为优选，所述的第一活塞的后端安装有信号杆，所述的信号杆的后端连接有连接杆，所述的连接杆上套有小弹簧，所述的下箱体上固定有与所述的连接杆位置相对的导向套，所述的小弹簧设置在所述的信号杆与所述的导向套之间，所述的连接杆的后端自所述的导向套穿出，所述的连接杆的后端安装有发讯块，所述的下箱体上安装有与所述的发讯块相适配的接近开关。

作为优选，所述的齿盘座的外侧固定有拉环体，所述的上箱体设置在所述的拉环体的内侧，所述的上箱体的与所述的齿盘座相对的内侧安装有若干滚针，所述的下牙盘的底面承靠在所述的上箱体上，所述的上箱体的外侧固定有外圆套，所述的外圆套位于所述的拉环体的外侧，所述的外圆套的底端固定有外挡环，所述的下箱体上固定有底环，所述的拖链的一端固定在所述的外挡环上，所述的拖链的另一端固定在所述的齿盘座上，所述的拉环体的外侧固定有拖链压环，所述的外圆套位于所述的拉环体的外侧，所述的拖链的上端和下端分别由所述的拖链压环和所述的底环限位。通过若干滚针可对齿盘座与上箱体的装配起到较好的定心作用，同时滚针的定心作用优于耐磨环，且安装滚针比安装滚针轴承更节省空间。

作为优选，所述的主轴箱体的后端和前端分别安装有后轴承座和前轴承座，所述的后轴承座上安装有第三角接触轴承，所述的前轴承座上安装有第四角接触轴承，所述的铣头主轴安装在所述的第三角接触轴承和所述的第四角接触轴承上，所述的打刀机构包括第二活塞和后端盖，所述的第二活塞和所述的后端盖安装在所述的后轴承座的内侧，所述的后端盖、所述的第二活塞和所述的后轴承座围成打刀油腔，所述的第二活塞与所述的铣头主轴的后端面位置相对，所述的第二活塞的前端与所述的主轴箱体之间安装有若干矩形弹簧，所述的若干矩形弹簧安装在一弹簧座上，所述的弹簧座安装在所述的后轴承座内，所述的第二活塞的后端固定有与所述的拉杆的后端位置相对的撞击块。铣头主轴内设置的拉杆、打刀杆和拉爪，可实现抓刀功能。若干矩形弹簧可以实现打刀后第二活塞的自动复位。撞击块用于在打刀动作时撞击拉杆后端，实现松刀功能。

进一步地，所述的滑枕接油盘上安装有用于向万能铣头引入鼻端气封气路和中心吹气气路的第一快插接头，所述的铣头主轴的前端安装有功能环，所述的鼻端气封气路先后经所述的上箱体、所述的齿盘座、所述的下箱体、所述的过度环、所述的转动盘、所述的过度板、所述的前轴承座、所述的功能环吹入所述的铣头主轴的前端，实现鼻端气封功能；所述的拉杆内开设有中心通孔，所述的撞击块上开设有与所述的中心通孔位置相对的通气孔，所述的中心吹气气路先后经所述的上箱体、所述的齿盘座、所述的下箱体、所述的过度环、所述的转动盘、所述的过度板、所述的后轴承座、所述的后端盖、所述的第二活塞、所述的通气孔进入所述的中心通孔，实现换刀时的中心吹气功能。

进一步地，所述的滑枕接油盘上安装有用于向万能铣头引入液压油路的第二快插接头，所述的液压油路先后经所述的上箱体、所述的齿盘座、所述的下箱体、所述的第二轴承座、所述的过度环、所述的转动盘、所述的过度板、所述的后轴承座进入所述的打刀油腔，实现铣头主轴的打刀功能。

进一步地，所述的滑枕接油盘上安装有用于向万能铣头引入鼻端冷却水水路的第三快插接头，所述的铣头主轴的前端安装有喷嘴，所述的鼻端冷却水水路先后经所述的上箱体、所述的齿盘座、所述的下箱体、所述的第二轴承座、所述的过度环、所述的转动盘、所述的过度板、所述的前轴承座进入所述的喷嘴，实现鼻端冷却水功能。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的全自动万能铣头，可实现a/c轴的自动松夹、自动转位及自动抓刀、松刀、打刀功能，进一步地，通过万能铣头本身零部件的管路设计，实现了鼻端气封、中心吹气、鼻端冷却水功能，不需通过外接管路实现上述功能，赋予本发明万能铣头真正意义上的全自动功能，大幅提升万能铣头产品性能及自动化程度。

附图说明

图1为实施例中全自动万能铣头的结构示意图；

图2为图1中a处放大图；

图3为图1中b处放大图；

图4为图1中c处放大图；

图5为图4中d处放大图；

图6为实施例中过度环的侧视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例的全自动万能铣头，如图所示，包括锥柄12、主拉钉11、上箱体1、下箱体2、主轴箱体3、传动机构、c轴转位机构、a轴转位机构和铣头主轴31，上箱体1和下箱体2上下连接设置，主轴箱体3连接设置在下箱体2的前侧，铣头主轴31安装在主轴箱体3内，上箱体1上设置有多个拉头油缸拉钉13，多个拉头油缸拉钉13与滑枕接油盘(图中未示出)上的三段式拉头油缸的拉爪(图中未示出)连接，传动机构包括花键轴14、第一伞齿轮21、第二伞齿轮22、第三伞齿轮23和第四伞齿轮24，花键轴14、第一伞齿轮21和第四伞齿轮24直立设置，第二伞齿轮22和第三伞齿轮23横卧设置，第一伞齿轮21安装在上下设置的一对第一角接触轴承211上，一对第一角接触轴承211安装在第一轴承座212上，第一轴承座212通过止口固定在下箱体2上，第二伞齿轮22和第三伞齿轮23安装在下箱体2内，第四伞齿轮24安装在主轴箱体3内，c轴转位机构包括c轴转位外齿轮15、c轴转位内齿轮16、齿盘座17和拖链18，c轴转位内齿轮16套设在c轴转位外齿轮15的外侧，c轴转位内齿轮16的齿部与c轴转位外齿轮15的齿部之间具有纵向间隙19，c轴转位内齿轮16固定在齿盘座17上，齿盘座17通过止口定位固定在下箱体2的上部，齿盘座17的上端固定有下牙盘171，拖链18设置在上箱体1与下箱体2之间，锥柄12自上箱体1的上端伸入上箱体1内，锥柄12的上部与主拉钉11螺纹连接，主拉钉11用于连接机床主轴拉爪(图中未示出)，锥柄12的下部与c轴转位外齿轮15的上部螺纹连接，c轴转位外齿轮15的下部与花键轴14的上部通过传动花键连接，花键轴14的下部与第一伞齿轮21通过矩形花键连接，花键轴14的下端与第一伞齿轮21的下端由一压盖25固定连接，第二伞齿轮22与第一伞齿轮21相啮合，第三伞齿轮23与第二伞齿轮22同轴固定连接，第四伞齿轮24与第三伞齿轮23相啮合，铣头主轴31与第四伞齿轮24通过键块连接，铣头主轴31内设置有依次上下连接的拉杆32、打刀杆33和拉爪34，拉杆32的外侧套设有碟簧35，铣头主轴31内设置有打刀机构，a轴转位机构包括位于下箱体2内并设置在第二伞齿轮22外侧的a轴转位外齿轮41、a轴转位内齿轮42、转动盘43、固定盘44、移动盘45、过度环46、第一活塞47和活塞缸48，活塞缸48固定在下箱体2的靠近主轴箱体3的一侧，固定盘44固定在活塞缸48的前侧，转动盘43位于固定盘44的内侧并固定在过度环46的前侧，第一活塞47设置在活塞缸48内，第一活塞47的内侧安装有过度环46，过度环46的内侧安装有第二轴承座461，第二轴承座461上安装有一对第二角接触轴承462，第二伞齿轮22安装在一对第二角接触轴承462上，第二伞齿轮22的后侧与第一伞齿轮21相啮合，第三伞齿轮23和a轴转位外齿轮41分别通过矩形花键前后安装在第二伞齿轮22的前侧，第三伞齿轮23的前端通过一压板231轴向固定在第二伞齿轮22上，移动盘45同时固定在第一活塞47和a轴转位内齿轮42上，移动盘45设置连接在过度环46的外侧，主轴箱体3的后侧通过螺钉固定有过度板36，移动盘45通过止口固定在过度板36上，a轴转位内齿轮42通过矩形花键与转动盘43连接，活塞缸48与第一活塞47围成a轴松开油腔491，活塞缸48、第一活塞47、过度环46和下箱体2围成a轴夹紧油腔492，a轴松开油腔491与a轴夹紧油腔492前后设置，a轴转位内齿轮42的齿部与a轴转位外齿轮41的齿部前后设置，a轴转位内齿轮42的齿部与a轴转位外齿轮41的齿部之间具有第一横向间隙421，固定盘44的后侧设有第一齿环441，转动盘43的后侧设有第二齿环431，移动盘45的前侧设有第三齿环451，第一齿环441的齿部与第二齿环431的齿部上下相对，第一齿环441的齿部和第二齿环431的齿部与第三齿环451的齿部左右相对，a轴转位外齿轮41与a轴转位内齿轮42脱开时，固定盘44和转动盘43同时与移动盘45啮合，此时过度环46的后端面与下箱体2之间具有宽度为0.1～0.2mm的第二横向间隙26。

本实施例中，第二伞齿轮22的后端同轴连接有加长轴5，加长轴5通过止口固定在第二伞齿轮22上，加长轴5的外侧设置有第三轴承座51，第三轴承座51固定在下箱体2上，第三轴承座51上安装有深沟球轴承52，加长轴5的后端安装在深沟球轴承52上，下箱体2的后侧固定有编码器安装座27，编码器安装座27上安装有a轴编码器28，a轴编码器28的前端设有芯轴281，芯轴281和加长轴5经联轴器53同轴固定连接，a轴编码器28的后侧设置有后盖板29，后盖板29固定在下箱体2的后侧。

本实施例中，过度环46的一侧开设有四个沿其周向均布的槽口464(如图6所示)，移动盘45的内侧开设有与四个槽口464相对的环槽458，四个槽口464内分别插设有连接块463，四个连接块463的外端分别插设在环槽458内，四个连接块463分别固定在a轴转位内齿轮42上。

本实施例中，第一活塞47的后端安装有信号杆452，信号杆452的后端连接有连接杆453，连接杆453上套有小弹簧456，下箱体2上固定有与连接杆453位置相对的导向套457，小弹簧456设置在信号杆452与导向套457之间，连接杆453的后端自导向套457穿出，连接杆453的后端安装有发讯块454，下箱体2上安装有与发讯块454相适配的接近开关455。

本实施例中，齿盘座17的外侧固定有拉环体6，上箱体1设置在拉环体6的内侧，上箱体1的与齿盘座17相对的内侧安装有若干滚针172，下牙盘171的底面承靠在上箱体1上，上箱体1的外侧固定有外圆套61，外圆套61位于拉环体6的外侧，外圆套61的底端固定有外挡环62，下箱体2上固定有底环63，拖链18的一端固定在外挡环62上，拖链18的另一端固定在齿盘座17上，拉环体6的外侧固定有拖链压环181，外圆套61位于拉环体6的外侧，拖链18的上端和下端分别由拖链压环181和底环63限位。

本实施例中，主轴箱体3的后端和前端分别安装有后轴承座37和前轴承座38，后轴承座37上安装有第三角接触轴承39，前轴承座38上安装有第四角接触轴承30，铣头主轴31安装在第三角接触轴承39和第四角接触轴承30上，打刀机构包括第二活塞71和后端盖72，第二活塞71和后端盖72安装在后轴承座37的内侧，后端盖72、第二活塞71和后轴承座37围成打刀油腔73，第二活塞71与铣头主轴31的后端面位置相对，第二活塞71的前端与主轴箱体3之间安装有若干矩形弹簧74，若干矩形弹簧74安装在一弹簧座75上，弹簧座75安装在后轴承座37内，第二活塞71的后端固定有与拉杆32的后端位置相对的撞击块76。

本实施例中，滑枕接油盘上安装有用于向万能铣头引入鼻端气封气路和中心吹气气路的第一快插接头(图中未示出)，铣头主轴31的前端安装有功能环312，鼻端气封气路先后经上箱体1、齿盘座17、下箱体2、过度环46、转动盘43、过度板36、前轴承座38、功能环312吹入铣头主轴31的前端，实现鼻端气封功能；拉杆32内开设有中心通孔321，撞击块76上开设有与中心通孔321位置相对的通气孔761，中心吹气气路先后经上箱体1、齿盘座17、下箱体2、过度环46、转动盘43、过度板36、后轴承座37、后端盖72、第二活塞71、通气孔761进入中心通孔321，实现换刀时的中心吹气功能；滑枕接油盘上安装有用于向万能铣头引入液压油路的第二快插接头(图中未示出)，液压油路先后经上箱体1、齿盘座17、下箱体2、第二轴承座461、过度环46、转动盘43、过度板36、后轴承座37进入打刀油腔73，实现铣头主轴31的打刀功能；滑枕接油盘上安装有用于向万能铣头引入鼻端冷却水水路的第三快插接头(图中未示出)，铣头主轴31的前端安装有喷嘴311，鼻端冷却水水路先后经上箱体1、齿盘座17、下箱体2、第二轴承座461、过度环46、转动盘43、过度板36、前轴承座38进入喷嘴311，实现鼻端冷却水功能。

在a轴松开油腔491进油时，第一活塞47、移动盘45一起向后移动，带动a轴转位内齿轮42一起向后移动，当a轴转位内齿轮42与a轴转位外齿轮41啮合时，机床主轴转动，机床主轴动力经主拉钉11、锥柄12传递至c轴转位外齿轮15，再通过花键轴14传递至第一伞齿轮21，带动第二伞齿轮22、a轴转位外齿轮41和a轴转位内齿轮42旋转，再通过矩形花键传递至转动盘43上，进而带动过度板36和主轴箱一起转动，实现a轴转位运动。a轴转动到位后，a轴夹紧油腔492进油，第一活塞47、移动盘45一起向前移动，带动a轴转位内齿轮42一起向前移动，a轴转位内齿轮42与a轴转位外齿轮41脱开，固定盘44和转动盘43同时与移动盘45啮合，此时过度环46的后端面与所述的下箱体2之间具有第二横向间隙，a轴夹紧油缸通过过度环46有一向后的推力，使固定在过度环46上的转动盘43向后移动并与有向前运动趋势的移动盘45拉紧，从而实现a轴夹紧运动。

在三段式拉头油缸进行中位动作时，主拉钉11被机床主轴拉爪拉紧，因此主拉钉11、锥柄12、c轴转位外齿轮15三者高度不变，多个拉头油缸拉钉13下降(但仍被三段式拉头油缸的拉爪拉住)，此时，除主拉钉11、锥柄12、c轴转位外齿轮15外的其它零件同时下降相同高度，c轴转位内齿轮16与c轴转位外齿轮15啮合，由于拉头油缸拉钉13被限位，因此连带着上箱体1、外圆套61、外挡环62固定不动，此时机床主轴即可带动c轴转位外齿轮15、c轴转位内齿轮16及齿盘座17、下箱体2等一起转动，实现c轴转位功能。