[发明专利]A、B轴摆头结构附加装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造设备机床中的A、B轴摆头结构附加装置，用于五轴加工设备。

技术背景

在国内数控机床市场中，国内企业占有份额较少，产品主要集中在经济型、普通型等低档数控机床产品领域，而高档数控机床，特别是五坐标联动、大型数控机床的市场份额为国外品牌所占领。机床工业的现状致使我国航空结构件数控加工装备长期以来以国外进口设备为主，尤以A、B轴摆头结构的五轴加工等高技术关键装备接近100％依赖进口。由于这类设备采购时必须向设备生产国申请许可证，设备的获取性受国际政治因素影响很大，经常出现关键重要设备采购延误或采购不到而影响到飞机制造厂科研生产任务的完成。

航空整体结构件具有尺寸大、壁薄、易变形，切削加工难度很大、零件精度高等工艺特点。随着新一代战机性能要求的逐步提高，新型高性能材料不断引入，整体结构件材料逐渐由铝合金为主转变为铝合金、钛合金、复合材料并重的局面。美国第四代战斗机的典型代表F-22军用飞机上，钛合金的比例高达41％，成为了该飞机上使用比例最高的材料。在波音-777上大约采用了11％的钛结构，估计每架波音-777飞机大约要使用12t到13t的钛合金结构材料和零件。因此钛合金高效加工成为了现代航空制造企业和机床制造商面临的共同难题，钛合金高效加工设备成为目前数控机床行业新的竞争点。钛合金加工要求机床具有足够的刚性扭矩和功率，属于大扭矩强力切削。

发明内容

本发明的目的是提供一种A、B轴摆头结构附加装置及其制造方法，用于五轴联动加工，既可安装在立式数控机床上，也可安装在龙门数控机床上，具有扭矩大，高刚性、铣头悬伸长的特性，能满足钛合金航空结构件空间曲面的加工需求。

A、B轴摆头结构附加装置，包括A轴结构、B轴结构、主轴箱和滑板，安装在三轴的数控机床上，用于五轴加工，A、B轴结构均采用蜗杆副传动，其特征在于B轴结构固定在滑板的上侧，B轴大齿圈与B轴支架固定，摆动轴通过螺钉固定在滑板上。B轴支架绕摆动轴旋转作为B轴；A轴结构固定在B轴支架的右侧，主轴箱固定在B轴支架的两臂之间，A轴大齿圈与主轴箱固定，左回转轴和右回转轴分别轴向水平地固定在主轴箱上，主轴箱通过左回转轴和右回转轴分别绕左右轴套同步转动。轴套固定在B轴支架上。作为A轴；组成该装置。

制造方法：A、B轴摆头结构附加装置总体设计布局为绕X轴线摆动±30°作为A轴，绕Y轴线摆动±30°作为B轴，A、B轴均有圆光栅闭环控制；制造附加装置中的部件并按设计结构组装，为了保证蜗轮蜗杆传动正确啮合，在装配调整时利用装配技术保证元件的相对位置精度，保证蜗杆轴心线与蜗轮轴心线互相垂直，即α＝90°，为保证中心距准确，靠调整垫作调整；CNC控制系统的位置控制功能由软件和电器电路硬件两部分共同实现。

结构紧凑，具备高精度、高刚性、大扭矩等特点。A轴和B轴与X、Y、Z三个直线轴实现联动就可加工出复杂的空间曲面。

附图说明

附图1是A、B轴摆头结构装置示意图；

附图2是A、B轴摆头结构装置安装在立式数控机床上；

图3是A、B轴摆头结构装置安装在龙门数控机床上的应用；

图4.1是B轴结构装配图；

图4.2是B轴结构与B轴支架结合的示意图；

图4.3是B轴支架与B轴摆动结构之间的示意图；

图5.1是A轴结构装配示意图；

图5.2是A轴结构传动示意图；

图6是AB轴电气控制关系示意图；

图7是CNC控制系统对本装置A/B轴控制原理框图。

具体实施方式