本实用新型涉及数控机床技术领域，具体涉及一种数控摆转铣头结构。
背景技术：
铣头结构是指安装在铣床并与主轴连接的结构，铣床按加工方式可划分为卧式与立式，对于同一个工件的加工，往往需要卧式和立式加工配合进行，因此需要一种能够实现立式加工和卧式加工转换的摆转铣头结构。
此外，现有技术中对于摆转铣头结构的设计，大多采用伺服电机带动皮带、齿轮等减速机构来实现铣头的旋转运动，传动链复杂，传动效率低。
高档复合数控机床中，特别是常规的三轴直线运动轴加单转台架构的五轴联动铣车复合数控机床，做为第五轴的数控摆转铣头在真正实现五轴联动加工中具有十分重要的作用，因此数控摆转铣头的结构设计尤为重要。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本实用新型旨在提供一种能够转换加工状态的数控摆转铣头结构。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案来实现：
一种数控摆转铣头结构，包括主轴头本体、主轴和旋转轴，所述主轴具有设置在所述主轴头本体的第一腔体内的一部分以及延伸到所述第一腔体外的延伸部分，刀具能够安装到所述主轴的所述延伸部分上，所述主轴头本体的一侧与所述旋转轴固定连接。
所述数控摆转铣头结构还包括直驱电机定子和与所述旋转轴相连接的直驱电机转子，所述直驱电机定子在通电时驱动所述直驱电机转子转动，以带动所述旋转轴和所述主轴头本体一起旋转。
有益地或示例性地，所述主轴的中心轴线与所述旋转轴的中心轴线相交呈锐角。
有益地或示例性地，所述锐角为45度角。
有益地或示例性地，数控摆转铣头结构包括摆转部件。摆转部件中包括旋转轴、直驱电机定子和直驱电机转子。摆动部件的旋转轴在直驱电机的作用下带动主轴头本体旋转，同时主轴也跟着旋转，从而实现铣头的立式加工和卧式加工转换。
有益地或示例性地，所述摆转部件还包括油压缸，所述旋转轴具有延伸穿过所述油压缸的第二腔体内的第一部分，所述油压缸与所述旋转轴的第一部分之间设有油压刹车环。
有益地或示例性地，所述摆转部件还包括套管本体，所述直驱电机定子和部分所述油压缸固定在所述套管本体的第三腔体中。
所述直驱电机转子设置在所述直驱电机定子的内部；所述直驱电机转子固定在转子固定座上。所述旋转轴还具有延伸穿过所述套管本体的第三腔体的第二部分，所述转子固定座设置在所述旋转轴的第二部分上。
有益地或示例性地，所述摆转部件还包括转盘轴承、深沟球轴承、角接触轴承。所述转盘轴承设于所述旋转轴的第二部分与所述套管本体之间。所述深沟球轴承和所述角接触轴承设于所述油压缸与所述旋转轴的第一部分之间。所述转盘轴承、深沟球轴承和角接触轴承用于支撑所述旋转轴的转动。
有益地或示例性地，所述旋转轴还具有设置在所述套管本体外并与所述主轴头本体连接的第三部分。所述转盘轴承设于所述旋转轴的第二部分中靠近所述第三部分的位置与所述套管本体之间。所述深沟球轴承和角接触轴承分别设于所述油压刹车环的两端，所述深沟球轴承设于所述旋转轴的第一部分靠近所述第二部分的位置处。
有益地或示例性地，所述转盘轴承的内圈连接于所述转子固定座，以及所述转盘轴承的外圈固定于所述套管本体的第三腔体中。
有益地或示例性地，数控摆转铣头结构还包括角度编码器，所述角度编码器与所述旋转轴相连，所述角度编码器测量所述旋转轴的旋转位置并将所述旋转位置发送给控制装置，以实现对所述铣头位置的控制。
有益地或示例性地，所述旋转轴内部设有贯通的中空腔，所述主轴头本体与所述旋转轴固连的一侧下方设有喷水喷气块，所述主轴头本体与所述旋转轴固连的一侧还设有喷水喷气腔，所述喷水喷气腔的一侧连通所述中空腔，所述喷水喷气腔的另一侧连接喷水喷气块。
本实用新型的各种实施方式具有以下有益效果为：
1.本实用新型实施例采用直驱电机直接驱动摆转部件，消除了复杂的传动链，实现了零传动链传动，提高了传动效率；
2.本实用新型实施例同时设置了转盘轴承、深沟球轴承与角接触轴承去支撑旋转结构或摆转部件，有效地承受了整个旋转结构和摆转部件的径向力和轴向力，受力良好，刚性较大。
3.本实用新型实施例采用角度编码器测定旋转的角度，高精度的角度编码器把检测旋转轴的旋转实际位置信号传送给控制装置，可以实现铣头位置的精密控制，使旋转轴的定位精度增高。
4.本实用新型实施例可实现数控摆转铣头的精密控制以及良好的旋转精度，能够保证五轴联动铣车功能的正常运行，同时还能够实现摆转铣头的立式和卧式转换。
附图说明
利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本实用新型一实施例的铣头结构的剖面图；
图2是本实用新型一实施例的铣头结构的立式加工状态图；
图3是本实用新型一实施例的铣头结构的卧式加工状态图；
图4是本实用新型一实施例的摆转部件的油压缸的结构示意图；
图5是本实用新型一实施例的摆转部件的套管本体的结构示意图；
图6是本实用新型一实施例的铣头结构的旋转轴结构示意图；
图7是本实用新型一实施例的摆转部件的结构示意图。
附图标记：
1-主轴头本体；2-主轴；3-旋转轴；4-直驱电机定子；5-直驱电机转子；6-油压缸；7-油压刹车环；8-转盘轴承；9-深沟球轴承；10-角接触轴承；11-套管本体；12-角度编码器；13-中空腔；14-喷水喷气腔；15-喷水喷气块；17-延伸部分；18-油压缸的第二腔体；19-旋转轴的第一部分；20-套管本体的第三腔体；21-转子固定座；22-旋转轴的第二部分；23-旋转轴的第三部分；24-锁紧螺母。
具体实施方式
下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步描述。
参见图1-图7，图2和图3表示了本实用新型一实施例的铣头结构的两种加工结构状态，图1是图2的铣头结构的剖视图，图4-图5示意出附图标记中的油压缸的第二腔体18、套管本体的第三腔体20；图6是旋转轴的结构，示意出第一部分19、第二部分22以及第三部分23的位置关系；图7是根据本实用新型一实施例的摆转部件的整体结构示意图。
如图1和图2所示，铣头结构处于立式加工状态时，主轴2的一部分插入或安装在主轴头本体1的第一腔体内。主轴头本体1的第一腔体下方设有开口。主轴2从第一腔体内延伸到第一腔体外，其中位于第一腔体外的延伸部分上能够安装有铣头。此时，铣头能够对工件进行立式加工。主轴头本体上方1是主轴头盖(图中未标号)。
当需要切换为卧式加工状态时，即由图2所示状态切换至图3所示状态时，外部电源通电具有定子和转子的直驱电机。直驱电机定子4驱动与其相连的直驱电机转子5转动，直驱电机转子5还与所述旋转轴相连接，因而带动旋转轴3开始旋转。由于旋转轴3与主轴头本体1的一侧固定连接，主轴头本体1在旋转轴3开始转动后被带动开始旋转，在旋转轴3转动特定角度后，主轴头本体1由图1的立式加工状态转换为图2的卧式加工状态。
在一种实施方式中，主轴2的中心轴线与旋转轴3的中心轴线相交呈锐角。在一种实施方式中，锐角的角度在大约450左右。在另一种实施方式中，所述锐角的角度可以为600左右；在又一种实施方式中，所述锐角的角度可以为300左右。
在一种实施方式中，主轴头本体1与旋转轴3用24颗螺柱和螺母(图中未标号)连接在一起，保证了旋转轴3与主轴头本体1的连接强度。需要说明的是，本领域技术人员能够理解主轴头本体1与旋转轴3也可以通过其他方式固定连接，例如铆接、螺纹连接等。
如图1和7的示例性实施例，摆转铣头结构设置有摆转部件来使用于加工的铣头在立式加工状态或卧式加工状态中转换。其中，旋转轴3属于摆转部件的一部分。
如图1和图6所示的旋转轴3具有第一部分19、第二部分22和第三部分23。旋转轴3的第一部分19延伸穿过油压缸6的第二腔体18。油压缸6的第二腔体18的内壁与旋转轴3的第一部分19之间设有油压刹车环7。旋转轴3的第二部分22延伸穿过套管本体11的第三腔体20。油压缸6的一部分固定安装于套管本体11的第三腔体20中。旋转轴的第三部分23延伸在第三腔体20之外，与主轴头本体1固定连接。
直驱电机定子4、位于直驱电机定子4内部的直驱电机转子5和转子固定座21设置在旋转轴3的第二部分22和套管本体11的第三腔体20的内壁之间。其中，转子固定座21设置在旋转轴3的第二部分22上。
根据本实用新型提出的摆转部件的一个实施例，其通过设置转盘轴承、深沟球轴承和角接触轴承支撑旋转轴3的转动。
如图1所示，转盘轴承8设于旋转轴3的第二部分22与套管本体11之间。深沟球轴承9和角接触轴承10设于油压缸6与旋转轴3的第一部分19之间。本实用新型实施例的一种数控摆转铣头的摆转结构使用转盘轴承、深沟球轴承和角接触轴承来承受整个铣头的径向力和轴向力，使得整体结构受力更大，刚性更好。
在一种实施方式中，设于套管本体11外的旋转轴3的第三部分23与主轴头本体1固定连接，直接驱动主轴头本体1旋转。转盘轴承8可装设于旋转轴3的第二部分22中靠近第三部分23的位置与套管本体11的第三腔体20内壁之间。转盘轴承8的内圈连接于所述转子固定座21，以及转盘轴承8的外圈固定于套管本体11的第三腔体20的内壁中。
在一种实施方式中，深沟球轴承9和角接触轴承10可分别设于油压刹车环7的两端。深沟球轴承9设于旋转轴3的第一部分19靠近第二部分22的位置处。在转动的过程中，三种轴承位于旋转轴3的各个部分，针对性地承载旋转轴3各个部分的旋转载荷，增大了旋转轴3的支撑刚度。
如图1所示，所述旋转轴3内部设有贯通的中空腔13。主轴头本体1与旋转轴3固连的一侧下方设有喷水喷气块15。主轴头本体1与旋转轴3固连的一侧还设有喷水喷气腔14。喷水喷气腔14的一侧连通所述中空腔13。喷水喷气腔14的另一侧连接喷水喷气块15。
喷水喷气块15包括设有气管与水管。中空腔13与喷水喷气腔14连通，喷水喷气腔14与喷水喷气块15连通。在铣刀对零件进行加工时，通过中空腔、喷水喷气腔14和喷水喷气块15向零件喷水、喷气，以冷却工件，同时可吹去加工零件产生的铁屑。
根据本实用新型的一个实施例，如图1所示，铣头结构还包括角度编码器12。角度编码器12设置于在旋转轴3的第一部分19，在一个实施例中，角度编码器12位于与油压缸6邻接、远离套管本体11的位置处。在加工状态切换的过程中，与旋转轴3相连的高精度的角度编码器12把检测旋转轴3的旋转实际位置信号传送给数控机床的控制装置，以实现对铣头位置的精密控制。
在一种实施方式中，旋转轴3的第一部分19外径处设有锁紧螺母24，锁紧螺母24位于角接触轴承10上方。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
1.一种数控摆转铣头结构，其特征是，包括：主轴头本体(1)、主轴(2)和旋转轴(3)，所述主轴(2)具有设置在所述主轴头本体(1)的第一腔体内的一部分以及延伸到所述第一腔体外的延伸部分(17)，铣头能够安装到所述主轴(2)的所述延伸部分(17)上，所述主轴头本体(1)的一侧与所述旋转轴(3)固定连接；
包括直驱电机定子(4)和与所述旋转轴(3)相连接的直驱电机转子(5)，所述直驱电机定子(4)在通电时驱动所述直驱电机转子(5)转动，以带动所述旋转轴(3)和所述主轴头本体(1)一起旋转，使得所述铣头结构从第一加工转态切换为第二加工状态。
2.根据权利要求1所述的一种数控摆转铣头结构，其特征是，所述主轴(2)的中心轴线与所述旋转轴(3)的中心轴线相交呈锐角。
3.根据权利要求2所述的一种数控摆转铣头结构，其特征是，所述锐角为45度角。
4.根据权利要求1所述的一种数控摆转铣头结构，其特征是，所述旋转轴(3)、所述直驱电机定子(4)和所述直驱电机转子(5)构成所述数控摆转铣头结构的摆转部件的一部分；
所述摆转部件还包括油压缸(6)，所述旋转轴(3)具有延伸穿过所述油压缸(6)的第二腔体(18)内的第一部分(19)，所述油压缸(6)与所述旋转轴(3)的所述第一部分(19)之间设有油压刹车环(7)。
5.根据权利要求4所述的一种数控摆转铣头结构，其特征是，所述摆转部件还包括套管本体(11)，所述直驱电机定子(4)和部分所述油压缸(6)固定在所述套管本体(11)的第三腔体(20)中；
所述直驱电机转子(5)设置在所述直驱电机定子(4)的内部，并固定在转子固定座(21)上，所述旋转轴(3)还具有延伸穿过所述套管本体(11)的第三腔体(20)的第二部分(22)，所述转子固定座(21)设置在所述旋转轴(3)的所述第二部分(22)上。
6.根据权利要求5所述的一种数控摆转铣头结构，其特征是，所述摆转部件还包括转盘轴承(8)、深沟球轴承(9)和角接触轴承(10)；
所述转盘轴承(8)承设于所述旋转轴(3)的第二部分(22)与所述套管本体(11)之间；
所述深沟球轴承(9)和所述角接触轴承(10)设于所述油压缸(6)与所述旋转轴(3)的第一部分(19)之间；
所述转盘轴承(8)、深沟球轴承(9)和角接触轴承(10)用于支撑所述旋转轴(3)的转动。
7.根据权利要求6所述的一种数控摆转铣头结构，其特征是，所述旋转轴(3)还具有设置在所述套管本体(11)外并与所述主轴头本体(1)连接的第三部分(23)，所述转盘轴承(8)承设于所述旋转轴(3)的第二部分(22)中靠近所述第三部分(23)的位置与所述套管本体(11)之间；
所述深沟球轴承(9)和角接触轴承(10)分别设于所述油压刹车环(7)的两端，所述深沟球轴承(9)设于所述旋转轴(3)的第一部分(19)靠近所述第二部分(22)的位置处。
8.根据权利要求6所述的一种数控摆转铣头结构，其特征是，所述转盘轴承(8)的内圈连接于所述转子固定座(21)，以及所述转盘轴承(8)的外圈固定于所述套管本体(11)的第三腔体(20)中。
9.根据权利要求1所述的一种数控摆转铣头结构，其特征是，还包括角度编码器(12)，所述角度编码器(12)与所述旋转轴(3)相连，所述角度编码器(12)测量所述旋转轴(3)的旋转位置并将所述旋转位置发送给控制装置，以实现对所述铣头位置的控制。
10.根据权利要求1所述的一种数控摆转铣头结构，其特征是，所述旋转轴(3)内部设有贯通的中空腔(13)，所述主轴头本体(1)与所述旋转轴(3)固连的一侧下方设有喷水喷气块(15)，所述主轴头本体(1)与所述旋转轴(3)固连的一侧还设有喷水喷气腔(14)，所述喷水喷气腔(14)的一侧连通所述中空腔(13)，所述喷水喷气腔(14)的另一侧连接喷水喷气块(15)。
技术总结