[發(fā)明專利]一種雙球副兩自由度可傾工作臺

在審

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• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104625766A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設計）人: 徐汝鋒;韓鳳起;陳志同;鄭光明;程祥;孟建兵
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B23Q1/44
• 分類號: B23Q1/44
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發(fā)明涉及一種可傾工作臺，尤其是一種通過電機驅動，利用雙球副實現(xiàn)互相垂直的兩旋轉自由度的可傾工作臺，使工作臺的工件固定臺面可在設計的參數(shù)內根據(jù)所需的角度和方向傾斜，可與機床主軸配合實現(xiàn)復雜結構零件的加工。

背景技術

復雜零件，特別是復雜曲面零件（如渦輪葉片）的加工需要刀具與工件之間具有復雜相對運動，也就是要求刀具相對于工件具有較多的自由度。通常，零件加工的復雜度取決于加工機床主軸的自由度，主軸自由度越多，復雜零件的加工能力越強，同時，機床越昂貴。如果為機床配備具有兩傾斜旋轉自由度的可傾工作臺，將工件固定于該工作臺上進行加工，相當于在機床結構不變的情況下，加工系統(tǒng)增加了兩個自由度，從而顯著提高復雜零件的加工能力。

目前市場上可傾回轉工作臺種類較多，是銑床、鏜床、鉆床的主要附件之一，主要用于加工斜孔或通過裝夾定位加工除支撐面以外要求從工件中的各方位進行加工的工件。另外，工作臺可以垂直位置與尾座配合使用，對工件進行圓周分度銑削和鉆削。該類工作臺具有一個回轉自由度和一個傾斜自由度，在復雜曲面零件加工方面能力有限。

另外，目前有一些具有兩個互相垂直方向旋轉軸的兩自由度可傾工作臺，基本原理是兩個傳統(tǒng)的單自由度可傾工作臺的疊加，一方面豎直方向尺寸較大，另一方面工作臺整體剛性相對不足。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的，是提供一種高剛度的具有兩傾斜自由度的可傾工作臺，該工作臺通過雙球副實現(xiàn)高支撐剛性，并通過驅動機構實現(xiàn)工作臺具有兩個互相垂直的旋轉自由度。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種雙球副兩自由度可傾工作臺，由工件固定臺、上層臺、雙球副中層臺和下層臺四部分組成。

所述的工件固定臺為一塊帶有T形槽的固定板，用于與T形螺栓配合固定工件。工件固定臺與上層臺部分的上層球副殼體通過螺釘固連。

所述的上層臺中的上層球副殼體與雙球副中層臺之間由通過兩塊壓板所固定的左、右旋轉軸連接，兩個旋轉軸與上層球副臺之間安裝有軸承，實現(xiàn)二者之間的相對轉動。兩個旋轉軸上安裝連接板，固定板與連接板固連，在固定板下方安裝蝸輪蝸桿、滾軸絲杠螺母傳動機構。另外，上層球副殼體中還安裝有杠桿傳動機構，該機構的上滑塊通過上銷軸與固定在上滾珠絲杠螺母上的上螺母滑塊相連，下滑塊通過下銷軸與跟上層球副殼體固連的下銷軸固定座相連，上、下滑塊安裝在上杠桿上，上的中上部安裝有中銷軸，中銷軸與跟右旋轉軸固連的中銷軸固定座相連。上步進電機通過上蝸桿帶動上蝸輪轉動，上蝸輪帶動上絲杠轉動，從而帶動上螺母運動，最終通過上螺母驅動杠桿傳動機構，利用杠桿原理實現(xiàn)上層球副殼體繞左、右旋轉軸轉動，即上層臺和雙球副中層臺之間的相對轉動。在上層臺的固定板下方通過上旋轉編碼器支架固定上旋轉編碼器，該編碼器的轉軸與左旋轉軸同軸，并通過上耦合器與轉角輸出軸相連，當上層球副殼體繞左、右旋轉軸轉動時，通過中間連接板、連接板固定架與上層球副殼體固連的撥叉撥動轉角輸出軸，從而通過上旋轉編碼器輸出上層球副臺的轉角。

所述的雙球副中層臺為一個雙面為球副的殼體，其上層球面與上層球副殼體相配合，下層球面與下層臺的固定座的球面相配合。雙層球副臺的下側安裝有角度反饋齒弧，角度反饋齒弧上安裝有導向滑塊固定板，所述的下層臺部分的固定座的球面與雙球副中層臺的下層球面接觸配合。與上層臺部分類似，下層臺部分利用步進電機驅動蝸輪蝸桿、滾珠絲杠螺母、杠桿傳動等機構進行運動，使得雙球副中層臺與下層臺的固定座之間進行相對轉動。在下層臺的固定座內通過下編碼器支架安裝有下旋轉編碼器，下旋轉編碼器的轉軸通過下耦合器與齒輪軸連接，齒輪軸通過齒輪軸支架支撐。在齒輪軸上安裝有角度反饋齒輪A和角度反饋齒輪B，二者之間通過螺釘連接，角度反饋齒輪A通過緊定螺釘與齒輪軸固連。角度反饋齒輪A、B與固定在雙球副中層臺的角度反饋齒弧嚙合，當雙球副中層臺相對于固定座旋轉時，角度反饋齒弧帶動角度反饋齒輪A、B轉動，從而通過下旋轉編碼器反饋雙球副中層臺的轉角。角度反饋齒輪A、B之間采用螺釘連接，其目的是用于消除齒輪嚙合的間隙，提高角度反饋精度。

本發(fā)明的雙球副兩自由度可傾工作臺采用了以上的技術方案，具有以下優(yōu)點和特點：

1、工作臺具有兩個互相垂直方向的旋轉自由度，與環(huán)形刀、錐度銑刀等結合可以應用于大多數(shù)復雜曲面類零件的五軸數(shù)控加工；