弯管镗铣头主驱动装置

摘要

一种机械工程技术领域的弯管镗铣头主驱动装置。本发明中，三个伺服电机的输出端分别与三个减速器相联，三个减速器的输出端分别通过三个联轴器与三个传动丝杆连接，三个传动丝杆分别通过三组滚动轴承支撑于基座上，三个传动丝杆分别与三个移动螺母连接，三个导轨分别平行于三个传动丝杆，置于基座上，三个导轨上面分别安装有三个移动滑台，三个移动滑台分别与三个移动螺母固联，三个连杆的一端分别通过平面铰链连接于三个移动滑台上，另一端分别通过平面铰链与镗杆支撑座相连，镗铣刀通过转动副与镗杆支撑座相连。本发明解决了弯管的镗铣加工问题，具有刚度大，运动灵活，结构简单，机械增益高，传动平稳的特点，且制造容易，控制容易，可模块化设计。

权利要求

1、一种弯管镗铣头主驱动装置，其特征在于：包括基座、三个相同的伺服 电机、三个相同的减速器、三个相同的联轴器、三组相同的滚动轴承、三个相同 的传动丝杆、三个相同的移动螺母、一个中间移动滑台、一对相同的两侧移动滑 台、一个中间连杆、一对相同的侧连杆、镗杆支撑座和镗铣刀，三个伺服电机分 别安装在基座上，三个伺服电机的输出端分别与三个减速器的输入端相联，三个 减速器也安装在基座上，三个减速器的输出端分别通过三个联轴器与三个传动丝 杆连接，三个传动丝杆分别通过三组滚动轴承支撑于基座上，三个传动丝杆分别 与三个移动螺母连接，三个导轨分别平行于三个传动丝杆且置于基座上，三个导 轨上面分别安装有一个中间移动滑台和两个两侧移动滑台，一个中间移动滑台和 两个两侧移动滑台分别与三个移动螺母固联，中间连杆的一端通过平面铰链连接 于中间移动滑台上，另一端通过平面铰链与镗杆支撑座相连，一对相同的侧连杆 的一端分别通过平面铰链连接于两个两侧移动滑台上，另一端分别通过平面铰链 与镗杆支撑座相连，镗铣刀通过转动副与镗杆支撑座相连。

2、根据权利要求1所述的弯管镗铣头主驱动装置，其特征是，所述的三个 伺服电机分别通过三个减速器减速，再分别通过三个联轴器带动三个传动丝杆转 动，三个传动丝杆分别带动三个移动螺母移动，从而带动与三个移动螺母固联的 一个中间移动滑台和两个两侧移动滑台分别沿三个导轨移动，一个中间移动滑台 和两个两侧移动滑台通过中间连杆和一对侧连杆带动镗杆支撑座进而带动镗铣 刀运动，镗铣刀由机床电机带动沿管路中心轴线旋转，进行镗铣加工。

3、根据权利要求1或2所述的弯管镗铣头主驱动装置，其特征是，所述的 镗杆支撑座可实现平面两轴移动、一轴转动的三个自由度的运动，通过三个伺服 电机的运动控制可使镗杆支撑座沿弯管的管线轨迹运动，从而引导镗铣刀实现弯 管的镗铣加工。

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械工程中的机床技术领域的驱动装置，具体是一种弯管镗 铣头主驱动装置，用于弯管的镗铣加工。

背景技术

在核电、化工等行业存在许多大型的弯型管道，使用寿命都在60年以上。 传统的镗铣头只能加工直管，对于弯型管道的加工，只能靠硬弯的方式进行。为 了保证弯管的加工质量，提高弯管的使用性能，需要对弯管进行镗铣加工。而可 以加工弯管的镗铣头目前国际上还处于空白状态。弯管镗铣头主驱动装置主要服 务于数控及普通镗铣类机床，也是多轴控制、五轴联动数控机床的重要部件，主 机通过配备此类弯管镗铣头，可实现镗铣头的平面两轴移动，一轴转动的三自由 度运动，解决弯管的镗铣加工问题，且可扩大主机的加工范围及使用功能，大大 提高生产效率，有利于保证加工精度。弯管镗铣头主驱动装置属高技术配套部件， 具有技术含量高的特点，可填补国际上在这方面的空白。
经对现有技术的文献检索发现，申请号为200620091650.2的中国实用新型 专利公开了一种大型卧式车床加装数控镗铣头，通过夹紧装置进给机构实现移 动，达到开孔、加工坡口、集车、铣、钻、镗一身，可应用于大型设备上。但此 数控镗铣头不能实现弯管的加工。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种弯管镗铣头主驱动装置，利用一个 3-PRR平面机构实现镗铣头的平面两轴移动，一轴转动的三自由度运动，解决弯 管的镗铣加工问题。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：基座、三个相同的伺服电 机、三个相同的减速器、三个相同的联轴器、三组相同的滚动轴承、三个相同的 传动丝杆、三个相同的移动螺母、一个中间移动滑台、一对相同的两侧移动滑台、 三个相同的导轨、一个中间连杆、一对相同的侧连杆、镗杆支撑座和镗铣刀。其 中，三个伺服电机分别安装在基座上，其输出端分别与三个减速器的输入端相联， 三个减速器也安装在基座上，其输出端分别通过三个联轴器与三个传动丝杆连 接，以传输转矩和运动。三个传动丝杆分别通过三组滚动轴承支撑于基座上，三 个传动丝杆分别与三个移动螺母连接，三个导轨分别平行于三个传动丝杆，置于 基座上，三个导轨上面分别安装有三个移动滑台，三个移动滑台分别与三个移动 螺母固联，三个连杆的一端分别通过平面铰链连接于三个移动滑台上，另一端分 别通过平面铰链与镗杆支撑座相连，镗铣刀通过转动副与镗杆支撑座相连。
使用过程中，三个伺服电机分别通过三个减速器减速，再分别通过三个联轴 器带动三个传动丝杆转动，三个传动丝杆分别带动三个移动螺母移动，从而带动 与三个移动螺母固联的三个移动滑台分别沿三个导轨移动，三个移动滑台通过三 个连杆带动镗杆支撑座进而带动镗铣刀运动，镗铣刀可由机床电机带动沿管路中 心轴线旋转，进行镗铣加工。通过三个伺服电机的运动控制，可使镗杆支撑座沿 弯管的管线轨迹运动，从而引导镗铣刀实现弯管的镗铣加工。
本发明具有实质性特点和显著进步，通过由螺旋传动和连杆机构所构成的 3-PRR三自由度平面机构，利用三个可控电机作为运动和力输入，带动镗杆支撑 座实现平面两轴移动、一轴转动的三个自由度的运动，引导镗铣刀实现弯管的镗 铣加工。弯管镗铣头主驱动装置的机构构型具有刚度大，运动灵活，结构简单， 机械增益高，传动平稳的特点，且制造容易，控制容易，可模块化设计，可以填 补目前弯管镗铣加工的国际空白，可适用于重型五轴数控机床和卧式镗铣床，以 满足大型化工设备、核动力设备等弯管零件的加工要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：基座1，三个相同的伺服电机2，三个相同的 减速器3，三个相同的联轴器4，三组相同的滚动轴承5，三个相同的传动丝杆6， 三个相同的移动螺母7，中间移动滑台8，一对相同的两侧移动滑台9，三个相 同的导轨10，中间连杆11，一对相同的侧连杆12，镗杆支撑座13和镗铣刀14。
其中，三个伺服电机2分别安装在基座1上，其输出端分别与三个减速器3 的输入端相联，三个减速器3也安装在基座1上，其输出端分别通过三个联轴器 4与三个传动丝杆6连接，以传输转矩和运动。三个传动丝杆6分别通过三组滚 动轴承5支撑于基座1上，三个传动丝杆6分别与三个移动螺母7连接，三个导 轨10分别平行于三个传动丝杆6，置于基座1上，三个导轨10上面分别安装有 一个中间移动滑台8和两个两侧移动滑台9，一个中间移动滑台8和两个两侧移 动滑台9分别与三个移动螺母7固联，中间连杆11的一端通过平面铰链连接于 中间移动滑台8上，另一端通过平面铰链与镗杆支撑座13相连，一对侧连杆12 的一端分别通过平面铰链连接于两个两侧移动滑台9上，另一端分别通过平面铰 链与镗杆支撑座13相连，镗铣刀14通过转动副与镗杆支撑座13相连。
本实施例中，两个两侧移动滑台9的结构和尺寸参数完全相同，一个中间移 动滑台8的结构和尺寸参数与两个两侧移动滑台9不同，一对侧连杆12的结构 和尺寸参数完全相同，一个中间连杆11的结构和尺寸参数与一对侧连杆12不同。
使用过程中，三个伺服电机2分别通过三个减速器3减速，再分别通过三个 联轴器4带动三个传动丝杆6转动，三个传动丝杆6分别带动三个移动螺母7 移动，从而带动与三个移动螺母7固联的一个中间移动滑台8和两个两侧移动滑 台9分别沿三个导轨10移动，一个中间移动滑台8和两个两侧移动滑台9通过 中间连杆11和一对侧连杆12带动镗杆支撑座13进而带动镗铣刀14运动，镗铣 刀14可由机床电机带动沿管路中心轴线旋转，进行镗铣加工。通过三个伺服电 机2的运动控制，可使镗杆支撑座13沿弯管的管线轨迹运动，从而引导镗铣刀 实现弯管的镗铣加工。