[發明專利]轉動機構及其在機加工中的應用

在審

• 申請號: 201810262116.0
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108453622A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 孫思叡
• 申請（專利權）人: 成都與俱科技有限公司
• 主分類號: B24B41/04
• 分類號: B24B41/04;B24B41/02;B24B3/00
• 代理公司: 上海市海華永泰律師事務所 31302
• 代理人: 包文超

一種轉動機構，包括基座、第二旋轉機構和第三旋轉機構。第二旋轉機構設置于基座上，并繞第二旋轉軸旋轉。第三旋轉機構設置于第二旋轉機構上，并繞第三旋轉軸旋轉。在以XYZ坐標系構建的空間中，第三旋轉軸同時與X軸、Y軸和Z軸非正交，且與第二旋轉軸不共面。本發明的轉動機構，利用傾斜旋轉軸和垂直旋轉軸各自的軸線不相面的特點，當機床分別使用兩個不同刀具主軸加工時，在機床行程及占地面積不變的情況下可以獲得更大的加工范圍(即X軸及Y軸方向)，效果等同于增加了機床的縱向和橫向行程，能對更大規格工件實施加工。

技術領域

本發明涉及一種在電器控制下實施轉動的機構，尤其涉及一種轉動機構，用于加工工件的裝備，對工件實施機加工，制成各種工業上應用的刀具。

背景技術

數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件的控制單元，數控機床的操作和監控全部在數控單元中完成。

數控機床一般由主機、數控制裝置、驅動裝置、輔助裝置和其它附屬設備等幾個部分組成。主機是數控機床的主體，包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。它是用于完成各種切削加工的機械部件。數控裝置是數控機床的核心，包括硬件(印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等)以及相應的軟件，用于輸入數字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控制功能。驅動裝置是數控機床執行機構的驅動部件，包括主軸驅動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。它在數控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統實現主軸和進給驅動。當幾個進給聯動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。輔助裝置系數控機床的一些必要的配套部件，用以保證數控機床的運行，如：冷卻、排屑、潤滑、照明和監測等。編程及其他附屬設備可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。

五軸數控機床屬于目前廣泛使用的高端制造設備，其通常包括三個直線軸(lineraxis)，即參照三維坐標系構建X軸、Y軸和Z軸，以及兩個旋轉軸(rotation axis)，如：繞X軸旋轉的A軸和繞Z旋轉的C軸，由此就能在空間通過五軸聯動的方式完成對任意位置和任意形狀的工件進行加工。五軸聯動控制的實質是利用A軸和C軸兩個旋轉軸的聯動來等效替代第三個旋轉軸B軸(繞Y軸旋轉)的轉動，并且在三根直線軸和兩根旋轉軸進行插補聯動的同時，為了插補此旋轉軸運動增量的所需的直線軸運動增量，還需要在上述軸上的運動增量上疊加上述等效替代所帶來的旋轉軸運動增量。為此，還需要一套算法對各個軸的運動進行控制。雖然曲線加工的五軸補償算法盡管已被公開，能夠合法獲得，但是對于技術人員而言，晦澀難懂，對這些算法的解讀并能在數控機床上得以應用，并取得良好的加工結果(比如：加工精度，涉及單根空間曲線的理論位置和實際加工位置誤差；和空間的加工連續程度，涉及兩根空間曲線間的平行程度)仍是一項較為困難的工作。因此，相同的加工內容下，采用五軸聯動加工雖然會使得設備各軸的運動范圍相應增加，但對動態響應性(如：力矩和加速度等)的要求顯著提高。此外，為了避免由此帶來的碰撞、干涉以及行程/剛性不足等問題，還需要在機械設計上做出更多的相應改善。