五轴机床的万能角度头式主轴的传动机构有哪些？

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转摆主轴头式（万能角度头式）五轴机床作为高档数控机床的典型代表，是解决大型叶轮、叶片或重型发电机转子、汽轮机转子、船用螺旋桨等异性复杂工件曲面加工的重要手段，因此在航空、航天、汽车、模具以及军工等生产领域得到了广泛的应用。

转摆主轴头作为五轴机床的关键核心部件，由主轴和转摆头两大功能部件组装而成，其中主轴部件直接参与切削加工，转摆头部件实现转轴（轴）和摆轴（轴）耦联运动 ，用于转摆姿态调整。 转摆主轴头的结构形式按空间布局的不同常采分为摆叉型和偏置型，如图所示^[1]：

摆叉型主轴头结构紧凑，外形尺寸较小，可以加工曲率半径较大的工件，但开口式的叉形结构导致刚性略差，常配置于龙门式机床上 。

对于偏置型主轴头，由于主轴中心线与转轴中心不重合，结构不对称因此外形尺寸较大，适宜于加工曲率半径较小的工件，然而刚性较好多应用于定柱式的机床上。

转摆主轴头的传动方式常采用蜗轮蜗杆传动、齿轮传动和力矩电机直驱传动^[2][3]，如图所示^[4]。

其中蜗轮蜗杆传动的传动比大、传动平稳、噪声低、可以自锁但易发生磨损，导致传动精度保持性差。

齿轮传动相比于蜗轮蜗杆，不易磨蚀，传动效率高，但传动系统的整体尺偏大，结构不紧凑。

力矩电机直驱传动则克服了中间传动环节由弹性变形、反向间隙、摩擦振动、响应滞后等引起多种误差，具有结构紧凑、定位精度高、响应速度快、可靠性高等优点。但同时也存在着发热大、不自锁，以及负载扰动等不足。不过凭借其良好的精度和动态性能，在高性能数控主轴头中应用广泛。

参考

1. ^杜超. 五轴机床转摆主轴头系统动力学建模方法与变动态特性研究[D], 西安交通大学, 2017.
2. ^李焱,高秀峰,刘春时,林剑峰,徐吉存,化春雷. A/C轴双摆角铣头发展现状与关键技术. 机械设计与制造[J]. 2011.
3. ^刘磊,杨庆东. 几种双摆式铣头的结构分析及精度保持性研究[J], 机械制造与自动化, 2009.
4. ^MAREK. Konstrukce CNC obráběcích strojů. Vyd. 2, přeprac., rozš. Praha: MM publishing, 2010. ISBN 978-80-254-7980-3.