一種五軸并聯(lián)機(jī)床的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械加工制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種五軸并聯(lián)機(jī)床。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場(chǎng)上的常見(jiàn)的五軸機(jī)床多為串聯(lián)機(jī)床，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，而一般并聯(lián)五軸機(jī)床則有加工范圍小，運(yùn)動(dòng)難以解耦的缺點(diǎn)，使用范圍受到約束。專利號(hào)為ZL201420418735.1公開(kāi)了兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)床，其不足之處在于該機(jī)床為了實(shí)現(xiàn)兩自由度的運(yùn)動(dòng)同時(shí)使用了四個(gè)驅(qū)動(dòng)，不僅浪費(fèi)了電能，而且運(yùn)動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)解耦。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種五軸并聯(lián)機(jī)床，該機(jī)床以并聯(lián)的絲杠導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)形成全新的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，機(jī)床的兩個(gè)平臺(tái)機(jī)構(gòu)均由平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，機(jī)床水平底座的工作平面內(nèi)布置有相互垂直的兩組絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)和水平加工平臺(tái)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)加工平臺(tái)的兩個(gè)平移和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自由度。主平臺(tái)機(jī)構(gòu)的主軸箱可通過(guò)絲杠驅(qū)動(dòng)使主軸箱實(shí)現(xiàn)豎直方向運(yùn)動(dòng)和繞水平軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自由度。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于制造，成本低和運(yùn)動(dòng)完全解耦的特點(diǎn)，更適于小型工件的加工。
[0004]本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種五軸并聯(lián)機(jī)床，包括機(jī)床水平底座和床頭，其特征在于該機(jī)床還包括第一絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)、第二絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)、第三絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)、水平加工平臺(tái)機(jī)構(gòu)和主平臺(tái)機(jī)構(gòu)，床頭的工作面與機(jī)床水平底座的工作面垂直，所述第一絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)和第二絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)相互垂直布置在機(jī)床水平底座工作平面內(nèi)，水平加工平臺(tái)機(jī)構(gòu)位于機(jī)床水平底座的工作平面中央，且同時(shí)與第一絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)和第二絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)連接；所述第三絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)布置在床頭的工作面上，主平臺(tái)機(jī)構(gòu)位于床頭的中間，且與第三絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)連接；
[0005]所述水平加工平臺(tái)機(jī)構(gòu)包括加工平臺(tái)，加工平臺(tái)的下部依次連接有水平第二直線軸承、水平旋轉(zhuǎn)支撐座和水平第一直線軸承，所述水平旋轉(zhuǎn)支撐座的上端通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸與水平第二直線軸承連接，下端通過(guò)螺釘與水平第一直線軸承固連；水平第一直線軸承下表面與機(jī)床水平底座的上表面平行；
[0006]所述第一絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)包括兩個(gè)第一電機(jī)、兩個(gè)第一聯(lián)軸器、兩個(gè)第一絲杠、兩個(gè)第一軸承座、兩個(gè)第一旋轉(zhuǎn)支撐座、第一導(dǎo)桿、兩個(gè)第一導(dǎo)軌、第一直線軸承，所述兩個(gè)第一絲杠以水平加工平臺(tái)機(jī)構(gòu)為中心，平行對(duì)稱布置在機(jī)床水平底座的工作面的左右邊緣上，每個(gè)第一絲杠的前端均通過(guò)第一聯(lián)軸器連接有一個(gè)第一電機(jī)，第一絲杠的后端連接有一個(gè)第一軸承座，第一電機(jī)和第一軸承座均固定在機(jī)床水平底座上；第一絲杠的內(nèi)側(cè)均設(shè)有一個(gè)第一導(dǎo)軌，每個(gè)第一導(dǎo)軌上均安裝有一個(gè)滑塊，所述第一旋轉(zhuǎn)支撐座的下部通過(guò)螺栓與相應(yīng)的滑塊連接，第一旋轉(zhuǎn)支撐座的側(cè)面與相應(yīng)的第一絲杠上的絲杠螺母連接；所述第一導(dǎo)桿的左端通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸與左邊第一旋轉(zhuǎn)支撐座的上部連接，第一導(dǎo)桿的右端依次穿過(guò)水平第二直線軸承和第一直線軸承，并固定，所述第一直線軸承的下部與右邊第一旋轉(zhuǎn)支撐座的上部通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行連接；第一導(dǎo)桿始終平行于機(jī)床水平底座的工作面；
[0007]所述第二絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)包括一個(gè)第二電機(jī)、一個(gè)第二聯(lián)軸器、一個(gè)第二絲杠、一個(gè)第二軸承座、兩個(gè)第二固定支撐座、一個(gè)第二導(dǎo)桿、兩個(gè)第二導(dǎo)軌；所述第二絲杠垂直于第一絲杠，且布置在機(jī)床水平底座的工作面的前邊緣上；第二絲杠的右端通過(guò)第二聯(lián)軸器與一個(gè)第二電機(jī)連接，第二絲杠的左端與一個(gè)第二軸承座連接；第二絲杠的內(nèi)側(cè)以水平加工平臺(tái)機(jī)構(gòu)為中心，平行對(duì)稱安裝有兩個(gè)第二導(dǎo)軌，在每個(gè)第二導(dǎo)軌上均設(shè)有滑塊，每個(gè)滑塊上均連接有一個(gè)第二固定支撐座，前邊第二固定支撐座的左側(cè)與第二絲杠上的絲杠螺母連接；所述第二導(dǎo)軌的中間穿過(guò)水平第一直線軸承，第二導(dǎo)桿的前后兩端均通過(guò)過(guò)盈配合與相應(yīng)的第二固定支撐座連接，且第二導(dǎo)桿始終平行于機(jī)床水平底座的工作面；
[0008]所述主平臺(tái)機(jī)構(gòu)包括第四導(dǎo)桿、兩個(gè)主平臺(tái)固定支撐座、主平臺(tái)旋轉(zhuǎn)支撐座，主平臺(tái)第一直線軸承、主平臺(tái)第二直線軸承、主平臺(tái)和主軸箱；所述第四導(dǎo)桿沿豎直方向置于床頭工作面的中央，第四導(dǎo)桿中間穿過(guò)主平臺(tái)第一直線軸承，第四導(dǎo)桿的兩端分別連接一個(gè)主平臺(tái)固定支撐座，兩個(gè)主平臺(tái)固定支撐座均固定在床頭的工作面上；主平臺(tái)第一直線軸承的底面與床頭工作面平行非接觸，頂面與主平臺(tái)旋轉(zhuǎn)支撐座的底部通過(guò)螺栓連接，主平臺(tái)旋轉(zhuǎn)支撐座的頂部通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸與主平臺(tái)第二直線軸承的底面連接；主平臺(tái)第二直線軸承的頂面與主平臺(tái)連接，主平臺(tái)為一個(gè)過(guò)渡連接板，通過(guò)該過(guò)渡連接板與主軸箱固連；
[0009]所述第三絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)與第一絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)的安裝形式相同，第三絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)安裝在于床頭的工作面上，且垂直于機(jī)床水平底座的工作面，包括兩個(gè)第三電機(jī)、兩個(gè)第三聯(lián)軸器、兩個(gè)第三絲杠、兩個(gè)第三軸承座、兩個(gè)第三旋轉(zhuǎn)支撐座、第三導(dǎo)桿、兩個(gè)第三導(dǎo)軌和第三直線軸承，兩個(gè)第三絲杠以主平臺(tái)機(jī)構(gòu)為中心，沿豎直方向平行對(duì)稱布置在床頭的工作面上，第三絲杠的下端與第三軸承座連接，上端通過(guò)第三聯(lián)軸器與一個(gè)第三電機(jī)連接；第三電機(jī)和第三軸承座均固定在床頭的工作面上；第三絲杠的內(nèi)側(cè)均設(shè)有一個(gè)第三導(dǎo)軌，每個(gè)第三導(dǎo)軌上均安裝有一個(gè)滑塊，所述第三旋轉(zhuǎn)支撐座的下部通過(guò)螺栓與相應(yīng)的滑塊連接，第三旋轉(zhuǎn)支撐座的外側(cè)與相應(yīng)的第三絲杠上的絲杠螺母連接；所述第三導(dǎo)桿的左端通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸與左邊第三旋轉(zhuǎn)支撐座的上部連接，第三導(dǎo)桿的右端依次穿過(guò)主平臺(tái)第二直線軸承和第三直線軸承，并固定，第三導(dǎo)桿和第四導(dǎo)桿均始終平行于床頭的工作面。
[0010]上述五軸并聯(lián)機(jī)床，所述水平旋轉(zhuǎn)支撐座的上部中心開(kāi)有水平階梯孔，水平階梯孔內(nèi)安裝軸承和旋轉(zhuǎn)軸；水平階梯孔的周圍且位于水平旋轉(zhuǎn)支撐座的上表面對(duì)稱分布著四個(gè)水平通孔，螺栓穿過(guò)該水平通孔與水平第一直線軸承連接；所述第一旋轉(zhuǎn)支撐座底部?jī)蓚?cè)分別對(duì)稱設(shè)有一組第一通孔，在第一旋轉(zhuǎn)支撐座的上表面對(duì)稱分布有兩組第一螺紋盲孔，在第一旋轉(zhuǎn)支撐座的側(cè)面下部設(shè)有一組第二螺紋盲孔，且位于一側(cè)底部第一通孔上方；第一旋轉(zhuǎn)支撐座的上部中心設(shè)有第一階梯孔。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于:本發(fā)明主要由三組絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)組成，其中第一絲杠導(dǎo)軌、第二絲杠導(dǎo)軌帶動(dòng)水平加工平臺(tái)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了水平加工平臺(tái)機(jī)構(gòu)的三自由度的運(yùn)動(dòng)，第三絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)二自由度的運(yùn)動(dòng)，這樣本發(fā)明五軸并聯(lián)機(jī)床就可以實(shí)現(xiàn)五個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。在第一絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)中，一個(gè)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，那么加工平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谝唤z杠導(dǎo)軌系統(tǒng)中的兩個(gè)電機(jī)同時(shí)同向或反向旋轉(zhuǎn)，加工平臺(tái)就可以實(shí)現(xiàn)平動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的第三絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)的兩個(gè)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，其電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向同向或者反向時(shí)，可以分別實(shí)現(xiàn)刀具的上下平動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于本發(fā)明機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式比較簡(jiǎn)單，而且三組絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)和兩個(gè)平臺(tái)機(jī)構(gòu)呈空間結(jié)構(gòu)布局，所以在三組絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式，進(jìn)而可以加工各種形狀要求的小型工件。本發(fā)明由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接方式簡(jiǎn)單，可以快速組建一個(gè)五自由度的機(jī)床，同時(shí)不僅有效降低了小型工件的加工成本，而且顯著擴(kuò)大了機(jī)床的使用范圍，更能滿足廣大客戶對(duì)小型工件的加工要求。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明五軸并聯(lián)機(jī)床一種實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明五軸并聯(lián)機(jī)床一種實(shí)施例的第一絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)2、第二絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)3及水平加工平臺(tái)機(jī)構(gòu)5安裝在機(jī)床水平底座上的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明五軸并聯(lián)機(jī)床一種實(shí)施例第三絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)4及主平臺(tái)機(jī)構(gòu)6安裝在床頭7上的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明五軸并聯(lián)機(jī)床一種實(shí)施例的第一旋轉(zhuǎn)支撐座205結(jié)構(gòu)不意圖，其中圖4(a)為第一旋轉(zhuǎn)支撐座205的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，圖4(b)為圖4(a)中A-A面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖，圖4(c)為圖4(a)中B-B面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5為本發(fā)明五軸并聯(lián)機(jī)床一種實(shí)施例的水平旋轉(zhuǎn)支撐座502結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖5 (a)為水平旋轉(zhuǎn)支撐座502的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，圖5 (b)為圖5 (a)中C-C面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中，1-機(jī)床水平底座、2-第一絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)、3-第二絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)、4-第三絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)、5-水平加工平臺(tái)機(jī)構(gòu)、6-主平臺(tái)機(jī)構(gòu)、7-床頭