CN114012456A - 一种摇篮式五轴加工中心 - Google Patents

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黄光景
林翠梅
罗旭忠
何峻华
许建强
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Abstract

本发明公开一种摇篮式五轴加工中心,属于机床加工设备领域,包括:底座、x轴移动装置、y轴移动装置、z轴移动装置、a轴旋转装置、c轴旋转装置和主轴装置,y轴移动装置安装在底座上,x轴移动装置安装在y轴移动装置上,z轴移动装置安装在x轴移动装置上,c轴旋转装置安装在a轴旋转装置中,a轴旋转装置包括半圆式摇篮、半圆式摇篮支撑座和a轴电机,半圆式摇篮支撑座和a轴电机安装在底座上,半圆式摇篮安装在半圆式摇篮支撑座上,半圆式摇篮与a轴电机的输出端连接。本发明通过半圆式摇篮和半圆式摇篮支撑座的配合提高了五轴加工中心工作台的承重效果,有利于进行重切加工。

Description

一种摇篮式五轴加工中心
技术领域
本发明涉及机床加工设备领域,特别是涉及一种摇篮式五轴加工中心。
背景技术
五轴加工中心也叫五轴联动加工中心,是一种科技含量高、精密度高专门用于加复杂曲面的加工中心,这种加工中心系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。五轴联动数控加工中心系统是解决叶轮叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。摇篮式五轴加工中心是常见的五轴加工中心,两个旋转轴(转台和摇篮),转台在摇篮上,摇篮两端支撑在机床底座上,三个直线轴都是驱动主轴在前后、左右、上下的移动。
现有的摇篮式五轴加工中心有如下缺点:摇篮是整体悬空的,被加工零件及旋转工作台都在悬空的摇篮上,而且摇篮的两端支撑离转台中心较远,所以从结构方面就注定了摇篮式的五轴加工中心在重切方面存在缺陷;主轴需要参与三个直线轴的运动,偏于复杂,同时这样的结构也难以保证高刚性;摇篮式结构的加工摆角完全靠工作台摆动来获得,当摆角达到±90°附近时会产生很大的倾覆力矩,工件越大越重时倾覆力矩就越大,对工件加工的精度和稳定性都会产生明显的影响。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种摇篮式五轴加工中心,提高了摇篮中部的承重能力,有利于进行重切加工,简化主轴三个直线轴运动结构。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种摇篮式五轴加工中心,包括:底座、x轴移动装置、y轴移动装置、z轴移动装置、a轴旋转装置、c轴旋转装置和主轴装置,所述y轴移动装置安装在底座上,所述x轴移动装置安装在所述y轴移动装置上,所述z轴移动装置安装在所述x轴移动装置上,所述主轴装置安装在所述z轴移动装置上,所述c轴旋转装置安装在所述a轴旋转装置中,所述a轴旋转装置包括半圆式摇篮、半圆式摇篮支撑座和a轴电机,所述半圆式摇篮支撑座和所述a轴电机安装在所述底座上,所述半圆式摇篮安装在所述半圆式摇篮支撑座上,所述半圆式摇篮与所述a轴电机的输出端连接。
进一步地,所述a轴旋转装置还包括制动器,所述制动器安装在所述底座上,分别与所述a轴电机和所述半圆式摇篮连接。
进一步地,所述c轴旋转装置包括c轴电机、c轴转动轴一、c轴锥齿轮一、c轴转动轴二、c轴锥齿轮二、c轴支撑架和c轴旋转平台,所述c轴电机安装在所述底座上,所述c轴转动轴一通过轴承安装在所述半圆式摇篮中,并与所述半圆式摇篮同轴,所述c轴转动轴一与所述c轴电机输出端连接,所述c轴锥齿轮二安装在所述c轴转动轴一的另一端,所述c轴支撑架安装在所述半圆式摇篮的顶端,所述c轴转动轴二通过轴承安装在所述c轴支撑架上,所述c轴转动轴二顶端固定安装c轴旋转平台,所述c轴锥齿轮一安装在所述c轴转动轴二的的底端,所述c轴锥齿轮一与c轴转动轴二啮合。
进一步地,所述y轴移动装置包括y轴丝杠、y轴电机和y轴移动支架,所述y轴丝杠通过轴承安装在所述底座上,所述y轴电机安装在所述底座上,所述y轴丝杠与所述y轴电机输出端连接。
进一步地,所述x轴移动装置包括x轴丝杠、x轴移动框架和x轴电机;所述x轴丝杠安装在所述y轴移动支架之间,所述x轴移动框架安装在所述x轴丝杠上,所述x轴电机安装在所述y轴移动支架的侧壁上,所述x轴丝杠与所述x轴电机的输出端连接。
进一步地,所述z轴移动装置包括z轴丝杠、z轴滑板和z轴电机,所述z轴丝杠安装在所述x轴移动框架中,所述z轴滑板安装在所述z轴丝杠上,所述z轴电机安装在所述x轴移动框架的底端,所述z轴丝杠与所述z轴电机的输出端连接。
进一步地,所述主轴装置包括主轴和主轴电机,所述主轴电机安装在所述z轴滑板的顶端,所述主轴穿过所述z轴滑板与所述主轴电机的输出端连接。
本发明的有益效果在于:
本发明a轴电机驱动半圆式摇篮进行a轴旋转,半圆式摇篮在半圆式摇篮支撑座旋转,提高了摇篮式五轴加工中心摇篮中部工作台的支撑能力;制动器与半圆式摇篮连接,防止主轴在加工零件时,半圆式摇篮在半圆式摇篮支撑座中旋转,提高了稳定性;x轴移动装置、y轴移动装置和z轴移动装置中均采用两个丝杠,提高了装置在移动过程中的稳定性,主轴位于z轴移动装置的装置,而非传统的偏置结构,提高了主轴z轴加工时的刚性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为摇篮式五轴加工中心的结构示意图。
图2为摇篮式五轴加工中心的正视图。
图3为摇篮式五轴加工中心的侧视图。
图4为摇篮式五轴加工中心的俯视图。
图5为图3中的A-A剖视图。
图6为图2中的B-B剖视图。
图7为图2中的C-C剖视图。
其中,图中:
1-主轴电机、2-x轴移动框架、3-z轴丝杠、4-x轴丝杠、5-底座、6-y轴丝杠、7-a轴电机、8-制动器、9-半圆式摇篮、10-半圆式摇篮支撑座、11-c轴支撑架、12-c轴旋转平台、13-主轴、14-y轴电机、15-c轴电机、16-y轴移动支架、17-x轴电机、18-z轴电机、19-c轴转动轴一、20-c轴锥齿轮一、21-c轴转动轴二、22-c轴锥齿轮二、23-z轴滑板。
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。
参照附图1-7所示,一种摇篮式五轴加工中心,包括:底座5、x轴移动装置、y轴移动装置、z轴移动装置、a轴旋转装置、c轴旋转装置和主轴装置,y轴移动装置安装在底座5上,y轴移动装置能够在底座5上顺着y轴方向移动,x轴移动装置安装在y轴移动装置上,x轴移动装置能够在y轴移动装置上沿x轴方向移动,以及随着y轴移动装置在底座5上沿y轴方向移动,z轴移动装置安装在x轴移动装置上,主轴装置安装在z轴移动装置上,主轴装置在z轴移动装置上能够沿x、y和z轴三个方向直线移动;c轴旋转装置安装在a轴旋转装置中,a轴旋转装置即为“摇篮装置”,a轴旋转装置包括半圆式摇篮9、半圆式摇篮支撑座10和a轴电机7,半圆式摇篮支撑座10和a轴电机7安装在底座5上,半圆式摇篮9安装在半圆式摇篮支撑座10上,半圆式摇篮支撑座10上设置有与半圆式摇篮9相同半径的半圆形凹槽,半圆式摇篮9能够在半圆式摇篮支撑座10上转动,转动方向为a轴方向,半圆式摇篮9与a轴电机7的输出端连接,a轴电机7可驱动半圆式摇篮9在半圆式摇篮支撑座10上转动,完成a轴方向旋转,待加工零件放置在c轴旋转装置上,可随着c轴旋转装置c轴360°旋转;a轴旋转装置还包括制动器8,制动器8安装在底座5上,分别与a轴电机7和半圆式摇篮9连接,半圆式摇篮9在旋转特定角度之后,主轴13在加工零件时,制动器8能够防止半圆式摇篮9在半圆式摇篮支撑座10中旋转,提高了稳定性。
c轴旋转装置包括c轴电机15、c轴转动轴一19、c轴锥齿轮一20、c轴转动轴二21、c轴锥齿轮二22、c轴支撑架11和c轴旋转平台12,c轴电机15安装在底座5上,c轴转动轴一19通过轴承安装在半圆式摇篮9中,并与半圆式摇篮9同轴,c轴转动轴一19与c轴电机15输出端连接,c轴锥齿轮二22安装在c轴转动轴一19的另一端,c轴支撑架11安装在半圆式摇篮9的顶端,c轴转动轴二21通过轴承安装在c轴支撑架11上,c轴转动轴二21顶端固定安装c轴旋转平台12,c轴锥齿轮一20安装在c轴转动轴二21的的底端,c轴锥齿轮一20与c轴转动轴二21啮合,通过c轴转动轴一19、c轴锥齿轮一20、c轴转动轴二21和c轴锥齿轮二22的传动,c轴电机15能驱动c轴旋转平台12进行360°旋转。
y轴移动装置包括y轴丝杠6、y轴电机14和y轴移动支架16,y轴丝杠6通过轴承安装在底座5上,y轴电机14安装在底座5上,y轴丝杠6与y轴电机14输出端连接;y轴移动支架16能够沿y轴丝杠6上y轴方向移动。
x轴移动装置包括x轴丝杠4、x轴移动框架2和x轴电机17;x轴丝杠4安装在y轴移动支架16之间,x轴移动框架2安装在x轴丝杠4上,x轴电机17安装在y轴移动支架16的侧壁上,x轴丝杠4与x轴电机17的输出端连接,x轴移动框架2能够在x轴丝杠4上沿x轴方向移动,以及随着y轴移动支架16能够在y轴丝杠6上沿y轴方向移动。
z轴移动装置包括z轴丝杠3、z轴滑板23和z轴电机18,z轴丝杠3安装在x轴移动框架2中,z轴滑板23安装在z轴丝杠3上,z轴电机18安装在x轴移动框架2的底端,z轴丝杠3与z轴电机18的输出端连接,z轴滑板23能够在z轴丝杠3上沿z轴方向移动,随着x轴移动框架2能够在x轴丝杠4上沿x轴方向移动,以及随着y轴移动支架16能够在y轴丝杠6上沿y轴方向移动。
主轴装置包括主轴13和主轴电机1,主轴电机1安装在z轴滑板23的顶端,主轴13穿过z轴滑板23与主轴电机1的输出点连接,主轴电机1驱动主轴13转动进行零件加工,主轴13能够在z轴滑板23上随着z轴滑板23在z轴丝杠3上z轴方向移动,随着x轴移动框架2能够在x轴丝杠4上x轴方向移动,以及随着y轴移动支架16能够在y轴丝杠6上y轴方向移动,主轴13在x,y和z轴方向直线移动,联动待加工零件在c轴旋转平台12上的a轴和c轴方向的旋转,实现待加工零件的五个轴方向的加工。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种摇篮式五轴加工中心,其特征在于,包括:底座、x轴移动装置、y轴移动装置、z轴移动装置、a轴旋转装置、c轴旋转装置和主轴装置,所述y轴移动装置安装在底座上,所述x轴移动装置安装在所述y轴移动装置上,所述z轴移动装置安装在所述x轴移动装置上,所述c轴旋转装置安装在所述a轴旋转装置中,所述主轴装置安装在所述z轴移动装置上,所述a轴旋转装置包括半圆式摇篮、半圆式摇篮支撑座和a轴电机,所述半圆式摇篮支撑座和所述a轴电机安装在所述底座上,所述半圆式摇篮安装在所述半圆式摇篮支撑座上,所述半圆式摇篮与所述a轴电机的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种摇篮式五轴加工中心,其特征在于,所述a轴旋转装置还包括制动器,所述制动器安装在所述底座上,分别与所述a轴电机和所述半圆式摇篮连接。
3.根据权利要求1所述的一种摇篮式五轴加工中心,其特征在于,所述c轴旋转装置包括c轴电机、c轴转动轴一、c轴锥齿轮一、c轴转动轴二、c轴锥齿轮二、c轴支撑架和c轴旋转平台,所述c轴电机安装在所述底座上,所述c轴转动轴一通过轴承安装在所述半圆式摇篮中,并与所述半圆式摇篮同轴,所述c轴转动轴一与所述c轴电机输出端连接,所述c轴锥齿轮二安装在所述c轴转动轴一的另一端,所述c轴支撑架安装在所述半圆式摇篮的顶端,所述c轴转动轴二通过轴承安装在所述c轴支撑架上,所述c轴转动轴二顶端固定安装c轴旋转平台,所述c轴锥齿轮一安装在所述c轴转动轴二的的底端,所述c轴锥齿轮一与c轴转动轴二啮合。
4.根据权利要求1所述的一种摇篮式五轴加工中心,其特征在于,所述y轴移动装置包括y轴丝杠、y轴电机和y轴移动支架,所述y轴丝杠通过轴承安装在所述底座上,所述y轴电机安装在所述底座上,所述y轴丝杠与所述y轴电机输出端连接。
5.根据权利要求4所述的一种摇篮式五轴加工中心,其特征在于,所述x轴移动装置包括x轴丝杠、x轴移动框架和x轴电机;所述x轴丝杠安装在所述y轴移动支架之间,所述x轴移动框架安装在所述x轴丝杠上,所述x轴电机安装在所述y轴移动支架的侧壁上,所述x轴丝杠与所述x轴电机的输出端连接。
6.根据权利要求5所述的一种摇篮式五轴加工中心,其特征在于,所述z轴移动装置包括z轴丝杠、z轴滑板和z轴电机,所述z轴丝杠安装在所述x轴移动框架中,所述z轴滑板安装在所述z轴丝杠上,所述z轴电机安装在所述x轴移动框架的底端,所述z轴丝杠与所述z轴电机的输出端连接。
7.根据权利要求6所述的一种摇篮式五轴加工中心,其特征在于,所述主轴装置包括主轴和主轴电机,所述主轴电机安装在所述z轴滑板的顶端,所述主轴穿过所述z轴滑板与所述主轴电机的输出端连接。
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