CN112705963A - 一种基于冗余自由度并联机构的五轴联动混联机床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于冗余自由度并联机构的五轴联动混联机床，特别涉及一种兼具串并联装置优点的混联机床，属于机械制造技术领域。本发明包括并联机构、串联机构、驱动装置，所述并联机构包括一个动平台、三个固定架、三个连接所述固定架和所述动平台的支链；所述驱动装置包括一紧固连接在所述固定架上的伺服电机，所述并联机构具有空间两转动和一平动自由度。本发明可广泛应用于五轴联动混联数控机床中，在本发明机床上所开发的五轴联动混联数控机床具有能够对复杂自由曲面类零件的高效、高精度加工能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种五轴联动加工机床，特别涉及一种兼具串并联装置优点的混联机床，属于机械制造技术领域。
背景技术
在机械加工领域，现代零部件的设计和加工工艺越来越复杂，且空间自由曲面类零部件己广泛应用于各个重点关键领域，如航空航天、汽车、船用螺旋桨、涡轮叶片等。此类应用对加工工艺以及现代制造加工设备的性能提出了更高的需求。简而言之，现代加工设备应具有更好的加工柔性、转动灵活性以及更高的加工效率。为了满足以上加工应用需求，结合了串联装置和并联装置优点的混联装置在工业中取得了相对广泛的应用，此类装置兼具串联装置工作空间大以及并联装置结构紧凑、动态响应特性好、易于实现高速运动等优点，更适合应用于空间自由曲面类零部件的高速切削加工，这些优点也使得混联装置在机械制造领域中具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于冗余自由度并联机构的多轴联动混联装置，适用于空间自由曲面类零部件的高速切削加工。
本发明的技术方案是：一种基于冗余自由度并联机构的五轴联动混联机床，包括并联机构、串联机构、驱动装置，所述并联机构包括一个动平台、三个固定架、三个连接所述固定架和所述动平台的支链；所述驱动装置包括一紧固连接在所述固定架上的伺服电机，所述并联机构具有空间两转动和一平动自由度。
所述每一支链包括固定在固定架内侧且沿固定架长度方向平行设置的直线导轨，所述直线导轨上可滑动地设置一滑块。
所述伺服电机的输出端通过一滚珠丝杠副连接所述滑块。
所述串联机构包括工作台、转台和运动副，所述运动副有两个，一个是连接定平台和转台之间的移动副，一个是连接转台和工作台之间的转动副。
所述混联机床可实现三个转动自由度和两个平动自由度的五轴联动控制。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明在动平台的周围均匀布置三个固定架，每一固定架与动平台之间通过一支链连接，每一支链包括一紧固连接在固定架上的直线导轨、可滑动地设置在直线导轨上的滑块和用于驱动滑块的驱动装置，并且驱动转轴紧固连接在固定架上，因此能够保证本发明所述的并联机构具有高动态特性和受力平衡特性。2、本发明的每一支链还包括一连接杆，连接杆的一端通过一具有两个转动自由度的第一铰链与滑块连接，另一端通过一具有两个转动自由度的第二铰链与动平台连接。本发明可广泛应用于五轴联动混联数控机床中，在本发明机床上所开发的五轴联动混联数控机床具有能够对复杂自由曲面类零件的高效、高精度加工能力。
附图说明
图1是本发明的并联机构的结构示意图；
图2是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明并联机构包括一个动平台1、三个均匀布置在动平台1周围且呈轴对称分布的固定架2和三个连接动平台1与固定架2的支链3。
如图1、图2所示，每一支链3均包括一紧固连接在固定架2内侧的直线导轨4，直线导轨4沿与动平台1垂直的方向布置，在直线导轨4上可滑动地设置一滑块5，在固定架2上还紧固连接一用于驱动滑块5在直线导轨4上进行移动的驱动装置。每一支链3还包括一连接杆6，连接杆6的一端通过一具有两个转动自由度的第一铰链7与滑块5连接，另一端通过一具有两个转动自由度的第二铰链8与动平台1连接。
本发明的三个相同的支链3与动平台1、固定架2连接形成一空间闭环机构，通过三个滑块5的输入运动驱动动平台1运动，实现动平台1的两个转动自由度和一个平动自由度。
本发明还包括串联机构，所述串联机构包括工作台32、转台31和运动副，所述运动副有两个，一个是连接定平台33和转台31之间的移动副，一个是连接转台31和工作台32之间的转动副。因此，本发明可实现三个转动自由度和两个平动自由度的五轴联动控制。
上述实施例中，驱动装置可以包括一紧固连接在固定架2上的伺服电机9，伺服电机9的输出端通过一滚珠丝杠副10连接滑块5。作为驱动装置的一种变形结构，其也可以包括一紧固连接在固定架2上的通长的直线电机初级，在直线电机初级上设置一直线电机次级，直线电机次级与滑块5紧固连接。当然，在具体实施过程中，采用其它任意一种可实现相同运动功能的形式都是可以的。
本发明利用每条支链3中连接杆6与动平台1之间的两个转动自由度、连接杆6与滑块5之间的两个转动自由度，以及滑块5与固定架2之间的一个平动自由度，使动平台1能够实现相对于固定架2的空间两转动一平动运动。同时，本发明可以采用模块化设计，可通过固定架2上的机械接口与两个正交串联移动平台配合使用，进而构成五轴联动的混联数控加工单元，其中，图1中的零件11为机床主轴，可安装刀具完成待加工件的切铣任务。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (5)
1.一种基于冗余自由度并联机构的五轴联动混联机床，包括并联机构、串联机构、驱动装置，所述并联机构包括一个动平台、三个固定架、三个连接所述固定架和所述动平台的支链；所述驱动装置包括一紧固连接在所述固定架上的伺服电机，
其特征在于，所述并联机构具有空间两转动和一平动自由度。
2.根据权利要求1所述的一种基于冗余自由度并联机构的五轴联动混联机床，其特征在于：所述每一支链包括固定在固定架内侧且沿固定架长度方向平行设置的直线导轨，所述直线导轨上可滑动地设置一滑块。
3.根据权利要求2所述的一种基于冗余自由度并联机构的五轴联动混联机床，其特征在于：所述伺服电机的输出端通过一滚珠丝杠副连接所述滑块。
4.根据权利要求1所述的一种基于冗余自由度并联机构的五轴联动混联机床，其特征在于：所述串联机构包括工作台、转台和运动副，所述运动副有两个，一个是连接定平台和转台之间的移动副，一个是连接转台和工作台之间的转动副。
5.根据权利要求4所述的一种基于冗余自由度并联机构的五轴联动混联机床，其特征在于：所述混联机床可实现三个转动自由度和两个平动自由度的五轴联动控制。
Priority Applications (1)
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| CN201911064765.0A CN112705963A (zh) | 2019-10-24 | 2019-10-24 | 一种基于冗余自由度并联机构的五轴联动混联机床 |
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Publications (1)
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| CN112705963A true CN112705963A (zh) | 2021-04-27 |
Family
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| CN201911064765.0A Pending CN112705963A (zh) | 2019-10-24 | 2019-10-24 | 一种基于冗余自由度并联机构的五轴联动混联机床 |
Country Status (1)
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN113909711A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-01-11 | 湖南大学 | 一种可多轴联动的工作平台 |
| CN114523464A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-05-24 | 山东科技大学 | 一种五自由度串并混联机器人 |
| CN117506870A (zh) * | 2023-12-11 | 2024-02-06 | 河北农业大学 | 一种串并混联机构果园作业装置 |
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2019
- 2019-10-24 CN CN201911064765.0A patent/CN112705963A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN113909711A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-01-11 | 湖南大学 | 一种可多轴联动的工作平台 |
| CN113909711B (zh) * | 2021-10-15 | 2023-03-03 | 湖南大学 | 一种可多轴联动的工作平台 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210427 |