CN209664802U - 一种六自由度机器人型曲面加工机床结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种六自由度机器人型曲面加工机床结构，包括底座，底座上相邻垂直设置有纵向滑轨与横向滑轨，在底座的横向滑轨上设置有工作台，工作台上沿纵向设置有轴心相对的水平回转台和尾架；在底座的纵向滑轨上设置有滑座，滑座上固定连接有立柱，立柱上沿竖直方向滑动设置有滑板，滑板上固定安装有支座，支座中通过双关节机构安装有电主轴，电主轴前端安装有盘状刀具或指状刀具。本实用新型的机床结构，布局合理，将灵活的回转运动与高刚性的直线运动巧妙结合起来，为复杂曲面加工提供了一种新的解决方案，对推动机床结构创新设计具有重要意义。

Description

一种六自由度机器人型曲面加工机床结构

技术领域

本实用新型属于机械设备技术领域，涉及一种六自由度机器人型曲面加工机床结构。

背景技术

自由曲面是机械制造行业中最难加工的表面之一，如叶片曲面、叶轮曲面等，一般需要在五轴以上联动的数控机床上才能加工出来。目前五轴联动加工机床主要由三个直线运动和两个回转运动组成，主要布局方式有三种：1)工件侧为单自由度数控转台，刀具侧为单自由度数控摆头；2)工件侧为两自由度摇篮式数控转台；3)刀具侧为两自由度叉式万能摆头。

提高复杂自由曲面的加工效率，不断探索新的多轴联动数控机床结构，是机床结构设计领域中永恒不变的主题。将机器人的灵活性与机床的高刚性相结合，研制一种六自由度的曲面加工机器人型机床结构，不仅可以大大扩展机床的加工灵活性，而且可以为现有多轴联动数控机床提供一个新品种。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种六自由度机器人型曲面加工机床结构，解决了现有技术难以更好的提升多轴联动数控机床加工的灵活性、对复杂自由曲面加工效率提高不明显的问题。

本实用新型采用的技术方案是，一种六自由度机器人型曲面加工机床结构，包括底座，底座上相邻垂直设置有纵向滑轨与横向滑轨，在底座的横向滑轨上设置有工作台，工作台上沿纵向设置有轴心相对的水平回转台和尾架；

在底座的纵向滑轨上设置有滑座，滑座上固定连接有立柱，立柱上沿竖直方向滑动设置有滑板，滑板上固定安装有支座，支座中通过双关节机构安装有电主轴，电主轴前端安装有盘状刀具或指状刀具。

本实用新型的六自由度机器人型曲面加工机床结构，其特征还在于：

所述的双关节机构是，支座中支撑安装有A关节，A关节的回转轴上固定安装有L形连接件，L形连接件外端固定安装有C关节，C关节的回转轴下端固定安装有电主轴。

所述的A关节的回转轴与C关节的回转轴为垂直布置。

所述的盘状刀具选用盘铣刀、砂轮或抛光轮。

所述的指状刀具选用立铣刀或端铣刀。

本实用新型的有益效果是，机床工件侧包括两个运动自由度，即工作台做X向直线运动和位于工作台上的水平回转台做绕Y轴的回转运动B，其中回转运动B直接带动工件做旋转进给运动；刀具侧包括四个运动自由度，即滑座带动立柱做Y向直线进给运动，滑板沿立柱Z向做垂直进给直线运动，A、C摆头分别做绕X、Z轴的回转运动。所有的运动自由度单元设置在一个底座上，通过这六个运动自由度实现主轴头相对工件的自由灵活加工。其中，三个回转运动自由度相当于机器人结构中的关节运动，具有运动的灵活性，为实现各种曲面加工提供条件；直线运动扩大了加工尺寸范围，具有机床结构的高刚性。

回转运动自由度分别位于工件和主轴头的两侧，其中靠近工件具有一个B向回转运动、靠近主轴头具有A、C向两个回转运动，直线运动远离主轴头和工件，这样的组合确保机床结构作业空间大、加工灵活，同时便于结构布局和运动控制，保证机床总体结构受力合理，便于提高机床整机性能。对曲面高性能加工具有重要意义。

附图说明

图1是本实用新型的曲面加工机床结构的总体图；

图2是本实用新型的曲面加工机床结构的总体图；

图3是本实用新型的曲面加工机床结构采用指状刀具的加工状态图。

图中，1.底座，2.工作台，3.水平回转台，4.工件，5.盘状刀具，6.电主轴，7.C关节，8.立柱，9.L形连接件，10.支座，11.滑板，12.A关节，13.滑座，14.尾架，15.指状刀具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型的曲面加工机床沿工件方向观测；图2是沿立柱方向观测。

参照图1、图2，本实用新型的结构是，包括底座1，底座1上相邻垂直设置有纵向滑轨与横向滑轨，在底座1的横向滑轨(沿X向)上设置有工作台2(称为工件侧)，工作台2上沿纵向(沿Y向)设置有轴心相对的水平回转台3和尾架14，水平回转台3中独自安装工件4、或者与尾架14一起共同夹持支撑工件4；

在底座1的纵向滑轨(沿Y向)上设置有滑座13(称为刀具侧)，滑座13上固定连接有立柱8，立柱8上沿竖直方向(沿Z向)滑动设置有滑板11，滑板11上固定安装有支座10，支座10中通过双关节机构安装有电主轴6，电主轴6前端安装有盘状刀具5。

参照图1、图2，双关节机构是，支座10中支撑安装有A关节12，A关节12的回转轴上固定安装有L形连接件9，L形连接件9外端固定安装有C关节7，C关节7的回转轴下端固定安装有电主轴6。

A关节12的回转轴与C关节7的回转轴为垂直布置，便于数控编程。

上述的工作台2、滑座13、滑板11、A关节12、C关节7各自设置有驱动部件或转动部件，所有的驱动部件或转动部件均与总控制器信号连接，协调一致完成加工动作。

本实用新型的工作原理是，

在工件侧，工件4在水平回转台3带动下做围绕Y轴的回转运动B，尾架14根据需要在另一端支撑工件4；工作台2能够沿横向滑轨实现X向移动，带动水平回转台3和尾架14及工件4一起做X向直线运动，从而实现工件侧的两个运动自由度；

在刀具侧，滑座13沿纵向滑轨滑动带动盘状刀具5做沿Y向的直线运动；滑板11上下移动带动盘状刀具5实现沿Z向的垂直直线运动；A关节12的转动实现盘状刀具5围绕X轴向的回转运动A；C关节7的转动实现盘状刀具5做围绕Z轴向的回转运动C；电主轴6带动盘状刀具5做旋转切削主运动。

参照图3，本实用新型的机器人型曲面加工机床，还可以在图1的基础上，将电主轴6前端的盘状刀具5换成指状刀具15，指状刀具15可以选用立铣刀或端铣刀等，这时通过L形连接件9转一个角度，即可实现立式加工及任意角度加工，大大提高了曲面加工的灵活性。

本实用新型的机床结构，均设置在底座1上，其中三个直线运动轴X、Y、Z的布局具有机床结构的高刚性，三个回转运动轴A、B、C的布局具有机器人的灵活性，尤其将一个回转运动分配给工件，从而避免了机器人回转关节过多而造成的弱刚性影响。另外，工件4位于底座13的外侧，具有开放的加工空间，方便装卸工件4；直线运动远离工件4和盘状刀具5，保证了整体结构的高刚性；回转运动靠近工件4和盘状刀具5两侧，保证了加工的灵活性，更好适应曲面加工。

本实用新型的机床结构，既可采用盘状刀具5如盘铣刀、砂轮、抛光轮等，实现铣削加工、磨削加工或拋磨加工；也可采用指状刀具15如端铣刀、立铣刀等，实现复杂型腔和模具曲面加工，扩大了该机器人型曲面加工机床的应用领域。

Claims (5)

1.一种六自由度机器人型曲面加工机床结构，其特征在于：包括底座(1)，底座(1)上设置有纵向滑轨与横向滑轨，在底座(1)的横向滑轨上设置有工作台(2)，工作台(2)上沿纵向设置有轴心相对的水平回转台(3)和尾架(14)；

在底座(1)的纵向滑轨上设置有滑座(13)，滑座(13)上固定连接有立柱(8)，立柱(8)上沿竖直方向滑动设置有滑板(11)，滑板(11)上固定安装有支座(10)，支座(10)中通过双关节机构安装有电主轴(6)，电主轴(6)前端安装有盘状刀具(5)或指状刀具(15)。

2.根据权利要求1所述的六自由度机器人型曲面加工机床结构，其特征在于：所述的双关节机构是，支座(10)中支撑安装有A关节(12)，A关节(12)的回转轴上固定安装有L形连接件(9)，L形连接件(9)外端固定安装有C关节(7)，C关节(7)的回转轴下端固定安装有电主轴(6)。

3.根据权利要求2所述的六自由度机器人型曲面加工机床结构，其特征在于：所述的A关节(12)的回转轴与C关节(7)的回转轴为垂直布置。

4.根据权利要求1所述的六自由度机器人型曲面加工机床结构，其特征在于：所述的盘状刀具(5)选用盘铣刀、砂轮或抛光轮。

5.根据权利要求1所述的六自由度机器人型曲面加工机床结构，其特征在于：所述的指状刀具(15)选用立铣刀或端铣刀。