CN110625406A - 一种冗余驱动ac式高速加工混联五轴机床 - Google Patents

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    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports

Abstract

本发明涉及机床技术领域,尤其是一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,包括立柱、机架、第一支链、第二支链、第三支链、动平台、刀具、工作台、X轴滑台、Y轴滑台、以及基座,基座固定于地面上,立柱竖直安装在基座上,机架安装在立柱上并与基座对应设置,第一支链、第二支链和第三支链的上端均通过移动副与机架相连,第一支链、第二支链的下端均通过转动副与动平台相连,第三支链的下端通过虎克副与动平台相连,动平台的中心安装有电主轴,刀具安装在电主轴上,工作台通过转动副与Y轴滑台相连,Y轴滑台通过导轨与X轴滑台相连,X轴滑台通过导轨与基座相连,刀具与工作台对应匹配设置,本发明结构简单、加工速度和精度较高。

Description

一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床
技术领域
本发明涉及机床技术领域,具体领域为一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床。
背景技术
传统的五轴联动机床通常采用串联式结构,这种机床容易产生累积误差,加工速度低,因为主轴头的两个回转运动是串联的,不能完全同时回转,而且串联式结构类似悬臂梁,在刚度上存在先天缺陷,动态特性差,限制了刀具姿态的高速变换。相比而言,并联式机床具有结构紧凑、动态特性好、刚度重量比大的优点,有助于实现高速加工,提升加工效率,但是并联式机床工作空间小,难以进行大尺寸零件的加工。为了克服串联加工和并联加工的缺陷,混联式机床应运而生,能够在较大的工作空间内对复杂零件进行高速加工,是五轴联动数控机床的一个发展方向;
现有机床具有下述缺点:(1)传统串联五轴数控机床加工速度低、刚度小、结构复杂、尺寸大,难以实现零件高速加工,不利于切削加工量较大零件的加工。(2)并联机床工作空间小,难以进行大尺寸零件的加工。本专利针对切削加工量较大的复杂零件的加工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,以解决现有技术中机构内部铰链数较多,负载能力和刚度降低,结构也比较复杂,影响加工精度的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,包括立柱、机架、第一支链、第二支链、第三支链、动平台、刀具、工作台、X轴滑台、Y轴滑台、以及基座,基座固定于地面上,立柱竖直安装在基座上,机架安装在立柱上并与基座对应设置,第一支链、第二支链和第三支链的上端均通过移动副与机架相连,第一支链、第二支链的下端均通过转动副与动平台相连,第三支链的下端通过虎克副与动平台相连,动平台的中心安装有电主轴,刀具安装在电主轴上,工作台通过转动副与Y轴滑台相连,Y轴滑台通过导轨与X轴滑台相连,X轴滑台通过导轨与基座相连,刀具与工作台对应匹配设置,所述工作台具有一个绕Z轴方向转动的自由度,旋转角度可达360度,所述动平台具有2个自由度,一个绕X轴方向转动的自由度和一个沿Z方向移动的自由度,所述X轴滑台具有一个沿着X轴方向移动的自由度,所述Y轴滑台具有一个沿着Y轴方向移动的自由度。
优选的,所述第一支链、第二支链和第三支链依序环绕布置在动平台周围,动平台的中心处用于安装电主轴和刀具。
优选的,所述第一支链、第二支链和第三支链的上端与机架连接处的移动副的轴线处在同一高度上,且水平布置。
优选的,所述第一支链、第二支链的下端与动平台连接处的转动副的轴线相互平行,且垂直于第三支链与动平台连接处的虎克副的Y方向的轴线,。
优选的,所述第一支链、第二支链下端与动平台连接处的转动副的中心与第三支链和动平台连接处的虎克副的中心构成一个等腰直角三角形。
优选的,电主轴通过轴套固定于动平台上。
优选的,所述第一支链、第二支链和第三支链均包括移动副、转动副和连杆,第一支链的连杆两端分别设置转动副,且第一支链的移动副安装在第一支链的连杆的上端处的转动副上,第二支链的连杆两端分别设置转动副,且第二支链的移动副安装在第二支链的连杆的上端处的转动副上,第三支链的连杆上端安装转动副,连杆下端设置虎克副,第三支链的移动副与第三支链的转动副安装连接。
优选的,所述第一支链和第二支链的连杆,每个连杆两端上的转动副的轴线相互平行,且垂直于每个连杆上的移动副的轴线。
优选的,所述第三支链的连杆上的虎克副的Y方向的轴线和该处连杆上的转动副的轴线相互平行,且垂直于该处连杆上的移动副的轴线。
优选的,所述第一支链、第二支链和第三支链的驱动副为三条支链中的移动副,输入驱动依靠伺服电机带动滚珠丝杠驱动移动副实现。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:结合串联机床和并联机床结构的优势,通过对五轴联动混联机床进行深入研究,本申请的机床结构简单、加工速度和精度较高,这种机床对于切削量较大的复杂零件的加工具有显著的优势,克服串联加工和并联加工的缺陷,能够在较大的工作空间内对复杂零件进行高速加工。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的第一支链结构示意图;
图3为本发明的第二支链结构示意图;
图4为本发明的第三支链结构示意图;
图5为本发明的三个支链与动平台的爆炸结构图。
图中:1、立柱;2、机架;3、第一支链;301、移动副;302、转动副;303、连杆;304、转动副;4、第二支链;401、移动副;402、转动副;403、连杆;404、转动副;5、第三支链;501、移动副;502、转动副;503、连杆;504、虎克副;6、动平台;7、刀具;8、工作台;9、X轴滑台;10、Y轴滑台;11、基座
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明提供一种技术方案:一种冗余驱动AC式混联五轴机床主要包括立柱1、机架2、第一支链3、第二支链4、第三支链5、动平台6、刀具7、工作台8、X轴滑台9、Y轴滑台10以及基座11。所述基座11固定于地面上;所述立柱1和所述机架2与所述基座11固连,所述第一支链3、第二支链4和第三支链5上端都通过移动副与所述机架2相连;所述第一支链3、第二支链4下端通过转动副与所述动平台6相连;所述第三支链5下端通过虎克副与所述动平台6相连;所述刀具7安装在电主轴上,电主轴通过轴套固定于所述动平台6;所述工作台8通过转动副与所述Y轴滑台10相连;所述Y轴滑台10通过导轨与所述X轴滑台9相连;所述X轴滑台9通过导轨与所述基座11相连。
所述第一支链3,第二支链4和第三支链5依序环绕布置在动平台周围,动平台中心用于安装电主轴和刀具;所有驱动副为三条支链中的移动副,输入驱动依靠伺服电机带动滚珠丝杠驱动移动副实现。所述三条支链上端与所述机架2连接处移动副的轴线处在同一高度上,且水平布置;所述第一支链3、第二支链4下端与所述动平台6连接处转动副的轴线相互平行,且垂直于所述第三支链5与所述动平台6虎克副的Y方向的轴线。所述第一支链3、第二支链4下端与所述动平台6连接处转动副的中心与所述第三支链5与所述动平台6虎克副的中心构成一个等腰直角三角形。
如图2所示,所述第一支链3包括移动副301,转动副302,连杆303和转动副304;所述转动副302和所述转动副304轴线相互平行,且垂直于所述移动副301轴线。
如图3所示,所述第二支链4与包括移动副401,转动副402,连杆403和转动副404,与所述第一支链3结构完全相同。
如图4所示,所述第三支链包括移动副501,转动副502,连杆503和虎克副504;所述虎克副504的Y方向的轴线和所述转动副504轴线相互平行,且垂直于所述移动副501轴线。
如图5所示,所述第一支链3下端通过转动副304与所述动平台6相连;所述第二支链4下端通过转动副404与所述动平台6相连;所述第三支链5下端通过虎克副504与所述动平台6相连。
所述动平台6具有2个自由度,一个绕X轴方向转动和一个沿Z方向的移动自由度,所述工作台8具有一个绕Z轴方向转动的自由度,旋转角度可达360度;所述滑台9具有一个沿着X轴方向移动的自由度,所述滑台10具有一个沿着Y轴方向移动的自由度,因此该混联机床是一个AC式五轴加工机床。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,其特征在于:包括立柱、机架、第一支链、第二支链、第三支链、动平台、刀具、工作台、X轴滑台、Y轴滑台、以及基座,基座固定于地面上,立柱竖直安装在基座上,机架安装在立柱上并与基座对应设置,第一支链、第二支链和第三支链的上端均通过移动副与机架相连,第一支链、第二支链的下端均通过转动副与动平台相连,第三支链的下端通过虎克副与动平台相连,动平台的中心安装有电主轴,刀具安装在电主轴上,工作台通过转动副与Y轴滑台相连,Y轴滑台通过导轨与X轴滑台相连,X轴滑台通过导轨与基座相连,刀具与工作台对应匹配设置,所述工作台具有一个绕Z轴方向转动的自由度,旋转角度可达360度,所述动平台具有2个自由度,一个绕X轴方向转动的自由度和一个沿Z方向移动的自由度,所述X轴滑台具有一个沿着X轴方向移动的自由度,所述Y轴滑台具有一个沿着Y轴方向移动的自由度。
2.根据权利要求1所述的一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,其特征在于:所述第一支链、第二支链和第三支链依序环绕布置在动平台周围,动平台的中心处用于安装电主轴和刀具。
3.根据权利要求2所述的一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,其特征在于:所述第一支链、第二支链和第三支链的上端与机架连接处的移动副的轴线处在同一高度上,且水平布置。
4.根据权利要求3所述的一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,其特征在于:所述第一支链、第二支链的下端与动平台连接处的转动副的轴线相互平行,且垂直于第三支链与动平台连接处的虎克副的Y方向的轴线,。
5.根据权利要求4所述的一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,其特征在于:所述第一支链、第二支链下端与动平台连接处的转动副的中心与第三支链和动平台连接处的虎克副的中心构成一个等腰直角三角形。
6.根据权利要求5所述的一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,其特征在于:电主轴通过轴套固定于动平台上。
7.根据权利要求4所述的一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,其特征在于:所述第一支链、第二支链和第三支链均包括移动副、转动副和连杆,第一支链的连杆两端分别设置转动副,且第一支链的移动副安装在第一支链的连杆的上端处的转动副上,第二支链的连杆两端分别设置转动副,且第二支链的移动副安装在第二支链的连杆的上端处的转动副上,第三支链的连杆上端安装转动副,连杆下端设置虎克副,第三支链的移动副与第三支链的转动副安装连接。
8.根据权利要求7所述的一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,其特征在于:所述第一支链和第二支链的连杆,每个连杆两端上的转动副的轴线相互平行,且垂直于每个连杆上的移动副的轴线。
9.根据权利要求7所述的一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,其特征在于:所述第三支链的连杆上的虎克副的Y方向的轴线和该处连杆上的转动副的轴线相互平行,且垂直于该处连杆上的移动副的轴线。
10.根据权利要求7所述的一种冗余驱动AC式高速加工混联五轴机床,其特征在于:所述第一支链、第二支链和第三支链的驱动副为三条支链中的移动副,输入驱动依靠伺服电机带动滚珠丝杠驱动移动副实现。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112222537A (zh) * 2020-10-27 2021-01-15 浙江申久金属制品有限公司 水轮发电机叶轮用关键构件制备方法
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