CN103722390B - 立式五轴联动机床 - Google Patents

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Abstract

一种立式五轴联动机床,包括飞檐式龙门架、摆动输入电机(21)、摆动减速器(22)、电主轴夹头(9)和电主轴(8);摆动减速器(22)设置在滑枕(7)内并与滑枕(7)螺栓连接,摆动输入电机(21)通过联轴器连接摆动减速器(22);摆动减速器(22)为蜗轮蜗杆结构,蜗轮轴为空心输出轴(24),蜗杆通过联轴器连接摆动输入电机(21);电主轴夹头(9)后端通过涨紧套(23)连接蜗轮空心输出轴(24),电主轴夹头(9)前端通过轴承安装在滑枕(7)上。本发明机床刚度比传统的串联机床提高了4倍以上,消除了摆动电机和电主轴之间的连接间隙,提高了摆动精度,可以实现10000转/分钟以上对钢材的高效加工,其刚度、精度、加工速度的综合性能比目前国内外机床有大幅度的提升。

Description

立式五轴联动机床
技术领域
本发明涉及一种机床,具体涉及一种立式五轴联动机床。
背景技术
五轴联动机床是加工空间复杂曲面的有效装备,由于五轴联动机床有5个运动轴,相对于3个轴的加工中心而言,刚度低、误差积累大;为了克服刚度不足的缺陷,国内外设计了众多的五轴联动构型,这些五轴联动构型按结构类型,可以分为:并联、混联、串联三大类型。
并联五轴联动机床,目前普遍存在机床占地大,而加工空间小的缺陷;且其杆件的球铰链加工困难、刚度低、转动角度小等缺陷。
现有的串联结构五轴联动机床,由于力臂长,机床刚度差,普遍采用加大结构尺寸的方法来弥补刚度不足,增加了机床体积和成本。
混联五轴联动机床,采用并联结构部件和传统的串联结构组成的机床,相对于目前的串联五轴联动机床,可以提高刚度,但存在其它一些不足,如申请号为200810196596.1的龙门式混联五轴联动机床,包括由机床底座、立柱、横梁构成的龙门式机床架,机床底座上安装有可沿X轴移动的水平滑台,横梁上安装有可沿Y轴移动的垂直滑台,垂直滑台上通过可沿Z轴移动和旋转的转动机构安装有刀架,刀架左边安装有左电机、左减速器、左圆锥齿轮,左电机通过左减速器驱动连接左圆锥齿轮,刀架右边安装有右电机、右减速器、右圆锥齿轮和系杆,右电机通过右减速器驱动连接系杆,系杆上安装连接行星齿轮和刀具,行星齿轮与左圆锥齿轮和右圆锥齿轮啮合。但是采用上述结构的龙门式混联五轴联动机床,其双自由度回转工作台绕固定轴摆动半径大,存在由制造误差所产生的摆动误差偏大的不足。申请号为200810196595.7的并联刀头的混联机床,包括由机床底座、立柱、横梁构成的龙门式机床架,机床底座上安装有可沿X轴移动的水平滑台,横梁上安装有可沿Y轴移动的垂直滑台,垂直滑台上安装有可沿Z轴垂直移动的刀架,水平滑台上安装有可产生Z轴移动的回转工作台,刀架左边安装有左电机、左减速器、左圆锥齿轮,左电机通过左减速器驱动连接左圆锥齿轮,刀架右边安装有右电机、右减速器、右圆锥齿轮和系杆,右电机通过右减速器驱动连接系杆,系杆上安装连接行星齿轮和刀具,行星齿轮与左圆锥齿轮和右圆锥齿轮啮合。采用这种结构的并联刀头的混联机床,虽然机床刚度高,但刀具的切削运动要通过1对圆锥齿轮实现,由于圆锥齿轮传动的特点限制,难以获得10000转/分钟以上的切削速度。总之,现有的五轴联动机床结构,在机床刚度、加工精度、工作空间、切削速度、制造成本等方面的综合性能尚未完全满足金属切削要求。要提升我国的制造业水平,必须研发新结构的五轴联动机床。
发明内容
本发明的目的是提供一种立式五轴联动机床,本发明提高机床刚度和加工精度,摆动精度高,加工方便,降低机床成本。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的,立式五轴联动机床,包括底座、两个立柱、一个横梁构成的龙门式机床架以及电主轴夹头、电主轴,电主轴上安装刀具;
底座上设有X轴移动电机、丝杆螺母机构和回转工作台,回转工作台通过丝杆螺母设置在底座上,X轴移动电机驱动丝杆螺母运动,丝杆螺母的螺母进而带动回转工作台沿底座的X轴产生移动,回转工作台带动回转工作台上的工件绕Z轴做360°旋转运动;
横梁两端伸出立柱外,横梁上设有横梁移动电机、滚珠丝杆和垂直拖板,横梁移动电机设置在立柱外侧的横梁上,垂直拖板通过垂直拖板移动副设置在横梁上,横梁移动电机通过滚珠丝杆驱动垂直拖板做Y轴移动;
垂直拖板上设有Z轴移动电机、滚珠丝杆和滑枕,滑枕通过滑枕移动副设置在垂直拖板上, Z轴移动电机通过滚珠丝杆驱动滑枕做Z轴移动;
滑枕内设有摆动减速器,摆动减速器与滑枕螺栓连接,摆动减速器包括箱体和箱体内的蜗轮蜗杆机构,箱体上通过摆动法兰设有摆动输入电机,蜗杆两端通过轴承设置在箱体上,蜗杆一端通过联轴器连接摆动输入电机电机轴,蜗轮上设有空心输出轴,空心输出轴通过轴承设置在箱体上,空心输出轴与摆动输入电机的电机轴垂直设置;
电主轴夹头通过左轴承和右轴承设置在滑枕上,电主轴夹头前端伸出滑枕外并安装电主轴,电主轴与电主轴夹头垂直设置,电主轴夹头后端伸入滑枕内设置在空心输出轴的孔内并通过涨紧套夹紧。
所述电主轴夹头周围的滑枕上设有孔,孔中设有紧定固定元件,紧定固定元件的孔中设置螺栓连接摆动减速器与滑枕。
所述电主轴夹头为变轴径结构,电主轴夹头后端直径小于电主轴夹头前端直径。
所述左轴承和右轴承之间的电主轴夹头前端穿套有隔套。
所述滑枕上设有端盖,端盖和所述右轴承接触,端盖上设有密封圈。
所述电主轴夹头后端尾部端面加工有孔,孔中设有设有连接轴,连接轴上设有角度传感器。
所述蜗轮为空心结构,蜗轮端面加工螺栓孔,螺栓孔均匀布置,蜗轮与空心输出轴螺栓连接。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
第一,刚度高。1)本发明采用了飞檐式龙门短力臂设计,采用飞檐龙门结构,将电机、轴承座、联轴器安置在龙门的飞檐部分,从而大幅度减少两立柱之间的跨度,通过有限元分析,采用这一举措,可以提高刚度60%,便于对钢这类的硬质材料进行高速切削加工。2)本发明通过设计一新型的摆动轴支撑结构,实现摆动刀头支撑刚度的提高,具体为,摆动减速器为蜗轮蜗杆结构,其运动输出端——蜗轮空心,且端面有均布的螺栓孔,设计一空心输出轴,通过螺栓孔将两者连接在一起,空心输出轴通过轴承安装在减速器的箱体上,电主轴夹头的后端插入空心输出轴的孔内,并通过涨紧套连接在一起,这样,可以实现电主轴夹头和减速器输出的无间歇连接,提高了摆动精度。且摆动输入电机和摆动减速器的运动输出成垂直,可以缩短摆动减速器的安装尺寸,提高刚度,电主轴夹头的轴采用变轴径结构,其承受弯矩的轴径高于插入蜗轮空心轴内的轴径,电主轴夹头承受弯矩的轴径通过轴承固定在滑枕上,以承受弯矩,这样,大幅度提高了电主轴夹头的抗弯性能。3)横梁安置在两个立柱上,横梁的两端长于两个立柱之间的跨距,确保垂直拖板的中心可以向两端移至两个立柱的边距10mm以内的地方,这样,在加工同样的工件前提下,可以最大限度的减小两个立柱之间的跨度,且立柱主要承受压应力,经过计算机有限元计算,这样的设计,比通常的做法,即两个立柱的边沿位于横梁的两端,刚度可以提高60%以上。总之,通过上述措施,机床刚度提高约4倍左右。
第二,摆动精度高。目前减速器运动输出和其他部件连接的方式常为键连接或端面螺栓孔连接;由于键连接的间隙会影响运动输出精度,而端面采用螺栓孔,其结构的限制会影响电主轴夹头前端左轴承、右轴承处直径的增加,不利于电主轴夹头抗弯强度的提高,故设计了摆动机构消除间歇结构,其原理为:蜗轮蜗杆减速器的蜗轮为空心结构,且端面有均布的螺栓孔,空心结构的空心输出轴过螺栓孔和蜗轮连接,空心输出轴两端安装轴承、垫片等固定在减速器的箱体内,电主轴夹头后端安装在摆动减速器的空心输出轴的孔内,涨紧套将电主轴夹头后端和空心输出轴连接在一起,这样实现了电主轴夹头和摆动减速器的无间歇连接,且便于增加承受弯矩处的直径而不影响各零件的装配。由于电主轴夹头的轴通过涨紧套和蜗轮的空心输出轴连接,避免了传统的键连接所产生的间隙,提高了传动精度。
第三,加工方便。由于滑枕工件大,受其结构限制,其内部的安装面难以加工,故在生产实践的基础上,设计了紧定固定元件,由于滑枕表面的孔比其内安装面要便于加工,紧定固定元件加工方便,这样降低了加工难度和加工成本,其原理为:紧定固定元件安装在滑枕的孔内,垫片安装在螺栓上,螺栓安装在紧定固定元件的孔内,并和摆动减速器联结,实现摆动减速器在滑枕的定位和固定。通过在滑枕上设计紧定固定元件,以固定安装摆动减速器,而无须直接在滑枕上加工安装摆动减速器的精基准平面,减少加工难度,实现成本的控制。
第四,成本低。电主轴夹头的轴通过涨紧套和蜗轮的空心轴连接, 便于在电主轴夹头的轴上安装尺寸较小的编码器,降低了传感器的成本。直接在滑枕上加工安装摆动减速器的精基准平面,减少加工难度,实现成本的控制。
第五,通过上述设计,机床刚度比传统的串联机床提高了4倍以上,计算机有限元仿真和实测均证实了上述结论;本结构消除了摆动电机和电主轴之间的连接间隙,提高了摆动精度;此机床可以实现10000转/分钟以上对钢材的高效加工,其刚度、精度、加工速度的综合性能比目前国内外机床有大幅度的提升。
附图说明
图1是本发明立式五轴联动机床的结构示意图;
图2是本发明立式五轴联动机床的滑枕、摆动减速器、电主轴夹头的连接结构示意图;
图3是本发明立式五轴联动机床的摆动减速器和编码器连接的示意图;
图4是本发明立式五轴联动机床的摆动减速器的内部结构示意图;
图5是本发明立式五轴联动机床的摆动减速器与电主轴夹头的连接结构示意图;
图中:1底座,2立柱,3横梁移动电机,4横梁,5滚珠丝杆,6垂直托板,7滑枕,8电主轴,9电主轴夹头,10刀具,11工件,12回转工作台,19隔套,20左轴承,21摆动输入电机,22摆动减速器,23涨紧套,24空心输出轴,25电主轴夹头后端,26紧定固定原件,27垫片,28螺栓,29端盖,30密封圈,40连接轴,41角度传感器,51右轴承,101摆动法兰,102联轴器,103轴承,104蜗杆,105蜗轮,108箱体,109端盖,112轴承。
具体实施方式
下面结合实例的具体实施方式对本发明作进一步的解释。
立式五轴联动机床,包括底座1、两个立柱2、一个横梁4构成的龙门式机床架以及电主轴夹头9、电主轴8,电主轴8上安装刀具。
底座1上设有X轴移动电机、丝杆螺母机构和回转工作台12,回转工作台12通过丝杆螺母设置在底座1上,X轴移动电机驱动丝杆螺母运动,丝杆螺母的螺母进而带动回转工作台12沿底座1的X轴产生移动,回转工作台12带动回转工作台12上的工件11绕Z轴做360°旋转运动。
横梁4两端伸出立柱2外构成飞檐式龙门结构,横梁4上设有横梁移动电机3、滚珠丝杆5和垂直拖板6,横梁移动电机3设置在立柱2外侧的横梁4飞檐上,垂直拖板6通过垂直拖板移动副设置在横梁2上,横梁移动电机3通过滚珠丝杆5驱动垂直拖板6做Y轴移动。
垂直拖板6上设有Z轴移动电机、滚珠丝杆和滑枕7,滑枕7通过滑枕移动副设置在垂直拖板6上, Z轴移动电机通过滚珠丝杆驱动滑枕7做Z轴移动。
滑枕7内设有摆动减速器,摆动减速器与滑枕7螺栓连接,摆动减速器22包括箱体108和箱体内的蜗轮蜗杆机构,箱体108上通过摆动法兰101设有摆动输入电机21,蜗杆104两端通过轴承103设置在箱体108上,蜗杆104一端通过联轴器102连接摆动输入电机21电机轴,蜗轮105上设有空心输出轴24,空心输出轴24通过轴承106、112设置在箱体上,空心输出轴24与摆动输入电机21的电机轴垂直设置。
电主轴夹头9通过左轴承20和右轴承51设置在滑枕7上,电主轴夹头9前端伸出滑枕7外并安装电主轴8,电主轴8与电主轴夹头9垂直设置,电主轴夹头9后端伸入滑枕7内设置在空心输出轴24的孔内并通过涨紧套23夹紧。
电主轴夹头9周围的滑枕7上设有孔,孔中设有紧定固定元件26,紧定固定元件26的孔中设置螺栓连接摆动减速器22与滑枕7。
电主轴夹头9为变轴径结构,电主轴夹头9后端直径小于电主轴夹头9前端直径。
左轴承20和右轴承51之间的电主轴夹头9前端穿套有隔套19。
滑枕7上设有端盖29,端盖29和所述右轴承51接触,端盖29上设有密封圈30。
电主轴夹头后端25尾部端面加工有孔,孔中设有连接轴40,连接轴40上设有角度传感器41。
蜗轮105为空心结构,蜗轮端面加工螺栓孔,螺栓孔均匀布置,蜗轮105与空心输出轴24螺栓连接。
如图1、2、3、4、5所示,两个立柱2安装在机床底座1上;回转工作台12通过丝杆螺母连接在机床底座1上,安装在机床底座1上的X轴移动电机驱动丝杆螺母运动,丝杆螺母的螺母带动回转工作台12沿机床底座1的x轴产生移动,回转工作台12带动工件11绕Z轴做360°旋转;横梁4安置在两个立柱2上,构成飞檐式龙门结构,横梁移动电机3安装在横梁向外的飞檐部位;横梁移动电机3通过滚珠丝杆5驱动垂直拖板6做Y轴的移动,垂直拖板6上安装Z轴移动电机,Z轴移动电机通过滚珠丝杆驱动滑枕7做Z轴的移动;紧定固定元件26安装在滑枕7的孔内,垫片安装在螺栓28上,螺栓28安装在紧定固定元件26的孔内,并和摆动减速器22联结,实现摆动减速器22在滑枕7的定位和固定;电主轴夹头9前端安装电主轴8,电主轴8上安装刀具10,电主轴夹头9后端25的直径小于前端安装轴承部位的直径,且电主轴夹头后端25安装在摆动减速器22的空心输出轴24的孔内,涨紧套23将电主轴夹头后端25和空心输出轴24连接在一起;电主轴夹头9前端安装左轴承20、隔套19、右轴承51,隔套19安装左轴承20和右轴承51之间,并套在电主轴夹头9上;端盖29上有密封圈30,端盖29安装在滑枕7上,并和右轴承51接触;摆动输入电机21固定在摆动法兰101上,摆动输入电机21通过联轴器102和蜗杆104连接,蜗杆两端安装轴承103,蜗杆104驱动蜗轮105运动,蜗轮105为空心结构,且端面有均布的螺栓孔,空心输出轴24为空心结构,且通过螺栓孔和蜗轮105连接,空心输出轴24两端安装轴承106,端盖109和轴承106接触。连接轴40安装在电主轴夹头后端25上,连接轴40上安装角度传感器41。
立式五轴联动机床运动原理:两个立柱2安装在机床底座1上;回转工作台12通过丝杆螺母连接在机床底座1上,安装在机床底座1上的X轴移动电机驱动丝杆螺母运动,丝杆螺母的螺母带动回转工作台12沿机床底座1的x轴产生移动,回转工作台12带动工件11绕Z轴做360°旋转;横梁4安置在两个立柱2上,构成飞檐式龙门结构,横梁移动电机3安装在横梁向外的飞檐部位;横梁移动电机3通过滚珠丝杆5驱动垂直拖板6做Y轴的移动,垂直拖板6上安装Z轴移动电机,Z轴移动电机通过滚珠丝杆驱动滑枕7做Z轴的移动;摆动输入电机21通过联轴器连接在摆动减速器22上,涨紧套23将电主轴夹头后端25和空心输出轴24连接在一起,电主轴夹头9前端安装电主轴8,电主轴8上安装刀具10,这样,电主轴8驱动刀具10做高速切削运动,摆动输入电机21通过摆动减速器22驱动电主轴8摆动,从而实现刀具10的摆动。
立式五轴联动机床增强刚度原理:(1)飞檐龙门短力臂结构   横梁4安置在两个立柱2上,横梁4的两端长于两个立柱之间的跨距,确保垂直拖板6的中心可以向两端移至两个立柱的边距10mm以内的地方,这样,在加工同样的工件前提下,可以最大限度的减小两个立柱之间的跨度,且立柱主要承受压应力,经过计算机有限元计算,这样的设计,比通常的做法,即两个立柱的边沿位于横梁4的两端,刚度可以提高60%以上。(2)短力臂摆动机构  摆动减速器22的运动输入输出成90°,这样摆动刀头在滑枕7在X轴方向上的安装尺寸就大幅度减小,受力的力臂短,刚度高。(3)弯矩、转矩分别传递原理   电主轴夹头9后端插入到摆动减速器22的输出端——空心输出轴24, 并通过涨紧套23实现两者的连接,这样摆动减速器22输出的摆动力矩就传递到电主轴夹头9,电主轴夹头9后端的直径受空心输出轴24的内径限制;而承受弯矩的电主轴夹头9前端,由于这部分的直径相对于后端直径有大幅度的增加,抗弯能力得到增强,经过计算,直径增加1倍,抗弯能力提高约4倍左右。
立式五轴联动机床摆动机构定位原理:由于滑枕7工件大,受其结构限制,其内部的安装面难以加工,故,在生产实践的基础上,设计了紧定固定元件,由于滑枕7表面的孔比其内安装面要便于加工,紧定固定元件加工方便,这样降低了加工难度和加工成本,其原理为:紧定固定元件26安装在滑枕7的孔内,垫片安装在螺栓28上,螺栓28安装在紧定固定元件26的孔内,并和摆动减速器22联结,实现摆动减速器22在滑枕7的定位和固定。
立式五轴联动机床摆动机构消除间歇原理:目前减速器运动输出和其他部件连接的方式常为键连接或端面螺栓孔连接;由于键连接的间隙会影响运动输出精度,而端面采用螺栓孔,其结构的限制会影响电主轴夹头9前端左轴承20、右轴承51处直径的增加,不利于电主轴夹头9抗弯强度的提高,故设计了摆动机构消除间歇结构,其原理为:蜗轮蜗杆减速器的蜗轮105为空心结构,且端面有均布的螺栓孔,空心结构的空心输出轴24过螺栓孔和蜗轮连接,空心输出轴24两端安装轴承106、垫片等固定在减速器的箱体108内,电主轴夹头后端25安装在摆动减速器22的空心输出轴24的空内,涨紧套23将电主轴夹头后端25和空心输出轴24连接在一起,这样实现了电主轴夹头9和摆动减速器22的无间歇连接,且便于增加承受弯矩处的直径而不影响各零件的装配。
本发明刚度高。采用飞檐式龙门短力臂设计,采用飞檐龙门结构,将电机、轴承座、联轴器安置在龙门的飞檐部分,从而大幅度减少两立柱之间的跨度,通过有限元分析,采用这一举措,可以提高刚度60%,便于对钢这类的硬质材料进行高速切削加工。本发明通过设计一新型的摆动轴支撑结构,实现摆动刀头支撑刚度的提高,具体为,摆动减速器为蜗轮蜗杆结构,其运动输出端——蜗轮空心,且端面有均布的螺栓孔,设计一空心输出轴,通过螺栓孔将两者连接在一起,空心输出轴通过轴承安装在减速器的箱体上,电主轴夹头的后端插入空心输出轴的孔内,并通过涨紧套连接在一起,这样,可以实现电主轴夹头和减速器输出的无间歇连接,提高了摆动精度。且摆动输入电机和摆动减速器的运动输出成垂直,可以缩短摆动减速器的安装尺寸,提高刚度,电主轴夹头的轴采用变轴径结构,其承受弯矩的轴径高于插入蜗轮空心轴内的轴径,电主轴夹头承受弯矩的轴径通过轴承固定在滑枕上,以承受弯矩,这样,大幅度提高了电主轴夹头的抗弯性能。在滑枕内设计一新型、蜗轮蜗杆传动、蜗轮空心轴输出结构的减速器,电主轴夹头的轴通过涨紧套和蜗轮的空心轴连接,以传递摆动力矩;电主轴夹头的轴采用变轴径结构,其承受弯矩的轴径高于插入蜗轮空心轴内的轴径,支撑电主轴夹头头部轴径的轴承固定在滑枕上,以承受弯矩;这样设计的优点:A电主轴夹头尾部的直径和蜗轮的空心轴相配合,在涨紧套的作用下,两者连接在一起,实现转矩的传递;电主轴夹头头部的直径大于尾部的直径,且和轴承相配合,并固定在滑枕上,电主轴夹头头部承受弯矩,由于此处的直径大,提高了抗弯强度。B. 电主轴夹头尾部的直径和蜗轮的空心轴相配合,在涨紧套的作用下,两者连接在一起,以传递摆动力矩, 避免了传统的键连接所产生的间隙,提高了传动精度。C. 所设计的具有空心输出轴、蜗轮蜗杆减速器结构,输入电机通过联轴器和蜗杆连接,由于摆动电机的轴线和减速器的输出成90度,减少了摆动结构的力臂长度,提高了刚度。D.在电主轴夹头的尾部端面加工一小孔,并在孔内安置小直径的编码器连接轴,并在其上安装编码器,这样的结构便于选用尺寸较小的编码器,降低了传感器的成本。  
本发明摆动精度高。目前减速器运动输出和其他部件连接的方式常为键连接或端面螺栓孔连接;由于键连接的间隙会影响运动输出精度,而端面采用螺栓孔,其结构的限制会影响电主轴夹头前端左轴承、右轴承处直径的增加,不利于电主轴夹头抗弯强度的提高,故设计了摆动机构消除间歇结构,其原理为:蜗轮蜗杆减速器的蜗轮为空心结构,且端面有均布的螺栓孔,空心结构的空心输出轴过螺栓孔和蜗轮连接,空心输出轴两端安装轴承、垫片等固定在减速器的箱体内,电主轴夹头后端安装在摆动减速器的空心输出轴的孔内,涨紧套将电主轴夹头后端和空心输出轴连接在一起,这样实现了电主轴夹头和摆动减速器的无间歇连接,且便于增加承受弯矩处的直径而不影响各零件的装配。由于电主轴夹头的轴通过涨紧套和蜗轮的空心输出轴连接,避免了传统的键连接所产生的间隙,提高了传动精度。
本发明加工方便。由于滑枕工件大,受其结构限制,其内部的安装面难以加工,故,在生产实践的基础上,设计了紧定固定元件,由于滑枕表面的孔比其内安装面要便于加工,紧定固定元件加工方便,这样降低了加工难度和加工成本,其原理为:紧定固定元件安装在滑枕的孔内,垫片安装在螺栓上,螺栓安装在紧定固定元件的孔内,并和摆动减速器联结,实现摆动减速器在滑枕的定位和固定。通过在滑枕上设计紧定固定元件,以固定安装摆动减速器,而无须直接在滑枕上加工安装摆动减速器的精基准平面,减少加工难度,实现成本的控制。
本发明成本低。电主轴夹头的轴通过涨紧套和蜗轮的空心轴连接, 便于在电主轴夹头的轴上安装尺寸较小的编码器,降低了传感器的成本。
本发明通过上述设计,机床刚度比传统的串联机床提高了4倍以上,计算机有限元仿真和实测均证实了上述结论;本结构消除了摆动电机和电主轴之间的连接间隙,提高了摆动精度;此机床可以实现10000转/分钟以上对钢材的高效加工,其刚度、精度、加工速度的综合性能比目前国内外机床有大幅度的提升。

Claims (7)

1.立式五轴联动机床,包括底座(1)、两个立柱(2)、一个横梁(4)构成的龙门式机床架以及电主轴夹头(9)、电主轴(8),电主轴(8)上安装刀具(10),其特征是:
底座(1)上设有X轴移动电机、丝杆螺母机构和回转工作台(12),回转工作台(12)通过丝杆螺母机构设置在底座(1)上,X轴移动电机通过丝杆螺母机构驱动回转工作台(12)沿底座(1)的X轴产生移动,回转工作台(12)带动回转工作台(12)上的工件(11)绕Z轴做360°旋转运动;
横梁(4)两端伸出立柱(2)外构成飞檐式龙门结构,横梁(4)上设有横梁移动电机(3)、滚珠丝杆(5)和垂直拖板(6),横梁移动电机(3)设置在立柱(2)外侧的横梁(4)飞檐上,垂直拖板(6)通过垂直拖板移动副设置在横梁(4)上,横梁移动电机(3)通过滚珠丝杆(5)驱动垂直拖板(6)做Y轴移动;
垂直拖板(6)上设有Z轴移动电机、滚珠丝杆和滑枕(7),滑枕(7)通过滑枕移动副设置在垂直拖板(6)上, Z轴移动电机通过滚珠丝杆驱动滑枕(7)做Z轴移动;
滑枕(7)内设有摆动减速器,摆动减速器与滑枕(7)螺栓连接,摆动减速器(22)包括箱体(108)和箱体内的蜗轮蜗杆机构,箱体(108)上通过摆动法兰(101)设有摆动输入电机(21),蜗杆(104)两端通过轴承(103)设置在箱体(108)上,蜗杆(104)一端通过联轴器(102)连接摆动输入电机(21)电机轴,蜗轮(105)上设有空心输出轴(24),空心输出轴(24)通过轴承(106)、(112)设置在箱体上,空心输出轴(24)与摆动输入电机(21)的电机轴垂直设置;
电主轴夹头(9)通过左轴承(20)和右轴承(51)设置在滑枕(7)上,电主轴夹头(9)前端伸出滑枕(7)外并安装电主轴(8),电主轴(8)与电主轴夹头(9)垂直设置,电主轴夹头(9)后端伸入滑枕(7)内设置在空心输出轴(24)的孔内并通过涨紧套(23)夹紧。
2.根据权利要求1所述的立式五轴联动机床,其特征是,所述电主轴夹头(9)周围的滑枕(7)上设有孔,孔中设有紧定固定元件(26),紧定固定元件(26)的孔中设置螺栓连接摆动减速器(22)与滑枕(7)。
3.根据权利要求1所述的立式五轴联动机床,其特征是,所述电主轴夹头(9)为变轴径结构,电主轴夹头(9)后端直径小于电主轴夹头(9)前端直径。
4.根据权利要求1所述的立式五轴联动机床,其特征是,所述左轴承(20)和右轴承(51)之间的电主轴夹头(9)前端穿套有隔套(19)。
5.根据权利要求1所述的立式五轴联动机床,其特征是,滑枕(7)上设有端盖(29),端盖(29)和所述右轴承(51)接触,端盖(29)上设有密封圈(30)。
6.根据权利要求1所述的立式五轴联动机床,其特征是,所述电主轴夹头的后端(25)尾部端面加工有孔,孔中设有连接轴(40),连接轴(40)上设有角度传感器(41)。
7.根据权利要求1所述的立式五轴联动机床,其特征是,所述蜗轮(105)为空心结构,蜗轮端面加工螺栓孔,螺栓孔均匀布置,蜗轮(105)与空心输出轴(24)螺栓连接。
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