[實用新型]一種能實現五軸加工的并聯機床

有效

• 申請號: 201420231171.0
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN203900978U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 羅振軍;馬躍;楊帆;尹福文;葉奐芃
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23Q5/34
• 分類號: B23Q5/34;B25J9/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張金亭

技術領域

本實用新型屬于數控制造裝備領域，特別是一種能實現五軸加工的并聯機床，可用于工件的精密加工。

背景技術

近十幾年來，并聯/混聯數控機床是國內外數控機床研究領域非常關注的熱點課題。并聯/混聯機床與傳統結構形式的數控機床相比具有許多優點。傳統都是按串聯形式布置的，因此在五軸加工時運動慣性大，剛度較弱，動態性能較差，末端切削精度較低。而并聯機床由幾條簡單的串聯支鏈組成，結構簡單，剛度高，精度高，靈活性好，適合做復雜空間曲面的數控加工。

隨著科技的不斷深入發展，對機械零部件的精度要求越來越高，加工工藝越來越復雜，并且在設計過程中復雜曲面越來越多，因此對數控制造裝備的性能要求越來越高。為了滿足現代化加工需求，多軸聯動的并聯機床逐步受到重視，并有相關并聯裝備被研發出來。例如：Tricept五軸加工中心、Exechon五軸加工中心、Z3動力頭和A3動力頭等。本實用新型所提出的數控裝備為一種能實現五軸加工的并聯機床，可用于復雜零部件的精密加工。

發明內容

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種能實現五軸加工的并聯機床，可用于復雜零部件的精密加工。

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種能實現五軸加工的并聯機床，包括床身、四自由度空間并聯閉環機構、末端執行器和工作平臺；所述四自由度空間并聯閉環機構包括前并聯機構、后并聯機構和一套串聯桿組；所述前并聯機構和所述后并聯機構結構均包括左、右布置的兩根立柱和一動平臺，兩根所述立柱固定在所述床身上，所述動平臺設置在兩根所述立柱之間，兩根所述立柱各通過一支鏈與所述動平臺連接，所述支鏈包括一套直線驅動裝置Ⅰ和一傳動連桿，所述傳動連桿設有動力輸入端和平臺連接端；前并聯機構的動平臺的左右兩側各通過一鉸鏈Ⅰ與機構內同側的所述傳動連桿的平臺連接端連接；后并聯機構的動平臺與機構內同側的所述傳動連桿的連接有兩種方式：一)后并聯機構的動平臺的一側通過鉸鏈Ⅵ與機構內同側的所述傳動連桿的平臺連接端連接；后并聯機構的動平臺的另一側通過鉸鏈Ⅶ與機構內同側的所述傳動連桿的平臺連接端連接，所述鉸鏈Ⅵ和所述鉸鏈Ⅶ均與所述鉸鏈Ⅰ平行；二)后并聯機構的動平臺通過一鉸鏈Ⅷ分別與機構內兩側的所述傳動連桿的平臺連接端連接，所述鉸鏈Ⅷ與所述鉸鏈Ⅰ平行；所述傳動連桿的動力輸入端與所述直線驅動裝置Ⅰ通過鉸鏈Ⅱ連接；所述直線驅動裝置Ⅰ安裝在所述立柱上，所述直線驅動裝置Ⅰ驅動與其連接的所述傳動連桿的端部沿鉛垂方向運動，所述鉸鏈Ⅱ與所述直線驅動裝置Ⅰ的驅動方向垂直，所述鉸鏈Ⅱ與所述鉸鏈Ⅰ平行；所述串聯連桿組包括前連桿和后連桿，所述前連桿和所述后連桿通過鉸鏈Ⅲ連接，所述前連桿遠離后連桿的一端與所述前并聯機構的動平臺通過鉸鏈Ⅳ連接，所述鉸鏈Ⅳ與所述鉸鏈Ⅱ垂直，所述后連桿遠離前連桿的一端與所述后并聯機構的動平臺通過鉸鏈Ⅴ連接，所述鉸鏈Ⅲ、所述鉸鏈Ⅳ和所述鉸鏈Ⅴ相互平行；所述末端執行器安裝在所述前連桿上；所述工作平臺安裝在床身上，所述工作平臺位于所述末端執行器的下方，所述工作平臺設有一個前后移動的滑臺，所述滑臺設有直線驅動裝置Ⅱ。

所述直線驅動裝置Ⅰ的動力源和所述直線驅動裝置Ⅱ的動力源均為直線電機、電動缸、液壓缸和氣缸中的任意一種。

所述滑臺上安裝有一轉臺，所述轉臺設有轉動驅動裝置；所述轉臺的回轉中心線與所述滑臺的直線運動中心線垂直或平行。

所述直線驅動裝置Ⅰ包括伺服電機、絲杠、滑塊、支撐座和直線導軌；所述伺服電機固定在所述立柱上，所述絲杠鉛垂設置，所述絲杠上設有螺母，所述螺母固接在所述滑塊內，所述滑塊在所述直線導軌上運動，所述直線導軌固定在所述立柱上，所述絲杠由所述支撐座支撐，所述支撐座固定在所述立柱上；所述滑塊與所述傳動連桿遠離動平臺的端部通過所述鉸鏈Ⅱ與連接。

本實用新型具有的優點和積極效果是：

一)和傳統機床相比，結構簡單、工作空間/機構體積比大，剛度高，精度高，靈活性好，既能用于細長工件三軸立式加工，也能用于復雜空間曲面的五軸數控加工。

二)不需要昂貴的高精度兩自由度轉臺或兩自由度擺頭，而采用直線運動驅動單元和單自由度轉臺，成本較低而精度高，降低了機床成本。

三)將兩套并聯機構和一組平面二連桿進行巧妙的串聯，通過四套直線運動驅動裝置實現了末端執行器的兩個移動自由度和兩個轉動自由度。

四)末端執行器的俯仰角較大，可為-20°～90°，能夠配合兩自由度工作臺，方便地實現五面加工和較大工作空間的五軸數控加工。