CN211277384U - 一种翻板卧式五轴加工中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种翻板卧式五轴加工中心，包括工作台支撑机构、工作台、工作台底座、工作台翻转机构、机床床身、床身立柱、滑鞍、滑枕、AC摆头、链式排屑器、铁屑车和水箱，工作台支撑机构上安装有工作台定位夹紧机构，机床床身通过若干底部连接体固定在工作台支撑机构的后端，床身立柱的下端安装在机床床身上，床身立柱的上端安装在工作台支撑机构的顶部，链式排屑器安装在若干底部连接体的上方并位于AC摆头的下方，铁屑车和水箱分别安装在地面上。该加工中心布局合理，安装、调试、维修和保养方便，能够保证机床在加工全行程具有足够的刚性和较好的动态特性，从而主轴在行程范围内任意位置都能保持良好的切削性能，提高工件加工精度。

Description

一种翻板卧式五轴加工中心

技术领域

本实用新型涉及一种加工中心，具体是一种翻板卧式五轴加工中心。

背景技术

航空大型铝合金结构件具有金属去除率大、零件尺寸大规格多、制造精度高、多为整体薄壁结构件的特点，需要加工设备能够满足以下要求：高速高效加工技术；主轴高速、大功率；高刚性、高精度；多轴联动。

传统龙门式机床立式加工中心，由于工件处于水平放置，加工过程中产生的大量高温切屑堆积在工件的薄壁结构中无法及时排出，容易造成工件的二次热变形及二次切削，严重影响工件的加工精度及刀具的使用寿命；而翻板卧式五轴加工中心加工时，工件处于竖直放置，加工过程中产生的切屑在工作台翻转后，可在重力作用下顺利排出，避免了工件的二次热变形及二次切削的问题，大大提高了工件的加工精度及刀具的使用寿命，成为航空大型铝合金结构件加工的新选择。

现有翻板卧式五轴加工中心的布置形式通常分两种：一、加工时立柱固定，工作台实现X向移动，立柱上侧挂主轴箱实现Y向和Z向移动，配合主轴箱上的AC摆头实现五轴加工；工作台移动到机床外部后，通过翻转机构可以翻转至水平位置，方便工件装夹，加工时，将工作台旋转90度至竖直位置后移入加工区域进行加工。二、加工时工作台固定，立柱实现X向移动，立柱上侧挂主轴箱实现Y向和Z向移动，配合主轴箱上的AC摆头实现五轴加工；工作台通过翻转机构可向机床外部翻转至水平位置，方便工件装夹，加工时，翻转机构先将工作台旋转90度至竖直位置，再恢复到加工工位固定，进行加工。

现有加工时立柱固定、工作台移动形式的翻板卧式五轴加工中心出在存在的问题是：

1）长度方向尺寸较大，对场地要求较高，因为工作台移动，再加上外部翻转机构以及工作台从加工区域运输到翻转区域的平行运输机构，机床X方向长度至少需要在X向行程的3.5倍以上，这限制了该加工中心结构向大行程方向发展；

2）工作台质量较大，工作台需要完成平移、翻转等多个动作，对应的移动机构结构复杂，精度要求高；

3）移动部件（工作台以及其上的工件）的整体质量及重心根据不同的工件变化而变化，而且在同一工件的加工过程中，移动部件的整体质量及重心也随着加工作业的进行而不断变化，不利于驱动电机的惯量配比，影响机床动态特性，进而造成工件加工精度降低。

现有加工时工作台固定、立柱移动形式的翻板卧式五轴加工中心出在存在的问题是：

1）工作台翻转机构置于工作台下部，为了保证整机高度，翻转机构通常采用地坑安装，需要挖地坑，从而增加安装成本、提高安装难度，并且不利于后期保养、维修；

2）工作台翻转机构通常使用液压油缸作为驱动力，由于翻板铣需要两个支撑臂同步运动，液压缸同步控制精度不高，容易造成工作台的不规则颤动。由于翻板铣工件的质量变化较大，所以工作台的翻转速度要根据工件质量调节，以尽可能减少加工节拍，但液压系统调速能力较差；

3）主轴侧挂于立柱上，对整机刚性要求高，热稳定性差，立柱处于偏载状态，容易变形，造成精度损失；

4）由于侧挂箱结构限制，立柱宽度较窄，立柱X向移动的动力分布跨距较小，而且主轴中心位于立柱支撑点以外，加工时，立柱一直受一个侧倾的力矩，影响机床动态特性，进而造成工件加工精度降低；

5）立柱顶部缺乏支撑，由于翻板机加工工件的特点，加工区域均匀分布于行程的各个位置，在对上部行程范围内进行高速加工作业时，由于立柱的驱动电机置于底部，移动部件重心较高，影响机床的动态特性，进而造成工件加工精度降低。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种翻板卧式五轴加工中心，该加工中心布局合理，安装、调试、维修和保养方便，能够保证机床在加工全行程具有足够的刚性和较好的动态特性，从而主轴在行程范围内任意位置都能保持良好的切削性能，提高工件加工精度。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种翻板卧式五轴加工中心，包括工作台支撑机构、工作台、工作台底座、工作台翻转机构、机床床身、床身立柱、滑鞍、滑枕、AC摆头、链式排屑器、铁屑车和水箱，所述的工作台支撑机构为左右对称的回字形框型结构，所述的床身立柱、滑鞍、滑枕和AC摆头均为左右对称式结构，所述的工作台支撑机构上安装有工作台定位夹紧机构，所述的工作台水平放置在所述的工作台底座上，所述的工作台底座安装在所述的工作台支撑机构的前侧，所述的工作台翻转机构安装在所述的工作台支撑机构上，所述的工作台支撑机构的后端固定有若干底部连接体，所述的机床床身固定在所述的若干底部连接体上，所述的床身立柱的下端通过X向主驱动机构沿机床X向可滑动地安装在所述的机床床身上，所述的床身立柱的上端通过X向辅助驱动机构沿机床X向可滑动地安装在所述的工作台支撑机构的顶部，所述的滑鞍通过Y向驱动机构沿机床Y向可滑动地安装在所述的床身立柱的中部，所述的滑枕通过Z向驱动机构沿机床Z向可滑动地安装在所述的滑鞍上，所述的AC摆头安装在所述的滑枕上，所述的链式排屑器安装在所述的若干底部连接体的上方并位于所述的AC摆头的下方，所述的铁屑车和所述的水箱分别安装在地面上。

本实用新型翻板卧式五轴加工中心中，工作台支撑机构、底部连接体、机床床身、床身立柱等共同构成整体框型结构，有利于保持机床整体结构稳定，特别是床身立柱上下都有支撑且上下同时有驱动，能够保证机床在加工全行程具有足够的刚性和较好的动态特性，从而主轴在行程范围内任意位置都能保持良好的切削性能。

由于本翻板卧式五轴加工中心的床身立柱、滑鞍、滑枕、AC摆头等部件均为对称式结构，保证床身立柱整体重心X方向始终保持在主轴中轴上，通过整体合理布局，确保在Y向和Z向行程范围内任意位置，床身立柱的整体重心Z方向始终在其支撑跨距以内，并且主轴运动对床身立柱整体重心影响较小，可避免床身立柱前倾，同时，床身立柱整体的对称式结构可以减小热变形带来的精度损失，进而提高机床动态特性，提高工件的加工精度。

本翻板卧式五轴加工中心的整机防水防屑设计较为简单，采用的链式排屑器安装在底部连接体的上方，有一定的离地高度，从而的铁屑车和水箱可以安装在地面上，因此本翻板卧式五轴加工中心整体不需要挖地坑安装，可节省安装成本，减少机床安装周期，方便安装、调试、维修和保养。

作为优选，所述的工作台支撑机构包括支撑顶梁、定位顶梁、定位底座、左支撑立柱、右支撑立柱和支撑底座，所述的左支撑立柱和所述的右支撑立柱分别直立安装在所述的支撑底座的两端的顶部，所述的支撑顶梁横跨安装在所述的左支撑立柱和所述的右支撑立柱的顶部，所述的定位顶梁安装在所述的支撑顶梁的底部，所述的定位底座安装在所述的支撑底座的顶部，所述的定位顶梁和所述的定位底座上下间隔设置，所述的工作台翻转机构包括两个翻转单元，所述的两个翻转单元左右对称安装在所述的支撑底座上，所述的工作台底座位于两个所述的翻转单元的之间，所述的若干底部连接体固定在所述的支撑底座的后端，所述的床身立柱的上端通过所述的X向辅助驱动机构沿机床X向可滑动地安装在所述的支撑顶梁上。上述结构设计可保证工作台支撑机构的整体刚性及对工作台的可靠支撑效果。

作为优选，每个所述的翻转单元上安装有若干工作台抓取单元，每个所述的翻转单元包括伺服电机、减速机、丝杠、丝母、连杆、支撑臂和基座；所述的伺服电机安装在所述的支撑臂的一端，所述的支撑臂的另一端与所述的基座经第一轴承可转动地连接，所述的减速机安装在所述的伺服电机的输出端，所述的丝杠的一端与所述的减速机相连，所述的丝杠的另一端安装在所述的支撑臂上，所述的丝母螺纹连接在所述的丝杠上，所述的连杆的一端与所述的丝母经第二轴承可转动地连接，所述的连杆的另一端与所述的基座经第三轴承可转动地连接，所述的基座固定在所述的支撑底座上；所述的支撑臂上安装有支撑臂导轨，所述的支撑臂导轨沿所述的丝杠的长度方向设置，所述的丝母上安装有滑块，所述的滑块可滑动地安装在所述的支撑臂导轨上。工作台翻转机构采用伺服电机驱动，可以保证两侧翻转单元同步驱动，使工作台得以平稳翻转，保障对工作台的定位精度。由于伺服电机有精确的调速能力，可以根据工作台上装夹的工件重量调整翻转速度，减少加工节拍，保证两侧支撑臂动作的同步性和重复位置精度，确保工件加工精度。在需要装夹工件的初始状态，工作台水平放置在工作台底座上，支撑臂合拢。需要翻转工作台时，若干工作台抓取单元抓取工作台，抓取工作台，然后伺服电机工作，伺服电机通过减速机将扭矩放大，将动力传递至丝杠，带动丝杠旋转并推动丝母沿支撑臂导轨移动，丝母移动的同时，推动连杆旋转，使第二轴承的中心点绕第三轴承的中心点旋转，进而通过连杆的旋转带动支撑臂绕第一轴承的中心点旋转，直至支撑臂完全打开，使工作台翻转至竖直位置。

作为优选，每个所述的工作台抓取单元包括安装在所述的支撑臂上的抓取油缸，每个所述的抓取油缸的输出端安装有定位支撑柱，所述的工作台的左侧和右侧分别固设有与各个所述的定位支撑柱一一对应的定位块，每块所述的定位块上开设有一个定位孔，所述的工作台翻转过程中，所述的若干工作台抓取单元抓取工作台时，每个所述的定位支撑柱插设在一个所述的定位孔内。需要抓取工作台时，若干定位支撑柱分别插入若干定位孔内，实现对工作台的X向定位支撑。

作为优选，所述的工作台定位夹紧机构包括两个工作台粗定位单元、一个工作台精定位单元和多个工作台定位夹紧单元，所述的两个工作台粗定位单元左右对称安装在所述的左支撑立柱和所述的右支撑立柱上，每个所述的工作台粗定位单元包括粗定位油缸，每个所述的粗定位油缸的输出端安装有粗定位销；所述的工作台精定位单元安装在所述的左支撑立柱上，所述的工作台精定位单元包括精定位油缸，所述的精定位油缸的输出端安装有精定位销；所述的定位顶梁和所述的定位底座上分别布设有若干所述的工作台定位夹紧单元，每个所述的工作台定位夹紧单元包括定位夹紧油缸，每个所述的定位夹紧油缸的输出端轴接有压块，每个所述的定位夹紧油缸的缸体上分别轴接有左右对称的两块连接板，所述的两块连接板的前端分别与所述的压块的中上部轴接，所述的压块位于所述的两块连接板之间，所述的工作台的顶侧和底侧分别固设有与各个所述的压块一一对应的限位块，所述的工作台翻转至竖直状态被定位夹紧时，所述的精定位销顶紧所述的工作台的左侧，每块所述的压块压紧一块所述的限位块。需要装夹工件时，工作台水平放置在工作台底座上，工件装夹完成后，若干工作台抓取单元抓取工作台，两个翻转单元将工作台翻转90度至竖直位置后，首先两个粗定位油缸工作，位于工作台两侧的粗定位销伸向工作台，对工作台进行粗定位，此时工作台翻转机构与工作台脱离，旋转90度回到初始水平位置；然后精定位油缸工作，精定位销伸出，将工作台自左至右顶紧，使工作台靠紧右支撑立柱，此后多个定位夹紧油缸同时工作，其输出端分别伸出，使多块压块分别压紧多块限位块，对多块限位块分别施加较大的夹紧力，实现对工作台的定位夹紧，此时机床可以开始加工作业。待工件加工完成后，工作台翻转机构旋转90度升起至竖直状态并再次抓取工作台，同时多个定位夹紧油缸、精定位油缸和两个粗定位油缸松开工作台，工作台翻转机构抓取工作台再次回转90度，将工作台带回工作台底座，进行已加工工件的拆卸及下一轮待加工工件的装夹工作。

作为优选，所述的X向主驱动机构包括两个X向主驱动单元，所述的两个X向主驱动单元左右对称设置在所述的床身立柱的底部的两侧，每个所述的X向主驱动单元包括X向主驱动电机和第一齿轮齿条传动机构，所述的X向主驱动电机的输出端与所述的第一齿轮齿条传动机构的输入端相连，所述的第一齿轮齿条传动机构的输出端与所述的床身立柱的下端相连；所述的机床床身上前后对称安装有两道第一X向导轨，所述的床身立柱的下端可滑动地安装在所述的两道第一X向导轨上。两个X向主驱动单元分别安装在床身立柱的底部的两侧，可增大床身立柱的跨距，提高机床运行平稳性。

作为优选，所述的X向辅助驱动机构包括两个X向辅助驱动单元，所述的两个X向辅助驱动单元左右对称设置在所述的床身立柱的顶端，每个所述的X向辅助驱动单元包括X向辅助驱动电机和第二齿轮齿条传动机构，所述的X向辅助驱动电机的输出端与所述的第二齿轮齿条传动机构的输入端相连，所述的第二齿轮齿条传动机构的输出端与所述的床身立柱的上端相连；所述的支撑顶梁上上下对称安装有两道第二X向导轨，所述的床身立柱的上端可滑动地安装在所述的两道第二X向导轨上。

作为优选，所述的Y向驱动机构包括两个Y向驱动单元，所述的两个Y向驱动单元左右对称设置在所述的床身立柱的两侧，每个所述的Y向驱动单元包括Y向驱动电机和Y向丝杠传动机构，所述的Y向驱动电机的输出端与所述的Y向丝杠传动机构的输入端相连，所述的滑鞍的两侧分别与两个所述的Y向丝杠传动机构的丝母相连；所述的床身立柱为回字形框架结构，所述的床身立柱的两侧左右对称安装有两道Y向导轨，所述的滑鞍的两侧可滑动地安装在所述的两道Y向导轨上并位于所述的床身立柱的回字形框架内侧。

作为优选，所述的床身立柱的两侧的中下部分别一体设置有X向加宽块。床身立柱两侧的X向加宽块的作用是使床身立柱重心下移，可进一步增大床身立柱的支撑跨距，使机床运行更平稳。

作为优选，所述的Z向驱动机构包括Z向驱动单元，所述的Z向驱动单元设置在所述的滑鞍的底部，所述的Z向驱动单元包括Z向驱动电机和Z向丝杠传动机构，所述的滑枕的底端与所述的Z向丝杠传动机构的丝母相连；所述的滑鞍回字形箱式结构，所述的滑鞍的内侧的四角对称安装有四道Z向导轨，所述的滑枕可滑动地安装在所述的四道Z向导轨上。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、床身立柱通过X向辅助驱动机构和X向主驱动机构进行上下同时驱动，且床身立柱的下端和上端分别与机床整体框架刚性连接，保证机床立柱快速移动时的刚性，使主轴在床身立柱上任意位置加工时都有足够的刚性支撑，特别是主轴在床身立柱上端加工时的刚性，保证上端加工时的工件加工精度；

2、工作台支撑机构、底部连接体、机床床身、床身立柱等共同构成整体框型结构，有利于保持机床整体结构稳定，结合床身立柱上下的刚性支撑和上下同时驱动，能够保证机床在加工全行程具有足够的刚性和较好的动态特性，从而主轴在行程范围内任意位置都能保持良好的切削性能；

3、床身立柱、滑鞍、滑枕、AC摆头等部件均为对称式结构，保证床身立柱整体重心X方向始终保持在主轴中轴上，通过整体合理布局，确保在Y向和Z向行程范围内任意位置，床身立柱的整体重心Z方向始终在其支撑跨距以内，可避免偏载带来的变形影响，并且主轴运动对床身立柱整体重心影响较小，可避免床身立柱前倾，同时，床身立柱整体的对称式结构可以减小热变形带来的精度损失，进而提高机床动态特性，提高工件的加工精度；

4、机床床身可采用模块化设计，便于X向行程的扩展，并且X向行程增加对整机外形尺寸影响不大，对安装场地的要求不高；

5、整机防水防屑设计较为简单，采用的链式排屑器安装在底部连接体的上方，有一定的离地高度，从而的铁屑车和水箱可以安装在地面上，因此本翻板卧式五轴加工中心整体不需要挖地坑安装，可节省安装成本，减少机床安装周期，方便安装、调试、维修和保养。

附图说明

图1为实施例中工作台处于水平放置状态下的翻板卧式五轴加工中心的前侧视图；

图2为实施例中工作台处于竖直夹紧状态下的翻板卧式五轴加工中心的前侧视图；

图3为图2中A处放大图；

图4为图3中I-I剖视图（此时定位夹紧油缸定位夹紧工作台）；

图5为对应于图4的定位夹紧油缸松开工作台时的状态图；

图6为实施例中工作台处于竖直夹紧状态下的翻板卧式五轴加工中心的后侧视图；

图7为实施例中床身立柱与机床床身装配的前侧视图；

图8为实施例中床身立柱与机床床身装配的后侧视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例的翻板卧式五轴加工中心，如图所示，包括工作台支撑机构1、工作台2、工作台底座20、工作台翻转机构、机床床身4、床身立柱5、滑鞍61、滑枕62、AC摆头63、链式排屑器71、铁屑车72和水箱73，工作台支撑机构1为左右对称的回字形框型结构，床身立柱5、滑鞍61、滑枕62和AC摆头63均为左右对称式结构，工作台支撑机构1上安装有工作台定位夹紧机构，工作台2水平放置在工作台底座20上，工作台底座20安装在工作台支撑机构1的前侧（在实际应用中，工作台底座20可根据是否需要交换工作台调整为相应的底座形式），工作台翻转机构安装在工作台支撑机构1上，工作台支撑机构1的后端固定有两个底部连接体10，机床床身4固定在两个底部连接体10上，床身立柱5的下端通过X向主驱动机构沿机床X向可滑动地安装在机床床身4上，床身立柱5的上端通过X向辅助驱动机构沿机床X向可滑动地安装在工作台支撑机构1的顶部，滑鞍61通过Y向驱动机构沿机床Y向可滑动地安装在床身立柱5的中部，滑枕62通过Z向驱动机构沿机床Z向可滑动地安装在滑鞍61上，AC摆头63安装在滑枕62上，链式排屑器71安装在两个底部连接体10的上方并位于AC摆头63的下方，铁屑车72和水箱73分别安装在地面上。

本实施例中，工作台支撑机构1包括支撑顶梁11、定位顶梁12、定位底座13、左支撑立柱14、右支撑立柱15和支撑底座16，左支撑立柱14和右支撑立柱15分别直立安装在支撑底座16的两端的顶部，支撑顶梁11横跨安装在左支撑立柱14和右支撑立柱15的顶部，定位顶梁12安装在支撑顶梁11的底部，定位底座13安装在支撑底座16的顶部，定位顶梁12和定位底座13上下间隔设置，工作台翻转机构包括两个翻转单元3，两个翻转单元3左右对称安装在支撑底座16上，工作台底座20位于两个翻转单元3的之间，两个底部连接体10固定在支撑底座16的后端，床身立柱5的上端通过X向辅助驱动机构沿机床X向可滑动地安装在支撑顶梁11上。

本实施例中，每个翻转单元3上安装有两个工作台抓取单元，每个翻转单元3包括伺服电机31、减速机32、丝杠33、丝母34、连杆35、支撑臂36和基座37；伺服电机31安装在支撑臂36的一端，支撑臂36的另一端与基座37经第一轴承38可转动地连接，减速机32安装在伺服电机31的输出端，丝杠33的一端与减速机32相连，丝杠33的另一端安装在支撑臂36上，丝母34螺纹连接在丝杠33上，连杆35的一端与丝母34经第二轴承39可转动地连接，连杆35的另一端与基座37经第三轴承30可转动地连接，基座37固定在支撑底座16上；支撑臂36上安装有支撑臂导轨（图中未示出），支撑臂导轨沿丝杠33的长度方向设置，丝母34上安装有滑块（图中未示出），滑块可滑动地安装在支撑臂导轨上。每个工作台抓取单元包括安装在支撑臂36上的抓取油缸（图中未示出），每个抓取油缸的输出端安装有定位支撑柱81，工作台2的左侧和右侧分别固设有与各个定位支撑柱81一一对应的定位块21，每块定位块21上开设有一个定位孔22，工作台2翻转过程中，四个工作台抓取单元抓取工作台2时，每个定位支撑柱81插设在一个定位孔22内。

本实施例中，工作台定位夹紧机构包括两个工作台粗定位单元、一个工作台精定位单元和多个工作台定位夹紧单元，两个工作台粗定位单元左右对称安装在左支撑立柱14和右支撑立柱15上，每个工作台粗定位单元包括粗定位油缸（图中未示出），每个粗定位油缸的输出端安装有粗定位销82；工作台精定位单元安装在左支撑立柱14上，工作台精定位单元包括精定位油缸（图中未示出），精定位油缸的输出端安装有精定位销83；定位顶梁12和定位底座13上分别布设有三个工作台定位夹紧单元，每个工作台定位夹紧单元包括定位夹紧油缸84，每个定位夹紧油缸84的输出端轴接有压块85，每个定位夹紧油缸84的缸体上分别轴接有左右对称的两块连接板86，两块连接板86的前端分别与压块85的中上部轴接，压块85位于两块连接板86之间，工作台2的顶侧和底侧分别固设有与各个压块85一一对应的限位块23，工作台2翻转至竖直状态被定位夹紧时，精定位销83顶紧工作台2的左侧，每块压块85压紧一块限位块23。

本实施例中，X向主驱动机构包括两个X向主驱动单元，两个X向主驱动单元左右对称设置在床身立柱5的底部的两侧，每个X向主驱动单元包括X向主驱动电机91和第一齿轮齿条传动机构，X向主驱动电机91的输出端与第一齿轮齿条传动机构的输入端相连，第一齿轮齿条传动机构的输出端与床身立柱5的下端相连；机床床身4上前后对称安装有两道第一X向导轨41，床身立柱5的下端可滑动地安装在两道第一X向导轨41上；X向辅助驱动机构包括两个X向辅助驱动单元，两个X向辅助驱动单元左右对称设置在床身立柱5的顶端，每个X向辅助驱动单元包括X向辅助驱动电机92和第二齿轮齿条传动机构，X向辅助驱动电机92的输出端与第二齿轮齿条传动机构的输入端相连，第二齿轮齿条传动机构的输出端与床身立柱5的上端相连；支撑顶梁11上上下对称安装有两道第二X向导轨17，床身立柱5的上端可滑动地安装在两道第二X向导轨17上；Y向驱动机构包括两个Y向驱动单元，两个Y向驱动单元左右对称设置在床身立柱5的两侧，每个Y向驱动单元包括Y向驱动电机93和Y向丝杠传动机构，Y向驱动电机93的输出端与Y向丝杠传动机构的输入端相连，滑鞍61的两侧分别与两个Y向丝杠传动机构的丝母94相连；床身立柱5为回字形框架结构，床身立柱5的两侧左右对称安装有两道Y向导轨51，滑鞍61的两侧可滑动地安装在两道Y向导轨51上并位于床身立柱5的回字形框架内侧，床身立柱5的两侧的中下部分别一体设置有X向加宽块52；Z向驱动机构包括Z向驱动单元，Z向驱动单元设置在滑鞍61的底部，Z向驱动单元包括Z向驱动电机95和Z向丝杠传动机构，滑枕62的底端与Z向丝杠传动机构的丝母（图中未示出）相连；滑鞍61回字形箱式结构，滑鞍61的内侧的四角对称安装有四道Z向导轨64，滑枕62可滑动地安装在四道Z向导轨64上。

上述翻板卧式五轴加工中心的工作原理如下：在需要装夹工件的初始状态，工作台2水平放置在工作台底座20上，支撑臂36合拢。工件装夹完成后，需要翻转工作台2时，四个抓取油缸工作，四根定位支撑柱81分别插入四个定位孔22内，实现对工作台2的X向定位支撑，抓取工作台2，然后伺服电机31工作，伺服电机31通过减速机32将扭矩放大，将动力传递至丝杠33，带动丝杠33旋转并推动丝母34沿支撑臂导轨移动，丝母34移动的同时，推动连杆35旋转，使第二轴承39的中心点绕第三轴承30的中心点旋转，进而通过连杆35的旋转带动支撑臂36绕第一轴承38的中心点旋转，直至支撑臂36完全打开，使工作台2翻转至竖直位置；之后两个粗定位油缸工作，位于工作台2两侧的粗定位销82伸向工作台2，对工作台2进行粗定位，此时四根定位支撑柱81缩回，此时工作台翻转机构与工作台2脱离，旋转90度回到初始水平位置；然后精定位油缸工作，精定位销83伸出，将工作台2自左至右顶紧，使工作台2靠紧右支撑立柱15，此后多个定位夹紧油缸84同时工作，其输出端分别伸出，使多块压块85分别压紧多块限位块23，对多块限位块23分别施加较大的夹紧力（上述实施例中，设计的单块压块85的夹紧力为4t），实现对工作台2的定位夹紧，此时机床可以开始加工作业。待工件加工完成后，工作台翻转机构旋转90度升起至竖直状态并再次抓取工作台2，同时多个定位夹紧油缸84、精定位油缸和两个粗定位油缸松开工作台2，工作台翻转机构抓取工作台2再次回转90度，将工作台2带回工作台底座20，进行已加工工件的拆卸及下一轮待加工工件的装夹工作。

上述机床加工作业过程中，床身立柱5在X向主驱动机构和X向辅助驱动机构的四驱同时共同驱动下，在机床床身4上可沿机床X向滑动；滑鞍61在Y向驱动机构的驱动下，在床身立柱5上可沿机床Y向滑动；滑枕62在Z向驱动机构的驱动下，在滑鞍61上沿机床Z向滑动。上述驱动结构结合机床整体对称框型结构，能够保证机床在加工全行程具有足够的刚性和较好的动态特性，从而主轴在行程范围内任意位置都能保持良好的切削性能，确保工件加工精度。

Claims (10)

1.一种翻板卧式五轴加工中心，其特征在于，包括工作台支撑机构、工作台、工作台底座、工作台翻转机构、机床床身、床身立柱、滑鞍、滑枕、AC摆头、链式排屑器、铁屑车和水箱，所述的工作台支撑机构为左右对称的回字形框型结构，所述的床身立柱、滑鞍、滑枕和AC摆头均为左右对称式结构，所述的工作台支撑机构上安装有工作台定位夹紧机构，所述的工作台水平放置在所述的工作台底座上，所述的工作台底座安装在所述的工作台支撑机构的前侧，所述的工作台翻转机构安装在所述的工作台支撑机构上，所述的工作台支撑机构的后端固定有若干底部连接体，所述的机床床身固定在所述的若干底部连接体上，所述的床身立柱的下端通过X向主驱动机构沿机床X向可滑动地安装在所述的机床床身上，所述的床身立柱的上端通过X向辅助驱动机构沿机床X向可滑动地安装在所述的工作台支撑机构的顶部，所述的滑鞍通过Y向驱动机构沿机床Y向可滑动地安装在所述的床身立柱的中部，所述的滑枕通过Z向驱动机构沿机床Z向可滑动地安装在所述的滑鞍上，所述的AC摆头安装在所述的滑枕上，所述的链式排屑器安装在所述的若干底部连接体的上方并位于所述的AC摆头的下方，所述的铁屑车和所述的水箱分别安装在地面上。

2.根据权利要求1所述的一种翻板卧式五轴加工中心，其特征在于，所述的工作台支撑机构包括支撑顶梁、定位顶梁、定位底座、左支撑立柱、右支撑立柱和支撑底座，所述的左支撑立柱和所述的右支撑立柱分别直立安装在所述的支撑底座的两端的顶部，所述的支撑顶梁横跨安装在所述的左支撑立柱和所述的右支撑立柱的顶部，所述的定位顶梁安装在所述的支撑顶梁的底部，所述的定位底座安装在所述的支撑底座的顶部，所述的定位顶梁和所述的定位底座上下间隔设置，所述的工作台翻转机构包括两个翻转单元，所述的两个翻转单元左右对称安装在所述的支撑底座上，所述的工作台底座位于两个所述的翻转单元的之间，所述的若干底部连接体固定在所述的支撑底座的后端，所述的床身立柱的上端通过所述的X向辅助驱动机构沿机床X向可滑动地安装在所述的支撑顶梁上。

3.根据权利要求2所述的一种翻板卧式五轴加工中心，其特征在于，每个所述的翻转单元上安装有若干工作台抓取单元，每个所述的翻转单元包括伺服电机、减速机、丝杠、丝母、连杆、支撑臂和基座；所述的伺服电机安装在所述的支撑臂的一端，所述的支撑臂的另一端与所述的基座经第一轴承可转动地连接，所述的减速机安装在所述的伺服电机的输出端，所述的丝杠的一端与所述的减速机相连，所述的丝杠的另一端安装在所述的支撑臂上，所述的丝母螺纹连接在所述的丝杠上，所述的连杆的一端与所述的丝母经第二轴承可转动地连接，所述的连杆的另一端与所述的基座经第三轴承可转动地连接，所述的基座固定在所述的支撑底座上；所述的支撑臂上安装有支撑臂导轨，所述的支撑臂导轨沿所述的丝杠的长度方向设置，所述的丝母上安装有滑块，所述的滑块可滑动地安装在所述的支撑臂导轨上。

4.根据权利要求3所述的一种翻板卧式五轴加工中心，其特征在于，每个所述的工作台抓取单元包括安装在所述的支撑臂上的抓取油缸，每个所述的抓取油缸的输出端安装有定位支撑柱，所述的工作台的左侧和右侧分别固设有与各个所述的定位支撑柱一一对应的定位块，每块所述的定位块上开设有一个定位孔，所述的工作台翻转过程中，所述的若干工作台抓取单元抓取工作台时，每个所述的定位支撑柱插设在一个所述的定位孔内。

5.根据权利要求3所述的一种翻板卧式五轴加工中心，其特征在于，所述的工作台定位夹紧机构包括两个工作台粗定位单元、一个工作台精定位单元和多个工作台定位夹紧单元，所述的两个工作台粗定位单元左右对称安装在所述的左支撑立柱和所述的右支撑立柱上，每个所述的工作台粗定位单元包括粗定位油缸，每个所述的粗定位油缸的输出端安装有粗定位销；所述的工作台精定位单元安装在所述的左支撑立柱上，所述的工作台精定位单元包括精定位油缸，所述的精定位油缸的输出端安装有精定位销；所述的定位顶梁和所述的定位底座上分别布设有若干所述的工作台定位夹紧单元，每个所述的工作台定位夹紧单元包括定位夹紧油缸，每个所述的定位夹紧油缸的输出端轴接有压块，每个所述的定位夹紧油缸的缸体上分别轴接有左右对称的两块连接板，所述的两块连接板的前端分别与所述的压块的中上部轴接，所述的压块位于所述的两块连接板之间，所述的工作台的顶侧和底侧分别固设有与各个所述的压块一一对应的限位块，所述的工作台翻转至竖直状态被定位夹紧时，所述的精定位销顶紧所述的工作台的左侧，每块所述的压块压紧一块所述的限位块。

6.根据权利要求2所述的一种翻板卧式五轴加工中心，其特征在于，所述的X向主驱动机构包括两个X向主驱动单元，所述的两个X向主驱动单元左右对称设置在所述的床身立柱的底部的两侧，每个所述的X向主驱动单元包括X向主驱动电机和第一齿轮齿条传动机构，所述的X向主驱动电机的输出端与所述的第一齿轮齿条传动机构的输入端相连，所述的第一齿轮齿条传动机构的输出端与所述的床身立柱的下端相连；所述的机床床身上前后对称安装有两道第一X向导轨，所述的床身立柱的下端可滑动地安装在所述的两道第一X向导轨上。

7.根据权利要求2所述的一种翻板卧式五轴加工中心，其特征在于，所述的X向辅助驱动机构包括两个X向辅助驱动单元，所述的两个X向辅助驱动单元左右对称设置在所述的床身立柱的顶端，每个所述的X向辅助驱动单元包括X向辅助驱动电机和第二齿轮齿条传动机构，所述的X向辅助驱动电机的输出端与所述的第二齿轮齿条传动机构的输入端相连，所述的第二齿轮齿条传动机构的输出端与所述的床身立柱的上端相连；所述的支撑顶梁上上下对称安装有两道第二X向导轨，所述的床身立柱的上端可滑动地安装在所述的两道第二X向导轨上。

8.根据权利要求2所述的一种翻板卧式五轴加工中心，其特征在于，所述的Y向驱动机构包括两个Y向驱动单元，所述的两个Y向驱动单元左右对称设置在所述的床身立柱的两侧，每个所述的Y向驱动单元包括Y向驱动电机和Y向丝杠传动机构，所述的Y向驱动电机的输出端与所述的Y向丝杠传动机构的输入端相连，所述的滑鞍的两侧分别与两个所述的Y向丝杠传动机构的丝母相连；所述的床身立柱为回字形框架结构，所述的床身立柱的两侧左右对称安装有两道Y向导轨，所述的滑鞍的两侧可滑动地安装在所述的两道Y向导轨上并位于所述的床身立柱的回字形框架内侧。

9.根据权利要求8所述的一种翻板卧式五轴加工中心，其特征在于，所述的床身立柱的两侧的中下部分别一体设置有X向加宽块。

10.根据权利要求2所述的一种翻板卧式五轴加工中心，其特征在于，所述的Z向驱动机构包括Z向驱动单元，所述的Z向驱动单元设置在所述的滑鞍的底部，所述的Z向驱动单元包括Z向驱动电机和Z向丝杠传动机构，所述的滑枕的底端与所述的Z向丝杠传动机构的丝母相连；所述的滑鞍回字形箱式结构，所述的滑鞍的内侧的四角对称安装有四道Z向导轨，所述的滑枕可滑动地安装在所述的四道Z向导轨上。

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