[发明专利]一种光电反馈式木工双摆角铣头装置

说明书

技术领域

本发明属于木材和人造板精深加工技术领域，涉及一种可增加木工数控机床联动坐标轴数，实现木材加工中的镂铣、钻削、锯切等多面体加工的双摆角铣头装置。

技术背景

在现代木材工业中，木工数控机床正朝着高速度、高精度、多轴控制的方向发展。现阶段木工数控机床普遍采用三或四坐标轴联动的结构形式，三坐标联动数控机床能够完成木材工件三个坐标方向的连续加工，但是，刀具旋转轴与机床高速电主轴输出旋转力方向一致，无法实现刀具旋转轴角度的改变；四坐标轴联动数控机床是在普通三坐标轴木工数控机床的基础上，通过增加C轴功能单元，即可以使得电主轴环绕Z轴旋转，将电主轴输出的竖直旋转力通过C轴功能单元的机械传动形式转变为水平或其他方向的旋转力，从而实现坐标轴方向的改变。四坐标轴联动数控机床只增加了环绕一个坐标轴的旋转，加工刀具种类单一，很难满足现代家具、木结构和室内装饰等木质构件复杂曲面的加工要求。

目前，国内在设计和制造用于高精度高速多轴联动木工数控机床的双摆角铣头方面还处于起步阶段，由于缺乏关键技术，其可靠性、质量、精度等方面难以与国外产品相媲美。另外，用于高精度五轴联动加工中心的双摆角铣头需要能同时实现主轴回转、摆动等功能，目前双摆角铣头主要采用齿轮副、蜗轮蜗杆或力矩电机等传动形式，齿轮副、蜗轮蜗杆传动方案，设备电气连线较少、整个产品的成本较低，虽然可以达到一定的运动精度要求，但是，由于这类传动方式存在传动间隙，使其定位精度不高，满足不了更高加工精度的要求，如果在其基础上增加消除传动间隙的机械设施，会使传动结构更加复杂。另外，现有传动方式存在产生转动惯量、弹性变形、反向间隙、运动滞后、摩擦、振动、噪音、磨损及制造加工要求高等缺点；力矩电机传动精度高，但存在转速低、控制复杂、生产成本过高的问题。现有的五轴联动加工中心的双摆角铣头，通常采用开环或半开环传动结构，其存在控制精度低，容易受到外界冲击干扰，误差无法补偿等缺点。

由于上述这类现有设备在传动等方面的局限性，导致无法适应木材加工中速度快和振动冲击较大的加工特点，致使加工出的零部件表面精度低，需要进行二次加工才能满足使用要求。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术中的不足，提供一种光电反馈式木工双摆角铣头装置，其可实现木材和人造板加工中的多面体镂铣加工，适用于木工高精度、高速度的多轴数控机床使用。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种光电反馈式木工双摆角铣头装置，它包括一支撑座、一主壳体、一电主轴连接板和一电主轴，还包括一C轴驱动机构、一A轴或B轴驱动机构以及一旋转光电编码器。

所述支撑座上设置所述C轴驱动机构，所述C轴驱动机构包括伺服电机和与之连接的传动机构，该传动机构的输出轴上连接所述主壳体；所述主壳体上设置所述A轴或B轴驱动机构，其包括伺服电机和与之连接的传动机构，该传动机构的输出轴上连接所述电主轴连接板，在该电主轴连接板上设置所述电主轴；

所述C轴驱动机构和A轴或B轴驱动机构中还分别设有一行程开关装置，所述C轴行程开关装置包括定位块和限位开关，在所述C轴驱动机构的所述传动机构的连接所述主壳体的输出轴上设置限位带轮，所述定位块设置在所述限位带轮上，所述限位开关设置在所述支撑座上的限位开关支撑板上；所述A轴或B轴行程开关装置包括作为定位块的电主轴连接板和限位开关，所述限位开关设置在所述主壳体上；所述C轴和所述A轴或B轴驱动机构中的两个所述限位开关均包括正限位开关和负限位开关及零点传感器，该正、负限位开关构成相应输出轴的两个转动的极限位置，使得所述输出轴在小于360°的角度范围内往复运动实现摆动；该零点传感器置于该正、负限位开关之间以定位所述输出轴的零点位置；

所述C轴驱动机构和A轴或B轴驱动机构中还分别设有一行程开关装置，所述C轴行程开关装置包括定位块和限位开关，在所述C轴驱动机构的所述传动机构的连接所述主壳体的输出轴上设置限位带轮，所述定位块设置在所述限位带轮上，所述限位开关设置在所述支撑座上的限位开关支撑板上；所述A轴或B轴行程开关装置包括作为定位块的所述电主轴连接板和限位开关，所述限位开关设置在所述主壳体上。所述C轴和所述A轴或B轴驱动机构中两个所述限位开关包括正限位开关和负限位开关及零点传感器，该正、负限位开关构成相应的输出轴的两个转动的极限位置，使得所述输出轴在小于360°的角度范围内往复运动实现摆动；该零点传感器置于该正、负限位开关之间以定位所述输出轴的零点位置；