一种可自动换刀的五轴头端面吸尘结构

技术领域

本发明涉及一种机床吸尘结构，具体是一种可自动换刀的五轴头端面吸尘结构。

背景技术

随着军工及航空航天业的发展，对复合材料零件的加工提出了更高的要求。机床五轴头进行复合材料零件加工时，会产生大量的粉尘，需要进行吸尘处理。五轴头的端面吸尘功能是指在加工过程中，吸尘装置可随五轴头任意角度摆动，从而五轴头任意角度加工时，都能实现加工处的吸尘效果。自动换刀功能是指在加工过程中，五轴头可以通过控制实现自动换刀，极大地提高了机床加工的效率。

机床作为一款高产值的机器，加工的产品种类繁多，目前常用的五轴头加工方式有两种1）吸尘装置不随五轴头摆动，定点吸尘，虽可实现主轴自动换刀，但吸尘效果不好；2）吸尘装置随五轴头摆动，虽然吸尘效果较好，但是结构比较庞大、复杂，主轴无法实现自动换刀，加工效率低下。

在不同的加工方式下，使用现有结构的吸尘装置，往往需要手动装配及拆卸，即：吸尘装置安装在主轴端面，需要实现吸尘功能时，手动装配吸尘装置；在需要换刀时，将吸尘装置拆下，费时费力，加工效果及效率都不理想，给需要实现高品质、高效率的加工带来了较大的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种可自动换刀的五轴头端面吸尘结构。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种可自动换刀的五轴头端面吸尘结构，包括端面吸尘单元、输尘管和集尘排尘单元，所述的端面吸尘单元包括驱动机构及环状的防护风琴、风琴过渡块、毛刷和毛刷固定座，所述的风琴过渡块固定在五轴头的单摆摆头的主轴的底部，所述的防护风琴的上端固定于所述的风琴过渡块，所述的防护风琴的下端固定于所述的毛刷固定座，所述的毛刷固定座与所述的驱动机构的输出端相连，所述的驱动机构安装于所述的单摆摆头的箱体，所述的驱动机构用于驱动所述的毛刷固定座沿所述的主轴的轴向进行往复运动，所述的毛刷安装在所述的毛刷固定座的底部，所述的风琴过渡块、防护风琴、毛刷固定座和毛刷上下依次套设在所述的主轴的前端，所述的集尘排尘单元包括固定连接的旋转盘和固定盘，所述的旋转盘固定在所述的箱体的上端，所述的固定盘固定在所述的单摆摆头的滑枕的下端，所述的旋转盘和所述的固定盘围成一密封腔，所述的密封腔与一负压管相通，所述的输尘管可轴向伸缩，所述的密封腔经所述的输尘管与所述的毛刷内侧的空腔相通。

本发明端面吸尘结构安装后，在五轴头加工时，主轴刀尖切削产生的粉尘直接通过毛刷及输尘管全部被吸入至密封腔，由密封腔收集并通过负压管排出主机之外，实现五轴头的无尘加工。五轴头加工过程中，通过驱动机构调节毛刷的位置，使毛刷与主轴刀尖齐平，达到最优的吸尘效果；需要换刀时，通过驱动机构使毛刷的位置高于主轴端面，即可进行自动换刀，提高加工效率。

当五轴头C轴方向旋转时，因旋转盘固定在单摆摆头的箱体上，固定盘固定在单摆摆头的滑枕上，固定盘固定在旋转盘上，从而固定盘和旋转盘在C轴旋转时可随C轴同时旋转，确保对粉尘的集尘和排尘效果。

当五轴头A轴方向旋转时，因输尘管具有轴向伸缩的特性，可随A摆左右摆动，实现与A轴同步摆动的功能。

本发明端面吸尘结构通过以上两个方向与五轴头同步转动和摆动的结构，最终保证在五轴头任意角度加工时都能实现主轴端面吸尘的功能，极大地改善了现有五轴头加工复合材料时效率低下、吸尘效果不好的现状。

作为优选，所述的驱动机构为气缸，所述的气缸的缸体直立安装于所述的箱体，所述的气缸的气杆的底端固定有气杆固定块，所述的气杆固定块固定于所述的毛刷固定座。通过控制气缸的气杆的伸缩，实现对毛刷位置的调节，结构简单、可靠。

作为优选，所述的输尘管为PVC管，所述的输尘管的上端和下端分别通过喉箍固定有第一过渡套和第二过渡套，所述的第一过渡套安装于所述的旋转盘并与所述的密封腔相通，所述的第二过渡套安装于所述的毛刷固定座并与所述的毛刷内侧的空腔相通。

作为优选，所述的旋转盘包括连为一体的内环壁、外环壁和环形底壁，所述的环形底壁固定在所述的箱体的上端，所述的固定盘覆设在所述的旋转盘的上端，所述的固定盘包括连为一体的盘体和定位环，所述的负压管安装在所述的盘体上，所述的定位环垂直设置于所述的盘体的底部，所述的定位环伸入所述的旋转盘的内侧，所述的定位环的内环面与所述的内环壁的外环面之间设置有星型密封圈，所述的盘体的外周缘的下端面贴靠于所述的外环壁的上端面，所述的盘体的外周缘的下端面与所述的外环壁的上端面之间设置有O型密封圈。采用星型密封圈进行轴向密封，同时采用O型密封圈进行端面密封，密封效果优秀，在满足密封的工况下，阻力小，且上述旋转盘与固定盘结构合理，有利于减小摆头转动时的负载。

作为优选，所述的固定盘与所述的滑枕之间设置有连接过渡套，所述的固定盘和所述的连接过渡套经若干反向固定螺丝固定于所述的滑枕的下端。连接过渡套的设计，便于固定盘的装配。

作为优选，所述的连接过渡套与所述的滑枕之间压紧设置有垫片，所述的若干反向固定螺丝穿过所述的垫片与所述的滑枕固定连接。在安装固定盘时，通过配磨垫片，可提高安装精度和装配效率。

作为优选，所述的风琴过渡块上固定有两块导向块，每个所述的导向块内安装有一个塑料轴承，所述的毛刷固定座上固定有两块导杆固定块，所述的风琴过渡块和所述的毛刷固定座之间安装有两根直立的导杆，每根所述的导杆的下端固定于一块所述的导杆固定块，每根所述的导杆的上端自一个所述的塑料轴承的上侧穿出。在驱动机构调节毛刷位置的过程中，导杆可起到较好的导向作用，确保主轴端面吸尘功能和自动换刀功能的顺利实现。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明端面吸尘结构可保证在五轴头任意角度加工时都能实现主轴端面吸尘的功能，极大地改善了现有五轴头加工复合材料时效率低下、吸尘效果不好的现状。本发明端面吸尘结构兼具主轴端面吸尘功能和自动换刀功能，五轴头加工过程中，通过驱动机构调节毛刷的位置，使毛刷与主轴刀尖齐平，达到最优的吸尘效果；需要换刀时，通过驱动机构使毛刷的位置高于主轴端面，即可进行自动换刀，提高加工效率。

附图说明

图1为实施例中端面吸尘结构安装后效果示意图；

图2为图1中II处放大图；

图3为图1中I-I剖视图；

图4为图3中III处放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1的可自动换刀的五轴头端面吸尘结构，如图所示，包括端面吸尘单元1、输尘管2和集尘排尘单元3，端面吸尘单元1包括驱动机构及环状的防护风琴21、防护过渡块22、毛刷23和毛刷固定座24，防护过渡块22固定在五轴头的单摆摆头8的主轴81的底部，防护风琴21的上端固定于防护过渡块22，防护风琴21的下端固定于毛刷固定座24，毛刷固定座24与驱动机构的输出端相连，驱动机构安装于单摆摆头8的箱体82，驱动机构用于驱动毛刷固定座24沿主轴81的轴向进行往复运动，毛刷23安装在毛刷固定座24的底部，防护过渡块22、防护风琴21、毛刷固定座24和毛刷23上下依次套设在主轴81的前端，集尘排尘单元3包括固定连接的旋转盘31和固定盘32，旋转盘31固定在箱体82的上端，固定盘32固定在单摆摆头8的滑枕（图中未示出）的下端，旋转盘31和固定盘32围成一密封腔33，密封腔33与一负压管（图中未示出）相通，输尘管2可轴向伸缩，密封腔33经输尘管2与毛刷23内侧的空腔20相通。

实施例1中，驱动机构为气缸，气缸的缸体41直立安装于箱体82，气缸的气杆42的底端固定有气杆固定块43，气杆固定块43固定于毛刷固定座24。

实施例1中，输尘管2为PVC管，输尘管2的上端和下端分别通过喉箍固定有第一过渡套51和第二过渡套52，第一过渡套51安装于旋转盘31并与密封腔33相通，第二过渡套52安装于毛刷固定座24并与毛刷23内侧的空腔20相通。

实施例1中，防护过渡块22上固定有两块导向块25，每个导向块25内安装有一个塑料轴承26，毛刷固定座24上固定有两块导杆固定块27，防护过渡块22和毛刷固定座24之间安装有两根直立的导杆28，每根导杆28的下端螺纹连接固定于一块导杆固定块27，每根导杆28的上端自一个塑料轴承26的上侧穿出。

实施例2的可自动换刀的五轴头端面吸尘结构，与实施例1的区别在于，实施例2中，旋转盘31包括连为一体的内环壁34、外环壁35和环形底壁36，环形底壁36固定在箱体82的上端，固定盘32覆设在旋转盘31的上端，固定盘32包括连为一体的盘体37和定位环38，负压管安装在盘体37上，定位环38垂直设置于盘体37的底部，定位环38伸入旋转盘31的内侧，定位环38的内环面与内环壁34的外环面之间设置有星型密封圈61，盘体37的外周缘的下端面贴靠于外环壁35的上端面，盘体37的外周缘的下端面与外环壁35的上端面之间设置有O型密封圈62；固定盘32与滑枕之间设置有连接过渡套7，连接过渡套7与滑枕之间压紧设置有垫片72，固定盘32和连接过渡套7的衔接处设有若干螺丝孔71，若干螺丝孔71用于安装若干反向固定螺丝（图中未示出），固定盘32和连接过渡套7经若干反向固定螺丝固定于滑枕的下端，若干反向固定螺丝穿过垫片72与滑枕固定连接。

上述端面吸尘结构安装后，当五轴头需要加工工件时，通过控制气缸，将气杆42推出，调节毛刷23的位置，使防护风琴21伸长至毛刷23与主轴81刀尖齐平，在五轴头加工时，主轴81刀尖切削产生的粉尘直接通过毛刷23及输尘管2全部被吸入至密封腔33，由密封腔33收集并通过负压管排出主机之外，实现五轴头的无尘加工。需要换刀时，通过控制气缸，将气杆42拉回，使防护风琴21压缩至毛刷23的位置高于主轴81端面，即可进行自动换刀。通过控制气缸的气杆42的推出与拉回，使毛刷23可伸缩任意距离，进而实现五轴头吸尘时自动换刀的功能。

当五轴头C轴方向旋转时，因旋转盘31固定在单摆摆头8的箱体82上，固定盘32固定在单摆摆头8的滑枕上，固定盘32固定在旋转盘31上，从而固定盘32和旋转盘31在C轴旋转时可随C轴同时旋转，确保对粉尘的集尘和排尘效果。当五轴头A轴方向旋转时，因输尘管2具有轴向伸缩的特性，可随A摆左右摆动，实现与A轴同步摆动的功能。