[實用新型]平面三滑塊三自由度虛擬軸機床

無效

• 申請號: 00220936.5
• 申請日: 2000-07-03
• 公開（公告）號: CN2424873Y
• 公開（公告）日: 2001-03-28
• 發明（設計）人: 洪小南;曹清林;吳朝陽;周井玲;沈世德
• 申請（專利權）人: 南通工學院
• 主分類號: B23Q35/08
• 分類號: B23Q35/08;B23Q5/22
• 代理公司: 江蘇省南通市專利事務所
• 代理人: 楊志京

本實用新型涉及機械制造技術領域，是一種機械加工設備，具體地說，是一種多功能機床。

傳統機床一般由床身、導軌、主軸、主軸箱和控制系統等部分組成，主要缺點是：(1)都有較重的床身，以提高機床的剛性，這就使得傳統機床的結構較重，移動作業困難；(2)刀具切削一般沿工作臺的移動方向，而工作臺沿固定導軌移動，這就限制了刀具作業運動的柔性；(3)刀具和工作臺運動一般采用串式鏈結構，終端誤差是運動鏈中各處誤差的累積。國外這幾年研究出的虛擬軸機床較好地解決了傳統機床所存在的缺點。根據機械加工工件表面的結構特點，可將對工件的加工要求分為空間型和平面型兩種類型，相應的加工機床也就稱為空間型和平面型機床。同樣，虛擬軸機床也可分為空間型和平面型兩大類。目前國內外都比較側重于對空間型虛擬軸機床的研究，并已研制出了各種類型的空間型虛擬軸機床。而在虛擬軸機床的研究中未被重視的實現對工件表面的平面型加工卻是常見的機械加工要求，研制平面型虛擬軸機床來滿足一般的機械加工要求更具工程實用價值。

本實用新型的目的是提供一種可實現四軸聯動、加工精度高、適應性強和價格低的平面三滑塊三自由度虛擬軸機床。

本實用新型的技術解決方案是：一種平面三滑塊三自由度虛擬軸機床，其特征在于：有一個底座，底座位于一組框架內，框架上端裝有引導刀具運動機構，引導刀具運動機構的前端裝有刀具切削機構，框架內底座的中間裝有升降臺，升降臺上裝有工件裝夾機構，上述引導刀具運動機構、升降臺均與控制機構相連接。

本實用新型中所述的引導刀具運動機構是含有三移動副的Ⅱ級桿組的平面三自由度并聯機構；在三組引導刀具運動機構的與框架的連接處分別裝有轉塊，轉塊連接有移動桿，在各轉塊和移動桿之間分別有伺服電機及傳動機構，三組引導刀具運動機構為等邊三角形分布；在各轉塊與移動桿之間裝有直線光柵。在動平臺的中心點上安裝有電主軸，電主軸上安裝有切削刀具；機座作為靜平臺。轉塊與一殼體相連接，另有一電機的軸上裝有主動帶輪，主動帶輪經傳動帶與從動帶輪聯接，從動帶輪與螺母為一整體，與螺母聯接的絲桿支承裝于軸承上，軸承裝于前述轉塊中。當然，也可以采用其它合適的結構形式。

本實用新型的優點是：可實現四軸聯動，在工件表面進行平面或曲面加工，可完成傳統意義上的平面數控鉆、銑、磨或鏜切削加工，但具有加工精度高、適應性強和價格低等特點。保證了引導刀具運動部件有較好的剛性，能承受較大的軸向切削力。轉塊與移動桿之間相對位移運動輸入量準確，從而保證了刀具中心按加工要求的運動軌跡和速度運動，提高了加工精度。避免了絲桿承受切向載荷。框架采用三角形結構的形式，提高了機床整體剛性。對不同的加工軌跡要求，易于編制控制程序，實現實時控制。機床結構簡單，較多結構零部件可選用標準件、通用件。拆裝、維修方便。

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明：

附圖為本發明的一種具有三移動副的三自由度平面虛擬軸機床的結構示意圖；

附圖描述了本發明的一個實施例。在該例中，有一個底座1，底座1位于一框架2內，框架2上端裝有引導刀具運動機構3，引導刀具運動機構3的前端裝有刀具切削機構，框架2內底座1的中間裝有升降臺4，升降臺4上裝有工件裝夾機構，上述引導刀具運動機構3、升降臺4均與控制機構相連接，控制機構的結構和原理基本同于現有的數控機床、平面虛擬軸機床的結構和原理，在此不再詳細描述。引導刀具運動機構3是含有三移動副的Ⅱ級桿組的平面三自由度并聯機構；在三組引導刀具運動機構的與框架的連接處分別裝有轉塊，轉塊連接有移動桿，在各轉塊和移動桿之間分別有伺服電機及傳動機構，三組引導刀具運動機構為等邊三角形分布；在各轉塊與移動桿之間裝有直線光柵。在動平臺的中心點上安裝有電主軸5，電主軸上安裝有切削刀具；機座作為靜平臺。轉塊與一殼體相連接，另有一電機的軸上裝有主動帶輪，主動帶輪經傳動帶與從動帶輪聯接，從動帶輪與螺母為一整體，與螺母聯接的絲桿支承裝于軸承上，軸承裝于前述轉塊中。三組含有移動副的Ⅱ級桿組中的兩構件之間的相對直線移動作為機構的三個運動輸入，并由電機、同步帶傳動和絲桿螺母等構成傳動機構，與絲桿螺母平行位置設有兩根圓柱狀直線導軌6。機構有三個自由度。在三個引導刀具運動部件與框架的連接處分別有轉塊，轉塊連接有移動桿，在各轉塊和移動桿之間分別通過伺服電機及傳動機構實現兩者之間的相對運動。在作為動平臺中心的點上安裝一電主軸，電主軸上可安裝不同的切削刀具以滿足鉆、銑、磨或鏜加工要求。機座作為靜平臺。在轉塊與移動桿之間裝有三只直線光柵，三只相同的直線光柵用以測量直線位移量。整個機構在三個運動輸入作用下，電主軸及刀具安裝點按要求的軌跡運動。在升降臺內裝有電機、絲桿、螺母和導軌等；框架由底座上的立柱構成，并采用三角形結構的形式。提高了機床的整體剛性。