[发明专利]可重组三、四、五轴并联机床

说明书

技术领域

本发明属于先进机械制造领域，特别涉及一种可重组三、四、五轴并联机床。

背景技术

数控机床是机械制造的重要设备，其性能的好坏标志着一个国家制造业的水平。近十年来，国际上出现了一种新概念机床——虚拟轴机床(Virtual Axis MachineTool)，也称之为六条脚机床(6-Leg Machine Tool)或并联机床(Parallel Machine Tool)。并联机床强烈地冲击了近代机床200余年一直不变按笛卡儿坐标体系设计机床的传统，人们认为虚拟轴机床将是21世纪新概念机床的形式。

在专利公开号为CN1182003A、CN1212197A、CN1231226A的专利文件中，分别公开了一种虚拟轴机床，它们主要都是采用六自由度并联机构来实现并联机床的五轴运动，不仅浪费了一个轴的驱动与传动装置，而且使机床造价相对提高，并增加了控制与制造难度。在我们的专利申请号为CN99122349.7、CN 00100193.0、CN00100195.7、00100194.9的专利文件中，提出了三、四、五、六自由度并联机床，它们都要求运动台为立方体结构，局限性较大。而且从以上文献看，它们都不能很容易的实现自由度可重组的三、四、五轴并联机床结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种可重组三、四、五轴并联机床。

本发明的技术解决方案如下：

可重组三、四、五轴并联机床的结构是，运动台通过三～五支连接杆与固定台连接，其中二～四支连接杆的结构是定长连杆两端连接移动副和两只球铰(PSS)或移动副和一只虎克铰与一只球铰(PUS)；另一支连接杆是复合连接杆；复合连接杆的结构是平动复合万向铰(U*)的两端分别连接着连接副。运动台上装着电主轴和刀具，固定台上有滑道。

平动复合万向铰(U*)的结构是三支等长连杆两端分别通过虎克铰连接在两个连接板上。

连接副是按重组机构自由度的要求可是移动副(P)、虎克铰(U)、回转副(R)、刚性连接构件或其组合。

利用一支具有五自由度的复合连接杆和四支连接杆将运动台和固定台连接，可重组成五自由度五轴并联机床。

利用一支具有四自由度的复合连接杆和三支连接杆将运动台和固定台连接，可重组成四自由度四轴并联机床。

利用一支具有三自由度的复合连接杆和二支连接杆将运动台和固定台连接，可重组成三自由度三轴并联机床。

上述连接杆代表符号中，P代表一自由度的移动副；U代表二自由度的虎克铰；S代表三自由度的球铰；R代表一自由度的回转副；  U^*代表二自由度的平动复合万向铰，其结构是三支等长连杆两端分别通过虎克铰与两个连接板连接。刚性连接构件是指刚性连接两个被连接件或通过刚性构件连接两个被连接件。

本发明与现有技术相比有如下优点：、

1、本发明可重组并联机床采用的复合连接杆是由移动副P、平动复合万向铰U^*、虎克铰U或回转副R组成，复合连接杆确定了运动台的运动特性，使三、四、五轴并联机床的重组成为可能。

2、本发明可很容易的通过更换复合连接杆的连接副和增减连接杆PUS任意重组成三、四、五轴并联机床，加工装配工艺性好。

3、本发明并联机床与现有的六自由度五轴并联机床相比，结构简单，系统运动非线性度和耦合度明显降低，控制简单，造价低。

4、本发明并联机床与传统的串联式多轴机床相比，具有高刚度，高精度，低运动质量，高动态性能，构造简单，相同零件数量多，成本低，易制造。

5、本发明在空间曲面加工中有着广泛的应用前景。

附图的图面说明如下：

图1是本发明复合连接杆为PU^*U形式的结构示意图；

图2是本发明复合连接杆为PU^*R形式的结构示意图；

图3是本发明复合连接杆为PU^*形式的结构示意图；

图4是本发明可重组五自由度五轴并联卧式机床的结构示意图；

图5是本发明可重组四自由度四轴并联卧式机床的结构示意图；

图6是本发明可重组三自由度三轴并联卧式机床的结构示意图；

图7是本发明可重组五自由度五轴并联立式机床的结构示意图。

本发明的具体实施方式如下：

实施例1：复合连接杆为PU^*U形式