一种双摆铣头及机床
阅读说明：本技术 一种双摆铣头及机床 (Double-pendulum milling head and machine tool ) 是由 陈虎 杜长林 张海波 尹书强 刘沛 宋明山 陈家逊 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种双摆铣头,包括：摆动轴、回转轴和主轴；所述回转轴与滑枕的下端旋转连接,所述滑枕的上端与立柱连接；所述摆动轴与所述回转轴下端固定连接,所述回转轴带动所述摆动轴绕所述回转轴的中心轴线做回转运动；所述主轴与所述摆动轴旋转连接,所述摆动轴驱动所述主轴摆动；所述摆动轴的轴心不在所述回转轴的中心轴线上,所述轴心靠近所述立柱。本发明通过使摆动轴的轴心不在回转轴的中心轴线上,即主轴的摆动轴线与回转轴的中心轴线产生偏置,使主轴的摆动轴线靠近用于支撑的立柱,减少主轴的空行程；同时因主轴靠近立柱,进而增加结构刚性。(The invention provides a double-pendulum milling head, comprising: a swing shaft, a rotating shaft and a main shaft; the rotating shaft is rotatably connected with the lower end of the ram, and the upper end of the ram is connected with the upright post; the swinging shaft is fixedly connected with the lower end of the rotating shaft, and the rotating shaft drives the swinging shaft to rotate around the central axis of the rotating shaft; the main shaft is rotationally connected with the swinging shaft, and the swinging shaft drives the main shaft to swing; the axis of the swinging shaft is not on the central axis of the revolving shaft, and the axis is close to the upright post. The invention reduces the idle stroke of the main shaft by making the axle center of the swinging shaft not on the central axis of the rotating shaft, namely making the swinging axis of the main shaft offset with the central axis of the rotating shaft, and making the swinging axis of the main shaft close to the upright post for supporting; meanwhile, the main shaft is close to the upright column, so that the structural rigidity is increased.)
技术领域
本发明涉及机床领域，尤其涉及一种双摆铣头及机床。
背景技术
现有技术中，用于航空航天制造业中叶轮、整体叶盘、飞机机翼肋板、 机匣、机壳等重要零件的加工机床中的双摆头铣头的摆动轴的中心轴线和回 转轴的中心轴线相交并垂直(如叉型头、单悬臂侧挂头等)，或者固定角度 相交(如45°立卧转换万能头)，其安装形式为回转轴的中心轴线和滑枕/ 滑板均水平方向或竖直方向布置，即回转轴的中心轴线与直线轴平行布置； 且回转轴的中心轴线和摆动轴的中心轴线垂直正交，这样做的目的是便于数 控系统和CAM数控加工程序的编写和处理，但是对于某些曲面特征类型的 工件加工，如整体叶盘、叶轮、叶片等类零件，五轴联动加工效率低、空行 程多。
发明内容
本发明提供一种双摆铣头，以克服上述技术问题。
本发明提供一种双摆铣头，包括：摆动轴、回转轴和主轴；
所述回转轴与滑枕的下端旋转连接，所述滑枕的上端与立柱连接；所述 摆动轴与所述回转轴下端固定连接，所述回转轴带动所述摆动轴绕所述回转 轴的中心轴线做回转运动；所述主轴与所述摆动轴旋转连接，所述摆动轴驱 动所述主轴摆动；所述摆动轴的轴心不在所述回转轴的中心轴线上，所述轴 心靠近所述立柱；
所述滑枕的中心轴线与所述立柱的中心轴线夹角β为锐角；所述回转轴 与所述滑枕共中心轴线。
本发明还提供一种立式五轴联动加工机床，包括：上述的双摆铣头、立 柱、滑枕、底座和工作台，所述立柱与所述底座垂直；所述立柱与所述底座 固定连接；所述工作台在所述底座上做X轴和Y轴水平直线运动；所述滑枕 在所述立柱上做Z轴竖直运动；所述摆动轴绕所述回转轴做C轴运动，所述 主轴绕所述摆动轴做A轴运动，刀具绕所述主轴做S轴运动。
本发明还提供一种动框龙门五轴联动加工机床，包括：上述的双摆铣头、 立柱、滑枕、底座和工作台，所述立柱与所述底座垂直；所述立柱在所述底 座上做X轴水平直线运动；所述工作台水平固定于所述底座上；所述滑枕在 所述立柱上做Z轴竖直运动和Y轴水平直线运动；所述摆动轴绕所述回转轴 做C轴运动，所述主轴绕所述摆动轴做A轴运动，刀具绕所述主轴做S轴运 动。
本发明还提供一种动工作台龙门五轴联动加工机床，包括：上述的双摆 铣头、立柱、滑枕、底座和工作台，所述立柱与所述底座垂直；所述立柱与 所述底座固定连接；所述工作台在所述底座上做X轴水平直线运动；所述滑 枕在所述立柱上做Z轴竖直运动和Y轴水平直线运动；所述摆动轴绕所述回 转轴做C轴运动，所述主轴绕所述摆动轴做A轴运动，刀具绕所述主轴做S 轴运动。
本发明还提供一种定工作台卧式五轴联动加工机床，包括：上述的双摆 铣头、立柱、滑枕、底座和工作台，所述立柱与所述底座垂直；所述立柱在 所述底座上做Z轴水平直线运动；所述工作台垂直固定于所述底座上；所述 滑枕在所述立柱上做Y轴竖直运动和X轴水平直线运动；所述摆动轴绕所述 回转轴做C轴运动，所述主轴绕所述摆动轴做A轴运动，刀具绕所述主轴做 S轴运动。
本发明还提供一种卧式五轴联动加工机床，包括：上述的双摆铣头、立 柱、滑枕、底座和工作台，所述立柱与所述底座垂直；所述立柱在所述底座 上做Z轴水平直线运动；所述工作台垂直所述工作台，所述工作台在所述底 座上做X轴水平直线运动；所述滑枕在所述立柱上做Y轴竖直运动；所述摆 动轴绕所述回转轴做C轴运动，所述主轴绕所述摆动轴做A轴运动，刀具绕 所述主轴做S轴运动。
本发明还提供一种卧式五轴联动加工机床，包括：上述的双摆铣头、立 柱、滑枕、底座和工作台，所述立柱与所述底座垂直；所述立柱在所述底座 上做Z轴水平直线运动；所述工作台垂直所述工作台，述工作台在所述底座 上做X轴水平直线运动和Y轴竖直运动；所述摆动轴绕所述回转轴做C轴运 动，所述主轴绕所述摆动轴做A轴运动，刀具绕所述主轴做S轴运动。
本发明通过使所述摆动轴的轴心不在所述回转轴的中心轴线上，即所述 述主轴的摆动轴线与所述回转轴的中心轴线产生偏置L，使主轴的摆动轴线 靠近用于支撑的立柱，减少主轴的空行程；同时因所述主轴靠近立柱，进而 增加结构刚性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下 面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例双铣摆头结构示意图；
图2为本发明实施例双铣摆头的正视图；
图3为本发明实施例加工平台水平设置结构示意图；
图4为本发明实施例加工平台竖直设置结构示意图；
图5为S形试件结构示意图；
图6为现有技术中回转轴在经过S形试件的A点时的旋转速度曲线图；
图7为本发明实施例中回转轴在经过S形试件的A点时的旋转速度曲线 图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种双摆铣头加工机床，包括：摆动轴6、回转轴7和主轴8；
所述回转轴7与滑枕2的下端旋转连接，所述滑枕2的上端与立柱1连 接；所述摆动轴6与所述回转轴7下端固定连接，所述回转轴7带动所述摆 动轴6绕所述回转轴7的中心轴线a做回转运动；所述主轴8与所述摆动轴 6旋转连接，所述摆动轴6驱动所述主轴8摆动；所述摆动轴6的轴心9不 在所述回转轴7的中心轴线a上，所述轴心9靠近所述立柱1。
所述滑枕2的中心轴线a与所述立柱1的中心轴线夹角β为锐角；所述 回转轴7与所述滑枕2共中心轴线。
进一步地，所述摆动轴6的中心轴线b与所述回转轴7的中心轴线a的 夹角α与所述β相等为25°-60°。
具体而言，如图1及图2所示，为本发明实施例双铣摆头结构示意图， 所述摆动轴6的轴心9不在所述回转轴7的中心轴线b上，所述轴心9在所 述摆动轴6的摆动轴线上，也即，所述摆动轴6向靠近所述立柱1的方向靠 近，离支撑越近，使结构间的钢性增加，所述主轴8承受更大的切削力，使 固定在主轴8上的刀具具有更大的切深；同时，当工作台位置固定，刀具进 行加工时，只需回转轴7和摆动轴6动作，即C轴和S轴方向动作，X轴Y 轴不需要较大的动作，即可实现刀具的加工过程；再者，由于偏心非正交， 使得刀尖点离回转中心近，刀具为短刀即可，提高进给速度，提高加工质量 减少刀具与工件其他部位的干涉，提供了更大的加工范围。
具体而言，如图3所示，所述滑枕2与所述立柱1形成锐角β，也即所 述回转轴7的中心轴线a与所述立柱1的夹角为锐角β；现有技术在加工如 图5所示的S形试件(S形试件国际标准：ISO10791-7:2020)时，当刀具对 S形试件的前半部分加工完毕，到达A点时，为了继续加工后半部分，如图6 所示，所述回转轴7在一定的时间内要进行快速的180°旋转使刀具达到另 一个加工姿态，此时便形成速度的阶跃，即速度不连续，此时在A就会过切 并形成奇异点；本申请中通过将所述滑枕2的中心轴线与所述立柱1的中心 轴线夹角β为25°-60°设置，当刀具到达A点后，只需旋转较小的角度进 行刀具姿态的变换，反转动作产生的冲击减轻的同时，实现对后半部分的加 工，因此，在相同的时间内，所述回转轴7的回转速度则变慢，如图7所示， 这个速度曲线较为连续，避免过切的现象发生,五轴联动加工更加平滑顺畅。
根据不同的加工工况，本发明提供以下类型的机床：
进一步地，如图3所示，本发明还提供一种立式五轴联动加工机床，包 括：上述的双摆铣头、立柱1、滑枕2、底座3和工作台4，所述立柱1与所 述底座4垂直；所述立柱1与所述底座4固定连接；所述工作台4在所述底 座3上做X轴和Y轴水平直线运动；所述滑枕2在所述立柱1上在所述立柱 1上做Z轴竖直运动；所述摆动轴6绕所述回转轴7做C轴运动，所述主轴8 绕所述摆动轴6做A轴运动，刀具绕所述主轴8做S轴运动。通过所述立柱 1不动，其他结构运动实现五轴加工，可使立柱1所在面的空间得到扩大， 便于增加其他设备。
进一步地，如图3所示，本发明还提供一种动框龙门五轴联动加工机床， 包括：上述的双摆铣头、立柱1、滑枕2、底座3和工作台4，所述立柱1与 所述底座4垂直；所述立柱1在所述底座4上做X轴水平直线运动；所述工 作台4水平固定于所述底座4上；所述滑枕2在所述立柱1上做Z轴竖直运 动和Y轴水平直线运动；所述摆动轴6绕所述回转轴7做C轴运动，所述主 轴8绕所述摆动轴6做A轴运动，刀具绕所述主轴8做S轴运动。通过所述 工作台不动，其他结构运动实现五轴加工，可减少工作台上工件的晃动，提 高加工质量。
进一步地，如图3所示，一种动工作台龙门五轴联动加工机床，包括： 上述的双摆铣头、立柱1、滑枕2、底座3和工作台4，所述立柱1与所述底 座4垂直；所述立柱1与所述底座4固定连接；所述工作台4在所述底座3 上做X轴水平直线运动；所述滑枕2在所述立柱1上做Z轴竖直运动和Y轴 水平直线运动；所述摆动轴6绕所述回转轴7做C轴运动，所述主轴8绕所述摆动轴6做A轴运动，刀具绕所述主轴8做S轴运动。通过所述立柱1不 动，其他结构运动实现五轴加工，可使立柱1所在面的空间得到扩大，便于 增加其他设备。
进一步地，如图4所示，本发明还提供一种定工作台卧式五轴联动加工 机床，包括：上述的双摆铣头、立柱1、滑枕2、底座3和工作台4，所述立 柱1与所述底座4垂直；所述立柱1在所述底座4上做Z轴水平直线运动； 所述工作台4垂直固定于所述底座4上；所述滑枕2在所述立柱1上做Y轴 竖直运动和X轴水平直线运动；所述摆动轴6绕所述回转轴7做C轴运动， 所述主轴8绕所述摆动轴6做A轴运动，刀具绕所述主轴8做S轴运动。通 过所述工作台不动，其他结构运动实现五轴加工，可减少工作台上工件的晃 动，提高加工质量。
进一步地，如图4所示，本发明还提供一种卧式五轴联动加工机床，包 括：上述的双摆铣头、立柱1、滑枕2、底座3和工作台4，所述立柱1与所 述底座4垂直；所述立柱1在所述底座4上做Z轴水平直线运动；所述工作 台4在所述底座3上做X轴水平直线运动；所述滑枕2在所述立柱1上做Y 轴竖直运动；所述摆动轴6绕所述回转轴7做C轴运动，所述主轴8绕所述摆动轴6做A轴运动，刀具绕所述主轴8做S轴运动。通过所述工作台、立 柱、滑枕的协同动作，提高了工件的加工效率。
进一步地，如图4所示，本发明还提供一种卧式五轴联动加工机床，包 括：上述的双摆铣头、立柱1、滑枕2、底座3和工作台4，所述立柱1与所 述底座4垂直；所述立柱1在所述底座4上做Z轴水平直线运动；所述工作 台4在所述底座3上做X轴水平直线运动和Y轴竖直运动；所述摆动轴6绕 所述回转轴7做C轴运动，所述主轴8绕所述摆动轴6做A轴运动，刀具绕 所述主轴8做S轴运动。通过较大的支撑装置立柱1带动双铣摆头和滑枕运 动，增加了刚性，减少了晃动，提高了工件的加工精度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。