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用于制孔、制螺纹的行星机构及加工机床

阅读：1032发布：2020-10-09

IPRDB可以提供用于制孔、制螺纹的行星机构及加工机床专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于制孔、制螺纹的行星机构及加工机床，包括轴向运动组件、旋转运动组件、偏心输出轴组件，旋转运动组件作用于偏心输出轴组件，在偏心输出轴组件的输出端形成周向的旋转运动；轴向运动组件和旋转运动组件共同作用于偏心输出轴组件，在偏心输出轴组件的输出端形成轴向的直线运动。直线运动和旋转运动合成为螺旋运动，并与输出轴自身的旋转运动合成，形成行星运动轨迹。可以实现磨孔、铣孔、铣螺纹的理想螺旋运动，提高孔、螺纹的加工精度和加工效率，同时，避免了机床小范围内重复性的局部磨损，可以有效的延长机床的使用寿命。，下面是用于制孔、制螺纹的行星机构及加工机床专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于制孔、制螺纹的行星机构，其特征在于，包括轴向运动组件、旋转运动组件、偏心输出轴组件，所述轴向运动组件和旋转运动组件共同作用于偏心输出轴组件，在偏心输出轴组件的输出端形成轴向的直线运动；所述旋转运动组件作用于偏心输出轴组件，在偏心输出轴组件的输出端形成周向的旋转运动；

所述轴向运动组件包括相互啮合的中空螺杆和螺母，所述中空螺杆固定在所述偏心输出轴组件的外部，所述螺母通过第一环形伺服电机驱动旋转；

所述旋转运动组件包括相互啮合的中空花键轴和键母，所述中空花键轴固定在所述偏心输出轴组件的外部，所述键母通过第二环形伺服电机驱动旋转。

2.根据权利要求1所述的用于制孔、制螺纹的行星机构，其特征在于，所述偏心输出轴组件包括主轴，所述主轴的外部套有偏心轴。

3.根据权利要求2所述的用于制孔、制螺纹的行星机构，其特征在于，所述偏心轴包括外偏心轴、内偏心轴，所述内偏心轴与所述主轴固定连接；

所述外偏心轴套在所述内偏心轴的外部，且二者之间能够相对转动，并设有固定螺钉。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于制孔、制螺纹的行星机构，其特征在于，所述第一环形伺服电机包括转子、定子，所述转子与所述螺母固定连接，所述定子与该行星机构的壳体连接。

5.根据权利要求1、2或3所述的用于制孔、制螺纹的行星机构，其特征在于，所述第二环形伺服电机包括转子、定子，所述转子与所述键母固定连接，所述定子与该行星机构的壳体连接。

6.一种加工机床，包括机床主轴，其特征在于，所述机床主轴上连接有权利要求1、2或

3所述的用于制孔、制螺纹的行星机构。

7.一种加工机床，包括机床主轴，其特征在于，所述机床主轴上连接有权利要求4所述的用于制孔、制螺纹的行星机构。

8.一种加工机床，包括机床主轴，其特征在于，所述机床主轴上连接有权利要求5所述的用于制孔、制螺纹的行星机构。

说明书全文

用于制孔、制螺纹的行星机构及加工机床

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机械加工机床设备部件，尤其涉及一种用于制孔、制螺纹的行星机构及加工机床。

背景技术

[0002] 现有技术中，磨孔、铣孔、铣螺纹时刀具的螺旋运动是由加工机床的三个直线运动通过插补运动得到的。

[0003] 上述现有技术至少存在以下缺点：

[0004] 由于机床工作台的惯性和直线运动副插补精度的影响，形成的螺旋运动并非是理想螺旋线，影响孔和螺纹的精度，加工效率较低，同时，重复性小范围的螺旋插补极易造成机床直线运动副的局部磨损，影向机床的使用寿命。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种加工精度高、效率高，并能够延长机床寿命的用于制孔、制螺纹的行星机构及加工机床。

[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0007] 本发明的用于制孔、制螺纹的行星机构，包括轴向运动组件、旋转运动组件、偏心输出轴组件，所述轴向运动组件和旋转运动组件共同作用于偏心输出轴组件，在偏心输出轴组件的输出端形成轴向的直线运动；所述旋转运动组件作用于偏心输出轴组件，在偏心输出轴组件的输出端形成周向的旋转运动。

[0008] 本发明的加工机床，包括机床主轴，所述机床主轴上连接有上述的用于制孔、制螺纹的行星机构。

[0009] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的用于制孔、制螺纹的行星机构及加工机床，由于轴向运动组件和旋转运动组件分别作用于偏心输出轴组件，并分别在偏心输出轴组件的输出端形成轴向的直线运动和周向的旋转运动，二者合成为螺旋运动，螺旋运动与输出轴自身的旋转运动合成，形成行星运动轨迹。

[0010] 可以实现磨孔、铣孔、铣螺纹的理想螺旋运动，提高孔、螺纹的加工精度和加工效率，同时，避免了机床小范围内重复性的局部磨损，可以有效的延长机床的使用寿命。

附图说明

[0011] 图1为本发明用于制孔、制螺纹的行星机构的结构示意图；

[0012] 图2为图1的A-A向剖视图；

[0013] 图3a、图3b分别为图1中内偏心轴与外偏心轴调整到不同位置时的B B向剖视图。

具体实施方式

[0014] 本发明的用于制孔、制螺纹的行星机构，其较佳的具体实施方式是，包括轴向运动组件、旋转运动组件、偏心输出轴组件，轴向运动组件和旋转运动组件共同作用于偏心输出轴组件，在偏心输出轴组件的输出端形成轴向的直线运动；旋转运动组件作用于偏心输出轴组件，在偏心输出轴组件的输出端形成周向的旋转运动。

[0015] 轴向的直线运动和周向的旋转运动合成为螺旋运动，螺旋运动再与输出轴自身的旋转运动合成，形成行星运动轨迹。

[0016] 具体偏心输出轴组件可以包括主轴，主轴的外部套有偏心轴，也可以将主轴直接加工成偏心轴。

[0017] 偏心轴可以包括外偏心轴、内偏心轴，内偏心轴与主轴固定连接；外偏心轴套在内偏心轴的外部，且二者之间能够相对转动，并设有固定螺钉。可以通过调节外偏心轴与内偏心轴二者之间的相对位置，调节整个偏心输出轴组件的偏心量，调整好后通过固定螺钉固定。

[0018] 轴向运动组件可以包括相互啮合的中空螺杆和螺母，中空螺杆固定在偏心输出轴组件的外部，螺母通过第一环形伺服电机驱动旋转。

[0019] 第一环形伺服电机包括转子、定子，转子与螺母固定连接，定子与该行星机构的壳体连接。具体可以包括转子线圈、转子支撑架、定子线圈、定子支撑架、轴承一、轴承二、轴承端盖，转子支撑架与螺母固定连接，转子线圈与转子支撑架固定连接构成转子，定子线圈与定子支撑架固定连接构成定子，转子支撑架和定子支撑架分别与轴承一、轴承二的内圈和外圈配合安装，轴承端盖安装在定子支撑架上对轴承二起到限制定位作用，定子支撑架与该行星机构的上壳体连接。

[0020] 旋转运动组件可以包括相互啮合的中空花键轴和键母，中空花键轴固定在偏心输出轴组件的外部，键母通过第二环形伺服电机驱动旋转。

[0021] 同样，第二环形伺服电机包括转子、定子，转子与键母固定连接，定子与该行星机构的壳体连接。具体可以包括转子线圈、转子支撑架、定子线圈、定子支撑架、轴承三、轴承四、轴承端盖，转子与键母固定连接，转子线圈与转子支撑架固定连接构成转子，定子线圈与定子支撑架固定连接构成定子，转子支撑架和定子支撑架分别与轴承三、轴承四的内圈和外圈配合安装，轴承端盖安装在定子支撑架上对轴承四起到限制定位作用，定子支撑架与该行星机构的壳体连接。

[0022] 本发明的加工机床，其较佳的具体实施方式是，包括机床主轴，机床主轴上连接有上述的用于制孔、制螺纹的行星机构。

[0023] 下面通过具体实施例，并结合附图对本发明作进一步的详细说明。

[0024] 本发明的用于制孔、制螺纹的行星机构，主要由壳体、轴向运动组件、旋转运动组件、偏心输出轴组件组成。

[0025] 如图1、图2所示，壳体包括上壳体1、下壳体18，上壳体1的上端可以与机床的主轴相连接，下端与第二环形伺服电机的定子支撑架19、下壳体18通过螺钉连接固定在一起，在上壳体1和下壳体18的内部安装轴向运动组件、旋转运动组件，轴向运动组件和旋转运动组件共同作用于偏心输出轴组件，在主轴14的输出端形成参数可调节的螺旋运动，螺旋运动与主轴14自身的旋转运动合成，形成行星运动轨迹。

[0026] 轴向运动组件包括第一环形伺服电机的定子支撑架22、定子线圈21、转子支撑架3、转子线圈4、轴承一5、轴承二23、轴承端盖24、滚珠螺杆运动副的螺母2、中空螺杆6。第一环形伺服电机的定子支撑架22通过螺钉安装固定在上壳体1内部的安装台阶上，定子线圈21通过螺钉安装固定在定子支撑架22的内部；在第一环形伺服电机的转子支撑架3的外面安装转子线圈4；定子支撑架22和转子支撑架3通过轴承一5、轴承二23配合安装，轴承端盖24安装在定子支撑架22上限制轴承二23的位置；在转子支撑架3的中间安装螺母
2，螺母2与内部的中空螺杆6配合运动，在中空螺杆6的中间通过过盈配合安装偏心输出轴组件。

[0027] 旋转运动组件包括第二环形伺服电机的定子支撑架19、定子线圈8、转子支撑架7、转子线圈9、轴承三20、轴承四17、轴承端盖10、滚珠花键副的键母11、中空花键轴12。第二环形伺服电机的定子支撑架19通过螺钉安装固定在上壳体1和下壳体18安装固定面的中间；定子线圈8通过螺钉安装固定在定子支撑架19的内部；在第二环形伺服电机的转子支撑架7的外面安装转子线圈9；定子支撑架19和转子支撑架7通过轴承三20、轴承四17配合安装，轴承端盖10安装在定子支撑架19上限制轴承四17的位置；在第二环形伺服电机的转子支撑架7中间安装键母11，键母11与中空花键轴12配合运动，在中空花键轴12的中间通过过盈配合安装偏心输出轴组件。

[0028] 偏心输出轴组件包括外偏心轴16、内偏心轴13、主轴14、偏心量固定螺钉15。外偏心轴16通过过盈配合安装在滚珠螺杆运动副的中空螺杆6、滚珠花键副的中空花键轴12中间；在中空的外偏心轴16中间安装中空的内偏心轴13，两者可以相互自由转动，在使用中根据需要调整好相互位置后，通过偏心量固定螺钉15进行定位；在中空的内偏心轴13中间通过过盈配合安装主轴14。

[0029] 使用本发明时，可以直接将本机构安装在机床主轴上，只需要利用机床的运动对加工特征进行定位即可，加工过程中的其它运动都通过本机构完成，通过更换、装夹不同的刀具实现不同的加工方式。

[0030] 本发明机构中，偏心输出轴组件中主轴端的螺旋运动轨迹由轴向运动、旋转运动和偏心轴组件存在的偏心量共同决定。偏心输出轴组件中主轴的轴向直线运动速度由第一环形伺服电机的旋转速度与第二环形伺服电机的旋转速度耦合后，通过滚珠螺杆运动副转换得到，即偏心轴组件的直线运动速度等于第一环形伺服电机的旋转速度ω1与第二环形伺服电机的旋转速度ω2的差与中空螺杆6导程P的乘积再除以2π，即

[0031] 如图3a、图3b所示，偏心输出轴组件的偏心量由外偏心轴16和内偏心轴13的相对角度来确定，当相对角度从0°和180°改变时，偏心输出轴的偏心量e从e1+e2到e1-e2连续变化，其中e1为外偏心轴16内外圆的偏心量，e2为内偏心轴13内外圆的偏心量。

[0032] 本发明通过调整各个参数，可以实现螺旋运动轨迹的参数化调整，避免了通过机床三个直线运动插补形成螺旋运动轨迹的缺点，提高了孔、螺纹的加工精度和加工效率，同时也避免了机床直线运动副因为进行重复性小范围的螺旋插补而造成的局部磨损，延长机床的使用寿命。

[0033] 本发明主要用于磨孔、铣孔、铣螺纹的双偏心行星机构，属于机械加工机床设备部件。以机床部件的形式可以安装在数控机床的主轴上，通过机构的轴向运动、周向运动、偏心输出轴的偏心量调整运动、主轴的旋转运动合成主轴输出端的参数可调节行星螺旋运动，带动刀具进行磨孔、铣孔、铣螺纹加工。

[0034] 在行星机构的主轴输出端安装内圆磨砂轮可以实现孔的磨削，通过机构的双偏心机构调整每次的磨削量可以实现孔的高速精密磨削，提高孔的精度，尤其是针对难加工材料、复合材料上孔的磨削。在行星机构的主轴输出端安装普通铣刀可以实现孔的铣削，运动方式与磨削相同，通过调整偏心量来实现刀具补偿和孔径的尺寸控制。在主轴的输出端安装螺纹铣刀可以实现螺纹铣削，尤其是针对难加工材料的小螺纹加工。

[0035] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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