CN105127819B - 一种五轴并联机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种五轴并联机床，包括机床水平底座和床头，其特征在于该机床还包括第一丝杠导轨系统、第二丝杠导轨系统、第三丝杠导轨系统、水平加工平台机构和主平台机构，床头的工作面与机床水平底座的工作面垂直，所述第一丝杠导轨系统和第二丝杠导轨系统相互垂直布置在机床水平底座工作平面内，水平加工平台机构位于机床水平底座的工作平面中央，且同时与第一丝杠导轨系统和第二丝杠导轨系统连接；所述第三丝杠导轨系统布置在床头的工作面上，主平台机构位于床头的中间，且与第三丝杠导轨系统连接；所述水平加工平台机构包括加工平台，加工平台的下部依次连接有水平第二直线轴承、水平旋转支撑座和水平第一直线轴承。

Description

一种五轴并联机床

技术领域

本发明涉及机械加工制造技术领域，具体是一种五轴并联机床。

背景技术

目前市场上的常见的五轴机床多为串联机床，结构复杂，体积大，而一般并联五轴机床则有加工范围小，运动难以解耦的缺点，使用范围受到约束。专利号为ZL201420418735.1公开了两自由度转动并联机床，其不足之处在于该机床为了实现两自由度的运动同时使用了四个驱动，不仅浪费了电能，而且运动难以实现解耦。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种五轴并联机床，该机床以并联的丝杠导轨机构形成全新的平移和转动自由度，机床的两个平台机构均由平面并联机构进行驱动控制，机床水平底座的工作平面内布置有相互垂直的两组丝杠导轨系统和水平加工平台机构，可实现加工平台的两个平移和一个旋转运动自由度。主平台机构的主轴箱可通过丝杠驱动使主轴箱实现竖直方向运动和绕水平轴的旋转运动自由度。本发明具有结构简单紧凑，易于制造，成本低和运动完全解耦的特点，更适于小型工件的加工。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种五轴并联机床，包括机床水平底座和床头，其特征在于该机床还包括第一丝杠导轨系统、第二丝杠导轨系统、第三丝杠导轨系统、水平加工平台机构和主平台机构，床头的工作面与机床水平底座的工作面垂直，所述第一丝杠导轨系统和第二丝杠导轨系统相互垂直布置在机床水平底座工作平面内，水平加工平台机构位于机床水平底座的工作平面中央，且同时与第一丝杠导轨系统和第二丝杠导轨系统连接；所述第三丝杠导轨系统布置在床头的工作面上，主平台机构位于床头的中间，且与第三丝杠导轨系统连接；

所述水平加工平台机构包括加工平台，加工平台的下部依次连接有水平第二直线轴承、水平旋转支撑座和水平第一直线轴承，所述水平旋转支撑座的上端通过旋转轴与水平第二直线轴承连接，下端通过螺钉与水平第一直线轴承固连；水平第一直线轴承下表面与机床水平底座的上表面平行；

所述第一丝杠导轨系统包括两个第一电机、两个第一联轴器、两个第一丝杠、两个第一轴承座、两个第一旋转支撑座、第一导杆、两个第一导轨、第一直线轴承，所述两个第一丝杠以水平加工平台机构为中心，平行对称布置在机床水平底座的工作面的左右边缘上，每个第一丝杠的前端均通过第一联轴器连接有一个第一电机，第一丝杠的后端连接有一个第一轴承座，第一电机和第一轴承座均固定在机床水平底座上；第一丝杠的内侧均设有一个第一导轨，每个第一导轨上均安装有一个滑块，所述第一旋转支撑座的下部通过螺栓与相应的滑块连接，第一旋转支撑座的侧面与相应的第一丝杠上的丝杠螺母连接；所述第一导杆的左端通过旋转轴与左边第一旋转支撑座的上部连接，第一导杆的右端依次穿过水平第二直线轴承和第一直线轴承，并固定，所述第一直线轴承的下部与右边第一旋转支撑座的上部通过旋转轴进行连接；第一导杆始终平行于机床水平底座的工作面；

所述第二丝杠导轨系统包括一个第二电机、一个第二联轴器、一个第二丝杠、一个第二轴承座、两个第二固定支撑座、一个第二导杆、两个第二导轨；所述第二丝杠垂直于第一丝杠，且布置在机床水平底座的工作面的前边缘上；第二丝杠的右端通过第二联轴器与一个第二电机连接，第二丝杠的左端与一个第二轴承座连接；第二丝杠的内侧以水平加工平台机构为中心，平行对称安装有两个第二导轨，在每个第二导轨上均设有滑块，每个滑块上均连接有一个第二固定支撑座，前边第二固定支撑座的左侧与第二丝杠上的丝杠螺母连接；所述第二导杆的中间穿过水平第一直线轴承，第二导杆的前后两端均通过过盈配合与相应的第二固定支撑座连接，且第二导杆始终平行于机床水平底座的工作面；

所述主平台机构包括第四导杆、两个主平台固定支撑座、主平台旋转支撑座，主平台第一直线轴承、主平台第二直线轴承、主平台和主轴箱；所述第四导杆沿竖直方向置于床头工作面的中央，第四导杆中间穿过主平台第一直线轴承，第四导杆的两端分别连接一个主平台固定支撑座，两个主平台固定支撑座均固定在床头的工作面上；主平台第一直线轴承的底面与床头工作面平行非接触，顶面与主平台旋转支撑座的底部通过螺栓连接，主平台旋转支撑座的顶部通过旋转轴与主平台第二直线轴承的底面连接；主平台第二直线轴承的顶面与主平台连接，主平台为一个过渡连接板，通过该过渡连接板与主轴箱固连；

所述第三丝杠导轨系统与第一丝杠导轨系统的安装形式相同，第三丝杠导轨系统安装在于床头的工作面上，且垂直于机床水平底座的工作面，包括两个第三电机、两个第三联轴器、两个第三丝杠、两个第三轴承座、两个第三旋转支撑座、第三导杆、两个第三导轨和第三直线轴承，两个第三丝杠以主平台机构为中心，沿竖直方向平行对称布置在床头的工作面上，第三丝杠的下端与第三轴承座连接，上端通过第三联轴器与一个第三电机连接；第三电机和第三轴承座均固定在床头的工作面上；第三丝杠的内侧均设有一个第三导轨，每个第三导轨上均安装有一个滑块，所述第三旋转支撑座的下部通过螺栓与相应的滑块连接，第三旋转支撑座的外侧与相应的第三丝杠上的丝杠螺母连接；所述第三导杆的左端通过旋转轴与左边第三旋转支撑座的上部连接，第三导杆的右端依次穿过主平台第二直线轴承和第三直线轴承，并固定，第三导杆和第四导杆均始终平行于床头的工作面。

上述五轴并联机床，所述水平旋转支撑座的上部中心开有水平阶梯孔，水平阶梯孔内安装轴承和旋转轴；水平阶梯孔的周围且位于水平旋转支撑座的上表面对称分布着四个水平通孔，螺栓穿过该水平通孔与水平第一直线轴承连接；所述第一旋转支撑座底部两侧分别对称设有一组第一通孔，在第一旋转支撑座的上表面对称分布有两组第一螺纹盲孔，在第一旋转支撑座的侧面下部设有一组第二螺纹盲孔，且位于一侧底部第一通孔上方；第一旋转支撑座的上部中心设有第一阶梯孔。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：本发明主要由三组丝杠导轨系统组成，其中第一丝杠导轨、第二丝杠导轨带动水平加工平台机构运动，从而实现了水平加工平台机构的三自由度的运动，第三丝杠导轨系统可以实现二自由度的运动，这样本发明五轴并联机床就可以实现五个自由度的运动。在第一丝杠导轨系统中，一个电机运动，那么加工平台可以实现一个旋转运动，当第一丝杠导轨系统中的两个电机同时同向或反向旋转，加工平台就可以实现平动和旋转运动。本发明的第三丝杠导轨系统的两个电机同时驱动，其电机转动的方向同向或者反向时，可以分别实现刀具的上下平动和旋转运动。由于本发明机床的运动方式比较简单，而且三组丝杠导轨系统和两个平台机构呈空间结构布局，所以在三组丝杠导轨系统进行复合运动时就可以实现复杂的运动形式，进而可以加工各种形状要求的小型工件。本发明由于结构简单、连接方式简单，可以快速组建一个五自由度的机床，同时不仅有效降低了小型工件的加工成本，而且显著扩大了机床的使用范围，更能满足广大客户对小型工件的加工要求。

附图说明

图1为本发明五轴并联机床一种实施例的立体结构示意图；

图2为本发明五轴并联机床一种实施例的第一丝杠导轨系统2、第二丝杠导轨系统3及水平加工平台机构5安装在机床水平底座上的立体结构示意图；

图3为本发明五轴并联机床一种实施例第三丝杠导轨系统4及主平台机构6安装在床头7上的立体结构示意图；

图4为本发明五轴并联机床一种实施例的第一旋转支撑座205结构示意图，其中图4(a)为第一旋转支撑座205的俯视结构示意图，图4(b)为图4(a)中A-A面的剖视结构示意图，图4(c)为图4(a)中B-B面的剖视结构示意图；

图5为本发明五轴并联机床一种实施例的水平旋转支撑座502结构示意图，其中，图5(a)为水平旋转支撑座502的俯视结构示意图，图5(b)为图5(a)中C-C面的剖视结构示意图；

图中，1-机床水平底座、2-第一丝杠导轨系统、3-第二丝杠导轨系统、4-第三丝杠导轨系统、5-水平加工平台机构、6-主平台机构、7-床头，201-第一电机、202-第一联轴器、203-第一丝杠、204-第一轴承座、205-第一旋转支撑座、206-第一导杆、207-第一导轨、208-第一直线轴承，301-第二电机、302-第二联轴器、303-第二丝杠、304-第二轴承座、305-第二固定支撑座、306-第二导杆、307-第二导轨，401-第三电机、402-第三联轴器、403-第三丝杠、404-第三轴承座、405-第三旋转支撑座、406-第三导杆、407-第三导轨、408-第三直线轴承，501-水平第一直线轴承、502-水平旋转支撑座、503-水平第二直线轴承、504-加工平台，601-第四导杆、602-主平台固定支撑座、603-主平台旋转支撑座，604-主平台第一直线轴承、605-主平台第二直线轴承、606-主轴箱、607-主平台，2052-第一通孔、2053-第一螺纹盲孔、2054-第二螺纹盲孔、2051-第一阶梯孔，5021-水平阶梯孔、5022-水平通孔。

具体实施方式

下面将结合实施例及其附图进一步详细说明本发明。

本发明五轴并联机床(简称机床，参见图1-5)包括机床水平底座1、第一丝杠导轨系统2、第二丝杠导轨系统3、第三丝杠导轨系统4、水平加工平台机构5、主平台机构6和床头7，床头7的工作面与机床水平底座1的工作面垂直，所述第一丝杠导轨系统2和第二丝杠导轨系统3相互垂直布置在机床水平底座1工作平面内，水平加工平台机构5位于机床水平底座1的工作平面中央，且同时与第一丝杠导轨系统2和第二丝杠导轨系统3连接；所述第三丝杠导轨系统4布置在床头7的工作面上，主平台机构6位于床头7的中间，且与第三丝杠导轨系统4连接；

所述水平加工平台机构5包括加工平台504，加工平台504的下部依次连接有水平第二直线轴承503、水平旋转支撑座502和水平第一直线轴承501，所述水平旋转支撑座502的上端通过旋转轴与水平第二直线轴承503连接，下端通过螺钉与水平第一直线轴承501固连；水平第一直线轴承501下表面与机床水平底座1的上表面平行；

所述第一丝杠导轨系统2包括两个第一电机201、两个第一联轴器202、两个第一丝杠203、两个第一轴承座204、两个第一旋转支撑座205、第一导杆206、两个第一导轨207、第一直线轴承208，所述两个第一丝杠203以水平加工平台机构5为中心，平行对称布置在机床水平底座1的工作面的左右边缘上，每个第一丝杠的前端均通过第一联轴器202连接有一个第一电机201，第一丝杠203的后端连接有一个第一轴承座204，第一电机201和第一轴承座204均固定在机床水平底座1上；第一丝杠203的内侧均设有一个第一导轨207，每个第一导轨上均安装有一个滑块，所述第一旋转支撑座205的下部通过螺栓与相应的滑块连接，第一旋转支撑座205的外侧与相应的第一丝杠203上的丝杠螺母连接；所述第一导杆206的左端通过旋转轴与左边第一旋转支撑座205的上部连接，第一导杆206的右端依次穿过水平第二直线轴承503和第一直线轴承208，并固定，所述第一直线轴承208的下部与右边第一旋转支撑座205的上部通过旋转轴进行连接；第一导杆206始终平行于机床水平底座1的工作面；

所述第二丝杠导轨系统3包括一个第二电机301、一个第二联轴器302、一个第二丝杠303、一个第二轴承座304、两个第二固定支撑座305、一个第二导杆306、两个第二导轨307；所述第二丝杠303垂直于第一丝杠203，且布置在机床水平底座1的工作面的前边缘上；第二丝杠303的右端通过第二联轴器302与一个第二电机301连接，第二丝杠303的左端与一个第二轴承座304连接；第二丝杠303的内侧以水平加工平台机构5为中心，平行对称安装有两个第二导轨307，在每个第二导轨307上均设有滑块，每个滑块上均连接有一个第二固定支撑座305，前边第二固定支撑座305的左侧与第二丝杠303上的丝杠螺母连接；所述第二导杆306的中间穿过水平第一直线轴承501，第二导杆306的前后两端均通过过盈配合与相应的第二固定支撑座305连接，且第二导杆306始终平行于机床水平底座1的工作面；

所述主平台机构6包括第四导杆601、两个主平台固定支撑座602、主平台旋转支撑座603，主平台第一直线轴承604、主平台第二直线轴承605、主平台607和主轴箱606；所述第四导杆601沿竖直方向置于床头7工作面的中央，第四导杆601中间穿过主平台第一直线轴承604，第四导杆601的两端分别连接一个主平台固定支撑座602，两个主平台固定支撑座602均固定在床头的工作面上；主平台第一直线轴承604的底面与床头工作面平行非接触，顶面与主平台旋转支撑座603的底部通过螺栓连接，主平台旋转支撑座603的顶部通过旋转轴与主平台第二直线轴承605的底面连接；主平台第二直线轴承605的顶面与主平台607连接，主平台607为一个过渡连接板，通过该过渡连接板与主轴箱606固连；

所述第三丝杠导轨系统4与第一丝杠导轨系统2的安装形式相同，第三丝杠导轨系统4安装在于床头7的工作面上，且垂直于机床水平底座1的工作面，包括两个第三电机401、两个第三联轴器402、两个第三丝杠403、两个第三轴承座404、两个第三旋转支撑座405、第三导杆406、两个第三导轨407和第三直线轴承408，两个第三丝杠403以主平台机构6为中心，沿竖直方向平行对称布置在床头7的工作面上，第三丝杠403的下端与第三轴承座404连接，上端通过第三联轴器402与一个第三电机401连接；第三电机401和第三轴承座404均固定在床头7的工作面上；第三丝杠403的内侧均设有一个第三导轨407，每个第三导轨上均安装有一个滑块，所述第三旋转支撑座405的下部通过螺栓与相应的滑块连接，第三旋转支撑座405的外侧与相应的第三丝杠403上的丝杠螺母连接；所述第三导杆406的左端通过旋转轴与左边第三旋转支撑座405的上部连接，第三导杆406的右端依次穿过主平台第二直线轴承605和第三直线轴承408，并固定，第三导杆406和第四导杆601均始终平行于床头7的工作面。

本发明五轴并联机床中水平加工平台机构5的运动是由第一丝杠导轨系统2和第二丝杠导轨系统3的导杆的运动来带动，而两个系统中的的导杆之间通过直线轴承和旋转支撑座连接，进而使两个系统中的导杆建立了并联的关系，也就是说两个系统中的导杆的运动对水平加工平台的运动是相互作用的；在学术上定义为加工平台504为动平台，机床水平底座1为定平台，动平台和定平台通过两个独立的第一丝杠导轨系统2和第二丝杠导轨系统3运动链相连接；同样地，主平台607是依靠第三丝杠导轨系统4建立了一个闭环机构，其中主平台607为动平台，床头7为定平台。本发明的机床具有五个自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。本发明的机床上有五个坐标轴可以加工，其中加工平台504可以实现二个直线坐标和一个旋转坐标的运动，主平台607可以实现一个直线坐标和一个旋转坐标的运动，并且可以同时协调运动进行加工。本发明的五轴运动可以各自独立的控制，也就是说本发明的五轴运动可以分离，五轴的运动可以依靠五个电机的不同组合来实现。本发明机床可以用于加工非回转类零件、具有对称结构的零件以及半部球面等非回转曲面类零件等。

图1所示实施例表明，本发明五轴并联机床包括机床水平底座1、第一丝杠导轨系统2、第二丝杠导轨系统3、第三丝杠导轨系统4、水平加工平台机构5、主平台机构6和床头7，床头7的工作面与机床水平底座1的工作面垂直，所述第一丝杠导轨系统2和第二丝杠导轨系统3相互垂直布置在机床水平底座1工作平面内，水平加工平台机构5位于机床水平底座1的工作平面中央，且同时与第一丝杠导轨系统2和第二丝杠导轨系统3连接；第三丝杠导轨系统4布置在床头7的工作面上，主平台机构6位于床头7的中间，且与第三丝杠导轨系统4连接。

图2所示实施例表明，本发明的第一丝杠导轨系统2、第二丝杠导轨系统3及水平加工平台机构5安装在机床水平底座上，水平加工平台机构5包括加工平台504，加工平台504的下部依次连接有水平第二直线轴承503、水平旋转支撑座502和水平第一直线轴承501，所述水平旋转支撑座502的上端通过旋转轴与水平第二直线轴承503连接，下端通过螺钉与水平第一直线轴承501固连；水平第一直线轴承501下表面与机床水平底座1的上表面平行；加工平台504安装在水平第二直线轴承503上，水平第二直线轴承503与第一导杆206同轴安装；水平第二直线轴承503下面固连一个过渡连接板，过渡连接板通过旋转轴与水平旋转支撑座502的上部连接起来；水平旋转支撑座502的下部连接在水平第一直线轴承501上，通过螺钉固定；第二导杆306与水平第一直线轴承501进行同轴安装；水平第一直线轴承501下表面与机床水平底座的工作面保持平行；

图5中，水平旋转支撑座502的上部中心开有水平阶梯孔5021，其主要用来安装轴承和旋转轴，轴承与旋转轴的相互配合实现轴向定位；水平阶梯孔5021的周围且位于水平旋转支撑座502的上表面对称分布着四个水平通孔5022，螺栓穿过该水平通孔5022将水平旋转支撑座502与水平第一直线轴承501连接起来，这样就实现了加工平台504的移动加旋转复合运动副的连接形式。

所述第一丝杠导轨系统2包括两个第一电机201、两个第一联轴器202、两个第一丝杠203、两个第一轴承座204、两个第一旋转支撑座205、第一导杆206、第一导轨207、第一直线轴承208，所述两个第一丝杠203以水平加工平台机构5为中心，平行对称布置在机床水平底座1的工作面的左右边缘上，每个第一丝杠的前端均通过第一联轴器202连接有一个第一电机201，第一丝杠203的后端连接有一个第一轴承座204，第一电机201和第一轴承座204均固定在机床水平底座1上；第一丝杠203的内侧均设有一个第一导轨207，每个第一导轨上均安装有一个滑块，所述第一旋转支撑座205的下部通过螺栓与相应的滑块连接，在第一旋转支撑座205的外侧开有四个螺纹盲孔，通过螺钉将第一旋转支撑座205与第一丝杠203的丝杠螺母固连在一起；所述第一导杆206的左端通过旋转轴与左边第一旋转支撑座205的上部连接，第一导杆206的右端依次穿过水平第二直线轴承503和第一直线轴承208，并固定，所述第一直线轴承208的下部与右边第一旋转支撑座205的上部通过旋转轴进行连接；第一导杆206始终平行于机床水平底座1的工作面；

在图4中，第一旋转支撑座205底部两侧分别对称设有一组第一通孔2052，在第一旋转支撑座205的上表面对称分布有两组第一螺纹盲孔2053，在第一旋转支撑座205的侧面下部设有一组第二螺纹盲孔2054，且位于一侧底部第一通孔2052上方，一组第二螺纹盲孔2054的数量为四个；螺栓穿过第一通孔2052与第一导轨207上的滑块上表面固定连接；螺钉穿过第一旋转支撑座的端盖，安装在第一螺纹盲孔2053上；通过螺钉穿过侧面下部的第二螺纹盲孔2054，将第一旋转支撑座205与第一丝杠上的丝杠螺母固连在一起。第一旋转支撑座205的上部中心设有第一阶梯孔2051(参见图4(c))，该第一阶梯孔主要用来安装轴承和旋转轴，轴承与旋转轴的相互配合实现轴向定位，第一导杆206一端与该旋转轴同轴装配，并固定。

在工作时，通过第一电机201带动第一丝杠203转动；第一丝杠带动其上的丝杠螺母运动，进而带动与丝杠螺母连接的第一旋转支撑座205在第一导轨207上做直线移动。当两个第一电机201同向旋转，水平加工平台机构5就实现了前后的直线运动；当两个第一电机201反向旋转，水平加工可以实现旋转运动。

所述第二丝杠导轨系统3包括一个第二电机301、一个第二联轴器302、一个第二丝杠303、一个第二轴承座304、两个第二固定支撑座305、一个第二导杆306、两个第二导轨307；所述第二丝杠303垂直于第一丝杠203，且布置在机床水平底座1的工作面的前边缘上；第二丝杠303的右端通过第二联轴器302与一个第二电机301连接，第二丝杠303的左端与一个第二轴承座304连接；第二丝杠303的内侧以水平加工平台机构5为中心，平行对称安装有两个第二导轨307，在每个第二导轨307上均设有滑块，每个滑块上均连接有一个第二固定支撑座305，前边第二固定支撑座305的外侧与第二丝杠303上的丝杠螺母连接；所述第二导杆306的中间穿过水平第一直线轴承501，第二导杆306的前后两端均通过过盈配合与相应的第二固定支撑座305连接，且第二导杆306始终平行于机床水平底座1的工作面；当第二电机301正反旋转时，水平加工平台机构5可以实现这样左右运动；当两个第一电机201和第二电机301进行同时旋转时，可以实现水平加工平台机构的复合运动，进而实现了三个自由度的复合运动。

至此本发明五轴并联机床的水平加工平台机构5实现了三个自由度的运动，剩下的两个自由度主要由主平台机构6完成，其由第三丝杠导轨系统4驱动来实现。

图3所示实施例表明，本发明第三丝杠导轨系统4及主平台机构6安装在床头7上，第三丝杠导轨系统4与第一丝杠导轨系统2安装方式相同，不同点在于第三丝杠导轨系统4是沿竖直方向平行布置在床头7的工作面上的。主平台607与主平台第二直线轴承605通过螺钉连接在一起；第二直线轴承605通过旋转轴与主平台旋转支撑座603连接，主平台旋转支撑座603安装在主平台第一直线轴承604上；主平台固定支撑座602安装在床头的竖直平面上，位于第三丝杠导轨系统4的两个第三导轨407的中部，并且上下对称安装在床头7上；第四导杆601两端分别于主平台固定支撑座602过盈连接，第四导杆601与主平台第一直线轴承604同轴安装，主平台第一直线轴承604的竖直表面与床头7的竖直面保持平行。

本发明中所述第一丝杠导轨系统2与第三丝杠导轨系统4均是通过两个电机分别驱动对应的丝杠，丝杠带动相应的滑块实现直线移动；所述第二丝杠导轨系统3是由一个电机驱动丝杠，丝杠带动滑块实现直线移动，与其对称的一侧是跟随运动；所述水平加工平台机构5与第一导杆206和第二导杆306的连接形式都是移动副，并且在这两者之间的连接中有一个过渡的旋转副(即水平旋转支撑座502的设置)连接，这样就可以实现三个自由度的运动。本发明中的主轴箱606通过直线轴承安装在第三丝杠导轨系统4的第三导杆406上，在直线轴承的下面安装有旋转支撑座，旋转支撑座下安有直线轴承，直线轴承与第四导杆同轴安装；第四导杆601主要起导向作用，限制主轴箱的左右方向的运动；第三导杆406的一端与其相应的滑块通过旋转副连接，另一端通过旋转副加移动副进行连接，这样就实现了二自由度的运动。

本发明中多处涉及直线轴承，如第一直线轴承、第三直线轴承、水平第一直线轴承、水平第二直线轴承、主平台第一直线轴承及主平台第二直线轴承，均为标准件，在使用中由于安装高度等技术要求不同，相应的尺寸规格会有区别，但整体结构相同。本发明中的第一旋转支撑座205和第三旋转支撑座405结构相同，不同点在于其受力大小的不同安装的轴承不同，进而造成其尺寸大小不同，同时由于其主平台607和加工平台504的安装高度不同，两个支撑座的高低不同，进而造成第一旋转支撑座205和第三旋转支撑座405的高度不同。同理水平旋转支撑座502和主平台旋转支撑座603的外形和结构相同，具体尺寸根据相应的安装要求会有不同。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图详细描述本发明提供的实施例。

为了叙述方便，本发明规定x轴为与第二导轨307左右方向平行的方向，y轴为与第一导轨207平行的方向，y轴与x轴垂直，z轴垂直与机床水平底座1的工作面。本发明中所提到的“前”、“后”、“左”、“右”等方位词语是一个相对的概念，定义图1和图2中首先看到的第一丝杠203所在方向为左，定义后看到的第一丝杠203所在方向为右，定义床头7所在方向为后，定义第二丝杠303所在方向为前。

本发明五轴并联机床在使用时，将待加工的零件固定在加工平台504上，将刀具固定在主平台607(在图3中看为主轴箱606下面的过渡连接板的侧面)。

水平加工平台机构5的运动由第一丝杠导轨系统2和第二丝杠导轨系统3控制，其中，水平加工平台机构5的x轴方向的运动第一丝杠导轨系统2驱动，第二电机301开启，由第二电机301带动第二丝杠303可以进行正反两方向的旋转，从而带动与第二丝杠303相连的第二导杆306沿着第二导轨307在x轴方向进行左右移动，即可实现水平加工平台机构5沿x轴运动，此时第一丝杠导轨系统2的两个第一电机201保持不动；

水平加工平台机构5的y轴方向运动由第一丝杠导轨系统2驱动，使两个第一电机201同向旋转，则带动两个第一丝杠203进行相同方向的旋转，进而带动第一导杆206在第一导轨207上沿y轴运动，最终带动水平加工平台机构5沿y轴运动，此时第二电机不工作；

水平加工平台机构5绕z轴方向的旋转运动也由第一丝杠导轨系统2驱动：使两个第一电机201保持不同方向的旋转，进而可以带动两个第一丝杠203进行反向旋转，使得第一导杆206发生摆动，最终带动水平加工平台机构5绕z轴进行旋转运动，此时第二电机不工作；

水平加工平台机构5的复合运动：主要是由第一丝杠导轨系统2和第二丝杠导轨系统3同时驱动完成的，两个第一电机201和一个第二电机301同时进行工作，两个第一电机201和第二电机301的不定向旋转，进而分别带动两个第一丝杠203和第二丝杠303的不定向旋转，使得第一导杆203进行不定向运动和第二导杆306进行左右运动，进而使得水平加工平台机构5实现了复合运动。

主平台机构6的运动是由第三丝杠导轨系统4的两个第三电机401进行驱动，两个第三电机401的运动形式与第一丝杠导轨系统的两个第一电机201的运动形式相同。第三丝杠导轨系统4与第一丝杠导轨系统2的不同点在于，在主平台机构6的主轴箱606的下面安装有第四导杆601，第四导杆601是固定在床头的工作面上的，不会再床头工作面上进行左右移动，进而使得第四导杆601不能进行左右移动，最终限制了主平台机构6的左右运动，这就使得主平台只能实现沿z轴运动和绕z轴的摆动。

本发明未述及之处适用于现有技术。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种五轴并联机床，包括机床水平底座和床头，其特征在于该机床还包括第一丝杠导轨系统、第二丝杠导轨系统、第三丝杠导轨系统、水平加工平台机构和主平台机构，床头的工作面与机床水平底座的工作面垂直，所述第一丝杠导轨系统和第二丝杠导轨系统相互垂直布置在机床水平底座工作平面内，水平加工平台机构位于机床水平底座的工作平面中央，且同时与第一丝杠导轨系统和第二丝杠导轨系统连接；所述第三丝杠导轨系统布置在床头的工作面上，主平台机构位于床头的中间，且与第三丝杠导轨系统连接；

所述水平加工平台机构包括加工平台，加工平台的下部依次连接有水平第二直线轴承、水平旋转支撑座和水平第一直线轴承，所述水平旋转支撑座的上端通过旋转轴与水平第二直线轴承连接，下端通过螺钉与水平第一直线轴承固连；水平第一直线轴承下表面与机床水平底座的上表面平行；

所述第一丝杠导轨系统包括两个第一电机、两个第一联轴器、两个第一丝杠、两个第一轴承座、两个第一旋转支撑座、第一导杆、两个第一导轨、第一直线轴承，所述两个第一丝杠以水平加工平台机构为中心，平行对称布置在机床水平底座的工作面的左右边缘上，每个第一丝杠的前端均通过第一联轴器连接有一个第一电机，第一丝杠的后端连接有一个第一轴承座，第一电机和第一轴承座均固定在机床水平底座上；第一丝杠的内侧均设有一个第一导轨，每个第一导轨上均安装有一个滑块，所述第一旋转支撑座的下部通过螺栓与相应的滑块连接，第一旋转支撑座的侧面与相应的第一丝杠上的丝杠螺母连接；所述第一导杆的左端通过旋转轴与左边第一旋转支撑座的上部连接，第一导杆的右端依次穿过水平第二直线轴承和第一直线轴承，并固定，所述第一直线轴承的下部与右边第一旋转支撑座的上部通过旋转轴进行连接；第一导杆始终平行于机床水平底座的工作面；

所述第二丝杠导轨系统包括一个第二电机、一个第二联轴器、一个第二丝杠、一个第二轴承座、两个第二固定支撑座、一个第二导杆、两个第二导轨；所述第二丝杠垂直于第一丝杠，且布置在机床水平底座的工作面的前边缘上；第二丝杠的右端通过第二联轴器与一个第二电机连接，第二丝杠的左端与一个第二轴承座连接；第二丝杠的内侧以水平加工平台机构为中心，平行对称安装有两个第二导轨，在每个第二导轨上均设有滑块，每个滑块上均连接有一个第二固定支撑座，前边第二固定支撑座的左侧与第二丝杠上的丝杠螺母连接；所述第二导杆的中间穿过水平第一直线轴承，第二导杆的前后两端均通过过盈配合与相应的第二固定支撑座连接，且第二导杆始终平行于机床水平底座的工作面；

所述主平台机构包括第四导杆、两个主平台固定支撑座、主平台旋转支撑座，主平台第一直线轴承、主平台第二直线轴承、主平台和主轴箱；所述第四导杆沿竖直方向置于床头工作面的中央，第四导杆中间穿过主平台第一直线轴承，第四导杆的两端分别连接一个主平台固定支撑座，两个主平台固定支撑座均固定在床头的工作面上；主平台第一直线轴承的底面与床头工作面平行非接触，顶面与主平台旋转支撑座的底部通过螺栓连接，主平台旋转支撑座的顶部通过旋转轴与主平台第二直线轴承的底面连接；主平台第二直线轴承的顶面与主平台连接，主平台为一个过渡连接板，通过该过渡连接板与主轴箱固连；

所述第三丝杠导轨系统与第一丝杠导轨系统的安装形式相同，第三丝杠导轨系统安装在于床头的工作面上，且垂直于机床水平底座的工作面，包括两个第三电机、两个第三联轴器、两个第三丝杠、两个第三轴承座、两个第三旋转支撑座、第三导杆、两个第三导轨和第三直线轴承，两个第三丝杠以主平台机构为中心，沿竖直方向平行对称布置在床头的工作面上，第三丝杠的下端与第三轴承座连接，上端通过第三联轴器与一个第三电机连接；第三电机和第三轴承座均固定在床头的工作面上；第三丝杠的内侧均设有一个第三导轨，每个第三导轨上均安装有一个滑块，所述第三旋转支撑座的下部通过螺栓与相应的滑块连接，第三旋转支撑座的外侧与相应的第三丝杠上的丝杠螺母连接；所述第三导杆的左端通过旋转轴与左边第三旋转支撑座的上部连接，第三导杆的右端依次穿过主平台第二直线轴承和第三直线轴承，并固定，第三导杆和第四导杆均始终平行于床头的工作面。

2.根据权利要求1所述的五轴并联机床，其特征在于所述水平旋转支撑座的上部中心开有水平阶梯孔，水平阶梯孔内安装轴承和旋转轴；水平阶梯孔的周围且位于水平旋转支撑座的上表面对称分布着四个水平通孔，螺栓穿过该水平通孔与水平第一直线轴承连接；所述第一旋转支撑座底部两侧分别对称设有一组第一通孔，在第一旋转支撑座的上表面对称分布有两组第一螺纹盲孔，在第一旋转支撑座的侧面下部设有一组第二螺纹盲孔，且位于一侧底部第一通孔上方；第一旋转支撑座的上部中心设有第一阶梯孔。