[發(fā)明專利]一種雙驅(qū)動滾滑回轉(zhuǎn)結(jié)合部二軸并聯(lián)高速精密主軸頭

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910020977.9
• 申請日: 2009-01-20
• 公開（公告）號: CN101474756A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃玉美;韓旭炤;楊新剛;陳純;閆雯;張磊
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: B23Q5/02
• 分類號: B23Q5/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所
• 代理人: 羅 笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密機床技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高速、精密數(shù)控機床的主軸頭， 具體涉及一種雙驅(qū)動滾滑回轉(zhuǎn)結(jié)合部二軸并聯(lián)高速精密主軸頭。

背景技術(shù)

機床的主軸頭機構(gòu)是指由實現(xiàn)主運動的主軸組件和直接帶動其作進給 運動的進給組件組成的獨立部件，獨立部件中進給組件的運動軸數(shù)目稱為主 軸頭機構(gòu)的軸數(shù)。傳統(tǒng)的機床是完全串聯(lián)原理，其主軸頭機構(gòu)也是串聯(lián)原理。 串聯(lián)原理機構(gòu)的主要優(yōu)點是作業(yè)空間大，運動控制算法簡單；主要缺點是各 軸的運動誤差累加，結(jié)構(gòu)剛度弱，運動質(zhì)量大，進給速度不能太高。

六軸完全并聯(lián)原理機構(gòu)的優(yōu)點是運動件質(zhì)量小、速度高、比剛度高、各 個分支運動誤差不累加、精度高；缺點是作業(yè)空間小(尤其是回轉(zhuǎn)運動范圍 小)，運動算法復(fù)雜。并聯(lián)原理主軸頭機構(gòu)的類型有二軸和三軸，且每種類 型又可以有多種構(gòu)型和結(jié)構(gòu)形式，例如德國的三軸并聯(lián)主軸頭機構(gòu)(一個直 線進給運動和兩個回轉(zhuǎn)進給運動)，日本的二軸并聯(lián)主軸頭機構(gòu)(二個直線 進給運動)。

二軸并聯(lián)機構(gòu)屬于少自由度并聯(lián)機構(gòu)，少自由度并聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)點：①保 持了完全并聯(lián)機構(gòu)速度高的特點，②少自由度并聯(lián)機構(gòu)與完全并聯(lián)機構(gòu)相 比，作業(yè)空間增大，③原理上講，并聯(lián)機構(gòu)各個分支運動誤差不累加，精度 高，但由于并聯(lián)機構(gòu)的被動關(guān)節(jié)(被動運動副)多，限于設(shè)計、制造的原因， 實際實施時往往達不到原理上的高精度，少自由度并聯(lián)機構(gòu)與六自由度完全 并聯(lián)機構(gòu)相比，被動關(guān)節(jié)少，精度相對較高。少自由度并聯(lián)機構(gòu)的缺點：與 完全并聯(lián)機構(gòu)相比，機構(gòu)受力狀況變差。提高機床的速度的主要形式是采用 高速電主軸、高速進給系統(tǒng)(采用并聯(lián)機構(gòu)、直線電機、高速滾珠絲杠副)。 因此如何既能發(fā)揮少自由度并聯(lián)機構(gòu)的高速優(yōu)勢，又能改善其受力狀況，進 一步提高其精度，對推動高速、高精度機床創(chuàng)新研究開發(fā)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種雙驅(qū)動滾滑回轉(zhuǎn)結(jié)合部二軸并聯(lián)高速精密主 軸頭，用于高速、精密數(shù)控機床，不僅具有少自由度并聯(lián)原理機構(gòu)的高速優(yōu) 勢，而且提高了精度并改善受力狀況。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種雙驅(qū)動滾滑回轉(zhuǎn)結(jié)合部二軸并聯(lián)高速 精密主軸頭，包括電主軸和二軸并聯(lián)機構(gòu)，二軸并聯(lián)機構(gòu)由動平臺和兩個分 別與動平臺相連接的分支結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電主軸固接于動平臺，分支結(jié)構(gòu)由并列 設(shè)置的兩個直線運動組件、兩連桿、滑臺和回轉(zhuǎn)副構(gòu)成，兩個直線運動組件 與滑臺相連接，滑臺通過兩個回轉(zhuǎn)副分別與兩連桿的一端相連接，該兩連桿 的另一端分別通過回轉(zhuǎn)副連接于動平臺，分支結(jié)構(gòu)中的兩個直線運動組件分 別與另一分支結(jié)構(gòu)中的兩個直線運動組件水平并排設(shè)置。

本發(fā)明的特征還在于，

回轉(zhuǎn)副包括環(huán)形的回轉(zhuǎn)副殼體，沿回轉(zhuǎn)副殼體的軸向，其兩側(cè)分別設(shè)置 有環(huán)形凸臺狀的回轉(zhuǎn)副底座和環(huán)形凸臺狀的法蘭，回轉(zhuǎn)副底座和法蘭的凸臺 分別自回轉(zhuǎn)副殼體的兩端伸入回轉(zhuǎn)副殼體的內(nèi)孔，連桿的一端從回轉(zhuǎn)副殼體 的側(cè)壁伸入回轉(zhuǎn)副殼體內(nèi)，并位于回轉(zhuǎn)副底座和法蘭之間，連桿伸入回轉(zhuǎn)副 殼體內(nèi)的一端設(shè)置有一通孔，該通孔內(nèi)設(shè)置有軸，軸的兩端分別伸入回轉(zhuǎn)副 底座和法蘭的內(nèi)孔，并通過滾動軸承A和滾動軸承B分別與回轉(zhuǎn)副底座和 法蘭連接，滾動軸承A與連桿之間、軸上設(shè)置有軸套，滾動軸承B與連桿A 之間、軸上設(shè)置有軸套B，連桿與回轉(zhuǎn)副底座之間設(shè)置有回轉(zhuǎn)滑動介質(zhì)A， 連桿與法蘭之間分別設(shè)置有回轉(zhuǎn)滑動介質(zhì)B，回轉(zhuǎn)副底座的外端面固定安裝 有端蓋A，法蘭的外端面固接有端蓋B，法蘭與回轉(zhuǎn)副殼體之間設(shè)置有調(diào)整 墊。

滑臺上設(shè)置的兩回轉(zhuǎn)副的中心距與動平臺上相對應(yīng)的兩回轉(zhuǎn)副的中心 距相等。

各連桿兩端分別連接滑臺和動平臺的回轉(zhuǎn)副之間的中心距均相等。

滑臺采用兩個電機同步驅(qū)動的雙驅(qū)動。

移動副采用直線電機驅(qū)動或伺服電機和具有高速滾珠絲杠副的直線運 動組件驅(qū)動。

本發(fā)明主軸頭采用二軸并聯(lián)機構(gòu)、直線電機或伺服電機和高速滾珠絲杠 副及高速電主軸，具有高速度；同時，對二軸并聯(lián)機構(gòu)的直線運動自由度采 用雙驅(qū)動，改善移動副的受力狀況，并可進行消隙或補償提高直線運動的精 度；回轉(zhuǎn)副采用滾滑結(jié)合部回轉(zhuǎn)副，不僅改善了回轉(zhuǎn)副的受力狀況，而且提 高了回轉(zhuǎn)副的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向剛度及精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明主軸頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明主軸頭中滾滑回轉(zhuǎn)結(jié)合部回轉(zhuǎn)副的結(jié)構(gòu)示意圖；