CN101380717A - 一种双滑块驱动连杆机构的可斜向加工的机床模块结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双滑块驱动连杆机构的可斜向加工的机床模块结构，通过滑块驱动控制装置A和滑块驱动控制装置B分别控制滑块A和滑块B上下移动，滑块A和滑块B之间设置有连杆平台，连杆平台上设置有直线导轨，主轴滑枕通过直线导轨可在连杆平台上移动，主轴滑枕的工作端安装有机床主轴。本发明的机床模块结构可方便使机床主轴处于不同的斜向加工位置，刀具的进给运动无需插补，可大大简化控制系统，同时本发明的模块结构具有可重构功能。

Description

一种双滑块驱动连杆机构的可斜向加工的机床模块结构
技术领域
本发明属于机加工设备技术领域，涉及一种可重构的机床模块结构，具体涉及一种双滑块驱动连杆机构的可斜向加工的机床模块结构。
背景技术
在零件的切削加工中，若要实现任意角度方向的孔和面加工，就需要在四坐标或五坐标联动数控机床上进行。现有的四坐标和五坐标数控机床结构多数是以X、Y、Z直角坐标运动为基础，附加一个或两个回转运动，主要实现镗、铣、钻等加工功能。如有的机床结构是在工件侧(工作台)有两个相互垂直的回转运动，通过工作台的两个回转运动自由度，调整将要加工的孔或面与机床的某个直线运动坐标方向垂直或一致，就可以方便的实现该方向的孔或平面加工，无需插补运动，但是这种结构的工作台侧自由度过多，零件加工重量(承载能力)和加工尺寸受到一定限制；还有的机床结构是在工件侧只有一个回转或没有回转运动自由度，若要实现任意方向的钻孔或镗孔加工，往往需要两个移动坐标的插补运动(刀具走斜直线)才能实现，众所周知，插补运动导致机床的多坐标联动数控系统复杂，而且价格非常昂贵，使加工成本很高。
美国密西根大学开发了一种具有拱形模块结构可重构机床采用回转导轨盘方式，改变机床主轴倾斜方向，从而避免了插补运动，简化了数控系统，可方便实现斜孔和斜向平面加工，但这种结构较为庞大，主轴沿垂直方向的位置调整不方便；而且机床主轴滑枕处于一侧悬伸状态，影响机床的整体刚性；另外该机构的驱动丝杠太长，且处于悬伸状态，使其驱动不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种双滑块驱动连杆机构的可斜向加工的机床模块结构，解决了现有的可斜向加工机床模块结构庞大、整体刚性不好、驱动不方便等问题。
本发明所采用的技术方案是，一种双滑块驱动连杆机构的可斜向加工的机床模块结构，包括滑块A、滑块B以及驱动滑块作垂直运动的滑块驱动控制装置，滑块A和滑块B之间设置有连杆平台，连杆平台的一端与滑块A以平面铰连接，连杆平台的另一端与连杆以平面铰连接，连杆与滑块B以平面铰连接；连杆平台上设置有直线导轨，直线导轨上设置有由滑枕驱动装置驱动的主轴滑枕，使主轴滑枕通过直线导轨在连杆平台上移动，实现主轴进给运动，主轴滑枕的工作端安装有加工主轴。
本发明的可斜向加工机床模块结构，结构简单，避免使用传统的圆形(环形)导轨，重量轻，设计制造简单；驱动方便，通过两个滑块可直接控制刀具姿态及刀具的上下位置；采用连杆机构，结构件的受力合理，结构刚性好。
附图说明
图1是本发明加工机床模块结构的原理示意图；
图2是本发明模块结构实施例之一的结构示意图，其中a是面向刀具的结构图，b是a的后视图；
图3是本发明模块结构实施例之一的主轴滑枕处于三种不同加工状态的工作示意图，其中a主轴滑枕实现斜向上方加工功能，b主轴滑枕实现水平加工功能，c主轴滑枕实现斜向下方加工功能；
图4是本发明的模块结构实施例之二的结构示意图；
图5是本发明应用实施例之一示意图；
图6是本发明的应用实施例之二示意图；
图7是本发明的应用实施例之三示意图；
图8是本发明的应用实施例之四示意图；
图9是本发明的应用实施例之五示意图。
图中，1.立柱导轨A，2.滑块A，3.机床主轴，4.主轴滑枕，5.直线导轨，6.连杆平台，7.连杆，8.滑块B，9.侧板，10.丝杠A，11.底板；12.顶板；13.工件，14.平移工作台，15.平移床身；16.回转工作台，17.立柱床身，18.立柱滑座，19.丝杠B，20.立柱导轨B，21.底座，22.滑座回转台，23.回转台底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1为本发明机床模块结构的工作原理图，滑块A 2带动连杆平台6的一端做上下移动，滑块B 8带动连杆7做上下移动，连杆平台6分别与滑块A 2和连杆7以平面铰连接，这样当滑块A 2和滑块B 8分别沿各自的立柱导轨上下移动时，使连杆平台6的倾角发生变化，以满足连杆平台6上的主轴滑枕4的斜向加工。另外，在主轴滑枕4姿态调整后，保持连杆平台6的倾角不变，同时上下移动滑块A 2和滑块B 8，以便机床主轴3上的刀具接近工件。
图2为本发明的机床模块结构的一种实施例的结构示意图，包括由侧板9、底板11、顶板12组成的门形立柱；在门形立柱的前工作面上竖直设置立柱导轨A 1和驱动丝杠A 10(也可以是其它直线运动驱动机构)，组成滑块驱动控制装置A；在门形立柱的后工作面上竖直设置立柱导轨B 20和丝杠B19(也可以是其它直线运动驱动机构)，组成滑块驱动控制装置B。滑块A 2在门形立柱的前工作面上，由丝杠A 10驱动可沿立柱导轨A 1上下移动；滑块B 8在门形立柱后工作面上，由丝杠B 19驱动可沿立柱导轨B 20上下移动。滑块A 2和滑块B 8之间设置有连杆平台6，滑块A 2与连杆平台6的一端以平面铰连接，滑块B 8通过连杆7以平面铰连接，连杆7与连杆平台6的另一端以平面铰连接。连杆平台6上设置有直线导轨5，直线导轨5上设置有主轴滑枕4，在主轴滑枕4的工作端安装有机床主轴3，主轴滑枕4的另一端设置有滑枕驱动装置，由驱动装置单独控制主轴滑枕4在连杆平台6上移动，来实现机床主轴3的进退工作。
图2的本发明实施例之一的模块结构，由连杆平台6与连杆7构成了双连杆结构，配合滑块A 2和滑块B 8的垂直移动，可使机床无须数控插补就可实现任意方向孔的钻、镗、铰、扩、攻丝加工及任意方向斜平面的铣削加工，结构简单、重量轻；采用门形(框形)立柱结构，可提高模块结构的整体刚性；采用双丝杠驱动可保证滑块运动的平稳性。
图3分别为本发明实施例之一的模块结构(隐含立柱侧板)的主轴滑枕在三种不同加工状态的工作示意图。图3a中，当滑块A 2向上运动，滑块B 8向下运动时，连杆平台6做顺时针转动，使主轴滑枕4的加工轴线斜向上方；图3b中，调整滑块A 2和滑块B 8的上下位置，可使主轴滑枕4的加工轴线处于水平加工姿态；图3c中，当滑块A 2向下运动，滑块B 8向上运动时，连杆平台6做逆时针转动，使主轴滑枕4的加工轴线斜向下方。控制滑块A 2和滑块B 8的上下位移量，可以使主轴滑枕4及机床主轴3处于不同的斜向加工位置和姿态。
图4的本发明实施例之二的模块结构，由连杆平台6与连杆7构成了双连杆机构，配合滑块A 2和滑块B 8的垂直移动，可使机床无须数控插补就可实现任意方向孔的钻、镗、铰、扩、攻丝加工及任意方向斜平面的铣削加工，结构简单、重量轻；双连杆机构放置在立柱的一侧，滑块A2和滑块B8用一个丝杠10驱动，这种采用一个丝杠驱动滑块的方式，不存在丝杠同步问题，传动简单；双连杆机构放置在立柱的一侧，可以实现大角度斜向加工，不存在图2结构中连杆平台受立柱顶板的限制。
本发明的机床模块结构可作为机床的可重构功能模块，在具体应用时，可作以下功能的组合，适应多方面的需要：
在具有矩形工作台的机床上应用，图5为本发明模块结构作为模块单元应用实施例一示意图，当工件13在平移工作台14带动下，沿平移床身15移动时，可以加工面向刀具侧的不同位置、不同方向的孔或斜平面，这时刀具在主轴滑枕4带动下，沿连杆平台6仅做直线进给运动，无需插补运动。
图6是本发明模块结构作为模块单元应用实施例二示意图，为了加工工件13上两侧斜面上的孔，在回转工作台16下安装滑座回转台22，当加工完成一侧斜面上的孔后，滑座回转台转180°可实现工件13上另外一侧斜面上的孔加工。
图7为本发明模块单元应用实施例三示意图，为了提高生产率(满足加工节拍需要)，在图6的基础上，再增加一组本发明模块单元，通过两组装置的主轴滑枕4同时对工件13两侧斜面上的孔进行加工，可将生产效率提高一倍，这时也省去滑座回转台22。
在具有圆形工作台的机床上应用，图8为本发明模块结构作为模块单元应用实施例四的示意图，当工件13在回转工作台16带动下，可以加工工件13周围的不同位置、不同方向的孔。这时刀具在主轴滑枕4带动下，沿连杆平台6仅做直线进给运动，无需插补运动。
图9为本发明装置作为模块单元应用实施例五示意图，在图8实施例的基础上，将本发明装置固定在立柱滑座18上，立柱滑座18可在立柱床身17上移动，即可加工工件13上的斜平面。
本发明的模块结构结构简单，容易控制，可方便使机床主轴处于不同的斜向加工位置，刀具的进给运动无需插补，可大大简化控制系统，作为一个机床功能模块来使用，适用于不同机床结构中。

Claims (3)

1.一种双滑块驱动连杆机构的可斜向加工的机床模块结构，其特征在于，包括滑块A(2)、滑块B(8)以及驱动滑块作直线运动的滑块驱动控制装置，所述的滑块A(2)和滑块B(8)之间设置有连杆平台(6)，连杆平台(6)的一端与滑块A(2)以平面铰连接，连杆平台(6)的另一端与连杆(7)以平面铰连接，连杆(7)与滑块B(8)以平面铰连接；连杆平台(6)上设置有直线导轨(5)，直线导轨(5)上设置有由滑枕驱动装置驱动的主轴滑枕(4)，使主轴滑枕(4)通过直线导轨(5)在连杆平台(6)上移动，实现主轴进给运动，主轴滑枕(4)的工作端安装有加工主轴(3)。
2、根据权利1要求所述的机床模块结构，其特征在于，所述的滑块驱动控制装置由立柱导轨及直线运动驱动机构组成。
3、根据权利1要求所述的机床模块结构，其特征在于，所述的滑块驱动控制装置包括驱动滑块A(2)的滑块驱动控制装置A和驱动滑块B(8)的滑块驱动控制装置B，所述的滑块驱动控制装置A由立柱导轨A(1)及立柱导轨A(1)上设置的丝杠A(10)或其它直线运动驱动机构组成，所述的滑块驱动控制装置B由立柱导轨B(20)及立柱导轨B(20)上设置的丝杠B(19)或其它直线运动驱动机构组成。
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Application publication date: 20090311

Assignee: SHANDONG YONGHUA MACHINERY CO., LTD.

Assignor: Xi'an University of Technology

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Denomination of invention: Machine tool modular construction of double link slider driven linkage mechanism capable of angularly processing

Granted publication date: 20100609

License type: Exclusive License

Record date: 20120929

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Granted publication date: 20100609

Termination date: 20130903