CN110625442B - 一种五轴联动叶片加工中心 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种五轴联动叶片加工中心,包括床身（4）和立柱（9），在床身（4）的前部水平的设置有X轴导轨（5），在X轴导轨（5）的一端安装有Y轴滑板支撑座（3），另一端可滑动地安装有有U轴滑板（7）。该五轴联动叶片加工中心的U轴与X轴共用一套导轨。采用此种布局方式可以起到减少由于B轴摆动引起的X、Z两轴频繁的补偿运动的作用，并且具有消耗功率少，移动速度快等优点。

Description

一种五轴联动叶片加工中心
技术领域
本发明涉及数控机床领域，具体涉及一种五轴联动叶片加工中心。
背景技术
五轴联动加工中心是机加工中高端装备，可以高效地不换刀或少换刀地一次加工出叶轮、叶片等复杂曲面。叶片加工中心是一种专门用于加工叶片这样的复杂曲面的加工设备,具有高效率、高精度的特点。
专利号为ZL200620158799.8的中国实用新型专利提供了一种五轴联动叶片加工中心机构，有三个直线坐标轴和两个回转坐标轴。床上方的工作台一端装有头架，头架主轴右端安装夹具加持工件。床身的后部上方装有立柱，立柱的前面装有Z轴滑板。其缺点是，X轴移动质量大，加速度减小，动态响应特性不好；B轴摆动时因为自身重力会有偏摆力矩的影响；X轴的加减速运动会引起B轴定位精度和加速性能。专利号为ZL201120234052.7的中国实用新型专利提供了一种五轴联动叶片加工中心，其包括床身及X1、X2、Y、Z1、Z2五个直线轴和A轴、副A轴、B轴三个回转轴，在床身上方设有X1轴拖板，X1轴拖板上方设有Y轴拖板，在Y轴拖板上固定安装B轴，铣削主轴通过支架与B轴联接在一起，在床身前方设有Z1轴拖板、Z2轴拖板。这种布局方式各轴动态性能良好，可以有效地避免叶片加工过程中的“过切”现象。但缺点是刀具主轴随Y轴悬伸出来，整体刚性不好；X、Z轴的插补运动过多导致误差增大。此外，该五轴联动叶片加工中心的Y、Z、B轴都布置在工件上方，X、A、U轴布置在工件下方。刀具通过Z轴滑板、Y轴滑板、主轴等部件实现Z、Y、B轴运动，工件通过安装于X轴滑板的头架和安装于U轴滑板的尾架、实现A轴、X轴、U轴运动，其缺点是，刀具主轴随Y轴悬伸出来，整体刚性不好；在叶片加工中， B轴摆动频繁，每转动一个角度，X、Z轴都要进行插补，实际上B轴摆动角度必然会有误差，相应X、Z轴的插补也会有误差。
发明内容
为克服上述现有技术中的缺陷与不足，本发明提供一种受偏心力矩影响较小、移动部重量较轻、减小频繁差补运动、能够增强整体刚性的一种五轴联动叶片加工中心。
为实现上述目的本发明的技术方案是，一种五轴联动叶片加工中心，包括床身和立柱，在床身的前部水平的设置有X轴导轨，在X轴导轨的一端可滑动地安装有Y轴滑板支撑座，在X轴导轨的另一端可滑动地安装有U轴滑板；在Y轴滑板支撑座的顶部平面上固定安装有第一Y轴导轨，在第一Y轴导轨上可滑动地安装有Y轴滑座及头架，在U轴滑板的顶部平面上安装有第二Y轴导轨，在第二Y轴导轨的顶部平面可滑动地安装有与所述Y轴滑座及头架相互对应的第二Y轴滑座及尾架。
优选的是，第一Y轴导轨和第二Y轴导轨相互平行。
在上述任一方案中优选的是，Y轴滑板支撑座可沿着X轴导轨往复运动。
在上述任一方案中优选的是，U轴滑板可沿着X轴导轨往复运动。
在上述任一方案中优选的是，还包括Z轴导轨，所述Z轴导轨固定安装在立柱前面。
在上述任一方案中优选的是，在所述Z轴导轨上可滑动地安装有Z轴滑板，Z轴滑板可沿着Z轴方向上下运动。
在上述任一方案中优选的是，还包括B轴箱体及B轴。
在上述任一方案中优选的是，B轴箱体及B轴固定安装在Z轴滑板上。
在上述任一方案中优选的是，还包括主轴箱及主轴，主轴箱及主轴固定安装在B轴箱体及B轴上的连接盘上，呈卧式布局且主轴箱及主轴可随着B轴的旋转而摆动。
在上述任一方案中优选的是，还包括刀库，该刀库设置在立柱的任一侧。
在上述任一方案中优选的是，刀库为机械手刀库。
在上述任一方案中优选的是，还包括第一Y轴导轨驱动装置。
在上述任一方案中优选的是，还包括第二Y轴导轨驱动装置。
在上述任一方案中优选的是，第一Y轴导轨驱动装置为伺服电机。
在上述任一方案中优选的是，第二Y轴导轨驱动装置为伺服电机。
在上述任一方案中优选的是，立柱处于床身的后部。
与现有技术相比该五轴联动叶片加工中心的刀轴为卧式布局、B轴为立式，在B轴摆动时不会因为自身重力带来的偏心力矩的负面影响，同时也可以保证刀尖处于B轴中心附近，减少由于B轴摆动引起的X、Z两轴频繁的补偿运动；由于床身和立柱两个最大零件固定，加工中心所有移动的部件都是重量较轻的，消耗功率少，移动速度快；B轴从刀轴垂直于X轴O位开始，逆时针可转45度，顺时针可转90度，使刀轴与U轴尾座中心重合，可以对短尺寸的叶片打中心孔，便于铣短叶片时U轴尾座顶尖顶住零件，增强刚性。
附图说明
图1为按照本发明的五轴联动叶片加工中心的一优选实施例的立体结构示意图。
图2为按照本发明的五轴联动叶片加工中心的图1所示实施例的主视结构示意图。
图3为按照本发明的五轴联动叶片加工中心的图1所示实施例的左视结构示意图。
图4为按照本发明的五轴联动叶片加工中心的图1所示实施例的右视结构示意图。
图5为按照本发明的五轴联动叶片加工中心的如图1所示实施例的俯视结构示意图。
图6为按照本发明的五轴联动叶片加工中心的图1所示实施例中立柱的立体结构示意图。
图7为按照本发明的五轴联动叶片加工中心的图1所示实施例中Y轴滑板支撑座或U轴滑板的立体结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
第一Y轴滑座及头架，2-第一Y轴导轨，3-Y轴滑板支撑座，4-床身，5-X轴导轨，6-第二Y轴导轨，7-U轴滑板，8-第二Y轴滑座及尾架，9-立柱，10-主轴箱及主轴，11-Z轴滑板，12-B轴箱体及B轴，13-刀库、14-第一Y轴导轨驱动装置，15-第二Y轴导轨驱动装置，16-X轴导轨驱动装置、17-Z轴导轨驱动装置、18-凹槽、19-内凹槽、20-内凹曲面。
具体实施方式
在本发明的实施例描述中，需要理解的是，术语“前部”、“后部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1：
如图1-7所示，一种五轴联动叶片加工中心，包括床身4和立柱9，在床身4的前部水平的设置有X轴导轨5。立柱9处于床身4的后部。X轴导轨5设置在床身4前部的顶部平面上。在X轴导轨5的一端可滑动地安装有Y轴滑板支撑座3。在X轴导轨5的另一端可滑动地安装有U轴滑板7。Y轴滑板支撑座3可在X轴导轨5上左右运动。具体是通过固定安装在X轴导轨5任一端或两端的X轴导轨驱动装置16进行驱动。同样，Y轴滑板支撑座3也可在X轴导轨5上左右运动。在Y轴滑板支撑座3的顶部平面上可滑动的安装有第一Y轴导轨2，在U轴滑板7的顶部平面上安装有第二Y轴导轨6。在第一Y轴导轨2上可滑动地安装有Y轴滑座及头架1。同样，在第二Y轴导轨6的顶部平面可滑动地安装有与所述Y轴滑座及头架1相互对应的第二Y轴滑座及尾架8。Y轴滑座及头架1在第一Y轴导轨驱动装置14的驱动下可在第一Y轴导轨2上往复运动。同样，第二Y轴滑座及尾架8可在第二Y轴导轨驱动装置15的驱动下在第二Y轴导轨6上往复运动。X轴导轨5与第一Y轴导轨2、第二Y轴导轨6空间垂直。在本实施例中， X轴与U轴共用一套X轴导轨5。U轴滑板7可在X轴导轨5左右滑动。第一Y轴导轨2和第二Y轴导轨6相互平行。Y轴滑板支撑座3可沿着X轴导轨5往复运动。U轴滑板7可沿着X轴导轨往复运动。
在立柱9上还安装有Z轴导轨，所述Z轴导轨固定安装在立柱9前面。在所述Z轴导轨上可滑动地安装有Z轴滑板11，Z轴滑板11在Z轴导轨驱动装置17的带动下可沿着Z轴方向上下运动。在Z轴滑板11的底部安装有B轴箱体及B轴12。在B轴箱体及B轴12上的连接盘上固定安装有主轴箱及主轴10。主轴箱及主轴10呈卧式布局且主轴箱及主轴10可随着B轴的旋转而摆动。
实施例2：
如图1-7所示，在实施例1的基础之上提供一种五轴联动叶片加工中心，包括床身4和立柱9，在床身4的前部水平的设置有X轴导轨5。立柱9处于床身4的后部。X轴导轨5的数量为两条且相互平行的设置在床身4前部的顶部平面上。在两条X轴导轨5的一端可滑动地安装有Y轴滑板支撑座3。在两条X轴导轨5的另一端可滑动地安装有U轴滑板7。Y轴滑板支撑座3可滑动的在同时在两条X轴导轨5上左右运动。具体是通过固定安装在两条X轴导轨5任一端或两端的X轴导轨驱动装置16进行驱动。同样，Y轴滑板支撑座3也可同时在两条X轴导轨5上左右运动。在Y轴滑板支撑座3的顶部平面上可滑动的同时安装有两条第一Y轴导轨2。在U轴滑板7的顶部平面上同时安装有两条第二Y轴导轨6。在两条第一Y轴导轨2上可滑动地安装有Y轴滑座及头架1。同样，在两条第二Y轴导轨6的顶部平面可滑动地安装有与所述Y轴滑座及头架1相互对应的第二Y轴滑座及尾架8。Y轴滑座及头架1在第一Y轴导轨驱动装置14的驱动下可同时在两条第一Y轴导轨2上往复运动。同样，第二Y轴滑座及尾架8可在第二Y轴导轨驱动装置15的驱动下同时在两条第二Y轴导轨6上往复运动。X轴导轨5与第一Y轴导轨2、第二Y轴导轨6空间垂直。 X轴与U轴共用一套X轴导轨5。U轴滑板7可同时在两条X轴导轨5左右滑动。第一Y轴导轨2和第二Y轴导轨6相互平行。
U轴滑板7可在第二Y轴导轨驱动装置15的驱动下沿着X轴导轨往复运动。在两条第一Y轴导轨2之间的Y轴滑板支撑座3上设置有可容纳第一Y轴导轨驱动装置14的凹槽18。在Y轴滑板支撑座3的底部平面上设在有内凹的内凹槽19。同样，在U轴滑板7的结构布置方式与Y轴滑板支撑座3的结构相同。
在立柱9上还安装有Z轴导轨，所述Z轴导轨固定安装在立柱9前面。在所述Z轴导轨上可滑动地安装有Z轴滑板11，Z轴滑板11在Z轴导轨驱动装置17的带动下可沿着Z轴方向上下运动。在Z轴滑板11的底部安装有B轴箱体及B轴12。在B轴箱体及B轴12上的连接盘上固定安装有主轴箱及主轴10。主轴箱及主轴10呈卧式布局且主轴箱及主轴10可随着B轴的旋转而摆动。
实施例3：
如图1-7所示，在实施例1的基础之上提供一种五轴联动叶片加工中心，包括床身4和立柱9。在立柱9的底部前面设置有内凹曲面20。内凹曲面20增大了主轴箱及主轴10的作业空间。在立柱9的任一侧设置有刀库13。在实施例中，刀库13为机械手刀库。在床身4的前部水平的设置有X轴导轨5。立柱9处于床身4的后部。X轴导轨5的数量为两条且相互平行的设置在床身4前部的顶部平面上。在两条X轴导轨5的一端可滑动地安装有Y轴滑板支撑座3。在两条X轴导轨5的另一端可滑动地安装有U轴滑板7。Y轴滑板支撑座3可滑动的同时在两条X轴导轨5上左右运动。具体是通过固定安装在两条X轴导轨5任一端或两端的X轴导轨驱动装置16进行驱动。同样，Y轴滑板支撑座3也可同时在两条X轴导轨5上左右运动。在Y轴滑板支撑座3的顶部平面上可滑动的同时安装有两条第一Y轴导轨2，在U轴滑板7的顶部平面上同时安装有两条第二Y轴导轨6。在两条第一Y轴导轨2上可滑动地安装有Y轴滑座及头架1。同样，在两条第二Y轴导轨6的顶部平面可滑动地安装有与所述Y轴滑座及头架1相互对应的第二Y轴滑座及尾架8。Y轴滑座及头架1在第一Y轴导轨驱动装置14的驱动下可同时在两条第一Y轴导轨2上往复运动。同样，第二Y轴滑座及尾架8可在第二Y轴导轨驱动装置15的驱动下同时在两条第二Y轴导轨6上往复运动。X轴导轨5与第一Y轴导轨2、第二Y轴导轨6空间垂直。 X轴与U轴共用一套X轴导轨5。U轴滑板7可同时在两条X轴导轨5左右滑动。第一Y轴导轨2和第二Y轴导轨6相互平行。U轴滑板7可在第二Y轴导轨驱动装置15的驱动下沿着X轴导轨往复运动。
同样，在立柱9上还安装有Z轴导轨。所述Z轴导轨的数量为两条。所述Z轴导轨固定安装在立柱9前面。在所述Z轴导轨上可滑动地安装有Z轴滑板11，Z轴滑板11在Z轴导轨驱动装置17的带动下可沿着Z轴方向上下运动。在Z轴滑板11的底部安装有B轴箱体及B轴12。在B轴箱体及B轴12上的连接盘上固定安装有主轴箱及主轴10。主轴箱及主轴10呈卧式布局且主轴箱及主轴10可随着B轴的旋转而摆动。
以上所述仅是本发明的优选实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
阅读了本说明书后，本领域技术人员不难看出，本发明由现有技术的结合构成，这些构成发明的各部分的现有技术有些在此给予了详细描述，有些则出于说明书简明考虑并未事无巨细地赘述，但本领域技术人员阅读了说明书后便知所云。而且本领域技术人员也不难看出，为构成本发明而对这些现有技术的结合是饱含大量创造性劳动，是发明人多年理论分析和大量实验的结晶。本领域技术人员同样可以从说明书中看出，这里所披露的每个技术方案以及各个特征的任意组合都属于发明的一部分。

Claims (14)

1.一种五轴联动叶片加工中心，包括床身(4)和立柱(9)，其特征在于：在床身(4)的前部水平的设置有X轴导轨(5)，在X轴导轨(5)的一端可滑动地安装有Y轴滑板支撑座(3)，在X轴导轨(5)的另一端可滑动地安装有U轴滑板(7)；在Y轴滑板支撑座(3)的顶部平面上固定安装有第一Y轴导轨(2)，在第一Y轴导轨(2)上可滑动地安装有第一Y轴滑座及头架(1)，在U轴滑板(7)的顶部平面上安装有第二Y轴导轨(6)，在第二Y轴导轨(6)的顶部平面可滑动地安装有与第一Y轴滑座及头架(1)相互对应的第二Y轴滑座及尾架(8)，X轴与U轴共用一套X轴导轨(5)，U轴滑板(7)在X轴导轨(5)左右滑动，还包括B轴箱体及B轴(12)、主轴箱及主轴(10)，主轴箱及主轴(10)固定安装在B轴箱体及B轴(12)上的连接盘上，呈卧式布局且主轴箱及主轴(10)可随着B轴的旋转而摆动。
2.如权利要求1所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：第一Y轴导轨(2)和第二Y轴导轨(6)相互平行。
3.如权利要求1所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：Y轴滑板支撑座(3)可沿着X轴导轨往复运动。
4.如权利要求1所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：U轴滑板(7)可沿着X轴导轨往复运动。
5.如权利要求1所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：还包括Z轴导轨，所述Z轴导轨固定安装在立柱(9)前面。
6.如权利要求5所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：在所述Z轴导轨上可滑动地安装有Z轴滑板(11)，Z轴滑板(11)可沿着Z轴方向上下运动。
7.如权利要求6所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于，B轴箱体及B轴(12)固定安装在Z轴滑板(11)上。
8.如权利要求1所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：还包括刀库(13)，该刀库(13)设置在立柱(9)的任一侧。
9.如权利要求1所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：刀库(13)为机械手刀库。
10.如权利要求1所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：还包括第一Y轴导轨驱动装置。
11.如权利要求1所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：还包括第二Y轴导轨驱动装置。
12.如权利要求10所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：第一Y轴导轨驱动装置为伺服电机。
13.如权利要求1所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：第二Y轴导轨驱动装置为伺服电机。
14.如权利要求1所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：立柱(9)处于床身(4)的后部。
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