一种高精度B轴装置的制作方法

一种高精度b轴装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种高精度b轴装置，属于五轴车铣复合机床主轴的技术领域。


背景技术：

2.五轴车铣复合机床集车削和铣削功能于一体，既可以车削加工又可以五轴铣削加工，属于金属切削机床领域的高端产品。高精度b轴既可以使工具主轴固定角度，实现车削，又可以使工具主轴任意分度实现定角度平面加工，还可以参与联动实现五轴加工，是五轴车铣复合机床的重要部件。目前用于五轴车铣复合机床大多配置电主轴，刚度不高，对钛合金等难加工材料加工效率不好。另外，由于高精度b轴结构复杂，装配难度大，精度和可靠性难以保证。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是提供一种高精度b轴装置，该装置适用于配置机械工具主轴的五轴车铣复合机床，不仅具有高刚性，而且传动高精度。
4.为解决以上问题，本实用新型的具体技术方案如下：一种高精度b轴装置，在b轴箱体的底部设有箱体悬臂，箱体悬臂上表面与b轴箱体的下表面之间形成横向的开口槽，在开口槽内设有主轴箱；在b轴箱体的轴心设有主轴驱动装置；主轴驱动装置的外圆周由内至外依次同轴配合配油环、b轴芯轴和力矩电机，b轴芯轴与主轴箱内的主轴动力输入端连接；在主轴箱的底部连接支撑轴，支撑轴的外圆周通过轴承支撑在箱体悬臂设置的通孔内，在箱体悬臂的底部设有液压抱闸，液压抱闸与支撑轴的外圆周配合夹紧或松脱。
5.所述的主轴驱动装置结构包括，在b轴箱体的中心通过轴承竖直支撑传动轴，传动轴的底部连接锥齿轮，锥齿轮伸入主轴箱内与主轴箱的主轴动力输入端连接；在b轴箱体的外侧设有动力驱动电机，动力驱动电机的输出轴通过带轮传动装置与传动轴的顶部连接。
6.所述的b轴芯轴的下方设有分度定位锁紧装置，分度定位锁紧装置结构包括，在b轴箱体内腔的底部设有齿盘油缸，齿盘油缸顶部驱动锁紧齿盘；在锁紧齿盘的上方啮合动齿盘，动齿盘的顶部与b轴芯轴连接，动齿盘的外圆周通过定齿盘与b轴箱体同轴配合。
7.所述的定齿盘的顶部设有基座，在基座内设有两个竖直孔，竖直孔内分别设有浮动轴，两个浮动轴长度不等，在定齿盘的上表面设有对应的通孔，浮动轴的底部贯穿定齿盘的通孔并与锁紧齿盘的上表面接触；在浮动轴的外圆周设有复位弹簧，复位弹簧的顶部限位在基座竖直孔的限位台上，复位弹簧的底部限位在浮动轴上；在基座上设有两个径向孔，径向孔的位置与竖直孔的位置一一对应，在其中一个径向孔内设有啮合触发无触点开关，另一个径向孔内设有松开触发无触点开关，啮合触发无触点开关的传感头与锁紧齿盘啮合状态时的长度较短的浮动轴顶端位置一致；松开触发无触点开关与锁紧齿盘松开状态时的长度较长的浮动轴顶端位置一致。
8.所述的b轴芯轴的外圆周设有yrt转台轴承，yrt转台轴承上自带编码器。
9.该高精度b轴装置采用上述结构，具有以下优点：
10.1、b轴箱体和箱体悬臂组成的结构，使b轴箱体形成双支撑结构，与单支撑相比刚性高，双支撑为非对称结构，下方箱体悬臂尺寸较薄，使主轴更容易接近加工区域。b轴摆动为力矩电机驱动，定位准确，响应快，效率高；
11.2、分度定位锁紧装置采用三齿盘结构，可满足车削高精度、高扭矩定角度加工的需求，最小分度为5
°
；
12.3、 在箱体悬臂内设置液压抱闸，结合yrt轴承上的增量式角度编码器，可实现铣削加工时任意角度精确定位，以及个别车削角度（非5
°
）时的精确定位。
附图说明
13.图1为高精度b轴装置的立体图。
14.图2为高精度b轴装置的内部剖视图。
15.图3为分度定位锁紧装置的啮合触发无触点开关位置结构图。
16.图4为分度定位锁紧装置的松开触发无触点开关位置结构图。
具体实施方式
17.如图1和图2所示，一种高精度b轴装置，在b轴箱体1的底部设有箱体悬臂12，箱体悬臂12上表面与b轴箱体1的下表面之间形成横向的开口槽，在开口槽内设有主轴箱10；在b轴箱体1的轴心设有主轴驱动装置；主轴驱动装置的外圆周由内至外依次同轴配合配油环6、b轴芯轴5和力矩电机2，b轴芯轴5与主轴箱10内的主轴动力输入端连接；在主轴箱10的底部连接支撑轴11，支撑轴11的外圆周通过轴承支撑在箱体悬臂12设置的通孔内，在箱体悬臂12的底部设有液压抱闸4，液压抱闸4与支撑轴11的外圆周配合夹紧或松脱。
18.所述的主轴驱动装置结构包括，在b轴箱体1的中心通过轴承竖直支撑传动轴7，传动轴7的底部连接锥齿轮20，锥齿轮20伸入主轴箱10内与主轴箱10内的主轴动力输入端连接；在b轴箱体1的外侧设有动力驱动电机8，动力驱动电机8的输出轴通过带轮传动装置9与传动轴7的顶部连接。
19.b轴芯轴5的下方设有分度定位锁紧装置，分度定位锁紧装置结构包括，在b轴箱体1内腔的底部设有齿盘油缸19，齿盘油缸19顶部驱动锁紧齿盘16；在锁紧齿盘16的上方啮合动齿盘14，动齿盘14的顶部与b轴芯轴5连接，动齿盘14的外圆周通过定齿盘15与b轴箱体1同轴配合。
20.如图3和图4所示，所述的定齿盘15的顶部设有基座13，在基座13内设有两个竖直孔，竖直孔内分别设有浮动轴21，两个浮动轴21长度不等，在定齿盘15的上表面设有对应的通孔，浮动轴21的底部贯穿定齿盘15的通孔并与锁紧齿盘16的上表面接触；在浮动轴21的外圆周设有复位弹簧22，复位弹簧22的顶部限位在基座13竖直孔的限位台上，复位弹簧22的底部限位在浮动轴21上；在基座13上设有两个径向孔，径向孔的位置与竖直孔的位置一一对应，在其中一个径向孔内设有啮合触发无触点开关23，另一个径向孔内设有松开触发无触点开关24，啮合触发无触点开关23的传感头与锁紧齿盘16啮合状态时的长度较短的浮动轴顶端位置一致；松开触发无触点开关24与锁紧齿盘16松开状态时的长度较长的浮动轴顶端位置一致。
21.所述的b轴芯轴5的外圆周设有yrt转台轴承3，yrt转台轴承3上自带编码器。
22.高精度b轴装置的动态工作过程为：
23.1、定角度每5
°
一分车削加工时，锁紧齿盘16分别与动齿盘14和定齿盘15啮合，使b轴芯轴5带动主轴箱10精确定位，锁紧时动力驱动电机8静止，使传动轴7固定不转，主轴箱10内的主轴旋转，实现车削功能；
24.2、任意角度铣削加工时，锁紧齿盘16分别与动齿盘14和定齿盘15脱开，力矩电机2按照yrt转台轴承3上自带编码器的角度信号转至精确角度，液压抱闸4夹紧支撑轴11，从而固定主轴箱10，此时动力驱动电机8旋转，带动带轮传动装置9和传动轴7驱动主轴旋转，实现铣削功能；
25.3、联动加工时，锁紧齿盘16分别与动齿盘14和定齿盘15脱开，液压抱闸4松开，力矩电机2按照yrt转台轴承3上自带编码器的角度信号进行实时转动，驱动b轴芯轴5做联动旋转。


技术特征：
1.一种高精度b轴装置，其特征在于：在b轴箱体（1）的底部设有箱体悬臂（12），箱体悬臂（12）上表面与b轴箱体（1）的下表面之间形成横向的开口槽，在开口槽内设有主轴箱（10）；在b轴箱体（1）的轴心设有主轴驱动装置；主轴驱动装置的外圆周由内至外依次同轴配合配油环（6）、b轴芯轴（5）和力矩电机（2），b轴芯轴（5）与主轴箱（10）内的主轴动力输入端连接；在主轴箱（10）的底部连接支撑轴（11），支撑轴（11）的外圆周通过轴承支撑在箱体悬臂（12）设置的通孔内，在箱体悬臂（12）的底部设有液压抱闸（4），液压抱闸（4）与支撑轴（11）的外圆周配合夹紧或松脱。2.如权利要求1所述的高精度b轴装置，其特征在于：所述的主轴驱动装置结构包括，在b轴箱体（1）的中心通过轴承竖直支撑传动轴（7），传动轴（7）的底部连接锥齿轮（20），锥齿轮（20）伸入主轴箱（10）内与主轴箱（10）的主轴动力输入端连接；在b轴箱体（1）的外侧设有动力驱动电机（8），动力驱动电机（8）的输出轴通过带轮传动装置（9）与传动轴（7）的顶部连接。3.如权利要求1所述的高精度b轴装置，其特征在于：所述的b轴芯轴（5）的下方设有分度定位锁紧装置，分度定位锁紧装置结构包括，在b轴箱体（1）内腔的底部设有齿盘油缸（19），齿盘油缸（19）顶部驱动锁紧齿盘（16）；在锁紧齿盘（16）的上方啮合动齿盘（14），动齿盘（14）的顶部与b轴芯轴（5）连接，动齿盘（14）的外圆周通过定齿盘（15）与b轴箱体（1）同轴配合。4.如权利要求3所述的高精度b轴装置，其特征在于：所述的定齿盘（15）的顶部设有基座（13），在基座（13）内设有两个竖直孔，竖直孔内分别设有浮动轴（21），两个浮动轴（21）长度不等，在定齿盘（15）的上表面设有对应的通孔，浮动轴（21）的底部贯穿定齿盘（15）的通孔并与锁紧齿盘（16）的上表面接触；在浮动轴（21）的外圆周设有复位弹簧（22），复位弹簧（22）的顶部限位在基座（13）竖直孔的限位台上，复位弹簧（22）的底部限位在浮动轴（21）上；在基座（13）上设有两个径向孔，径向孔的位置与竖直孔的位置一一对应，在其中一个径向孔内设有啮合触发无触点开关（23），另一个径向孔内设有松开触发无触点开关（24），啮合触发无触点开关（23）的传感头与锁紧齿盘（16）啮合状态时的长度较短的浮动轴顶端位置一致；松开触发无触点开关（24）与锁紧齿盘（16）松开状态时的长度较长的浮动轴顶端位置一致。5.如权利要求1所述的高精度b轴装置，其特征在于：所述的b轴芯轴（5）的外圆周设有yrt转台轴承（3），yrt转台轴承（3）上自带编码器。

技术总结
本实用新型涉及一种高精度B轴装置，在B轴箱体的底部设有箱体悬臂，箱体悬臂上表面与B轴箱体的下表面之间形成横向的开口槽，在开口槽内设有主轴箱；在B轴箱体的轴心设有主轴驱动装置；主轴驱动装置的外圆周由内至外依次同轴配合配油环、B轴芯轴和力矩电机，B轴芯轴与主轴箱内的主轴动力输入端连接；在主轴箱的底部连接支撑轴，支撑轴的外圆周通过轴承支撑在箱体悬臂设置的通孔内，在箱体悬臂的底部设有液压抱闸，液压抱闸与支撑轴的外圆周配合夹紧或松脱。该装置适用于配置机械工具主轴的五轴车铣复合机床，不仅具有高刚性，而且传动高精度。度。度。


技术研发人员：侯春华 常博宇 吴俊勇 化春雷 刘波 王刚 施静 徐书友 张金军 孔祥志 刘迪 凌爽 张建中 宋威 徐吉存 陈经伟 王东辉 赵鑫
受保护的技术使用者：沈阳机床（集团）有限责任公司
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/3/16