一种少自由度混联立式加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种少自由度混联立式加工装置，用于解决目前的大部分并联机床没有自动换刀机构，而且已提出的换刀机构大都有换刀时间长，换刀结构复杂，难以控制的问题；包括换刀结构部分，支撑结构部分，五杆机构部分，可升降工作台部分组成。换刀机构由步进电机驱动传动轴带动刀盘旋转，液压缸驱动刀盘升降，与五杆机构的运动相组合实现自动换刀动作。支撑结构部分为龙门架形式，受力结构更合理。本发明专利技术结构简单紧凑，易于控制，换刀机构工作可靠，减小整个加工中心的尺寸，加工稳定性提高。

【技术实现步骤摘要】
一种少自由度混联立式加工装置
本专利技术涉及机床与机构领域，具体涉及一种少自由度混联立式加工装置。
技术介绍
随着市场竞争越来越激烈，对机床的效率和柔性要求越来越高，要提高加工效率，可以从降低换刀辅助时间，提高加工时间入手，现有换刀过程大部分为刀库只有旋转运动，主轴运动的距离和时间都比较长。专利205394002U公布了一种复合连杆机构的立式加工中心，但是这种加工中心换刀机构的结构复杂，自由度太高难以精确控制，换刀机构的可靠性低。
技术实现思路
本专利技术针对目前的大部分并联机床没有自动换刀机构，而且已提出的换刀机构大都换刀时间长，换刀结构复杂，难以控制的问题，提出一种结构简单紧凑，易于控制，工作可靠的换刀机构，减小整个加工中心的尺寸，加工稳定性提高。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种少自由度混联立式加工装置，包括支撑结构部分，换刀机构部分，五杆机构部分和可升降工作平台结构部分；所述的换刀机构部分包括步进电机、3个小液压缸、传动轴、刀柄、刀盘；步进电机安装在电机安装板上，电机安装板由3个小液压缸支撑，步进电机通过联轴器与传动轴相连，3个小液压缸安装在支撑板上，支撑板上安装有轴承座，轴承座内安装有推力球轴承，推力球轴承与传动轴的阶梯面相重合，刀盘上放有刀柄用以夹持刀具，刀盘用螺母紧固在传动轴上；所述的支撑结构部分包括底座，角连接件，角钢、横梁；角连接件和角钢用于固定换刀结构部分的支撑板，横梁上用于放置五杆机构部分的滚珠丝杠滑台以及安装伺服电机挂板；所述的五杆机构部分包括电主轴，伺服电机、承重连杆，非承重连杆，左摇杆，右摇杆，传动轴，拧紧端盖，滚珠丝杠滑台；承重连杆与电主轴固连；非承重连杆的一端套在电主轴上，另外一端与右摇杆相连，承重连杆与左摇杆相连；非承重连杆与右摇杆相连；左、右摇杆通过连接轴、联轴器与伺服电机的轴相连，伺服电机安装在电机挂板上，电机挂板通过螺钉与滚珠丝杆滑台上的滑块相固连。所述刀柄被刀盘上的挡块定位，防止刀柄脱离刀盘。所述非承重连杆由小头部、连板、大头部装配而成，其大头部套在电主轴上，小头部与右摇杆轴接；右摇杆通过拧紧端盖压紧胀套与连接轴紧固。与现有技术相比，本专利技术具有下列有益效果：1本专利技术的换刀机构机械结构简单，占用空间少，使整机结构更加紧凑。换刀机构通过PLC与上位机控制，其工作可靠性很高。2本专利技术的装配工艺简单，均为模块化结构，易重构，组装拆卸方便。3本专利技术由立柱与横梁组成龙门框架结构，其受力情况更合理，整机刚度更高。4本专利技术采用并联机构与串联机构相结合的结构形式，既具有并联机构高速运动性能好，结构简单紧凑的特点，也具有串联机构工作空间大，控制简单的优势。附图说明图1为本专利技术一种少自由度混联立式加工中心实验装置的等轴测三维结构示意图；图2(a)为本专利技术一种少自由度混联立式加工中心实验装置的换刀结构部分示意图，图2(b)为Ⅰ的放大示意图，图2(c)为刀盘一个放刀位置的局部放大图；图3为本专利技术一种少自由度混联立式加工中心实验装置的框架结构部分示意图；图4(a)为本专利技术一种少自由度混联立式加工中心实验装置的五杆结构部分示意图，图4(b)为Ⅱ的放大示意图。具体实施方式如图1所示，本实例一种少自由度混联立式加工中心实验装置，其中由框架结构部分3，换刀机构部分4，五杆机构部分1和可升降工作平台结构部分2组成。如图2(a)、(b)、(c)所示，所述的换刀机构部分4包括步进电机201，电机安装板202，3个小液压缸210，传动轴207，刀柄204，刀盘205，推力球轴承203，轴承座208，螺母206，联轴器211，支撑板209，挡块212。步进电机201安装在电机安装板202上，电机安装板202由3个小液压缸210支撑，步进电机201通过联轴器211与传动轴207相连，3个小液压缸210安装在支撑板209上，支撑板209上安装有轴承座208，轴承座208内安装有推力球轴承203，推力球轴承203与传动轴207的阶梯面相重合，刀盘205上放有刀柄204用以夹持刀具，刀柄204被刀盘上的挡块212定位，防止刀柄204脱离刀盘205，刀盘205用螺母206紧固在传动轴207上，依靠摩擦力与传动轴207实现同步旋转。如图3所示，所述的支撑结构部分3包括底座301，连接立板302，立柱303，横梁304，顶盖308，加强筋305，角连接件306，角钢307。底座301上有阶梯孔，可用地脚螺栓安装紧固保证加工过程的稳定性，两根立柱303用角连接件和连接立板302紧固在底座上，横梁304用角连接件306安装在两根立柱303上，横梁304上安装有顶盖308，并用加强筋305加强刚度。角连接件306和角钢307用于固定换刀结构部分4的支撑板209，横梁304上用于放置五杆机构部分1的滚珠丝杠滑台404以及安装伺服电机挂板407。如图4所示，所述的五杆机构结构部分1，包括电主轴401，伺服电机406、承重连杆403，非承重连杆小头部414、连板413、大头部402，左摇杆415，右摇杆410，伺服电机安装挂板407，连接板408、挂筒409，传动轴412，拧紧端盖411，滚珠丝杠滑台404。承重连杆403与电主轴401固连，非承重连杆由小头部414、连板413、大头部402装配而成，其大头部402空套在电主轴401上，承重连杆403与左摇杆415相连，非承重连杆的小头部414与右摇杆410相连，右摇杆410通过拧紧端盖411压紧胀套与连接轴412依靠摩擦力紧固，以克服重力并提供扭矩，挂筒409内安装有角接触球轴承，连接轴412依为阶梯轴，其阶梯面与角接触球轴承上端面重合，连接轴412依通过联轴器与伺服电机406的轴相连，伺服电机406安装在电机挂板407上，挂筒409安装在连接板408上，连接板408通过螺栓与电机挂板407固连，电机挂板407通过螺钉与滚珠丝杆滑台404上的滑块相固连。其换刀过程如下所述：当该实验装置的控制系统接收到换刀指令后，上位机对PLC通信，刀盘205下降到换刀位置，PLC向上位机通信，表示刀盘205就位，然后上位机向伺服电机406发出指令，控制五杆机构部分1运动，将刀柄204放入刀盘205中，并松开刀柄204，刀盘205下降到下限位，执行换刀指令，经上位机计算后控制步进电机201旋转，从而使刀盘205旋转指定角度后电主轴401下方正对着加工所需刀具，然后刀盘205上升到换刀位置，刀柄204放入电主轴401中，电主轴401自动夹紧刀柄204，PLC向上位机通信，报告已夹紧刀柄204，然后上位机向伺服电机406发出控制信号，伺服电机406控制五杆机构部分1带动刀具回到初始加工位置，同时，上位机可以对PLC通信，控制刀盘205开始上升，当刀盘205上升至上限位后，PLC对上位机通信，换刀过程结束。本专利技术的电主轴的结构、刀柄结构均采用通用的结构。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种少自由度混联立式加工装置，其特征在于：包括支撑结构部分，换刀机构部分，五杆机构部分和可升降工作平台结构部分；所述的换刀机构部分包括步进电机，3个小液压缸，传动轴，刀柄，刀盘；步进电机安装在电机安装板上，电机安装板由3个小液压缸支撑，步进电机通过联轴器与传动轴相连，3个小液压缸安装在支撑板上，支撑板上安装有轴承座，轴承座内安装有推力球轴承，推力球轴承与传动轴的阶梯面相重合，刀盘上放有刀柄用以夹持刀具，刀盘用螺母紧固在传动轴上；所述的支撑结构部分包括底座，角连接件，角钢、横梁；角连接件和角钢用于固定换刀结构部分的支撑板，横梁上用于放置五杆机构部分的滚珠丝杠滑台以及安装伺服电机挂板；所述的五杆机构部分包括电主轴，伺服电机、承重连杆，非承重连杆，左摇杆，右摇杆，传动轴，拧紧端盖，滚珠丝杠滑台；承重连杆与电主轴固连；非承重连杆的一端套在电主轴上，另外一端与右摇杆相连，承重连杆与左摇杆相连；非承重连杆与右摇杆相连；左、右摇杆通过连接轴、联轴器与伺服电机的轴相连，伺服电机安装在电机挂板上，电机挂板通过螺钉与滚珠丝杆滑台上的滑块相固连。

【技术特征摘要】
1.一种少自由度混联立式加工装置，其特征在于：包括支撑结构部分，换刀机构部分，五杆机构部分和可升降工作平台结构部分；所述的换刀机构部分包括步进电机，3个小液压缸，传动轴，刀柄，刀盘；步进电机安装在电机安装板上，电机安装板由3个小液压缸支撑，步进电机通过联轴器与传动轴相连，3个小液压缸安装在支撑板上，支撑板上安装有轴承座，轴承座内安装有推力球轴承，推力球轴承与传动轴的阶梯面相重合，刀盘上放有刀柄用以夹持刀具，刀盘用螺母紧固在传动轴上；所述的支撑结构部分包括底座，角连接件，角钢、横梁；角连接件和角钢用于固定换刀结构部分的支撑板，横梁上用于放置五杆机构部分的滚珠丝杠滑台以及安装伺服电机挂板；所述的五杆机构部分包括电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志辉，于天彪，秦振江，郑伟，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21