WO2021135758A1 - 多轴转台 - Google Patents

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Abstract

一种多轴转台，包括基座（1）、摇臂（2）和能驱动摇臂（2）在基座（1）上绕第一旋转轴线（1a）摇动的第一驱动装置（7），摇臂（2）上设有摆臂（4）和能驱动摆臂（4）在摇臂（2）上绕第二旋转轴线（2a）摆动的第二驱动装置（8），摆臂（4）上设有工作台（6）和用于驱动工作台（6）绕第三旋转轴线（3a）回转的第三驱动装置（9），第二旋转轴线（2a）与第三旋转轴线（3a）相互平行或相互异面。该多轴转台对比现有双回转轴转台，刀具系统具有良好且稳定的刚性，因而工件可以获得一致性稳定的表面质量，具有更好的控制特性和加工精度，干涉区域小，接近性更好，也利于获得良好的整机刚性，在旧设备改造中，应用该多轴转台无需对三轴行程做改动，即可扩展机床的加工范围，在多行业有广泛的应用前景。

Description

多轴转台 技术领域
本发明涉及机床技术领域，具体涉及一种多轴转台。
背景技术
目前，常见双回转轴转台一般是由一个摆动旋转轴和一个回转轴构成，其二个旋转轴一般是布置在相交或偏置一定距离，一旦设计制造完成便不可变动，如图1所示。现有转台适于加工与工作台台面尺寸相当的工件，而在加工较小的工件时，为了接近加工区域，需要使用长度更大的刀具，或使主轴探出更长的悬伸，导致刀具系统刚性变差，导致工件表面质量降低甚至尺寸超差，使得现有转台在加工零件的尺寸上存在局限性，通用性和灵活性不足。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种多轴转台。本发明采用的技术手段如下：
一种多轴转台，包括基座、摇臂和能驱动所述摇臂在所述基座上绕第一旋转轴线摇动的第一驱动装置，所述摇臂上设有摆臂和能驱动摆臂在摇臂上绕第二旋转轴线摆动的第二驱动装置，所述摆臂上设有工作台和用于驱动工作台绕第三旋转轴线回转的第三驱动装置，所述第二旋转轴线与第三旋转轴线相互平行或相互异面。
进一步地，所述第一旋转轴线与第二旋转轴线相交或相互异面。
进一步地，所述摆臂的摆动角范围为0°至180°。所述摆臂的摆动角为所述第三旋转轴线和第二旋转轴线在工作台平面内的连线与第一旋转轴线之间的夹角。
进一步地，随着摆臂的摆动角从0°至180°变化，第三旋转轴线到第一旋转轴线的法线距离先单调增长再单调缩短，或者先单调缩短再单调增长。
进一步地，随着摆臂的摆动角从0°至90°变化，第三旋转轴线到第一旋转轴线的法线距离单调增长；随着摆臂的摆动角从90°至180°变化，第三旋转轴线到第一旋转轴线的法线距离单调缩短。
进一步地，所述第一驱动装置和第二驱动装置均包括电机和减速机，所述第三驱动装置为力矩电机直接驱动动力机构。
与现有技术比较，本发明所述的多轴转台具有以下优点：
(1)本发明的多轴转台，对比现有双回转轴转台，引入了一个可摆动的摆臂，使得第三旋转轴线到第一旋转轴线的法线距离连续可调，无论工件大小，通过调整摆动角，使工件加工区域尽量集中在第一旋转轴线附近，刀具的悬长或主轴的悬伸基本稳定在一个很小的范围，刀具系统具有良好且稳定的刚性，因而工件可以获得一致性稳定的表面质量。
(2)由于工件加工区域尽量集中在第一旋转轴线附近，使得加工区域集中，各轴的跟随补偿运动距离大大减小，具有更好的控制特性和加工精度。
(3)工件基本偏置于第一旋转轴线的一侧，另一侧可以节省出直线轴等基础部件的空间，使得干涉区域小，接近性更好，也利于获得良好的整机刚性。
(4)在旧设备改造中，应用本发明无需对三轴行程做改动，即可扩展机床的加工范围和提高加工精度。
(5)本发明的多轴转台，适于但不限于航空领域叶轮、叶盘的加工，还可应用于齿轮、螺旋桨，在燃气轮机、船用螺旋桨、水泵、风机等行业有广泛的应用前景。
附图说明
图1是为现有技术中双回转轴转台的结构示意图。
图2是本发明实施例一的结构示意图。
图3是本发明实施例一的工作台面投影示意图。
图4是本发明实施例一的工件加工状态示意图。
图5是图4的A-A剖视示意图。
图6是本发明实施例二的结构示意图。
图7是本发明实施例三的结构示意图。
图中：1、基座，2、摇臂，3、第一支撑轴承，4、摆臂，5、第二支撑轴承，6、工作台，7、第一驱动装置，8、第二驱动装置，9、第三驱动装置，10、工件，11、主轴及刀具，1a、第一旋转轴线，2a、第二旋转轴线，3a、第三旋转轴线，α、摆动角，L、法线距离，L23、第三旋转轴线与第二旋转轴线的连线投影到工作台平面内的距离。
具体实施方式
实施例一
如图2至图5所示，一种多轴转台，包括基座1、摇臂2和能驱动所述摇臂 2在所述基座1上绕第一旋转轴线1a摇动的第一驱动装置7，所述摇臂2通过第一支撑轴承3设置于基座1上，所述摇臂2上设有摆臂4和能驱动摆臂4在摇臂2上绕第二旋转轴线2a摆动的第二驱动装置8，所述摆臂4上设有工作台6和用于驱动工作台6绕第三旋转轴线3a回转的第三驱动装置9，所述第二旋转轴线2a与第三旋转轴线3a相互平行或相互异面，使得二者之间偏置一定距离，优选二者相互平行。
所述第一旋转轴线1a与第二旋转轴线2a相交或相互异面，也就是说，第一旋转轴线1a与第二旋转轴线2a相交或二者之间存在一定距离，优选二者相交设置。
所述摆臂4的摆动角α范围为0°至180°。所述摆臂4的摆动角α为所述第三旋转轴线3a和第二旋转轴线2a在工作台6平面内的连线L23与第一旋转轴线之间的夹角。
随着摆臂4的摆动角α从0°至180°变化，在摆臂4绕第二旋转轴线2a旋转时，工作台6的第三旋转轴线3a到第一旋转轴线1a的法线距离L，随摆动角α按函数规律作线性曲线变化。使得第三旋转轴线3a到第一旋转轴线1a的法线距离L连续可调，无论工件大小，通过调整摆动角，使工件加工区域尽量集中在第一旋转轴线附近，刀具的悬长或主轴的悬伸基本稳定在一个很小的范围，刀具系统具有良好且稳定的刚性，因而工件可以获得一致性稳定的表面质量。作为优选实施例，第三旋转轴线3a到第一旋转轴线1a的法线距离L先单调增长再单调缩短，或者先单调缩短再单调增长。作为更优选的实施例，随着摆臂的摆动角从0°至90°变化，第三旋转轴线3a到第一旋转轴线1a的法线距离L单调增长；随着摆臂的摆动角从90°至180°变化，第三旋转轴线到第一旋转轴线的法线距离单调缩短。也就是说，在第三旋转轴线3a和第二旋转轴线2a在工作台6平面内的连线L23在第三象限时，第三旋转轴线3a到第一旋转轴线1a的法线距离L单调增长或缩短，相应地，在第四象限时，第三旋转轴线3a到第一旋转轴线1a的法线距离L单调缩短或增长。
所述第一驱动装置7和第二驱动装置8均包括电机和减速机，所述第三驱动装置9为力矩电机直接驱动动力机构。本实施例的摇臂2为两端支撑结构的摇臂，摇臂2的两端均通过第一支撑轴承3设置于基座1上，其中一端处设有第一驱动装置7，驱动摇臂2摇动。
本实施例由于加工区域集中，各轴的跟随补偿运动距离大大减小，具有更 好的控制特性。工件基本偏置于第一旋转轴线的一侧，另一侧可以节省出直线轴等基础部件的空间，使得干涉区域小，接近性更好，也利于获得良好的整机刚性。同时，在旧设备改造中，应用本发明无需对三轴行程做改动，即可扩展机床的加工范围。本实施例不限于航空领域叶轮、叶盘的加工，还可应用于齿轮、螺旋桨，在燃气轮机、船用螺旋桨、水泵、风机等行业有广泛的应用前景。
实施例二
如图6所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，所述摇臂2的两端处均设有对应的第一驱动装置7，双侧驱动摇臂运动。本实施例的其他结构与实施例一相同。
实施例三
如图7所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，所述摇臂2的一端通过第一支撑轴承3设置于基座1上，摇臂2的该端处设有第一驱动装置7。本实施例的其他结构与实施例一相同。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

  1. 一种多轴转台，包括基座、摇臂和能驱动所述摇臂在所述基座上绕第一旋转轴线摇动的第一驱动装置，其特征在于：所述摇臂上设有摆臂和能驱动摆臂在摇臂上绕第二旋转轴线摆动的第二驱动装置，所述摆臂上设有工作台和用于驱动工作台绕第三旋转轴线回转的第三驱动装置，所述第二旋转轴线与第三旋转轴线相互平行或相互异面。
  2. 根据权利要求1所述的多轴转台，其特征在于：所述第一旋转轴线与第二旋转轴线相交或相互异面。
  3. 根据权利要求2所述的多轴转台，其特征在于：所述摆臂的摆动角范围为0°至180°。
  4. 根据权利要求3所述的多轴转台，其特征在于：随着摆臂的摆动角从0°至180°变化，第三旋转轴线到第一旋转轴线的法线距离先单调增长再单调缩短，或者先单调缩短再单调增长。
  5. 根据权利要求4所述的多轴转台，其特征在于：随着摆臂的摆动角从0°至90°变化，第三旋转轴线到第一旋转轴线的法线距离单调增长；随着摆臂的摆动角从90°至180°变化，第三旋转轴线到第一旋转轴线的法线距离单调缩短。
  6. 根据权利要求1至5中任意一项所述的多轴转台，其特征在于：所述第一驱动装置和第二驱动装置均包括电机和减速机，所述第三驱动装置为力矩电机直接驱动动力机构。
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