CN201151052Y - 具有五轴联动结构的数控机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有五轴联动结构的数控机床，包括：本体及设于本体上的转台；转台包括支撑结构、设于支撑结构上的旋转结构、第一传动机构及第二传动机构；支撑结构包括第一支撑板及与第一支撑板对应设置的第二支撑板；旋转结构可旋转的设于第一支撑板及第二支撑板之间，包括固定台及设于固定台上的分度盘，分度盘沿转台水平方向的一侧设置分度头；第一传动机构设于第一支撑板上，包括第一电机及连接第一电机的减速器，第一电机通过减速器驱动旋转结构旋转；第二传动机构设于固定台上，包括第二电机及连接第二电机与分度盘的联轴器，第二电机通过连轴器驱动分度盘旋转。通过上述结构使本实用新型具有更佳的分度调节及联动效果。

Description

具有五轴联动结构的数控机床

技术领域

本实用新型涉及一种数控机床，尤其涉及一种具有五轴联动结构的数控机床。

背景技术

多轴联动机床是国内外数控机床研究领域的热点课题，经过50多年的发展，多轴联动数控机床成为当今世界数控机床发展的最尖端技术领域。五轴联动数控机床是为适应多面体和曲零件加工而出现的，其与三轴机床的最大区别在于它除了具有通常机床的三个直线坐标轴外，还有至少两个旋转坐标轴，而且可在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。与一般的三轴联动数控加工相比，主要有以下优点：可以加工一般三轴的数控机床所不能加工或很难一次装夹完成加工的连续、平滑的自由曲面，可以提高空间自由曲面的加工精度、质量和效率，并符合工件一次装夹便可完成全部或大部分加工的机床发展方向。

五轴联动数控机床的区别除立式、卧式的区分外，主要还在于实现五轴运动的结构形式和五个运动的配置形式上。一般而言，五轴机床有三种结构形式，即串联、并联、串、并混合联结构，和三种运动配置方式，即五个运动全在刀具侧(主轴侧)、五个运动全在工件侧(工作台侧)及五个运动分配在工件、刀具侧，即机床要增加两个旋转轴坐标，就必须采用能倾斜和转动的数控转台或能转动和摆动的主轴部件；不同结构型式与配置形式组合，得到五轴联动数控机床可能的结构类型。

现有应用最普遍的五轴联动数控机床为串联结构的机床，五个坐标运动分别配置在刀具(主轴)侧和工件(工作台)侧来完成。二个转动坐标轴分别由主轴摆动和工作台上设置的转台回转来实现，此种形式工作台能承受较大重量且可以采用标准交换工作台，主轴结构较为简单，而多为中型五轴加工机床所采用。其工作原理为设置在工作台上的转台环绕X轴回转，定义为A轴，A轴的工作角度范围为+30度至-120度；主轴前端设置回转头，能环绕Z轴旋转，定义为C轴，C轴一般为360度回转。这样通过A轴与C轴的组合，固定在转台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工，A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等，A轴和C轴如与X、Y、Z三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面。

数控转台和数控分度盘作为数控机床必要的辅助转动的配套部件为数控机床提供回转坐标，数控分度盘上设置的分度头主要用于对数控转台进行数控分度，通过第四轴、第五轴驱动转台或分度头完成等分、不等分或连续的回转加工，完成复杂曲面加工，使机床原有的加工范围得以扩大。然而，现有数控转台为单面支撑，抗冲击能力不强，且，分度盘的分度头垂直于转台的设置，调节不方便，定位精度不佳，致使机床的联动效果差，因而如何通过改进数控转台、数控分度头的设置形式提高数控机床的分度精度及联动效果是对数控机床改进的重要方向。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有五轴联动结构的数控机床，其分度盘上的分度头平行于转台设置，调节更为方便，且其通过增加支撑，转台的连接更为可靠，因而使得数控机床的联动效果更好。

根据本实用新型的上述目的，本实用新型提供一种具有五轴联动结构的数控机床，包括：本体及设于本体上的转台；转台包括支撑结构、设于支撑结构上的旋转结构、第一传动机构及第二传动机构；支撑结构包括第一支撑板及与第一支撑板对应设置的第二支撑板；旋转结构可旋转的设于第一支撑板及第二支撑板之间，包括固定台及设于固定台上的分度盘，分度盘沿转台水平方向的一侧设置分度头；第一传动机构设于第一支撑板上，包括第一电机及连接第一电机的减速器，第一电机通过减速器驱动旋转结构旋转；第二传动机构设于固定台上，包括第二电机及连接第二电机与分度盘的联轴器，第二电机通过连轴器驱动分度盘旋转。

本实用新型的有益效果是：分度盘上的分度头由现有的垂直转台设置改为平行于转台设置，使得转台的连接形式更为简单，分度调节更为方便，定位精度更佳；且，在现有的单面支撑的基础增加第二支撑板，使转台的结构更为可靠，进而使得数控机床的联动效果更好。

附图说明

下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其他有益效果显而易见。

附图中，

图1为本实用新型的具有五轴联动结构的数控机床的转台的主视图；

图2为图1的分解示意图；及

图3为图1的俯视图。

具体实施方式

如图1-3所示，本实用新型具有五轴联动结构的数控机床包括本体(未图示)及设于本体上的转台1。

本体包括主轴、工作台、数控系统、驱动装置及辅助装置；其设置方式可通过现有技术实现。

转台1设置于工作台(未图示)上，转台1包括支撑结构2、设于支撑结构2上的旋转结构3、第一传动机构4及第二传动机构5，支撑结构2包括第一支撑板21、与第一支撑板21对应设置的第二支撑板22及连接第一支撑板21及第二支撑板22的底板23，第一支撑板21上设有连接孔24，第二支撑板22上设有定位孔25，定位孔25内安装有轴承26；由现有的单面支撑的基础上增加第二支撑板22，使转台1的结构更为可靠。

旋转结构3可旋转的设于第一支撑板21及第二支撑板22之间，包括固定台31及设于固定台31上的分度盘32，分度盘32沿转台1水平方向的一侧设置分度头320；固定台31相对于第一支撑板21的一端设有第一连接板33，第一连接板33相对于第一支撑板21的连接孔24设有固定孔34，旋转结构3包括第一连接轴35，第一连接轴35置于固定孔34内，分度盘32紧邻第一连接板33设置，第一连接轴35的端部抵靠分度盘32。固定台31相对于第二支撑板22的另一端设有第二连接板36，第二连接板36相对于第二支撑板22的定位孔25设有配合孔37，旋转结构3还包括第二连接轴38，第二连接轴38的一端置于配合孔37内，另一端置于第二支撑板22的定位孔25内并与轴承26配合连接，旋转结构3及第二支撑板22通过第二连接轴38可旋转连接。固定台31上设有穿孔39，一碰块6穿过穿孔39将分度盘32固定于固定台31上，分度盘32可由现有技术实现，其上设置的分度头39沿转台1的水平方向设置，比现有的分度头垂直于转台的设置，其分度调节更为方便。

第一传动机构4设于第一支撑板21上，包括第一电机41、连接第一电机41的减速器42，减速器42的一端连接第一电机41，另一端设有连接部43，连接部43与第一支撑板21的连接孔24配合设置并置于连接孔24内，连接部43中部设有安装孔44，第一连接板33的固定孔34相对于减速器42的安装孔44设置，第一连接轴35的一端置于第一连接板33的固定孔34内，另一端置于减速器42的安装孔44内，旋转结构3及第一传动机构4通过第一连接轴35可旋转连接；第一电机41通过减速器42驱动旋转结构3旋转，增加减速器42的目的是在同样的电机输出功率下增加力矩。

第二传动机构5设于固定台31上，固定台31上设有安装座50，第二传动机构5固定于安装座50上，包括第二电机51及连接第二电机51与分度盘32的联轴器52，第二电机51通过连轴器52驱动分度盘32旋转。

数控系统是数控机床的核心，包括输入装置与数控装置，输入装置将程序载体上的数控程序传递并存入数控装置内；数控装置接收来自输入装置的数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制数控机床各部分的工作，使数控机床对工件进行预定的加工。

驱动装置包括主轴传动装置及辅助运动装置，用于接受来自数控装置的指令信息，并严格按照指令信息的要求驱动机床，以加工出符合图样要求的零件；驱动装置采用直流或交流伺服电动机进行驱动。

辅助装置包括液压气动系统、冷却装置、保护装置等。

本实用新型具有五轴联动结构的数控机床为串联结构的机床，其五个坐标运动分别配置在刀具(主轴)侧和工件(工作台)侧来完成；其中三个移动坐标轴由主轴来完成，二个转动坐标轴分别由主轴和转台1来实现，工作原理为设置在工作台上的转台1环绕X轴回转，定义为A轴，A轴的工作角度范围为+30度至-120度；主轴前端设置回转头，环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴一般为360度回转，A轴和C轴的组合，配合主轴沿X、Y、Z三移动坐标轴的移动实现联动，就可加工出复杂的空间曲面。A轴和C轴的分度通过设置于转台1上的分度盘32及设置于主轴内的分度盘来实现，分度盘的最小分度值为0.001度，可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔。

数控加工时，将转台1固定于本体的工作台上，将待加工零件插装于转台的分度盘32与第二连接轴38之间，调节分度头320，分度盘32在第二电机51的驱动下完成数控分度，通过数控系统设定加工程序，主轴在驱动装置的驱动下沿X、Y、Z方向移动，且，主轴前端的回转头环绕Z轴方向转动，同时，旋转结构3在第一电机41驱动绕X轴方向转动，在数控系统的控制下主轴及转台1同时协调联动，进而完成零件的机械加工。

本实用新型的有益效果是：分度盘上的分度头由现有的垂直转台设置改为平行于转台设置，使得转台的连接形式更为简单，分度调节更为方便，使得定位精度更佳；且，在现有的单面支撑的基础上增加第二支撑板，使转台的结构更为可靠，进而使得数控机床的联动效果更好。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型所保护的范围。

Claims (10)

1、一种具有五轴联动结构的数控机床，其特征在于，包括：本体及设于本体上的转台；转台包括支撑结构、设于支撑结构上的旋转结构、第一传动机构及第二传动机构；支撑结构包括第一支撑板及与第一支撑板对应设置的第二支撑板；旋转结构可旋转的设于第一支撑板及第二支撑板之间，包括固定台及设于固定台上的分度盘，分度盘沿转台水平方向的一侧设置分度头；第一传动机构设于第一支撑板上，包括第一电机及连接第一电机的减速器，第一电机通过减速器驱动旋转结构旋转；第二传动机构设于固定台上，包括第二电机及连接第二电机与分度盘的联轴器，第二电机通过连轴器驱动分度盘旋转。

2、如权利要求1所述的具有五轴联动结构的数控机床，其特征在于，第一支撑板上设有连接孔；减速器的一端连接第一电机，另一端设有连接部，连接部与第一支撑板的连接孔配合设置并置于连接孔内，连接部中部设有安装孔；旋转结构的固定台相对于第一支撑板的一端设有第一连接板，第一连接板相对于减速器的安装孔设有固定孔，旋转结构还包括第一连接轴，第一连接轴的一端置于第一连接板的固定孔内，另一端置于减速器的安装孔内，旋转结构及第一传动机构通过第一连接轴可旋转连接。

3、如权利要求2所述的具有五轴联动结构的数控机床，其特征在于，分度盘紧邻第一连接板设置，第一连接轴的端部抵靠分度盘。

4、如权利要求2所述的具有五轴联动结构的数控机床，其特征在于，第二支撑板上设有定位孔，定位孔内安装有轴承；旋转结构的固定台相对于第二支撑板的另一端设有第二连接板，第二连接板相对于第二支撑板的定位孔设有配合孔，旋转结构还包括第二连接轴，第二连接轴的一端置于配合孔内，另一端置于第二支撑板的定位孔内并与轴承配合连接，旋转结构及第二支撑板通过第二连接轴可旋转连接。

5、如权利要求1所述的具有五轴联动结构的数控机床，其特征在于，所述支撑结构还包括连接第一支撑板及第二支撑板的底板。

6、如权利要求1所述的具有五轴联动结构的数控机床，其特征在于，所述固定台上设有穿孔，一碰块穿过穿孔将分度盘固定于固定台上。

7、如权利要求1所述的具有五轴联动结构的数控机床，其特征在于，固定台上设有安装座，第二传动机构固定于安装座上。

8、如权利要求1所述的具有五轴联动结构的数控机床，其特征在于，本体包括主轴，主轴沿X、Y、Z三坐标轴移动，主轴前端设置回转头，环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴为360度回转。

9、如权利要求8所述的具有五轴联动结构的数控机床，其特征在于，本体包括工作台，转台设置于工作台上，转台环绕X轴回转，定义为A轴，A轴的工作角度范围为+30度至-120度，转台及主轴实现五个坐标轴的联动。

10、如权利要求9所述的具有五轴联动结构的数控机床，其特征在于，所述A轴和C轴的分度通过设置于转台上的分度盘及设置于主轴内的分度盘来实现，其最小分度值为0.001度。

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