一种含三平动并联机构的五轴联动机床制造技术

一种含三平动并联机构的五轴联动机床，该机床采用了并联机构和双轴直驱转台相结合的方式，并联机构完成三个直线轴运动，直驱转台完成两个旋转运动。机床由并联机构组件1、防护组件2、转台组件3构成。并联机构组件包括床身19、主轴21、机头座35及三条均匀分布的支链20。三条支链结构相同。主轴21固定在机头座35内。每条支链中，上轴31、下轴36及两根侧杆32构成的平行四边形构成刚性四边形的一条边，滑动体27、上杆30、机头座35构成刚性四边形的另3条边。刚性四边形使支链行程具有冗余约束的封闭结构，提高了支链的刚性。每条支链中由丝杠组件26提供动力，三条支链均与机头座35相连，三条支链相互配合最终实现机头的三轴平动。

A Five-Axis Linkage Machine with Three-translational Parallel Mechanisms

【技术实现步骤摘要】
一种含三平动并联机构的五轴联动机床
本专利技术属于数控机床领域，特别涉及一种五轴混联机床。
技术介绍
随着各行业对加工要求的提高，传统数控机床面临切的削力不足、刚性差、效率低等问题越来越突出，而并联机床具备结构紧凑，高承载力，无误差累计等有优点，在一定程度上弥补了传统串联机床的缺陷。因此并联机床的优势吸引了国内外众多学者研究，并取得了重大突破。但由于并联机床空间运动不直观，对使用者的技术水平和知识水平要求很高，之前10年并联机床普及率并不高。但随着并联机床控制技术、标定技术的完善，并联机床在数控机床领域的使用率会逐渐提高，并将占有一席之地。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，设计一种结构简单、成本低、具有高效率和高精度的五轴混联机床。为解决上述问题本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种含三平动并联机构的五轴联动机床由机床防护组件、并联机构组件、转台组件构成。并联机构组件包括床身、主轴、机头座及三条均匀分布的支链，主轴固定在机头座内。三条支链结构相同，每条支链包含立柱、丝母座、导轨、滑块、丝杠组件、滑动体、球铰座、球铰、上杆、上轴、侧杆、下轴、机头座。三个立柱固定在床身上。转台组件包含基座、桥板、C轴。基座固定在床身上，桥板绕基座转动，形成A轴。球铰座固定在滑动体上，球铰座固定在机头座上，两个球铰分别固定在上杆两端，球铰和球铰座组成球面副。上轴套在滑动体上，做旋转运动。下轴穿过机头座，绕机头座做旋转运动。两个侧杆一端固定在上轴上，另一端固定在下轴上，侧杆与上轴、侧杆与下轴均为转动副。三条支链均匀分布在床身上。各支链滑动体在不同位置时，主轴沿X、Y、Z三个方向运动，实现机床三个直线轴运动。上述一种含三平动并联机构的五轴联动机床，其特征在于，采用了并联机构和双轴直驱转台相结合的方式。并联机构完成三个直线轴运动，直驱转台完成两个旋转运动。上述一种含三平动并联机构的五轴联动机床，其特征在于由机床防护组件、三平动并联机构组件、转台组件构成。上述一种含三平动并联机构的五轴联动机床，其特征在于转台组件包含基座、桥板、C轴。基座固定在床身上，桥板绕基座转动，形成A轴。上述一种含三平动并联机构的五轴联动机床，其特征在于三平动并联机构由三条均匀分布的支链构成。每条支链中导轨固定在立柱上，滑块固定在滑动体上，滑块可沿导轨上下滑动。丝母座套在丝杠组件的丝杠中，并与滑动体相连。电机带动丝杠转动时，滑动体沿导轨上下运动。上述一种含三平动并联机构的五轴联动机床，其特征在于每条支链中参考Delta机构，上轴、下轴及两根侧杆构成平行四边形结构，该机构将侧杆的转动转化成平动。上述一种含三平动并联机构的五轴联动机床，其特征在于，每条支链中，上轴、下轴及两根侧杆构成的平行四边形构成刚性增强机构的一条边，滑动体、上杆、机头座构成刚性增强机构的另3条边。刚性增强机构使支链形成具有冗余约束的封闭结构，提高了支链的刚性。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：机床采用了并联机构和双轴直驱转台相结合的方式。并联机构完成三个直线轴运动，直驱转台完成两个旋转运动。这种组合既发挥了并联机构高效、灵活的特长，又充分利用了双轴直驱转台精度高、承载能力大的特点，使机床性能达到最优。三平动并联机构结构简单，易于控制，驱动方式为三个直线驱动，承载能力大，运动行程长。三个直线运动为纯并联机构，X、Y、Z三个运动方向都能获得大的速度和加速度，提高加工效率。三条支链均匀分布，对运动部件形成三点支撑，刚性强。每条支链均采用冗余约束的封闭结构，进一步增强刚性。附图说明图1是本专利技术机床总体示意图。图2是本专利技术机床防护组件结构示意图。图3是本专利技术主机组件示意图。图4是本专利技术支链结构1示意图。图5是本专利技术支链结构2示意图。图6是本专利技术转台组件示意图。图7是本专利技术转台位置示意图。图8是本专利技术主机内部布局示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示本机床主机由并联机构组件1、防护组件2、转台组件3三部分组成。如图2所示防护组件2包括上罩4、左前门5、右前门6、左前下盖板7、左前上盖板8、机内盖板9、上皮老虎支板10、左上盖板11、皮老虎导槽I12、上皮老虎13、皮老虎导槽II14、右上盖板15、下皮老虎16、右前上盖板17、右前下盖板18。左前门5、右前门6可沿护罩4内导轨滑动，实现机床开关门动作。如图3所示并联机构组件组件包括床身19、主轴21、机头座35及三条均匀分布的支链20。三条支链结构相同。主轴21固定在机头座35内。如图4所示每条支链包含立柱22、丝母座23、导轨25、滑块24、丝杠组件26、滑动体27、球铰座28、球铰29、上杆30、上轴31、侧杆32、下轴36、机头座35。三个立柱固定在床身上。如图4所示导轨25固定在立柱22上，滑块24固定在滑动体27上，滑块24可沿导轨上下滑动。丝母座23套在丝杠组件26的丝杠中，并与滑动体27相连。电机带动丝杠转动时，滑动体27沿导轨25上下运动。如图4、图5所示，球铰座28固定在滑动体上，球铰座34固定在机头座35上，球铰29、33分别固定在上杆30两端，球铰和球铰座组成球面副。上轴31套在滑动体27上，做旋转运动。下轴36穿过机头座35，绕机头座35做旋转运动。两个侧杆30一端固定在上轴31上，另一端固定在下轴36上，侧杆30与上轴31、侧杆30与下轴36之间均为转动副。如图4、图5所示，每条支链中上轴31、下轴36及两根侧杆32构成平行四边形结构，该机构将侧杆32的转动转化成平动。如图3所示，三条支链均匀分布在床身19上。各支链滑动体27在不同位置时，主轴21沿X、Y、Z三个方向运动，实现机床三个直线轴运动。如图如图4、图5所示，每条支链中，上轴31、下轴36及两根侧杆32构成的平行四边形构成刚性四边形的一条边，滑动体27、上杆30、机头座35构成刚性四边形的另3条边。刚性四边形使支链行程具有冗余约束的封闭结构，提高了支链的刚性。如图6所示，转台组件包含基座37、桥板38、C轴39。基座固定在床身19上，桥板38绕基座37转动，形成A轴。转台组件位置如图7所示，主机内部布局如图8所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含三平动并联机构的五轴联动机床，其特征在于，采用了并联机构和双轴直驱转台相结合的方式。并联机构完成三个直线轴运动，直驱转台完成两个旋转运动。

【技术特征摘要】
1.一种含三平动并联机构的五轴联动机床，其特征在于，采用了并联机构和双轴直驱转台相结合的方式。并联机构完成三个直线轴运动，直驱转台完成两个旋转运动。2.根据权利要求1所述的一种含三平动并联机构的五轴联动机床，其特征在于由机床防护组件、三平动并联机构组件、转台组件构成。3.根据权利要求2所述的一种含三平动并联机构的五轴联动机床，其特征在于转台组件包含基座、桥板、C轴。基座固定在床身上，桥板绕基座转动，形成A轴。4.根据权利要求2所述的一种含三平动并联机构的五轴联动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：代文宾，郭盛，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11