五轴非正交铣头及机床的制作方法

1.本实用新型涉及机床技术领域，具体地，涉及一种五轴非正交铣头及机床。


背景技术：

2.铣头安装在铣床上并与主轴连接，用于带动铣刀旋转的机床附件之一，是机床附件的重要组成部分。数控立式铣床主轴轴线垂直于水平面，这种铣床占数控铣床的大多数，应用范围也最广。目前三坐标数控立式铣床占数控铣床的大多数，一般可进行三轴联动加工。卧式数控铣床的主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转台或万能数控转台的方式来实现四轴和五轴联动加工。这样既可以加工工件侧面的连续回转轮廓，又可以实现在一次装夹中通过转台改变零件的加工位置也就是通常所说的工位，进行多个位置或工作面的加工。转换铣床这类数控铣加工床的主轴可以进行转换，可在同一台数控铣床上进行立式加工和卧式加工，同具备立、卧式数控铣加工床的功能。
3.现有公开号为cn205414518u的中国专利，其公开了一种数控五轴铣头，包括b轴、c轴，其中：b轴安装在c轴的下端部；b轴包括b轴伺服电机、b轴蜗杆、b轴蜗轮、b轴壳体、电主轴，其中：b轴伺服电机直接传动连接b轴蜗杆，b轴蜗杆与b轴蜗轮相配合，b轴蜗轮与电主轴传动连接，b轴蜗轮带动电主轴作b轴旋转运动。
4.发明人认为现有技术中的五轴功能部件铣头，有采用涡轮蜗杆、滚子凸轮传动的，属于机械传动方式，机械传动一是存在反向间隙，反向间隙处理不好，无法消除达不到最终五轴联动加工需求；二是机械传动，时间长了会出现磨损，不利于长久的精度保持性。因此，需要提供一种不存在反向间隙，不存在磨损问题的五轴非正交铣头。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种五轴非正交铣头及机床。
6.根据本实用新型提供的一种五轴非正交铣头，包括：主轴、电机、鞍座、基体、主轴座以及芯轴；所述鞍座与所述主轴座通过所述基体紧固连接，所述主轴安装在所述主轴座远离所述鞍座的一端；所述芯轴安装在所述鞍座内部，且与所述基体紧固连接；所述芯轴的后端连接有轴承，所述芯轴的前端安装有角度编码器；所述电机包括永磁力矩电机，所述电机的定子安装在所述鞍座上，所述电机的转子安装在所述芯轴上；所述鞍座上安装有线缆分线盘和气、液分线盘。
7.优选地，所述基体上设置有轴孔，所述芯轴穿过所述轴孔与所述主轴座(9)连接。
8.优选地，所述主轴座安装所述主轴的轴孔与二者的结合面垂直度为0.01mm。
9.优选地，旋转角度为-30
°
～+180
°
。
10.优选地，所述主轴座上安装有主轴头罩。
11.优选地，所述鞍座顶部安装有防尘盖。
12.优选地，所述芯轴与所述角度编码器的同心度≤0.01mm。
13.优选地，所述芯轴与所述轴承的同心度≤0.005mm。
14.根据本实用新型提供的一种机床，采用上述的五轴非正交铣头。
15.与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
16.1、本实用新型通过采用电机，不存在反向间隙，且磁性驱动，不存在磨损问题，有助于实现五轴联动加工需求，有助于长久的精度保持性；通过采用具有高刚性、稳定性的轴承，为铣头旋转提供稳定基础。
17.2、本实用新型通过电机为永磁力矩电机，且其定子安装在鞍座上、转子安装在芯轴上，芯轴与基体、鞍座主轴座连接，有助于为五轴非正交铣头在立式0
°
与卧式90
°
之间的转换提供动力，使得最大旋转范围-30
°
～+180
°
。
18.3、本实用新型通过采用线缆分线盘、气、液分线盘固定在鞍座上，针对五轴非正交铣头线缆、气路、油路进行集中转接，有利于避免三轴在五轴非正交铣头旋转是产生缠绕，同时如果出现五轴非正交铣头需要售后大修，无须将整机到电柜的线缆进行抽出，只需要在线缆分线盘、气、液分线盘处进行拆解，即可将整个五轴非正交铣头拆卸下来进行维修。
附图说明
19.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
20.图1为本实用新型主要体现五轴非正交铣头的剖面图；
21.图2为本实用新型主要体现五轴非正交铣头的示意图；
22.图3为本实用新型主要体现五轴非正交铣头的旋转示意图；
23.图4为本实用新型主要体现主轴座的旋转示意图。
24.附图标记：
25.主轴1
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主轴头罩2
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电机3
26.防尘盖4
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角度编码器5
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鞍座6
27.轴承7
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基体8
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主轴座9
28.芯轴10
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线缆分线盘11
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气、液分线盘12
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
30.实施例1
31.如图1和2所示，根据本实用新型提供的一种五轴非正交铣头，包括：主轴1、电机3、鞍座6、基体8、主轴座9以及芯轴10；鞍座6与主轴座9通过基体8紧固连接，主轴1安装在主轴座9远离鞍座6的一端；芯轴10安装在鞍座6内部，且与基体8紧固连接；芯轴10的后端连接有轴承7，芯轴10的前端安装有角度编码器5；电机3包括永磁力矩电机，电机3的定子安装在鞍座6上，电机3的转子安装在芯轴10上；鞍座6上安装有线缆分线盘11和气、液分线盘12。
32.鞍座6为主体，所采用的材料为qt500-7。主轴座9与鞍座6两者之间通过基体8连
接，并采用螺丝固锁一起。鞍座6顶部安装有防尘盖4。
33.主轴1安装在主轴座9上，主轴座9安装主轴1的轴孔与二者的结合面垂直度为0.01mm，从而安装1主轴精度最佳。
34.基体8上设置有轴孔，芯轴10穿过轴孔与主轴座9连接。主轴座9上安装有主轴头罩2，起到主轴气路、油路、线缆在旋转的保护作用，同时起到密封作用。
35.芯轴10的后端通过螺丝固锁连接有轴承7，安装完成后芯轴10与轴承7的同心度≤0.005mm，为铣头旋转提供稳定基础。芯轴10的前端通过螺丝固锁安装有角度编码器5，安装完成后芯轴10与角度编码器5的同心度≤0.01mm，为铣头旋转提供高精度角度定位。通过采用轴承7的高刚性、稳定性，角度编码器5的灵敏性，关键点控制芯轴10加工尺寸，及装配工艺控制。
36.如图3和4所示，电机3的定子安装在鞍座6上，电机3的转子安装在芯轴10上，均采用螺丝固锁，为五轴非正交铣头在立式0
°
与卧式90
°
的转换提供动力，最大旋转范围为-30
°
～+180
°
。
37.鞍座6上通过螺丝固定安装有线缆分线盘11和气、液分线盘12，针对五轴非正交铣头线缆、气路、油路进行集中转接，有利于避免三轴在五轴非正交铣头旋转是产生缠绕，同时如果出现五轴非正交铣头需要售后大修，无须将整机到电柜的线缆进行抽出，只需要在线缆分线盘11、气、液分线盘12处进行拆解，即可将整个五轴非正交铣头拆卸下来进行维修。
38.五轴非正交铣头的旋转角度为-30
°
～+180
°
，电机3为永磁力矩电机，可实现有效的五轴联动。五轴非正交铣头主要加工工况在于立式0
°
与卧式90
°
的转换，满足市面85％模具加工要求，立式0
°
与卧式90
°
状态，两种轴线为均为100mm。
39.本技术通过采用电机3，不存在反向间隙，且磁性驱动，不存在磨损问题，有助于实现五轴联动加工需求，有助于长久的精度保持性。通过采用具有高刚性、稳定性的轴承7，为铣头旋转提供稳定基础，采用具有高灵敏性的角度编码器5，为铣头旋转提供高精度角度定位。
40.实施例2
41.根据本实用新型提供的一种机床，采用实施例1所述的五轴非正交铣头，能够有效提高工作效率。
42.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
43.以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。