CN201329518Y - 双摆转台五轴加工中心的平衡机构 - Google Patents

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CN201329518Y CNU2008201239908U CN200820123990U CN201329518Y CN 201329518 Y CN201329518 Y CN 201329518Y CN U2008201239908 U CNU2008201239908 U CN U2008201239908U CN 200820123990 U CN200820123990 U CN 200820123990U CN 201329518 Y CN201329518 Y CN 201329518Y
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高琦
王博
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BMEIMT Co., Ltd.
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
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Abstract

本实用新型涉及一种双摆转台五轴加工中心的平衡机构，是为消除转台重心偏摆力矩的影响而专门设计的，该装置在旋转轴A上安装了摆杆、关节轴承、推力液压缸和固定座，使其在A轴的转动过程中随时给出偏离轴心的推力而产生平衡力矩，并在A轴转动到不同角度时通过液压缸推力的方向的变化而得到相应角度上所需的平衡偏摆力矩，从而抵消转台重力所带来的重心偏摆力矩。该装置紧凑合理，方便实用，无噪音，平衡精度高，平衡效果非常显著。

Description

双摆转台五轴加工中心的平衡机构
技术领域
本实用新型涉及机械制造领域，具体地讲是一种双摆转台五轴加工中心的平衡机构。
背景技术
双摆转台五轴加工中心是为加工具有2D或3D复杂曲面的叶轮、凸轮、模具专门设计的机床，其配置为X、Y、Z三个直线坐标和A、C两个回转坐标。双摆转台五轴加工中心的摇篮式转台由A、C两个回转轴组成，由于实际的需要，摇篮式转台的重心会偏离A轴中心线，在机床运行时，转台绕A轴回转过程中会带来由自重所引起的按一定规律变化的重心偏摆力矩。此力矩的产生会影响A轴力矩电机的正常运作，因过载而造成电机损坏或影响整个机床精度，而且周期性的偏摆力矩还会造成机床可靠性的降低，使零件疲劳破坏并产生噪声，即使是在静止或低速的状态下，由于偏摆力矩的存在也会给机床带来附加的载荷，影响电机或驱动件的正常运转。
为了消除或减少此力矩所带来的影响，就必须形成一种抵消此力矩的具有相近特征的反向力矩，要制造一种符合双摆转台五轴加工中心特殊条件的A轴平衡机构。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种双摆转台五轴加工中心的平衡机构，它能消除转台重心偏摆力矩的影响，提高产品加工精度，改善工作条件。
本实用新型的技术方案如下：
该双摆转台五轴加工中心的平衡机构包括摆杆、关节轴承、固定座和推力液压缸。在旋转轴A的端部连接有摆杆，摆杆尾部的小轴连接关节轴承，关节轴承另一端连接推力液压缸中的活塞杆，推力液压缸缸体末端连接在固定于机床上的固定座上。
本实用新型是在旋转轴A轴左端安装了一个推力液压缸装置，它能使在A轴的转动过程中随时给出偏离轴心的推力而产生平衡力矩，并在A轴转动到不同角度时通过液压缸推力方向的变化得到相应角度上所需的平衡偏摆力矩，从而抵消转台重力所带来的重心偏摆力矩。推力液压缸能以固定座上的轴为中心摆动，在工作时可通过关节轴承将推力作用在摆杆上，形成对A轴的平衡力矩。
本实用新型的有益效果：
1、结构紧凑合理，安装方便实用；可以通过调整摆杆在轴上的夹紧位置，简单、有效地调节平衡力矩的大小，提高安装精度。
2、气液转换平衡罐的使用可以迅速、准确地给油缸提供油压，反应速度大大提高，并且无噪音，安装简单，提高了工作效率。
3、平衡机构的特殊设计使平衡力矩更接近于重心偏摆力矩的理论值，减少了两个值之间的误差，增大了平衡精度。
4、油缸活塞杆端部关节轴承的使用，减少了各零、部件之间的摩擦力和整个结构的内部应力，提高了工作效率。
此平衡系统结构简单，安装方便，且通过大量计算所得出的理论数据和作图分析结论，可指导机构的安装和理论误差的分析，使得此平衡系统更能发挥到最佳，接近理想的平衡效果。
附图说明
图1为双摆转台五轴加工中心的平衡机构的主视图。
图2为双摆转台五轴加工中心的平衡机构的侧视图。
图3为双摆转台五轴加工中心的平衡机构的局部放大图。
图4、5为双摆转台五轴加工中心的平衡机构的平衡力矩曲线与A轴偏摆力矩曲线的对比分析示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对实用新型进一步说明：
如图1-3所示，双摆转台五轴加工中心的平衡机构包括摆杆2、关节轴承3、固定座4和推力液压缸5。固定座4固定于床身6上，推力液压缸5安装于固定座4的轴上，并以轴为中心前后摆动。推力液压缸5活塞杆前端螺纹连接关节轴承3，关节轴承3另一端安装于摆杆2的轴上，摆杆2夹紧于A轴1的左端，并根据计算出的理论数据调整摆杆2在初始状态时与A轴1的夹紧位置，同时推力液压缸5也相应的作出调整，要求推力满足初始状态下的方向，从而使平衡力矩曲线与A轴偏摆力矩曲线相接近。推力液压缸5采用尾部供油，接油管与气液转换平衡罐相连。
可根据双摆转台五轴加工中心的转台部分的各零部件的重量和位置，用公式：G·L＝g1·l1+g2·l2…
G-转台部件的总重量；
L-转台部件的重心到A轴旋转中心的距离；
g1，g2…-转台部分的各零部件的重量；
l1，l2…-转台部分的各零部件的重心到A轴旋转中心的距离；
计算得出A轴旋转部分的整体重量和重心位置，已知A轴摆动的角度是-10°～100°，通过力矩公式T＝G·L计算在各个角度上(可取几个整数角度)的偏摆力矩，再通过作图可得出一条理论偏摆力矩曲线，为抵消偏摆力矩就必须要求在A轴摆动的各个角度上有大小相同、方向相反的平衡力矩作用在A轴上，即寻找一条与理论偏摆力矩曲线相吻合或相接近的一条平衡力矩曲线(为方便对比和作图，只考虑力矩大小不考虑方向)。如图4所示，经过大量的计算和对比筛选，可得出一条曲线与理论偏摆力矩曲线b相接近，如图中曲线a所示。通过图中两曲线可看出，在A轴角度为0°和某一角度时与理论偏摆力矩曲线b相交(即完全平衡偏摆力矩)，但在其他角度时误差较大。
如图5所示，经过分析，为了减少两曲线之间的误差，可以想象将平衡曲线整体向增大角度方向错动，以此来使平衡曲线更加接近于理论偏摆力矩曲线e，从而减少误差。经过大量计算和分析可知，在平衡机构大体安装尺寸和油缸推力大小未改变的情况下，平衡曲线在图中整体左右移动时形状不会有太大变化，因此认为在图中整体移动平衡曲线减少误差的方式可以用于指导A轴在初始位置时调整油缸推力与垂直方向的角度的大小来完成，实施方式是调节摆杆与A轴的夹紧位置，并重新计算在各个角度时的平衡力矩，在图中作出新的平衡曲线与理论偏摆力矩曲线e作对比。经过反复的计算和验证分析，可得到一条误差很小平衡曲线，此曲线如图5中的曲线c所示。

Claims (2)

1.一种双摆转台五轴加工中心的平衡机构，其特征是：该双摆转台五轴加工中心的平衡机构包括摆杆(2)、关节轴承(3)、固定座(4)和推力液压缸(5)，在旋转轴A轴(1)的端部连接有摆杆(2)，摆杆(2)尾部的小轴连接关节轴承(3)，关节轴承(3)另一端连接推力液压缸(5)中的活塞杆，推力液压缸(5)缸体末端连接固定在床身(6)上的固定座(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种双摆转台五轴加工中心的平衡机构，其特征是：固定座(4)固定于床身(6)上，推力液压缸(5)安装于固定座(4)的轴上，并以轴为中心前后摆动，推力液压缸(5)活塞杆前端螺纹连接关节轴承(3)，关节轴承(3)另一端安装于摆杆(2)的轴上，摆杆(2)夹紧于旋转轴A轴(1)的左端，推力液压缸(5)采用尾部供油，接油管与气液转换平衡罐相连。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105382624A (zh) * 2015-12-21 2016-03-09 北京工研精机股份有限公司 一种双液压缸配重的两轴电转台机构及其补偿倾覆力矩的方法
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