高精度电动五轴数控转台的制作方法

1.本技术涉及分度头技术领域，具体而言，涉及一种高精度电动五轴数控转台。


背景技术：

2.数控设备的转台中需要使用分度头结构，而分度头是安装在铣床上用于将工件分成任意等份的的机床附件，利用分度刻度环和游标，定位销和分度盘以及交换齿轮，将装卡在顶尖间或卡盘上的工件分成任意角度，可将圆周分成任意等份，辅助机床利用各种不同形状的刀具进行各种沟槽、正齿轮、螺旋正齿轮、阿基米德螺线凸轮等的加工工作。目前分度头中主轴的旋转运动主要由外置电机机械传动实现，即传动部分设于分度头的外部，导致整个分度头的体积较大，空间占比大，整体结构刚性较差。
3.针对相关技术中数控转台主轴的旋转运动主要由外置电机机械传动实现，导致整个分度头的体积较大，空间占比大，分度平稳性和定位精度差的问题目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种高精度电动五轴数控转台，以解决相关技术中数控转台中主轴的旋转运动主要由外置电机机械传动实现，导致整个分度头的体积较大，空间占比大，分度平稳性和定位精度差的问题。
5.为了实现上述目的，本技术提供了一种高精度电动五轴数控转台，该高精度电动五轴数控转台包括：分度头箱体、直驱电机定子、直驱电机转子和主轴轴系；其中，
6.所述直驱电机定子套设在所述分度头箱体内并固定连接；所述直驱电机转子套设在所述直驱电机定子内并传动连接；且，所述直驱电机定子的两端和所述直驱电机转子的两端均位于所述分度头箱体内侧；
7.所述主轴轴系套设在所述直驱电机转子内并固定连接。
8.进一步的，分度头箱体的两端呈开口设置，所述分度头箱体、直驱电机定子、直驱电机转子和主轴轴系同轴线设置。
9.进一步的，主轴轴系包括主轴轴系旋转部和主轴轴系固定部，所述主轴轴系旋转部套设在所述直驱电机转子内并固定连接，所述主轴轴系固定部套设在所述主轴轴系旋转部内；
10.所述主轴轴系旋转部可绕所述主轴轴系固定部的轴线旋转，所述主轴轴系固定部上设置有刹车结构，所述刹车结构用于对所述主轴轴系旋转部进行周向定位。
11.进一步的主轴轴系固定部固定在所述分度头箱体的一端，所述主轴轴系旋转部延伸出所述分度头箱体的另一端。
12.进一步的，直驱电机定子和所述直驱电机转子之间具有旋转间隙。
13.进一步的，分度头箱体的两端具有呈环形的安装部，所述直驱电机定子的两端分别与对应的安装部抵触。
14.进一步的，直驱电机转子的端面与所述主轴轴系旋转部的端面抵触并通过螺栓固定连接。
15.进一步的，主轴轴系固定部包括摩擦套，所述摩擦套套设在所述直驱电机转子内并固定连接；
16.所述主轴轴系旋转部包括涨紧套和定位芯轴，所述涨紧套套设在所述定位芯轴上，所述定位芯轴固定在所述分度头箱体上，所述涨紧套两端与所述定位芯轴两端密封固定；
17.所述刹车结构包括设于所述涨紧套与所述定位芯轴外圆之间的油腔，所述定位芯轴上开设有与所述油腔连通的进油通道和出油通道；
18.所述涨紧套套设在所述摩擦套套上，所述摩擦套的端部用于与主轴传动连接；所述摩擦套与所述涨紧套具有形变间隙，以使所述涨紧套可在液压力的驱动下向外膨胀至与所述摩擦套内壁接触，并产生静摩擦力。
19.在本技术实施例中，通过设置分度头箱体、直驱电机定子、直驱电机转子和主轴轴系；其中，直驱电机定子套设在分度头箱体内并固定连接；直驱电机转子套设在直驱电机定子内并传动连接；且，直驱电机定子的两端和直驱电机转子的两端均位于分度头箱体内侧；主轴轴系套设在直驱电机转子内并固定连接，达到了将直驱电机定子和直驱电机转子内置至分度头箱体内，使其可分度头箱体内带动主轴轴系的旋转部进行旋转的目的，从而实现了提高整个分度头的结构紧凑性，大大缩小占比空间，使电动分度头的小型化，并提高分度时的平稳性和定位精度的技术效果，进而解决了相关技术中数控转台主轴的旋转运动主要由外置电机机械传动实现，导致整个分度头的体积较大，空间占比大，分度平稳性和定位精度差的问题。
附图说明
20.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，使得本技术的其它特征、目的和优点变得更明显。本技术的示意性实施例附图及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
21.图1是根据本技术实施例的结构示意图；
22.图2是根据本技术实施例中主轴轴系的结构示意图；
23.其中，1分度头箱体，2直驱电机定子，3直驱电机转子，4安装部，5刹车结构，51摩擦套，52密封圈，53涨紧套，54定位芯轴，55油腔，6主轴轴系，61主轴轴系旋转部，62主轴轴系固定部，56进油通道，57出油通道。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
25.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第
二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。
26.在本技术中，术语“上”、“下”、“内”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
27.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
28.此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
29.另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
30.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
31.如图1至图2所示，本技术实施例提供了一种高精度电动五轴数控转台，该高精度电动五轴数控转台包括：分度头箱体1、直驱电机定子2、直驱电机转子3和主轴轴系6；其中，
32.直驱电机定子2套设在分度头箱体1内并固定连接；直驱电机转子3套设在直驱电机定子2内并传动连接；且，直驱电机定子2的两端和直驱电机转子3的两端均位于分度头箱体1内侧；
33.主轴轴系6套设在直驱电机转子3内并固定连接。
34.本实施例中，该分度头结构主要由分度头箱体1、直驱电机定子2、直驱电机转子3和主轴轴系6三部分组成。三者为依次套接的方式，分度头箱体1作为整个电动分度头的支撑部分，其整体呈圆形结构，其具有一个安装孔和两个安装面，安装孔和安装面作为整个轴系的定位基准，需保证较高的尺寸和形位公差精度。直驱电机定子2和直驱电机转子3共同组成直驱电机，其中直驱电机定子2套装在分度头箱体1的安装孔内，直驱电机转子3则套装在直驱电机定子2内，直驱电机定子2和直驱电机转子3之间具有旋转间隙。通电时，定子固定不动，转子可围绕其公共轴线旋动。直驱电机定子2的外圆与分度头箱体1的安装孔相配合，实现在分度头箱体1中的定心，直驱电机定子2两端面分别与安装在分度头箱体1上的左右端相接触，完成在分度头箱体1中的轴向定位。
35.主轴轴系6安装在直驱电机转子3内，可由直驱电机转子3带动主轴轴系6的旋转部绕轴线旋转，从而带动与其连接的分度头旋转轴旋转。本实施例由于采用了内置直驱电机结构，可大大缩小占比空间，从而实现电动分度头的小型化。
36.由于使用了直驱电机，省去了机械传动(主要形式为齿轮传动、同步带轮传动)，因而可避免了机械传动中的冲击性和不稳定性，从面可提高分度时的平稳性；还可避免了机械传动中反向间隙，从而可提高分度时的反向定位精度。
37.由于直驱电机的转子与主轴轴系旋转部61分采用刚性联接，从而提高电动分度头的整体刚性。
38.由于使用了直驱电机，而直驱电机具有分度精度高，输出扭矩大的特点，从而对于
刚性联接的主轴轴系旋转部61分具备同样的特点。
39.由于使用了直驱电机，可配置与之相匹配的控制驱动器，故而可提高电动头的自动化程度。
40.如图1至图2所示，分度头箱体1的两端呈开口设置，分度头箱体1、直驱电机定子2、直驱电机转子3和主轴轴系6同轴线设置。主轴轴系固定部62固定在分度头箱体1的一端，主轴轴系旋转部61延伸出分度头箱体1的另一端。
41.如图1至图2所示，主轴轴系6包括主轴轴系旋转部61和主轴轴系固定部62，主轴轴系旋转部61套设在直驱电机转子3内并固定连接，主轴轴系固定部62套设在主轴轴系旋转部61内；
42.主轴轴系旋转部61可绕主轴轴系固定部62的轴线旋转，主轴轴系固定部62上设置有刹车结构5，刹车结构5用于对主轴轴系旋转部61进行周向定位。
43.具体的，需要说明的是，主轴轴系6在使用过程中需要对其旋转部分进行周向定位，因此该主轴轴系6包括主轴轴系固定部62和主轴轴系旋转部61，其中主轴轴系固定部62固定在分度头箱体1上，而主轴轴系旋转部61可作为主轴轴系6的旋转部分与直驱电机转子3连接。为便于实现对主轴轴系旋转部61的周向定位，其还包括刹车结构5，可通过控制刹车结构5动作实现对主轴轴系旋转部61的周向定位以及相位保持。刹车结构5可采用刹车片或液压刹车结构5等等，此处不做限定。
44.如图1至图2所示，度头箱体1的两端具有呈环形的安装部4，直驱电机定子2的两端分别与对应的安装部4抵触。通过安装部4可实现对直驱电机定子2的轴向定位。直驱电机转子3的端面与主轴轴系旋转部61的端面抵触并通过螺栓固定连接。
45.如图1至图2所示，主轴轴系固定部62包括摩擦套51，摩擦套51套设在直驱电机转子3内并固定连接；
46.主轴轴系旋转部61包括涨紧套53和定位芯轴54，涨紧套53套设在定位芯轴54上，定位芯轴54固定在分度头箱体1上，涨紧套53两端与定位芯轴54两端密封固定，可通过密封圈52进行密封；
47.刹车结构5包括设于涨紧套53与定位芯轴54外圆之间的油腔55，定位芯轴54上开设有与油腔55连通的进油通道56和出油通道57；
48.涨紧套53套设在摩擦套51套上，摩擦套51的端部用于与主轴传动连接；摩擦套51与涨紧套53具有形变间隙，以使涨紧套53可在液压力的驱动下向外膨胀至与摩擦套51内壁接触，并产生静摩擦力。
49.具体的，需要说明的是，涨紧套53套设在定位芯轴54上，摩擦套51套设在涨紧套53上，涨紧套53和定位芯轴54之间采用固定连接，并且涨紧套53的两端还与定位芯轴54的两端采用密封固定连接，从而使得二者之间形成的油腔55具有良好的密封性。
50.涨紧套53和定位芯轴54作为主轴轴系固定部62，主轴轴系固定部62固定在主轴轴系6的固定零(部)件(如旋转座)上。摩擦套51与主轴连接后作为主轴轴系旋转部61分。主轴轴系固定部62分与主轴轴系旋转部61分的定位精度保证在同轴度以内。以此保证涨紧套53与摩擦套51的同轴度，从而满足涨紧套53与摩擦套51在涨紧时接触的均匀性。
51.摩擦套51套设在涨紧套53上，在常态下时，摩擦套51和涨紧套53之间具有一定的形变间隙，使得摩擦套51可在涨紧套53上自由旋转。由于定位芯轴54上开设有与油腔55连
通的进油通道56和出油通道57，当与外部液压设备连接时，可将液压油加压后由进油通道56注入油腔55内，使得油腔55内的压力升高。油腔55的外壁(即涨紧套53的侧壁)具有一定的形变能力，当油腔55的压力升高时，油腔55的外壁也随之向外膨胀，使得涨紧套53外圆与摩擦套51内壁相接触，依靠相互间的摩擦力提供堵扭转扭矩(堵转扭矩应符合设计要求的大于主轴轴系旋转部61分上所受最大旋转力矩的1.5倍以上)。当摩擦套51与主轴轴系6传动连接时，涨紧套53产生的堵转扭矩堵转可保证主轴轴系旋转部61件在受外力矩作用下不会产生周向角位移，从而实现相位保持。
52.当油腔55内的液压油通过出油通道57排出进行泄压时，油腔55的压力降低，使得涨紧套53回缩，与摩擦套51无接触，使轴系固定部分与轴系旋转部分彼此脱离，保证轴系固定部分不会影响主轴轴系旋转部61分的运动。
53.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。