CN218396925U - 叶片五轴联动加工中心结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种叶片五轴联动加工中心结构,包括床身、滑鞍、B轴滑座、Z轴升降座、Z轴滑座、U轴升降座以及U轴滑座；滑鞍安装在床身上，B轴滑座安装在滑鞍上，B轴滑座在Y轴方向的端部安装有B轴摆头，U轴升降座上安装有U轴转台，Z轴升降座上安装有A轴转台。本实用新型通过通过移动滑鞍在沿X轴方向滑动，移动B轴滑座沿Y轴方向滑动，主轴跟随B轴摆头一起做B轴旋转运动；A轴转台7与U轴转台10同步沿Z轴方向做上下运动，且回转中心始终处于同轴和旋转运动一致，各轴质量分布均匀，轴系叠加少，移动惯量小，有助于减小切屑的热传递影响和缩短辅助加工时间，有助于获得更高的叶片加工精度和更好的表面加工质量。

Description

叶片五轴联动加工中心结构

技术领域

本实用新型涉及机床制造领域，具体地，涉及一种叶片五轴联动加工中心结构。

背景技术

五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高、专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床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。五轴联动数控机床系统是解决叶轮、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。

现有公开号为CN206543899U的中国专利，其公开了一种五轴复合数控机床。该五轴复合数控机床包括机床座、主轴工件固定机构、X轴向滑动工作台、Y轴向滑动座、刀塔、动力头和排碎屑装置，X轴向滑动工作台与机床座倾斜滑动连接，将工件放置在主轴固定机构上，刀塔和动力头安装符合工件规格的刀具，通过调整X轴向滑动工作台、Y轴向滑动座和Z轴向滑动座的位置，确定工件的第一次加工铣削和第二次加工铣削的实际尺寸，并完成工件的铣削加工程序。

发明人认为现有技术中的五轴联动数控机床各轴质量分布不均匀，轴系叠加多，移动惯量大，切屑效率低，加工精度低。因此，需要提供一种结构更合理，加工精度更高的叶片五轴联动加工中心结构。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种叶片五轴联动加工中心结构。

根据本实用新型提供的一种叶片五轴联动加工中心结构，包括：床身、滑鞍、B轴滑座、Z轴升降座、Z轴滑座、U轴升降座以及U轴滑座，以所述床身的长度方向为X轴，宽度方向为Y轴，高度方向为Z轴；所述滑鞍安装在所述床身上，且二者沿X轴方向滑动配合；所述B轴滑座安装在所述滑鞍上，且二者沿Y轴方向滑动配合；所述B轴滑座在Y轴方向的端部安装有B轴摆头，所述B轴摆头设置有摆动轴；所述U轴滑座安装在所述床身的侧面，所述床身的侧面形成有与X轴方向平行的U轴，所述U轴滑座与所述床身沿U轴方向滑动配合；所述U轴升降座安装在所述U轴滑座上，且二者沿Z轴方向滑动配合，所述U轴升降座上安装有U轴转台；所述Z轴滑座紧固安装在所述床身安装有所述U轴滑座的侧面，所述Z轴升降座安装在所述Z轴滑座上，且二者沿Z轴方向滑动配合，所述Z轴升降座上安装有A轴转台。

优选地，所述床身的一端安装有刀库。

优选地，所述B轴摆头远离所述B轴滑座的一端安装有主轴，所述B轴摆头的摆动轴与所述主轴的回转中心垂直设置。

优选地，所述B轴摆头的摆动轴沿Y轴方向设置，所述主轴的回转中心沿Z轴方向设置。

优选地，所述B轴摆头沿其摆动轴的摆动角度范围为竖直方向±40°。

优选地，所述B轴摆头的驱动机构包括力矩电机。

优选地，所述A轴转台与所述U轴转台的回转中心同轴设置。

优选地，所述A轴转台与所述U轴转台沿Z轴方向的移动速度保持一致，所述A轴转台与所述U轴转台的旋转角速度保持一致。

优选地，所述A轴转台与所述U轴转台的回转角度均为360°。

优选地，所述床身底部安装有多个支撑脚垫。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型通过通过移动滑鞍在床身上沿X轴方向滑动，移动B轴滑座在滑鞍上沿Y轴方向滑动，转动B轴摆头，使得主轴跟随B轴摆头一起做B轴旋转运动；Z轴滑座固定，U轴滑座12沿U轴方向左右移动，Z轴升降座8和U轴升降座11同步沿Z轴方向做上下运动，使得A轴转台7与U轴转台10的回转中心始终处于同轴和旋转运动的一致，从而实现了五轴配合运动，有助于各轴质量分布均匀，轴系叠加少，移动惯量小，有助于减小切屑的热传递影响和缩短辅助加工时间，有助于获得更高的叶片加工精度和更好的表面加工质量。

2、本实用新型通过将移动质量比较大的B轴摆头及主轴叠加在一个直线轴上，且B轴摆动轴心线与刀具主轴的回转中心二者垂直布置，刀尖处在B轴的回转中心上的结构设计使得B轴摆动时只有X、Z轴做极小的运动坐标补偿，同时由切削力产生的扭矩也不会被传输到B轴上，从而可以获得更高的叶片加工精度和更好的表面加工质量。

3、本实用新型通过Z轴滑座固定，U轴滑座左右移动，使得运动惯量分配小而均匀，A轴转台7与U轴转台10两个转台上下Z轴的直线运动准确同步，使得两个A轴的回转中心始终处于同轴和旋转运动的一致，有助于提高叶片加工的精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型主要体现叶片五轴联动加工中心结构的整体结构示意图。

附图标记：

床身1 滑鞍2 B轴滑座3

B轴摆头4 刀库5 主轴6

A轴转台7 Z轴升降座8 Z轴滑座9

U轴转台10 U轴升降座11 U轴滑座12

支撑脚垫13

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，根据本实用新型提供的一种叶片五轴联动加工中心结构，包括：床身1、滑鞍2、B轴滑座3、Z轴升降座8、Z轴滑座9、U轴升降座11以及U轴滑座12，以床身1的长度方向为X轴，宽度方向为Y轴，高度方向为Z轴；滑鞍2安装在床身1上，且二者沿X轴方向滑动配合；B轴滑座3安装在滑鞍2上，且二者沿Y轴方向滑动配合；B轴滑座3在Y轴方向的端部安装有B轴摆头4，B轴摆头4设置有摆动轴；B轴摆头4远离B轴滑座3的一端安装有主轴6，B轴摆头4的摆动轴与主轴6的回转中心垂直设置；U轴滑座12安装在床身1的侧面，床身1的侧面形成有与X轴方向平行的U轴，U轴滑座12与床身1沿X轴方向滑动配合；U轴升降座11安装在U轴滑座12上，且二者沿Z轴方向滑动配合，U轴升降座11上安装有U轴转台10；Z轴滑座9紧固安装在床身1安装有U轴滑座12的侧面，Z轴升降座8安装在Z轴滑座9上，且二者沿Z轴方向滑动配合，Z轴升降座8上安装有A轴转台7；A轴转台7与U轴转台10均能够沿其中心轴转动，且其中心轴平行于X轴方向。

主轴6用于安装刀片，A轴转台7与U轴转台10用于安装待加工的叶片。通过移动滑鞍2在床身1的顶部沿X轴方向滑动，移动B轴滑座3在滑鞍2的顶部上沿Y轴方向滑动，转动B轴摆头4，使得主轴6跟随B轴摆头4一起绕摆动轴做B轴旋转运动。Z轴滑座9固定安装在床身1的侧面，U轴滑座12在床身1的侧面上沿U轴方向左右滑动，Z轴升降座8和U轴升降座11同步沿Z轴方向做上下运动。使得A轴转台7与U轴转台10的回转中心始终处于同轴和旋转运动的一致，以此获得高精度的叶片加工。

滑鞍2安装在床身1的顶部上，滑鞍2通过直线导轨和丝杆，在床身1的顶部沿X轴方向滑动。B轴滑座3安装在滑鞍2的顶部上，B轴滑座3通过直线导轨和丝杆，在滑鞍2的顶部上沿Y轴方向滑动。

B轴滑座3在Y轴方向的端部安装有B轴摆头4，B轴摆头4后端连接在B轴滑座3，通过力矩电机旋转角度，摆动角度范围为竖直方向±40°。主轴6安装在B轴摆头4的前端，主轴6跟随B轴摆头4一起绕摆动轴做B轴旋转运动。B轴摆头4的摆动轴沿Y轴方向设置，主轴6的回转中心沿Z轴方向设置。B轴回转运动通过力矩电机实现，响应快、无间隙、精度高，以适应航发叶片加工回转精度高、转速快、插补响应迅速等需求。

将移动质量比较大的B轴摆头4及主轴6只叠加在一个直线轴上，即Y轴上，且B轴摆动轴心线与刀具的主轴6的回转中心二者成90°夹角相交布置。预设特定长度刀具刀尖在B轴的回转中心上(TPP技术)的结构型式，刀尖处在B轴的回转中心上的结构设计使得B轴摆动时只有X、Z轴做极小的运动坐标补偿，同时由切削力产生的扭矩也不会被传输到B轴上，从而可以获得更高的叶片加工精度和更好的表面加工质量。

刀库5固定在床身1左侧，换刀时，主轴6及B轴摆头4处于垂直向下状态，并随滑鞍2移动到床身1左侧换刀位置，实现刀具交换。

Z轴滑座9固定安装在床身1的侧面，Z轴升降座8安装在Z轴滑座9上，且二者沿Z轴方向滑动配合，Z轴升降座8上安装有A轴转台7。A轴转台7固定在Z轴升降座8上部，Z轴升降座8通过直线导轨和丝杆，在Z轴滑座上沿Z轴方向做上下运动。

U轴滑座12安装在床身1的侧面，U轴滑座12通过直线导轨和丝杆，在床身1上沿U轴方向左右滑动。U轴升降座11安装在U轴滑座12上，且二者沿Z轴方向滑动配合，U轴升降座11上安装有U轴转台10。U轴转台10固定在U轴升降座11上部，U轴升降座11通过直线导轨和丝杆，在U轴滑座上沿Z轴方向做上下运动。根据工件长度不同，U轴滑座通过直线导轨和丝杆在床身1上沿U轴方向做左右运动。

进一步的，A轴转台7与U轴转台10的中心轴位于同一直线上，U轴转台10、A轴转台7沿Z轴方向做上下运动。A轴转台7、U轴转台10回转角度都为360°，同时，旋转角速度保持一致。

A轴转台7固定，U轴转台10在X轴方向左右移动，运动惯量分配小而均匀，通过配置旋转编码器，确保夹持叶片的A轴、U轴回转运动准确同步，同时，A轴转台7、U轴转台10上下Z轴的直线运动丝杆通过成套加工确保精度而准确同步，这样才能确保A轴转台7与U轴转台10的回转中心始终处于同轴和旋转运动的一致，以此获得高精度的叶片加工。

床身1底部连接有多个支撑脚垫13，用于支撑床身1，保证其稳定性。

本申请的布局使得各轴质量分布均匀，轴系叠加少，移动惯量小，同时，还使得切削产生的大量切屑，能够垂直下落到机床底部，通过排屑器高效快速排出，减小了切屑的热传递影响和缩短辅助加工时间。

工作原理

滑鞍2通过直线导轨和丝杆，在床身1的顶部沿X轴方向滑动。B轴滑座3通过直线导轨和丝杆，在滑鞍2的顶部上沿Y轴方向滑动。B轴摆头4随B轴滑座3的运动沿Y轴方向滑动，B轴摆头4通过力矩电机摆动，主轴6跟随B轴摆头4一起绕摆动轴做B轴旋转运动。Z轴滑座9固定安装在床身1的侧面，U轴滑座12床身1上沿U轴方向左右滑动，Z轴升降座8和U轴升降座11同步沿Z轴方向做上下运动。使得A轴转台7与U轴转台10的回转中心始终处于同轴和旋转运动的一致，以此获得高精度的叶片加工。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种叶片五轴联动加工中心结构，其特征在于，包括：床身(1)、滑鞍(2)、B轴滑座(3)、Z轴升降座(8)、Z轴滑座(9)、U轴升降座(11)以及U轴滑座(12)，以所述床身(1)的长度方向为X轴，宽度方向为Y轴，高度方向为Z轴；

所述滑鞍(2)安装在所述床身(1)上，且二者沿X轴方向滑动配合；

所述B轴滑座(3)安装在所述滑鞍(2)上，且二者沿Y轴方向滑动配合；

所述B轴滑座(3)在Y轴方向的端部安装有B轴摆头(4)，所述B轴摆头(4)设置有摆动轴；

所述U轴滑座(12)安装在所述床身(1)的侧面，所述床身(1)的侧面形成有与X轴方向平行的U轴，所述U轴滑座(12)与所述床身(1)沿U轴方向滑动配合；

所述U轴升降座(11)安装在所述U轴滑座(12)上，且二者沿Z轴方向滑动配合，所述U轴升降座(11)上安装有U轴转台(10)；

所述Z轴滑座(9)紧固安装在所述床身(1)安装有所述U轴滑座(12)的侧面，所述Z轴升降座(8)安装在所述Z轴滑座(9)上，且二者沿Z轴方向滑动配合，所述Z轴升降座(8)上安装有A轴转台(7)。

2.如权利要求1所述的叶片五轴联动加工中心结构，其特征在于，所述床身(1)的一端安装有刀库(5)。

3.如权利要求1所述的叶片五轴联动加工中心结构，其特征在于，所述B轴摆头(4)远离所述B轴滑座(3)的一端安装有主轴(6)，所述B轴摆头(4)的摆动轴与所述主轴(6)的回转中心垂直设置。

4.如权利要求3所述的叶片五轴联动加工中心结构，其特征在于，所述B轴摆头(4)的摆动轴沿Y轴方向设置，所述主轴(6)的回转中心沿Z轴方向设置。

5.如权利要求1所述的叶片五轴联动加工中心结构，其特征在于，所述B轴摆头(4)沿其摆动轴的摆动角度范围为竖直方向±40°。

6.如权利要求1所述的叶片五轴联动加工中心结构，其特征在于，所述B轴摆头(4)的驱动机构包括力矩电机。

7.如权利要求1所述的叶片五轴联动加工中心结构，其特征在于，所述A轴转台(7)与所述U轴转台(10)的回转中心同轴设置，且平行于X轴方向。

8.如权利要求1所述的叶片五轴联动加工中心结构，其特征在于，所述A轴转台(7)与所述U轴转台(10)沿Z轴方向的移动速度保持一致，所述A轴转台(7)与所述U轴转台(10)的旋转角速度保持一致。

9.如权利要求1所述的叶片五轴联动加工中心结构，其特征在于，所述A轴转台(7)与所述U轴转台(10)的回转角度均为360°。

10.如权利要求1所述的叶片五轴联动加工中心结构，其特征在于，所述床身(1)底部安装有多个支撑脚垫(13)。

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