[發明專利]一種可一次完成自由曲面加工的微型精密機床

有效

• 申請號: 201710033730.5
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106624835B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 張金峰;馬蕓慧;封超;唐微;王帥;許芝令;高成;田和強;高麗;鐘佩思;蘇春建
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B23Q1/25
• 分類號: B23Q1/25;B23Q5/28;B23Q11/08
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 毛勝昔

本發明公開了一種可一次完成自由曲面加工的微型精密機床，其特征在于，包括機架、減振底座、驅動組件、刀頭組件、工作臺和夾具。機架放置在所述減振底座上，加工頭組件安裝在所述機架圍成的正三棱錐的內部腔室內；驅動組件的X向、Y向直線電機、液壓缸活塞桿和齒輪副等協調、配合，可以帶動待加工件進行前后左右方向的運動，沿垂直方向翻轉和沿水平面轉動；刀頭組件在Z向直線電機的驅動下上下移動：待加工件在一次夾持固定后，即可完成平面或自由曲面的加工。本發明的主體部分全部安裝在一個極其穩定的四面體結構空間內，其結構緊湊、布局合理，加工精度高、可靠性與穩定性好，可一次完成自由曲面的加工成型等特點。

技術領域

本發明涉及一種機床及控制與工藝方法，尤其涉及一種加工自由曲面用機床，屬于微納機械加工技術領域。

背景技術

隨著現代智能技術的發展，微小型精密產品越來越普遍，產品形狀趨向多元化，尤其是自由曲面零件越來越多，如光學鏡頭、微相機透鏡、微鏡陣列、汽車前照燈等。

一般的機床都限定了適用范圍，如磨床、銑床等，功能單一，不能一次完成自由曲面的加工，生產效率低，加工成本高。

同時，普通機床結構在放置時占空間較大，內部結構不緊湊，最重要的是機床功能趨向多元化的同時，刀具的位置也在向靈活性靠近。

普通機床刀具大多就只有一個轉動自由度，機床受力方向固定。

然而，要增加刀具位置的靈活性就可能造成機床受力方向改變，一旦這種變化過大就會造成加工過程中機床的振動，使得零件加工精度下降，不符合微小型零件的加工功能要求。

這就需要設計一種能加工自由曲面用的穩定性較高的微小型機床，不僅保證加工精度，同時降低零件的加工成本和提高零件的加工效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可一次完成自由曲面加工的微型精密機床，以解決或部分解決上述問題。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是，一種可一次完成自由曲面加工的微型精密機床，其特征在于，包括機架、減振底座、驅動組件、刀頭組件、工作臺和夾具；

所述機架為框架式結構，整體呈正三棱錐形狀，包括一底板和三根支柱，底板為正三角形，三根支柱長度相等，三根支柱各自的一端分別與上述正三角形的一個頂角的內側固定連接，三根支柱各自的另一端焊接在一起，成為上述正三棱錐的頂點；

所述機架放置在所述減振底座上；所述刀頭組件安裝在所述機架圍成的正三棱錐的內部腔室內；

所述驅動組件包括座板、三臺Z向直線電機、一臺X向直線電機和一臺Y向直線電機；所述座板為正三角形，水平布置，座板的三個頂角內側均分別設置有一半圓形缺口，并通過該三個半圓形缺口插接在上述三根支柱上，定位后焊接固定；

上述三臺Z向直線電機均豎立設置，每臺Z向直線電機的上端蓋板分別與上述座板固定連接，下端蓋板分別與上述底板固定連接；上述座板、底板與三臺Z向直線電機共同圍成一個正三棱柱形狀的空間；

上述三臺Z向直線電機頂部的滑動塊均面向上述三棱柱形狀的空間內部；

上述X向直線電機安裝在上述底板上，X向直線電機的縱向中心軸線與上述正三棱柱底部的正三角形的一條底邊重合；

上述Y向直線電機安裝在上述X向直線電機頂部的滑動塊上，Y向直線電機的縱向中心軸線的一端為與上述X向直線電機的縱向中心軸線所在的正三角形的那條底邊所對的頂點，另一端固定在上述X向直線電機頂部的滑動塊的中心點上；

上述刀頭組件包括刀頭座和三根曲臂連接軸，刀頭座為正方體箱型結構，前方敞口、另外五個面封閉，三根曲臂連接軸各自的一端分別與刀頭座的左側、右側和后側三個面的中心點固定連接，三根曲臂連接軸各自的另一端分別與上述三臺Z向直線電機頂部的滑動塊固定連接；