[發明專利]一種U軸主軸單元機構

有效

• 申請號: 202110205560.0
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113996821B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 張海濱;黃賢振;談晨
• 申請（專利權）人: 揚州力創機床有限公司
• 主分類號: B23B19/02
• 分類號: B23B19/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 任利國

本發明涉及一種U軸主軸單元機構，包括主軸單元殼體，主軸單元殼體的中心孔中通過主軸軸承安裝有主軸，主軸的兩端從主軸單元殼體中伸出，且主軸中心孔的前端設有主軸錐形孔，主軸錐形孔中插接有與之配合的U軸刀具錐形頭，U軸刀具錐形頭的前端設有與之連為一體的U軸刀具本體，所述U軸刀具錐形頭的根部圓周與所述主軸的前端之間徑向固定，U軸刀具本體的軸線垂直于U軸刀具錐形頭的軸線，U軸刀具本體的中心孔中安裝有長軸齒輪，長軸齒輪的兩側分別嚙合有齒條，兩齒條分別沿U軸刀具本體的軸向呈中心對稱向外延伸，兩齒條的外端頭分別固定有刀片。該U軸主軸單元機構結構簡單、運行穩定可靠，不用換刀即可加工出復雜的曲面或球面。

技術領域

本發明涉及一種加工中心，特別涉及一種U軸主軸單元機構，屬于數控機床技術領域。

背景技術

在傳統的機床加工過程中，對于結構復雜的工件，在加工大小不同的孔、面、柱時，需要獨自的刀具來加工，對于一些復雜的曲面，球面等，通常的加工中心無法加工。

因此希望設計一種刀具，在主軸旋轉的同時，刀頭可以沿著刀具做徑向運動，沿徑向運動的軸稱之為U軸。U軸刀具可替代其變化范圍內以往所需的不同直徑的刀具，節省刀具成本且無需換刀，加工效率提高。在加工過程中刀具通過主軸電機驅動旋轉，同時U軸刀片經U軸傳動系統通過伺服電機驅動實現刀片的徑向移動，按數控系統程序要求改變刀具的加工直徑大小，由此可進行復雜曲面等的加工。

U軸主軸單元的核心在于U軸傳動機構的設計，如果通過齒輪行星結構來實現，存在比較明顯的缺點，比如結構復雜，噪音大，容易發生齒輪疲勞點蝕，齒根裂紋等現象，從而影響U軸傳動系統的運行精度，傳動效率和壽命，且齒輪還需進行潤滑。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有技術中存在的問題，提供一種U軸主軸單元機構，結構簡單、運行穩定可靠，不用換刀即可加工出復雜的曲面或球面。

為解決以上技術問題，本發明的一種U軸主軸單元機構，包括主軸單元殼體，所述主軸單元殼體的中心孔中通過主軸軸承安裝有主軸，所述主軸的兩端從所述主軸單元殼體中伸出，且主軸中心孔的前端設有主軸錐形孔，所述主軸錐形孔中插接有與之配合的U軸刀具錐形頭，所述U軸刀具錐形頭的前端設有與之連為一體的U軸刀具本體，所述U軸刀具錐形頭的根部圓周與所述主軸的前端之間徑向固定，U軸刀具本體的軸線垂直于U軸刀具錐形頭的軸線，所述U軸刀具本體的中心孔中安裝有長軸齒輪，所述長軸齒輪的兩側分別嚙合有齒條，兩所述齒條分別沿U軸刀具本體的軸向呈中心對稱向外延伸，兩所述齒條的外端頭分別固定有刀片。

相對于現有技術，本發明取得了以下有益效果：當U軸刀具錐形頭與主軸錐形孔緊密配合時，主軸帶動U軸刀具本體上的兩刀片同步旋轉，對工件進行加工。同時長軸齒輪轉動驅動兩側的齒條同步縮回或者伸出，兩刀片的回轉半徑同步縮小或放大，隨著刀片回轉半徑的變化，實現不規則曲面的加工。在刀片回轉直徑的變化范圍，可替代以往多把不同直徑的刀具；從而在不用停車換刀的情況下，可在工件表面加工出復雜的曲面或球面。

作為本發明的改進，所述U軸刀具錐形頭的中心孔后端設有螺紋段且旋接有拉釘，所述拉釘的后端與四瓣拉爪配合，所述四瓣拉爪的后端旋接在拉桿的前端外周，所述拉桿沿所述主軸中心孔向后延伸，所述拉桿的后部安裝有主軸松刀盤，所述主軸松刀盤與主軸松拉刀油缸的活塞固定連接。正常工作時，主軸松拉刀油缸不建壓，拉桿向后拉動時，拉桿的前端牽引四瓣拉爪向后移動，使四瓣拉爪得以抓緊拉釘向后移動，拉釘拉動U軸刀具錐形頭后移，直至與主軸錐形孔卡死，實現U軸刀具本體與主軸的結合。停止加工，或者更換U軸刀具本體時，主軸松拉刀油缸建壓，驅動主軸松刀盤向前移動，則四瓣拉爪松開拉釘，U軸刀具錐形頭與主軸錐形孔之間的拉力消失。