CN101357437B

CN101357437B - 五轴联动叶片加工中心

Info

Publication number: CN101357437B
Application number: CN2008101963792A
Authority: CN
Inventors: 周立群; 洪宁; 马励; 徐志华; 刘伯军; 苏丽华; 朱蕾
Original assignee: JIANGSU SHINRI MACHINERY CO Ltd
Current assignee: Jiangsu Shinri Heavy Industry Science & Technology Co ltd
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2028-09-04
Also published as: CN101357437A

Abstract

本发明公开了一种五轴联动叶片加工中心，其包括床身、安装在床身上的转台、可沿床身移动的拖板、可沿拖板移动的立柱、摆动机构和主轴箱，摆动机构包括摆轴和摆轴驱动机构，摆轴安装在立柱上，摆轴驱动机构置于立柱内，立柱上设有可供摆轴摆动的弧形轨道，摆轴内设有移动主轴箱的进给机构，主轴箱安装在摆轴上并可沿摆轴移动。通过上述机械传动结构，较少了机械结构本身因漂移等带来的误差，使系统的传动，及刀具和工件的运行更加合理、均衡；最大限度的拉近刀具离加工表面的距离，降低了误差；此外，对刀补量等问题的控制和对整个结构的编程来说更加直接、简洁，提高工作效率，最终使加工工件的精度得到进一步的提升。

Description

五轴联动叶片加工中心

技术领域

本发明涉及一种数控机床，具体涉及一种五轴联动叶片加工中心。

背景技术

多轴联动数控加工是数控技术中难度最大，却运用最广泛的技术，主要运用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工，是发电、船舶、航天航空等重要民用、军用工业部门关键的加工设备，国际上把多轴联动数控加工技术衡量一个国家工业化水平的标志。五轴联动加工中心是一种含有直线坐标轴(X、Y、Z)和两个回转坐标轴(A、B)所组成的实现五轴联动插补加工的数控机床。其中，五轴联动叶片加工中心则是专门用来加工汽轮机、飞机发动机的各种叶片和其它窄长型具有空间复杂型面的零件。

现有的五轴联动叶片加工中心主要结构为包括床身，作X轴运动的拖板，Y轴运动的立柱，A轴运动的转台，Z轴滑板和作B轴运动的主轴箱，而主轴箱安装在Z轴滑板上，然而这种五轴联动加工中心存在如下缺陷：一是由于刀具离回转中心较远，导致编程相当复杂和冗长，另外还导致刀补量的控制精度也较差；二是刀具和工件之间的相对位置关系发生偏移所产生的误差较大，相应地所加工出来的叶片精度无法满足现有的需求。

发明内容

为了克服现有技术结构的不足，本发明提供一种编程控制简单，制造精度高的五轴联动叶片加工中心。

本发明五轴联动叶片加工中心采用如下技术方案：其包括床身、安装在所述床身上的转台、可沿所述床身移动的拖板、可沿所述拖板移动的立柱、摆动机构和主轴箱，所述摆动机构包括摆轴和摆轴驱动机构，所述摆轴安装在所述立柱上，所述摆轴驱动机构置于所述立柱内，所述立柱上设有可供所述摆轴摆动的弧形轨道，所述摆轴内设有移动所述主轴箱的进给机构，所述主轴箱安装在所述摆轴上并可沿所述摆轴移动。

通过上述机械传动结构，减少了机械结构本身因漂移等带来的误差，使系统的传动，及刀具和工件的运行更加合理、均衡；最大限度的拉近刀具离加工表面的距离，降低了误差；此外，对刀补量等问题的控制和对整个结构的编程来说更加直接、简洁，提高工作效率，最终使加工工件的精度得到进一步的提升。

作为本发明五轴联动叶片加工中心的一个优选实施例，所述摆轴驱动机构包括摆轴电机、与所述摆轴电机连接的减速箱、减速箱输出小齿轮、扇形齿轮和驱动所述摆轴的驱动轴，所述减速箱输出小齿轮与所述扇形齿轮相啮合，所述驱动轴与所述立柱之间设有轴承，所述驱动轴与所述轴承内圈之间为静配合，所述扇形齿轮固定在所述驱动轴上或所述轴承内圈上，所述驱动轴与所述摆轴相连。所述摆轴驱动机构还包括角位移传感器，所述角位移传感器安装在所述立柱内，所述角位移传感器与所述驱动轴相连。所述摆轴上设有活动块，所述活动块置于所述弧形轨道内并可沿所述弧形轨道滑动。所述进给机构包括主轴箱丝杠、主轴箱电机、主轴箱导轨和滑板，所述主轴箱丝杠与所述主轴箱电机相连，所述主轴箱导轨对称置于所述主轴箱丝杠的两边，所述主轴箱丝杠与所述主轴箱导轨相互平行，所述主轴箱丝杠通过丝杠螺母移动所述滑板，所述滑板上至少装有两个滑块，所述滑块可分别沿所述主轴箱导轨滑动，所述滑板固接于所述主轴箱。所述摆轴上还装有光栅尺，所述光栅尺包括静尺和读数头，所述静尺安装在所述摆轴上，所述读数头安装在所述滑块上。所述拖板台面向所述转台倾斜，并与水平面形成锐角夹角，所述锐角夹角角度为15度。

附图说明

图1为本发明五轴联动叶片加工中心的一个优选实施例的主视图；

图2为图1所示实施例的左视图；

图3为沿图1中A-A向的剖视图；

图4为图3中B部分的放大图；

图5为本发明五轴联动叶片加工中心的进给结构的一个实施例的平面示意图。

图中标志：1为床身；2为拖板；3为立柱；4为主轴箱；5为转台；6为摆轴；7、7-1、7-2、7-3依次为拖板电机、立柱电机、摆轴电机和主轴箱电机；8为联轴器；9为减速箱；10为减速箱输出小齿轮；11为扇形齿轮；12为驱动轴；13为活动块；14为轴承；15为主轴箱丝杠；16为丝杠螺母；17为弧形轨道；18为主轴箱导轨；19为滑块；20为直线光栅尺；21为轴承座；22为圆光栅；23为滑板，24为螺栓，25为静尺。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述。

图1和图2为本发明五轴联动叶片加工中心的一个优选实施例的两个平面示意图。参考图1和图2，五轴联动叶片加工中心包括床身1、安装在床身1上的转台5、可沿床身1移动的拖板2、可沿拖板2移动的立柱3、摆动机构和主轴箱4，摆动机构包括摆轴6和摆轴驱动机构，摆轴6安装在立柱3上，摆轴驱动机构置于立柱3内，立柱3上设有可供摆轴6摆动的弧形轨道17，摆轴6内设有移动主轴箱4的进给机构，主轴箱4安装在摆轴6上并可沿摆轴6移动。在这里，五轴是指三个直线坐标轴和两个回转轴，其中，将拖板2沿床身1的移动方向设为X轴；将立柱3沿拖板2的移动方向设为Y轴；将主轴箱4沿摆轴6的移动方向设为Z轴；将转台5的旋转方向设为A轴；最后将摆轴6相对立柱3的旋转方向设为B轴。

床身1呈长条形，通过螺栓24固定在地基上。两个转台安装在5床身1的上表面上，并沿床身1的长度方向分布在床身1一侧的两端。两个转台5同轴，需加工的工件可夹在两个转台5之间，转台5相对的两端上分别设有固定工件的装置，这样工件在转台5上固定好之后，转台5就可以带着工件一起旋转。床身1的上表面上还装有两根平行的拖板导轨(图中未示出)，这两根拖板导轨也沿床身1的长度方向布置。拖板导轨之间设有一根拖板丝杠，拖板电机7与拖板丝杠相连并驱动丝杠转动。拖板电机安装在床身1的一端。拖板2安装在拖板导轨和拖板丝杠上，丝杠转动可带动拖板2沿拖板导轨作X轴方向移动。拖板2的台面向转台5倾斜，并与水平面形成锐角夹角α，优选地，α为15度角。拖板2呈长方形，在其上表面上装有两根平行的立柱导轨(图中未示出)，立柱导轨沿拖板2的宽度方向布置，即与拖板导轨相互垂直。立柱导轨之间设有一根立柱丝杠(图中未示出)，立柱丝杠的一端连接有立柱电机7-1，立柱电机7-1安装在拖板2上。立柱3安装在立柱导轨和立柱丝杠上，并与拖板2相互垂直。立柱电机7-1驱动立柱丝杠转动，立柱丝杠又带动立柱3沿立柱导轨作Y轴方向移动。

如图3所示，作为本发明的一个实施例，摆轴驱动机构包括摆轴电机7-2、与摆轴电机7-2连接的减速箱9、减速箱输出小齿轮10、扇形齿轮11、和驱动摆轴6的驱动轴12，减速箱输出小齿轮10与扇形齿轮11相啮合，驱动轴12与立柱3之间设有轴承14，驱动轴12与轴承14的内圈之间为静配合，扇形齿轮11固定在驱动轴12上或轴承14的内圈上，驱动轴12穿过立柱3与摆轴6相连以驱动摆轴。减速箱9通过联轴器8与摆轴电机相7-2相连。除了摆轴电机7-2的一部分伸到立柱3的外面外，摆轴驱动机构的其它部分均安装在主柱3的内腔中。摆轴驱动机构还包括角位移传感器22，角位移传感器22安装在立柱3内，角位移传感器22与驱动轴12相连。角位移传感器22为圆光栅，当然在其它实施例中，也可为其它检测仪器，如旋转变压器。有了圆光栅22，就能对摆轴6相对立柱3作B轴转动进行角度检测及反馈相应的检测信息。摆轴6上设有活动块13，活动块13置于弧形轨道内17并可沿弧形轨道17滑动。摆轴电机7-2驱动驱动轴12旋转，驱动轴12则带动摆轴6沿弧形轨道17作B轴旋转。

如图4和图5所示，进给机构包括主轴箱丝杠15、主轴箱电机7-3、主轴箱导轨18和滑板23，主轴箱丝杠15与主轴箱电机7-3相连，主轴箱导轨18对称置于主轴箱丝杠15的两边，主轴箱丝杠15与主轴箱导轨18相互平行，主轴箱丝杠15上套有丝杠螺母16，主轴箱丝杠15通过丝杠螺母16移动滑板23，滑板23上至少装有两个滑块19，滑块19可分别沿主轴箱导轨18滑动，滑板23固接于主轴箱4。主轴箱丝杠15的两端分别通过轴承安装在摆轴6内，摆轴6内设有对应的轴承座21。这样，主轴箱4就可以沿摆轴6作Z轴方向的移动。摆轴6上还装有光栅尺20以测量主轴箱4的沿Z轴方向的进给量。光栅尺20包括静尺25和读数头(图中未示出)，静尺25安装在摆轴6上，读数头安装在滑块19上。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种五轴联动叶片加工中心，包括床身、安装在所述床身上的转台、可沿所述床身移动的拖板、可沿所述拖板移动的立柱、摆动机构和主轴箱，其特征在于：所述摆动机构包括摆轴和摆轴驱动机构，所述摆轴安装在所述立柱上，所述摆轴驱动机构置于所述立柱内，所述立柱上设有可供所述摆轴摆动的弧形轨道，所述摆轴内设有移动所述主轴箱的进给机构，所述主轴箱安装在所述摆轴上并可沿所述摆轴移动。

2.根据权利要求1所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：所述摆轴驱动机构包括摆轴电机、与所述摆轴电机连接的减速箱、减速箱输出小齿轮、扇形齿轮和驱动所述摆轴的驱动轴，所述减速箱输出小齿轮与所述扇形齿轮相啮合，所述驱动轴与所述立柱之间设有轴承，所述驱动轴与所述轴承内圈之间为静配合，所述扇形齿轮固定在所述驱动轴上或所述轴承内圈上，所述驱动轴与所述摆轴相连。

3.根据权利要求2所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：所述摆轴驱动机构还包括角位移传感器，所述角位移传感器安装在所述立柱内，所述角位移传感器与所述驱动轴相连。

4.根据权利要求1或2所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：所述摆轴上设有活动块，所述活动块置于所述弧形轨道内并可沿所述弧形轨道滑动。

5.根据权利要求1或2所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：所述进给机构包括主轴箱丝杠、主轴箱电机、主轴箱导轨和滑板，所述主轴箱丝杠与所述主轴箱电机相连，所述主轴箱导轨对称置于所述主轴箱丝杠的两边，所述主轴箱丝杠与所述主轴箱导轨相互平行，所述主轴箱丝杠通过丝杠螺母移动所述滑板，所述滑板上至少装有两个滑块，所述滑块可分别沿所述主轴箱导轨滑动，所述滑板固接于所述主轴箱。