龙门式混联五轴联动机床

摘要

本发明公开了一种龙门式混联五轴联动机床，包括由机床底座、立柱、横梁构成的龙门式机床架，其特征是机床底座上安装有可沿X轴移动的水平滑台，横梁上安装有可沿Y轴移动的垂直滑台，垂直滑台上通过可沿z轴移动和旋转的转动机构安装有刀架，刀架左边安装有左电机、左圆锥齿轮，左电机驱动连接左圆锥齿轮，刀架右边安装有右电机和系杆，右电机驱动连接系杆，系杆上安装连接行星齿轮和刀具，行星齿轮与左圆锥齿轮啮合。本发明结构紧凑合理，生产制造容易，使用操作方便，机床刀具转动角度大、工作空间大、结构占用空间小，便于实现大工件的五轴加工。

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械装置，特别涉及一种大工件实现五轴加工的混联机床。

背景技术

多轴联动数控加工是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工，是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。国际上把多轴联动数控技术作为一个国家工业化水平的标志。

目前的多轴联动机床中，其刀具的转动部分结构，大多采用串联结构，有结构刚性弱的缺点。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，设计、研制一种工作空间大且刚度好，能实现大工件五轴加工的混联机床。

本发明的技术方案是：龙门式混联五轴联动机床，包括由机床底座、立柱、横梁构成的龙门式机床架，其特征是机床底座上安装有可沿X轴移动的水平滑台，横梁上安装有可沿Y轴移动的垂直滑台，垂直滑台上通过可沿z轴移动和旋转的转动机构安装有刀架，刀架左边安装有左电机、左圆锥齿轮，左电机驱动连接左圆锥齿轮，刀架右边安装有右电机和系杆，右电机驱动连接系杆，系杆上安装连接行星齿轮和刀具，行星齿轮与左圆锥齿轮啮合。

所述的刀架的左、右两边还分别设有左、右减速器，左减速器设置在左电机与左圆锥齿轮之间，左电机通过左减速器驱动连接左圆锥齿轮，右减速器设置在右电机与系杆之间，右电机通过右减速器驱动连接系杆。

所述的刀架的右边还安装有右圆锥齿轮，右圆锥齿轮与行星齿轮啮合。

本发明的运动原理如下：立柱3安装在机床底座1上，横梁6安装在立柱3上构成龙门式机床架。水平滑台2安装在机床底座1上，并可产生X轴的水平移动，工件安装在水平滑台2上。垂直滑台9安装在横梁6上，并可产生Y轴移动。转动机构8安装在垂直滑台9上，并可产生Z轴移动；刀架7安装在转动机构8上，转动机构8带动刀架7可产生绕Z轴360°旋转；左电机4安装在刀架7的左边，并驱动左圆锥齿轮10运动，左圆锥齿轮10驱动行星齿轮15旋转，从而带动刀具16绕Z₁轴旋转；右电机14安装在刀架7的右边，并驱动系杆12绕Y轴摆动；系杆12带动行星齿轮15绕Y轴摆动和绕Z₁轴转动，行星齿轮15上安装刀具16，从而带动刀具16绕Y轴摆动和绕Z₁轴转动。为增加电机的驱动力矩和行星齿轮的支撑刚度，在刀架的左边设有左减速器，左减速器设置在左电机与左圆锥齿轮之间，左电机通过左减速器驱动连接左圆锥齿轮。在刀架的右边设有右减速器和右圆锥齿轮，右减速器设置在右电机与系杆之间，右电机通过右减速器驱动连接系杆，右圆锥齿轮与行星齿轮啮合。

本发明结构紧凑合理，生产制造容易，使用操作方便，机床刀具转动角度大、工作空间大、结构占用空间小，便于实现大工件的五轴加工。

附图说明

图1是本发明结构原理示意图；

图中：1机床底座、2水平滑台、3立柱、4左电机、5左减速器、6横梁、7刀架、8转动机构、9垂直滑台、10左圆锥齿轮、11右圆锥齿轮、12系杆、13右减速器、14右电机、15行星齿轮、16刀具。

具体实施方式

如图1所示，水平滑台2安装在机床底座1上，并可产生X轴的水平移动；工件安装在水平滑台2上；立柱3安装在机床底座1上；横梁6安装在立柱3上；垂直滑台9安装在横梁6上，并产生Y轴移动；转动机构8安装在垂直滑台9上，并产生Z轴移动；刀架7安装在转动机构8上，转动机构8带动刀架7产生绕Z轴360°旋转；左电机4安装在刀架7的左边，并驱动左圆锥齿轮10运动，左圆锥齿轮10驱动行星齿轮15旋转，从而带动刀具16旋转；右电机14安装在刀架7的右边，并驱动系杆12摆动；系杆12带动行星齿轮15摆动和转动，行星齿轮15上安装刀具16，从而带动刀具16摆动与转动。在刀架的左边增设左减速器，左减速器设置在左电机与左圆锥齿轮之间，左电机通过左减速器驱动连接左圆锥齿轮。在刀架的右边增设右减速器和右圆锥齿轮，右减速器设置在右电机与系杆之间，右电机通过右减速器驱动连接系杆，右圆锥齿轮与行星齿轮啮合。左减速器5可以增加左电机4的驱动力矩，右减速器13可以增加右电机15的驱动力矩。右圆锥齿轮11可以增加行星齿轮15的支撑刚度。

坐标轴建立：行星齿轮15的轴线为Z₁轴，左圆锥齿轮10的轴线为Y₁轴，根据右手法则确定X₁轴，在零时刻，坐标X₁Y₁Z₁与坐标X Y Z重合。