一种五自由度机械加工机制造技术

本发明专利技术公开了一种五自由度机械加工机，属于五自由度机械加工设备技术领域。包括机架，在机架上设有五自由度机械加工装置和工作台；五自由度机械加工装置包括X轴、Y轴、Z轴移动机构和X轴、Y轴矫正及各轴周向偏转机构；X轴、Y轴、Z轴移动机构包括驱动臂A，驱动臂B，驱动臂C和移动平台D；各驱动臂的固定端与机架固定连接，各驱动臂的移动端与移动平台D固定连接；X轴、Y轴矫正及各轴周向偏转机构包括C摆机构，A摆机构和雕刻电机；工作台位于与雕刻电机相对应的位置，用于固定工件。它具有结构合理，加工精度高，便于维修，反应速度快，制作成本低等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种五自由度机械加工机
本专利技术涉及五自由度机械加工设备

技术介绍
在民用涡轮风扇发动机中，涡轮前温度为1600K左右而涡轮叶片材料的耐受温度仅为1200K左右，必须要有先进的冷却技术来提高涡轮的性能和工作寿命，最常用是对流冷却，冷却空气从叶片内部若干专门的通道通过，使得叶片温度降低到冷缺的效果。但由于高温和空气杂质的共同作用下容易在叶片内部专门通道产生结晶，结晶会随着时间的积累越来大以至于堵塞通道影响发动机的冷却性能，因此，飞机在一定飞行时长之后会拆卸发动机叶片以除去发动机专门通道中的结晶，传统的方法是人工除晶的方法，其效率、经济和质量都难以保证。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种五自由度机械加工机，它具有结构合理，加工精度高，便于维修，反应速度快，制作成本低等特点。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种五自由度机械加工机，包括机架，在机架上设有五自由度机械加工装置和工作台；五自由度机械加工装置包括X轴、Y轴、Z轴移动机构和X轴、Y轴矫正及各轴周向偏转机构；X轴、Y轴、Z轴移动机构包括驱动臂A，驱动臂B，驱动臂C和移动平台D；各驱动臂的固定端与机架固定连接，各驱动臂的移动端与移动平台D固定连接；三个驱动臂结构相同：各驱动臂由固定端至移动端主要由下述部件依次连接组成：正交回转关节，电动缸和回转关节；正交回转关节包括正交回转关节上摆块和正交回转关节下摆块，正交回转关节上摆块设有与其转动连接的正交回转关节上摆块转轴，正交回转关节下摆块设有与其转动连接的正交回转关节下摆块转轴，正交回转关节上摆块转轴与正交回转关节下摆块转轴转动连接，且正交回转关节上摆块转轴与正交回转关节下摆块转轴在驱动臂截面上相互垂直，正交回转关节下摆块与电动缸的一端固定连接，回转关节包括回转关节上摆块和回转关节下摆块，回转关节上摆块和回转关节下摆块通过回转关节转轴铰接，回转关节转轴与正交回转关节上摆块转轴相平行，回转关节上摆块与电动缸的另一端固定连接；三个驱动臂的固定端分别通过各自的正交回转关节的正交回转关节上摆块固定在机架上，三个驱动臂的移动端分别通过各自的回转关节的回转关节下摆块与移动平台D固定连接；三个驱动臂固定端相对于圆心呈120°夹角设置在同一圆上，令该圆为驱动臂固定端定位圆；各驱动臂的正交回转关节上摆块转轴的轴心线为驱动臂固定端定位圆的切线；三个驱动臂移动端相对于圆心呈120°夹角设置在同一圆上，令该圆为驱动臂移动端定位圆；当三个驱动臂的电动缸的缸杆伸出长度相等时，驱动臂固定端定位圆与驱动臂移动端定位圆的轴心线重合；X轴、Y轴矫正及各轴周向偏转机构包括C摆机构，A摆机构和雕刻电机；C摆机构包括C摆电机驱动结构，C摆电机驱动结构包括C摆电机和C摆减速机，C摆电机与C摆减速机传动连接，以使C摆减速机的输出轴将C摆电机转轴动力低转速高扭矩输出，C摆电机驱动结构固定在移动平台D上，以使C摆减速机的输出轴与驱动臂移动端定位圆的轴心线平行；A摆机构包括A摆架和A摆电机驱动结构，A摆电机驱动结构包括A摆电机和A摆减速机，A摆电机与A摆减速机传动连接，以使A摆减速机的输出轴将A摆电机的转轴动力低转速高扭矩输出，C摆减速机的输出轴通过A摆架与A摆电机驱动结构固定连接，以使C摆减速机的输出轴轴心线与A摆减速机的输出轴轴心线呈30°～90°夹角；并环绕C摆减速机的输出轴周向旋转；A摆减速机的输出轴通过角接连接块与雕刻电机固定连接在一起，以使雕刻电机的主轴以A摆减速机的输出轴轴心线为中心做锥型旋转，在旋转过程中，雕刻电机的主轴轴心线有与A摆减速机的输出轴轴心线平行或重合的位置；工作台位于与雕刻电机相对应的位置，用于固定工件，以便于雕刻电机的钻头进行雕刻。本专利技术进一步改进在于：移动平台D位于驱动臂的固定端的下方，C摆减速机的输出轴的轴心线与驱动臂移动端定位圆的轴心线重合。驱动臂移动端定位圆的直径为驱动臂固定端定位圆直径的1/3～1/4；A摆架8与A摆电机驱动结构的固定连接结构使C摆减速机的输出轴轴心线与A摆减速机的输出轴轴心线呈55°夹角相交。各驱动臂的固定端通过静平台与机架固定连接。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1.加工材料用量少：本专利技术的X轴、Y轴、Z轴移动机构具有高刚性，高精度，高响应，结构简单的特点，其不需要串联结构所需的滑轨溜板结构和支撑结构，只需要简单机械结构所构成的正交回转关节，电动缸和回转关节。加工用量少，结构简单，建造成本低。2.加工精度高，由于X轴、Y轴、Z轴移动机构采用并联结构，其关节处所产生的误差通过三个相同的臂平均分配，使得误差平均减小而不是像串联机构那样累积，使误差累积增大。因此加工精度高系统误差小。3.维修保养简单，X轴、Y轴、Z轴移动机构为三个独立的驱动臂构成，维修时不需要拆去其他驱动臂即可完成维修，而不像传统的串联机床底层结构出现问题时需要拆去大量的零件及结构，因此维修保养简单。4.反应速度快，串联结构在进行较远距离运动时由于各轴滑轨滑动距离较远使其在回转时导致电机转动时间加长，在循环工序时加工时间变长加工速度慢。而X轴、Y轴、Z轴移动机构并联结构的并联结构只需驱动马达小范围的运动就可以引起较大范围的运动，因此反应速度快。它具有结构合理，加工精度高，便于维修，反应速度快，制作成本低等特点。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是图1中五自由度机械加工装置的结构示意图；图3是图2中X轴、Y轴、Z轴移动机构的结构示意图；图4是图2中X轴、Y轴矫正及各轴周向偏转机构的结构示意图；图5是图2中正交回转关节的结构示意图；图6是图2中回转关节的结构示意图；图7是X轴、Y轴矫正及各轴周向偏转机构雕刻电机的主轴轴心线与A摆减速机10的输出轴轴心线重合时的结构示意图；图8是图7中X轴、Y轴矫正及各轴周向偏转机构另一种运动状态的结构示意图。在附图中：1.机架；2.工作台；3.正交回转关节；3-1.正交回转关节上摆块；3-1-1.正交回转关节上摆块转轴；3-2.正交回转关节下摆块；3-2-1.正交回转关节下摆块转轴；4.电动缸；5.回转关节；5-1.回转关节上摆块；5-2.回转关节下摆块；5-3.回转关节转轴；6.C摆电机；7.C摆减速机；8.A摆架；9.A摆电机；10.A摆减速机；11.角接连接块；12.雕刻电机；13.静平台；14.钻头。具体实施方式下面将结合附图和具体实施例对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。由图1～7所示的实施例可知，本实施例包括机架1，在机架1上设有五自由度机械加工装置和工作台2；五自由度机械加工装置包括X轴、Y轴、Z轴移动机构和X轴、Y轴矫正及各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种五自由度机械加工机，其特征在于：包括机架(1)，在所述机架(1)上设有五自由度机械加工装置和工作台(2)；/n所述五自由度机械加工装置包括X轴、Y轴、Z轴移动机构和X轴、Y轴矫正及各轴周向偏转机构；/n所述X轴、Y轴、Z轴移动机构包括驱动臂A，驱动臂B，驱动臂C和移动平台D；各所述驱动臂的固定端与所述机架(1)固定连接，各所述驱动臂的移动端与所述移动平台D固定连接；三个所述驱动臂结构相同：各所述驱动臂由固定端至移动端主要由下述部件依次连接组成：正交回转关节(3)，电动缸(4)和回转关节(5)；所述正交回转关节(3)包括正交回转关节上摆块(3-1)和正交回转关节下摆块(3-2)，所述正交回转关节上摆块(3-1)设有与其转动连接的正交回转关节上摆块转轴(3-1-1)，所述正交回转关节下摆块(3-2)设有与其转动连接的正交回转关节下摆块转轴(3-2-1)，所述正交回转关节上摆块转轴(3-1-1)与所述正交回转关节下摆块转轴(3-2-1)转动连接，且所述正交回转关节上摆块转轴(3-1-1)与所述正交回转关节下摆块转轴(3-2-1)在所述驱动臂截面上相互垂直，所述正交回转关节下摆块(3-2)与所述电动缸(4)的一端固定连接，所述回转关节(5)包括回转关节上摆块(5-1)和回转关节下摆块(5-2)，所述回转关节上摆块(5-1)和所述回转关节下摆块(5-2)通过回转关节转轴(5-3)铰接，所述回转关节转轴(5-3)与所述正交回转关节上摆块转轴(3-1-1)相平行，所述回转关节上摆块(5-1)与所述电动缸(4)的另一端固定连接；三个所述驱动臂的固定端分别通过各自的正交回转关节(3)的正交回转关节上摆块(3-1)固定在所述机架(1)上，三个所述驱动臂的移动端分别通过各自的回转关节(5)的所述回转关节下摆块(5-2)与所述移动平台D固定连接；三个所述驱动臂固定端相对于圆心呈120°夹角设置在同一圆上，令该圆为驱动臂固定端定位圆；各所述驱动臂的所述正交回转关节上摆块转轴(3-1-1)的轴心线为所述驱动臂固定端定位圆的切线；三个所述驱动臂移动端相对于圆心呈120°夹角设置在同一圆上，令该圆为驱动臂移动端定位圆；当三个所述驱动臂的电动缸(4)的缸杆伸出长度相等时，所述驱动臂固定端定位圆与所述驱动臂移动端定位圆的轴心线重合；/n所述X轴、Y轴矫正及各轴周向偏转机构包括C摆机构，A摆机构和雕刻电机(12)；/n所述C摆机构包括C摆电机驱动结构，所述C摆电机驱动结构包括C摆电机(6)和C摆减速机(7)，所述C摆电机(6)与所述C摆减速机(7)传动连接，以使所述C摆减速机(7)的输出轴将所述C摆电机(6)转轴动力低转速高扭矩输出，所述C摆电机驱动结构固定在所述移动平台D上，以使所述C摆减速机(7)的输出轴与所述驱动臂移动端定位圆的轴心线平行；所述A摆机构包括A摆架(8)和A摆电机驱动结构，所述A摆电机驱动结构包括A摆电机(9)和A摆减速机(10)，所述A摆电机(9)与所述A摆减速机(10)传动连接，以使所述A摆减速机(10)的输出轴将所述A摆电机(9)的转轴动力低转速高扭矩输出，所述C摆减速机(7)的输出轴通过A摆架(8)与所述A摆电机驱动结构固定连接，以使所述C摆减速机(7)的输出轴轴心线与所述A摆减速机(10)的输出轴轴心线呈30°～90°夹角；并环绕所述C摆减速机(7)的输出轴周向旋转；/n所述A摆减速机(10)的输出轴通过角接连接块(11)与所述雕刻电机(12)固定连接在一起，以使所述雕刻电机(12)的主轴以所述A摆减速机(10)的输出轴轴心线为中心做锥型旋转，在旋转过程中，所述雕刻电机(12)的主轴轴心线有与所述A摆减速机(10)的输出轴轴心线平行或重合的位置；/n所述工作台(2)位于与所述雕刻电机(12)相对应的位置，用于固定工件，以便于雕刻电机(12)的钻头(14)进行雕刻。/n...

【技术特征摘要】
1.一种五自由度机械加工机，其特征在于：包括机架(1)，在所述机架(1)上设有五自由度机械加工装置和工作台(2)；
所述五自由度机械加工装置包括X轴、Y轴、Z轴移动机构和X轴、Y轴矫正及各轴周向偏转机构；
所述X轴、Y轴、Z轴移动机构包括驱动臂A，驱动臂B，驱动臂C和移动平台D；各所述驱动臂的固定端与所述机架(1)固定连接，各所述驱动臂的移动端与所述移动平台D固定连接；三个所述驱动臂结构相同：各所述驱动臂由固定端至移动端主要由下述部件依次连接组成：正交回转关节(3)，电动缸(4)和回转关节(5)；所述正交回转关节(3)包括正交回转关节上摆块(3-1)和正交回转关节下摆块(3-2)，所述正交回转关节上摆块(3-1)设有与其转动连接的正交回转关节上摆块转轴(3-1-1)，所述正交回转关节下摆块(3-2)设有与其转动连接的正交回转关节下摆块转轴(3-2-1)，所述正交回转关节上摆块转轴(3-1-1)与所述正交回转关节下摆块转轴(3-2-1)转动连接，且所述正交回转关节上摆块转轴(3-1-1)与所述正交回转关节下摆块转轴(3-2-1)在所述驱动臂截面上相互垂直，所述正交回转关节下摆块(3-2)与所述电动缸(4)的一端固定连接，所述回转关节(5)包括回转关节上摆块(5-1)和回转关节下摆块(5-2)，所述回转关节上摆块(5-1)和所述回转关节下摆块(5-2)通过回转关节转轴(5-3)铰接，所述回转关节转轴(5-3)与所述正交回转关节上摆块转轴(3-1-1)相平行，所述回转关节上摆块(5-1)与所述电动缸(4)的另一端固定连接；三个所述驱动臂的固定端分别通过各自的正交回转关节(3)的正交回转关节上摆块(3-1)固定在所述机架(1)上，三个所述驱动臂的移动端分别通过各自的回转关节(5)的所述回转关节下摆块(5-2)与所述移动平台D固定连接；三个所述驱动臂固定端相对于圆心呈120°夹角设置在同一圆上，令该圆为驱动臂固定端定位圆；各所述驱动臂的所述正交回转关节上摆块转轴(3-1-1)的轴心线为所述驱动臂固定端定位圆的切线；三个所述驱动臂移动端相对于圆心呈120°夹角设置在同一圆上，令该圆为驱动臂移动端定位圆；当三个所述驱动臂的电动缸(4)的缸杆伸出长度相等时，所述驱动臂固定端定位圆与所述驱动臂移动端定位圆的轴心线重合；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪杰，周万勇，
申请(专利权)人：北华航天工业学院，
类型：发明
国别省市：河北;13