一种复合连杆机构的立式加工中心制造技术

本发明专利技术属于制造技术装备领域，具体涉及一种复合连杆机构的立式加工中心。主要解决并联机床存在的运动耦合性强、控制建模困难、工作空间狭小的问题。本发明专利技术由外框架装置、复合连杆加工装置、多自由度换刀装置、可升降加工平台装置、导向平衡轴和底座支撑装置共六部分组成；复合连杆加工装置的滑块连接板、电主轴分别与外框架装置的第一滑台滑块、上部万向铰链连接。多自由度换刀装置的第二横向滑台的底面与可升降加工平台中的加工平台连接。多自由度换刀装置可安装立铣刀、钻头、打磨砂轮、3D打印头、激光烧结头、端面铣刀六种刀具，本发明专利技术能实现零件减材料和增材料的复合加工，同时在快速成型、并联机床领域具有较为广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种复合连杆机构的立式加工中心
：本专利技术属于制造技术装备领域，具体涉及一种复合连杆机构的立式加工中心。
技术介绍
：国内外制造企业必须通过提高产品质量、降低成本和缩短新产品开发周期来取得市场竞争优势，这就要求不断提高加工过程中精度、速度和柔性。这种竞争最终落实到机床技术水平的竞争。机床作为生产各种机械的工作母机，是装备制造业的基础；机床工业的发展水平是国家工业化水平的重要标志。并联运动机床与传统机床相比，并联运动机床结构以复合杆系机构代替传统机床结构的悬臂梁和两支点梁来承载切削力和主轴部件重力；具有结构简单、刚度高、速度快、动态性能好、可重构等优点，易于实现较复杂的空间运动，完成复杂零件的加工。它是21世纪新一代机床的发展方向。但目前的并联机床还存在运动耦合性强、控制建模困难、工作空间狭小的缺点。
技术实现思路
：本专利技术的目的是针对目前的并联机床存在的运动耦合性强、控制建模困难、工作空间狭小的问题，提供一种适用于板块类零件的减材料与增材料的复合加工，具备加工便捷、占地空间小的复合连杆机构的立式加工中心。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种复合连杆机构的立式加工中心，其中：由外框架装置、复合连杆加工装置、多自由度换刀装置、可升降加工平台装置、导向平衡轴和底座支撑装置六部分组成；所述复合连杆加工装置与所述外框架装置通过所述外框架装置中的第一滑台滑块与所述复合连杆加工装置中的滑块连接板和所述复合连杆加工装置中的电主轴与所述外框架装置中的下部万向铰链连接；所述多自由度换刀装置与可升降加工平台装置通过所述多自由度换刀装置中的第二横向滑台的底面与可升降加工平台装置中的加工平台的左端连接，且所述多自由度换刀装置位于所述可升降加工平台装置的上方；所述可升降加工平台装置与所述外框架装置通过所述可升降加工平台装置中的第四液压杆的底端与所述外框架装置的底座连接；所述导向平衡轴在所述可升降加工平台装置的左右位置对称布置，所述导向平衡轴的前后两端分别通过所述可升降加工平台装置的后端板、前端板，且导向平衡轴的前后两端面分别与可升降加工平台装置的后端板、前端板的外端面平齐，对称布置的导向平衡轴的中间位置分别穿过所述外框架装置的左支撑侧板、右支撑侧板下端的立式圆头平键形导向孔，实现可升降加工平台装置与外框架装置的导向平衡连接；所述底座支撑装置与所述外框架装置通过底座支撑装置中的底支架与外框架装置中的底座连接，且位于四个角；所述底座支撑装置位于外框架装置的底座下方。进一步，所述外框架装置由顶盖、上部万向铰链、下部万向铰链、和由第一滑台轨道、第一滑台滑块、第一滑台丝杠、第一联轴器、第一伺服电机电机支架、第一伺服电机组成的第一横向滑台、左支撑侧板、右支撑侧板、第一块肋板、第二块肋板、第三块肋板、第四块肋板、底座、第一液压杆组成；所述第一滑台滑块与第一滑台轨道通过光杠连接，第一滑台丝杠与第一滑台轨道与第一滑台滑块通过中间孔连接，第一伺服电机电机支架与第一滑台轨道连接，第一联轴器与第一滑台丝杠连接，第一伺服电机与第一伺服电机电机支架连接，第一伺服电机与第一联轴器连接；所述第一横向滑台的左端与所述的左支撑侧板的上端通过螺钉固定连接，所述第一横向滑台的右端与右支撑侧板的上端通过螺钉固定连接，构成门式框架；所述顶盖与所述第一横向滑台通过所述顶盖竖直面的下端与所述第一横向滑台的背面中央通过螺栓螺母连接；所述左支撑侧板和右支撑侧板的下端分别与底板左右两侧面通过螺栓螺母连接；所述第一块肋板与第二块肋板设置在左支撑侧板的下端，且第一块肋板的竖直面位于左支撑侧板的后方，第二块肋板的竖直面位于左支撑侧板的前方，所述第一块肋板与第二块肋板的水平面与底座左端的上表面连接；所述第四块肋板与第三块肋板设置在右支撑侧板的下端，且第四块肋板的竖直面位于右支撑侧板的后方，第三块肋板的竖直面位于右支撑侧板的前方，所述第三块肋板与第四块肋板的水平面与底座右端的上表面连接；所述第一液压杆的上端通过上部万向铰链与顶盖的内表面连接，且所述第一液压杆位于顶盖下方空间的中间位置；所述第一液压杆的下端与下部万向铰链相连。本专利技术所述外框架装置中的第一横向滑台为复合连杆加工装置提供左右运动支撑，外框架装置中的左支撑侧板、右支撑侧板为可升降加工平台装置提供上下运动平衡导向支撑。进一步，所述复合连杆加工装置由滑块连接板、左伺服电机支架、右伺服电机支架、左伺服电机、右伺服电机、A连杆、B连杆、C连杆、D连杆、圆台、电主轴、立铣刀组成；所述左伺服电机固定在左伺服电机支架上，所述右伺服电机固定在右伺服电机支架上，所述左伺服电机支架和右伺服电机支架通过螺栓螺母固定在滑块连接板上，所述B连杆设置在所述A连杆的下方，且所述A连杆的一端与左伺服电机的转轴连接，另一端通过螺栓螺母与B连杆的一端连接；所述D连杆的一端与所述右伺服电机的转轴连接，所述B连杆的另一端与C连杆的一端连接，且所述的B连杆位于C连杆的上方；所述的C连杆的另一端通过圆台与D连杆的另一端连接，且所述D连杆位于C连杆的上方；所述圆台位于C连杆的上方，D连杆的下方；所述电主轴的尾部与所述B连杆的另一端、C连杆一端连接，所述电主轴的前部与所述立铣刀的刀柄部连接；所述左伺服电机和右伺服电机的输出速度实时动态可控，驱动立铣刀按照特定加工轨迹切削运动，实现预期的加工工艺动作。本专利技术所述复合连杆加工装置可实现各种不同的加工工艺轨迹，完成各种加工工艺动作。进一步，所述多自由度换刀装置是由刀库、刀库连接件、刀库旋转件、第二液压杆、粗连接件、细连接件、门式连接件、三角形连接件、第二横向滑台、旋转组件、第三液压杆、第二伺服电机组成；其中，所述的刀库是由六个左手指、六个右手指、十二个电吸盘、立铣刀、钻头、打磨砂轮、3D打印头、激光烧结头、端面铣刀、刀盘组成；所述的六个左手指、六个右手指均匀分布在刀盘的外缘顶端；所述电吸盘分别设置在左手指和右手指的手指内侧末端，所述立铣刀、钻头、打磨砂轮、3D打印头、激光烧结头、端面铣刀依次夹在所述左手指和右手指之间；所述粗连接件是由粗连接轴、粗左套筒和粗右套筒组成，所述粗左套筒和粗右套筒套装在粗连接轴的外圆柱面上；所述细连接件是由细连接轴、细左套筒和细右套筒组成，所述细左套筒和细右套筒套装在细连接轴的外圆柱面上；所述旋转组件是由上部内压板、下部内压板、上部外压板、下部外压板、轴承、第一步进电机组成；所述上部内压板和下部内压板通过螺栓分别与所述轴承的轴承内圈的上部分和下部分连接，所述上部外压板、下部外压板通过螺栓分别与所述轴承的轴承外圈的上部分和下部分连接；所述第一步进电机通过螺栓与所述上部外压板、下部外压板连接；所述第二横向滑台是由第二滑台轨道、第二滑台滑块、第二滑台丝杠、第二联轴器、第二步进电机支架、第二步进电机组成；所述第二滑台滑块与第二滑台轨道通过光杠连接，第二滑台丝杠与第二滑台轨道与第二滑台滑块通过中间孔连接，第二步进电机支架与第二滑台轨道连接，第二联轴器与第二滑台丝杠连接，第二步进电机与第二步进电机支架连接，第二步进电机与第二联轴器连接；所述刀库连接件与所述刀库背面上的圆环相连接；所述刀库连接件与所述第二液压杆的一端通过螺栓螺母连接，所述第二液压杆的另一端与所述细连接件连接；所述细左套筒和细右套筒与第二液压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合连杆机构的立式加工中心，其特征在于：由外框架装置(1)、复合连杆加工装置(2)、多自由度换刀装置(3)、可升降加工平台装置(4)、导向平衡轴(5)和底座支撑装置(6)六部分组成；所述复合连杆加工装置(2)与所述外框架装置(1)通过所述外框架装置(1)中的第一滑台滑块(1032)与所述复合连杆加工装置(2)中的滑块连接板(201)和所述复合连杆加工装置(2)中的电主轴(211)与所述外框架装置(1)中的下部万向铰链(111)连接；所述多自由度换刀装置(3)与可升降加工平台装置(4)通过所述多自由度换刀装置(3)中的第二横向滑台(309)的底面与可升降加工平台(4)中的加工平台(405)的左端连接，且所述多自由度换刀装置(3)位于所述可升降加工平台(4)的上方；所述可升降加工平台装置(4)与所述外框架装置(1)通过所述可升降加工平台装置(4)中的第四液压杆(410)的底端与所述外框架装置(1)的底座(107)连接；所述导向平衡轴(5)在所述可升降加工平台(4)的左右位置对称布置，所述导向平衡轴(5)的前后两端分别通过所述可升降加工平台(4)的后端板(412)、前端板(409)，且导向平衡轴(5)的前后两端面分别与可升降加工平台(4)的后端板(412)、前端板(409)的外大端面平齐，对称布置的导向平衡轴(5)的中间位置分别穿过所述外框架装置(1)的左支撑侧板(104)、右支撑侧板(110)下端的立式圆头平键形导向孔，实现可升降加工平台(4)与外框架装置(1)的导向平衡连接；所述底座支撑装置(6)与所述外框架装置(1)通过底座支撑装置(6)中的底支架(601)与外框架装置(1)中的底座(107)连接，且位于四个角；所述底座支撑装置(6)位于外框架装置(1)的底座(107)下方。...

【技术特征摘要】
1.一种复合连杆机构的立式加工中心，其特征在于：由外框架装置(1)、复合连杆加工装置(2)、多自由度换刀装置(3)、可升降加工平台装置(4)、导向平衡轴(5)和底座支撑装置(6)六部分组成；所述复合连杆加工装置(2)与所述外框架装置(1)通过所述外框架装置(1)中的第一滑台滑块(1032)与所述复合连杆加工装置(2)中的滑块连接板(201)和所述复合连杆加工装置(2)中的电主轴(211)与所述外框架装置(1)中的下部万向铰链(111)连接；所述多自由度换刀装置(3)与可升降加工平台装置(4)通过所述多自由度换刀装置(3)中的第二横向滑台(309)的底面与可升降加工平台装置(4)中的加工平台(405)的左端连接，且所述多自由度换刀装置(3)位于所述可升降加工平台装置(4)的上方；所述可升降加工平台装置(4)与所述外框架装置(1)通过所述可升降加工平台装置(4)中的第四液压杆(410)的底端与所述外框架装置(1)的底座(107)连接；所述导向平衡轴(5)在所述可升降加工平台装置(4)的左右位置对称布置，所述导向平衡轴(5)的前后两端分别通过所述可升降加工平台装置(4)的后端板(412)、前端板(409)，且导向平衡轴(5)的前后两端面分别与可升降加工平台装置(4)的后端板(412)、前端板(409)的外端面平齐，对称布置的导向平衡轴(5)的中间位置分别穿过所述外框架装置(1)的左支撑侧板(104)、右支撑侧板(110)下端的立式圆头平键形导向孔，实现可升降加工平台装置(4)与外框架装置(1)的导向平衡连接；所述底座支撑装置(6)与所述外框架装置(1)通过底座支撑装置(6)中的底支架(601)与外框架装置(1)中的底座(107)连接，且位于四个角；所述底座支撑装置(6)位于外框架装置(1)的底座(107)下方。2.根据权利要求1所述的一种复合连杆机构的立式加工中心，其特征在于：所述外框架装置(1)由顶盖(101)、上部万向铰链(102)、下部万向铰链(111)、和由第一滑台轨道(1031)、第一滑台滑块(1032)、第一滑台丝杠(1033)、第一联轴器(1034)、第一伺服电机电机支架(1035)、第一伺服电机(1036)组成的第一横向滑台(103)、左支撑侧板(104)、右支撑侧板(110)、第一块肋板(105)、第二块肋板(106)、第三块肋板(108)、第四块肋板(109)、底座(107)、第一液压杆(112)组成；所述第一滑台滑块(1032)与第一滑台轨道(1031)通过光杠连接，第一滑台丝杠(1033)与第一滑台轨道(1031)与第一滑台滑块(1032)通过中间孔连接，第一伺服电机电机支架(1035)与第一滑台轨道(1031)连接，第一联轴器(1034)与第一滑台丝杠(1033)连接，第一伺服电机(1036)与第一伺服电机电机支架(1035)连接，第一伺服电机(1036)与第一联轴器(1034)连接；所述第一横向滑台(103)的左端与所述的左支撑侧板(104)的上端通过螺钉固定连接，所述第一横向滑台(103)的右端与右支撑侧板(110)的上端通过螺钉固定连接，构成门式框架；所述顶盖(101)与所述第一横向滑台(103)通过所述顶盖(101)竖直面的下端与所述第一横向滑台(103)的背面中央通过螺栓螺母连接；所述左支撑侧板(104)和右支撑侧板(110)的下端分别与底座(107)左右两侧面通过螺栓螺母连接；所述第一块肋板(105)与第二块肋板(106)设置在左支撑侧板(104)的下端，且第一块肋板(105)的竖直面位于左支撑侧板(104)的后方，第二块肋板(106)的竖直面位于左支撑侧板(104)的前方，所述第一块肋板(105)与第二块肋板(106)的水平面与底座(107)左端的上表面连接；所述第四块肋板(109)与第三块肋板(108)设置在右支撑侧板(110)的下端，且第四块肋板(109)的竖直面位于右支撑侧板(110)的后方，第三块肋板(108)的竖直面位于右支撑侧板(110)的前方，所述第三块肋板(108)与第四块肋板(109)的水平面与底座(107)右端的上表面连接；所述第一液压杆(112)的上端通过上部万向铰链(102)与顶盖(101)的内表面连接，且所述第一液压杆(112)位于顶盖(101)下方空间的中间位置；所述第一液压杆(112)的下端与下部万向铰链(111)相连。3.根据权利要求1所述的一种复合连杆机构的立式加工中心，其特征在于：所述复合连杆加工装置(2)由滑块连接板(201)、左伺服电机支架(202)、右伺服电机支架(203)、左伺服电机(204)、右伺服电机(205)、A连杆(206)、B连杆(207)、C连杆(208)、D连杆(210)、圆台(209)、电主轴(211)、立铣刀(212)组成；所述左伺服电机(204)固定在左伺服电机支架(202)上，所述右伺服电机(205)固定在右伺服电机支架(203)上，所述左伺服电机支架(202)和右伺服电机支架(203)通过螺栓螺母固定在滑块连接板(201)上，所述B连杆(207)设置在所述A连杆(206)的下方，且所述A连杆(206)的一端与左伺服电机(204)的转轴连接，另一端通过螺栓螺母与B连杆(207)的一端连接；所述D连杆(210)的一端与所述右伺服电机(205)的转轴连接，所述B连杆(207)的另一端与C连杆(208)的一端连接，且所述的B连杆(207)位于C连杆(208)的上方；所述的C连杆(208)的另一端通过圆台(209)与D连杆(210)的另一端连接，且所述D连杆(210)位于C连杆(208)的上方；所述圆台(209)位于C连杆(208)的上方，D连杆(210)的下方；所述电主轴(211)的尾部与所述B连杆(207)的另一端、C连杆(208)一端连接，所述电主轴(211)的前部与所述立铣刀(212)的刀柄部连接。4.根据权利要求1所述的一种复合连杆机构的立式加工中心，其特征在于：所述多自由度换刀装置(3)是由刀库(301)、刀库连接件(302)、刀库旋转件(303)、第二液压杆(304)、粗连接件(305)、细连接件(306)、门式连接件(307)、三角形连接件(308)、第二横向滑台(309)、旋转组件(310)、第三液压杆(311)、第二伺服电机(312)组成；其中，所述的刀库(301)是由六个左手指(3011)、六个右手指(3012)、十...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦慧斌，侯志利，王茂刚，姚慧琦，李晓宁，马冰彦，张梦平，安旺，盛强，王志辉，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14