[发明专利]一种桌面五自由度微小型复合加工机床

说明书

本发明公开了一种桌面五自由度微小型复合加工机床，包括工件转动模块、刀具模块、控制系统、X向驱动模块、Y向驱动模块及Z向驱动模块，工件转动模块包括摆动工作台、装夹装置以及用于带动所述摆动工作台摆动的旋转驱动装置，所述装夹装置包括车削夹具和/或铣削夹具，所述铣削夹具由车削夹具固定；所述刀具模块包括车刀架以及设置在车刀架上的多个车刀，所述车刀在X向驱动模块、Y向驱动模块及Z向驱动模块的协同作用下移动至装夹装置，实现对装夹装置上待加工工件的加工。利用本发明有助于减少机床的冗余生产力或功能闲置，降低制造能耗和成本、提高微器件的加工质量，加速产品制造的系统化、集成化和智能化进程。

技术领域

本发明属于微纳机械加工设备技术领域，尤其涉及一种桌面五自由度微小型复合加工机床。

背景技术

随着航空航天、微电子工业、介\植入医学微器件、非球面光学构件等高科技产业的迅猛发展，对精密微小型复杂零件的需求量呈指数式增加。微小型零件通常指的是宏观尺寸在毫米级，部分零件尺寸特征精度在微米级的零件。

由于缺乏针对微小型零件的专用加工设备，完成一个微小型零件的加工依循常规尺度零件的加工工艺，通常采用多个工艺步骤完成零件的多种加工尺寸精度、几何精度和表面质量的要求，这就需要对微小零件采用多种设备进行装夹和拆卸，这种工艺步骤增加了装夹累积误差，造成了现有工艺和设备加工微小型零件时的较差精度，且较低的加工效率。

因此，提供一种能够适应高柔性产品、实现宽尺度范围和多种材料特征的微小型零件的复合加工设备成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种桌面五自由度微小型复合加工机床，以提高微小型零件的加工质量。

本发明所采用的技术方案为：

一种桌面五自由度微小型复合加工机床，包括工件转动模块、刀具模块、控制系统、带动所述刀具模块沿X轴方向作往复直线运动的X向驱动模块、带动所述刀具模块沿Y轴方向作往复直线运动的Y向驱动模块以及带动所述刀具模块沿Z轴方向作升降运动的Z向驱动模块，所述工件转动模块包括摆动工作台、设置在摆动工作台上方且用于装夹待加工工件的装夹装置以及用于带动所述摆动工作台摆动的旋转驱动装置，所述装夹装置包括车削夹具和/或铣削夹具，所述铣削夹具由车削夹具固定；所述刀具模块包括车刀架以及设置在车刀架上的多个车刀，所述X向驱动模块、Y向驱动模块、Z向驱动模块以及旋转驱动装置均受控于所述控制系统，所述车刀在X向驱动模块、Y向驱动模块及Z向驱动模块的协同作用下移动至装夹装置，实现对装夹装置上待加工工件的加工。

所述旋转驱动装置包括旋转电机和连杆机构，连杆机构包括固定件、主动连杆、从动连杆及用于连接主动连杆和从动连杆的摆杆，所述主动连杆的一端和从动连杆的一端均与所述固定件转动连接，主动连杆的另一端和从动连杆的另一端均与所述摆杆相铰接，主动连杆由所述旋转电机驱动旋转，从动连杆与所述摆动工作台静连接。

所述旋转驱动装置还包括固定底板及设置在固定底板一侧的弧形凸台，弧形凸台的顶端面呈弧形，所述摆动工作台放置在所述弧形凸台上；所述旋转驱动装置还包括用于对摆动工作台的摆动进行限位的限位机构，限位机构包括电磁铁和吸盘卡件，弧形凸台的一端开设有与所述吸盘卡件相适配的卡槽，摆动工作台上开设有与电磁铁相适配的电磁铁安置槽，电磁铁置入所述电磁铁安置槽内，当摆动工作台摆动至所需位置时，吸盘卡件的一端插入所述卡槽内、另一端吸附在电磁铁上。

所述X向驱动模块包括X向直线电机，所述Z向驱动模块安装在X向直线电机上并在X向直线电机的驱动下沿X轴方向作往复直线运动；所述Z向驱动模块包括升降驱动导向机构，升降驱动导向机构包括竖梁和升降滑块，竖梁的前端面上沿竖向设置有与所述升降滑块相适配的竖向导轨，所述车刀架与升降滑块相连并随升降滑块同步升降；所述竖梁的下部一侧设置有第一配重，竖梁的上部背侧设置有第二配重；所述Z向驱动模块还包括Z向直线电机，Z向直线电机与所述升降滑块相连并带动升降滑块作往复升降运动。