一种用于铺丝铺带工艺的ABC数控三轴摆角头的制作方法

一种用于铺丝铺带工艺的abc数控三轴摆角头
技术领域
1.本发明涉及数控机床技术领域，尤其是一种用于铺丝铺带工艺的abc数控三轴摆角头。


背景技术：

2.缠绕机广泛用于航空航天、军工和民用工业等领域。自动铺放工艺的研究越来越多，研制的铺丝铺带头及数控系统工作稳定、可靠，运动位置准确，具有工程使用价值。
3.然而，目前复合材铺放设备存在以下问题有待解决：铺放工艺要求，铺放过程中铺放头垂直铺放点，沿铺放点提供持续恒定压力，当铺放三维空间曲面等复杂工件时，需要根据工件表面进行实时调整铺放角度，而常规三轴设备无法满足这个需求；铺放过程中因铺放头结构和工艺限制，铺放头始终朝向铺放前进方向，当铺放三维空间曲面等复杂工件时，需要根据铺放轨迹路径进行实时调整铺放头朝向角度；同时，铺放路径至终点后，铺放头旋转180度进行下一条路径的铺放，而常规ab双摆角摆头、ac或bc双摆角摆头无法满足这个需求；机械手铺放设备和卧式铺放设备主要满足于长条类、轴桶、扇形曲面类零件铺放工艺需求，但是无法满足大型曲面类零件铺放需求。为提高设备铺放工艺适应性，需要实现多种类铺丝头、多规格铺带头等铺放头自动快速更换，而现有技术无法实现。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供了一种用于铺丝铺带工艺的abc数控三轴摆角头，采用a轴、b轴和c轴三轴摆角式结构，在c轴端面连接铺放头，可以根据工件实时调整铺放头沿法向方向，实现三维曲面的铺放工艺，同时采用附件夹持结构，实现多种类、多规格铺丝铺带附件头自动更换，提高设备铺放工艺的适应性。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于铺丝铺带工艺的abc数控三轴摆角头，包括滑枕，所述滑枕下部设置叉型体组件，所述叉型体组件下部设有通过a轴传动驱动的a轴摆动组件，所述a轴摆动组件上设有通过b轴传动驱动的b轴摆动组件，所述b轴摆动组件下部设置通过c轴传动驱动的c轴旋转组件，所述c轴旋转组件下部设置附件头，所述附件头通过附件夹持组件连接c轴旋转组件。
6.作为本发明的进一步改进，所述滑枕上部与机床溜板的导轨连接，滑枕下部与叉型体组件通过螺栓固定连接。
7.作为本发明的进一步改进，所述a轴摆动组件两端面分别通过a轴承固定在叉型体组件的下部内侧。
8.作为本发明的进一步改进，所述b轴摆动组件通过圆弧导轨与a轴摆动组件连接。
9.作为本发明的进一步改进，所述c轴旋转组件通过c轴承与b轴摆动组件连接。
10.作为本发明的进一步改进，所述a轴传动驱动包括a小齿轮、a大齿轮、第一a电机、第二a电机、第一a减速机和第二a减速机，a大齿轮固定在a轴摆动组件两端，所述a大齿轮周向啮合两组a小齿轮，所述第一a电机通过第一a减速机连接一组a小齿轮，所述第二a电机通
过第二a减速机连接另一组a小齿轮。
11.作为本发明的进一步改进，所述b轴传动驱动包括第一b减速机、第一b电机、第二b减速机、第二b电机和b齿圈，所述b齿圈固定在a轴摆动组件侧面，所述第一b电机通过第一b减速机连接到b齿圈，所述第二b电机通过第二b减速机连接到b齿圈。
12.作为本发明的进一步改进，所述c轴传动驱动包括c电机、c减速机、c齿轮和c大齿轮，所述c大齿轮固定在c轴旋转组件上，所述c电机通过c减速机连接c齿轮，所述c齿轮与c大齿轮啮合。
13.作为本发明的进一步改进，所述附件夹持组件包括连接法兰、夹持器、电气快插组合板和定位销，所述连接法兰通过螺栓与c轴旋转组件连接，夹持器通过螺栓固定在连接法兰下部，电气快插组合板通过螺栓分别连接法兰和附件头连接，定位销通过螺栓与连接法兰连接。
14.与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本方案中的叉型体组件、a轴摆动体组件和b轴摆动体组件采用箱式结构，提高a轴和b轴强度和刚性，有效改善了ab摆结构变形量，实现了a轴和b轴高刚性摆动；a轴摆动和c轴旋转采用滚子轴承，b轴摆动采购圆弧性滚动导轨副，实现a轴、b轴、c轴低摩擦系数和高动态响应；a轴、b轴和c轴均采用由电机、减速机和齿轮副组成的双驱动链驱动，实现了a轴、b轴和c轴大扭矩无间隙传动；在c旋转下端面布置附件夹持机构，实现了不同类型不同规格附件头的快速自动更换，满足了abc数控三轴摆角头铺丝和铺带功能快速切换需求。
附图说明
15.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
16.图1为本发明一种用于铺丝铺带工艺的abc数控三轴摆角头的立体图。
17.图2为本发明一种用于铺丝铺带工艺的abc数控三轴摆角头的正视图。
18.图3为本发明一种用于铺丝铺带工艺的abc数控三轴摆角头的侧视图。
19.图4为本发明附件夹持结构示意图。
20.图中：1、滑枕；2、叉型体组件；3、a轴摆动组件；4、b轴摆动组件；5、c轴旋转组件；6、附件夹持组件；7、a小齿轮；8、a大齿轮；9、a轴承；10、附件头；11、第一b减速机；12、第一b电机；13、第二b减速机；14、第二b电机；15、b齿圈；16、圆弧导轨；17、c电机；18、c减速机；19、c齿轮；20、c大齿轮；21、c轴承；22、第一a电机；23、第二a电机；24、第一a减速机；25、第二a减速机；26、连接法兰；27、夹持器；28、电气快插组合板；29、定位销。
具体实施方式
21.为了本发明的技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
22.参照图1和图2，本发明实施例公开一种用于铺丝铺带工艺的abc数控三轴摆角头，包括滑枕1，所述滑枕1下部设置叉型体组件2，所述叉型体组件2下部设有通过a轴传动驱动的a轴摆动组件3，所述a轴摆动组件3上设有通过b轴传动驱动的b轴摆动组件4，所述b轴摆动组件4下部设置通过c轴传动驱动的c轴旋转组件5，所述c轴旋转组件5下部设置附件头10，所述附件头10通过附件夹持组件6连接c轴旋转组件5。
23.其中，所述滑枕1上部与机床溜板的导轨连接，滑枕1下部与叉型体组件2通过螺栓固定连接。所述a轴摆动组件3两端面分别通过a轴承9固定在叉型体组件2的下部内侧。所述b轴摆动组件4通过圆弧导轨16与a轴摆动组件3连接。所述c轴旋转组件5通过c轴承21与b轴摆动组件4连接。
24.叉型体组件2、a轴摆动组件3和b轴摆动组件4采用箱式结构，提高a轴和b轴强度和刚性，有效改善了ab摆结构变形量，实现了a轴和b轴高刚性摆动。采用a轴、b轴和c轴三轴摆角式结构，在c轴端面连接铺放头，可以根据工件实时调整铺放头沿法向方向，实现三维曲面的铺放工艺，同时采用附件夹持结构，实现多种类、多规格铺丝铺带附件头自动更换，提高设备铺放工艺的适应性。
25.参照图2和图3，所述a轴传动驱动包括a小齿轮7、a大齿轮8、第一a电机22、第二a电机23、第一a减速机24和第二a减速机25，a大齿轮8固定在a轴摆动组件3两端，所述a大齿轮8周向啮合两组a小齿轮7，所述第一a电机22通过第一a减速机24连接一组a小齿轮7，所述第二a电机23通过第二a减速机25连接另一组a小齿轮7。所述b轴传动驱动包括第一b减速机11、第一b电机12、第二b减速机13、第二b电机14和b齿圈15，所述b齿圈15固定在a轴摆动组件3侧面，所述第一b电机12通过第一b减速机11连接到b齿圈15，所述第二b电机14通过第二b减速机13连接到b齿圈15。所述c轴传动驱动包括c电机17、c减速机18、c齿轮19和c大齿轮20，所述c大齿轮20固定在c轴旋转组件5上，所述c电机17通过c减速机18连接c齿轮19，所述c齿轮19与c大齿轮20啮合。本发明a轴摆动和c轴旋转采用滚子轴承，b轴摆动采购圆弧性滚动导轨副，实现a轴、b轴、c轴低摩擦系数和高动态响应。轴、b轴和c轴均采用由电机、减速机和齿轮副组成的双驱动链驱动，实现了a轴、b轴和c轴大扭矩无间隙传动。
26.参照图4，所述附件夹持组件6包括连接法兰26、夹持器27、电气快插组合板28和定位销29，所述连接法兰26通过螺栓与c轴旋转组件5连接，夹持器27通过螺栓固定在连接法兰26下部，电气快插组合板28通过螺栓分别连接法兰26和附件头10连接，定位销29通过螺栓与连接法兰26连接。本发明通过在c轴旋转组件5下端面布置附件夹持组件6，实现了不同类型不同规格附件头的快速自动更换，满足了abc数控三轴摆角头铺丝和铺带功能快速切换需求。
27.a轴摆动组件3、b轴摆动组件4和c轴旋转组件5驱动下的附件头10，在a轴、b轴和c轴上进行运动，并与机床各轴运动联动，实现附件头铺放过程中空间位置变化。同时，附件夹持组件6实现了不同类型不规格铺丝铺带附件头自动更换，满足零件铺丝铺带快速切换的工艺需求。
28.应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用于理解本发明，并不用于限定本发明，本领域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，都属于本发明保护的范围。