[发明专利]立式四分支五轴加工中心

说明书

本发明涉及一种立式四分支五轴加工中心，包括机架、转动框、两组直线驱动单元、两组滑块、两组连杆、摆头平台、单摆头和电主轴；转动框设于机架对称面的内侧，转动框通过转动副与机架连接，转动框内设有第一组直线驱动单元，包括两个反向放置的直线驱动单元，第一组直线驱动单元通过第一组滑块与第一组连杆相连，第一组连杆与摆头平台通过转动副相连；第二组直线驱动单元固定于机架支撑杆上，第二组连杆通过第二组滑块与第二组直线驱动单元连接，第二组连杆与摆头平台两个侧面的球铰连接；单摆头设于摆头平台上，单摆头上固定有电主轴。本发明结构紧凑、结构刚度大、承载能力强、加工精度高，可以实现曲面加工。

技术领域

本发明属于机械加工领域，特别涉及一种立式四分支五轴加工中心。

背景技术

五轴加工中心，是一种科技含量高、精密度高、专门用于加工复杂曲面的设备，对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等行业有着举足轻重的影响力。

目前，五轴联动加工设备的机械结构分为串联、并联和混联的形式。串联的五轴加工设备多为X、Y、Z三个方向的直线运动加串联双摆头或者是两自由度工件装卡分度转台，这种五轴加工设备有刚度较低、承载力较小等缺点；并联机构刚度重量比大，制造成本低，但限制了工作空间的大小；串并混联机床应用少自由度并联机构分支少，工作空间大的优点，多采用三自由度并联机构加串联双摆头的方式，双摆头运动空间大，但高精度双摆头体积大、成本高，影响了其应用推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于加工复杂曲面，刚度高、成本低、安装方便的四分支串并混联五轴加工中心。

本发明提供一种立式四分支五轴加工中心，包括机架、转动框、两组直线驱动单元、两组滑块、两组连杆、摆头平台、单摆头和电主轴，所述机架包括底平台、机架支撑杆和顶平台，所述机架支撑杆的两端分别与所述底平台、所述顶平台固连，所述底平台与所述顶平台平行设置；所述转动框设于所述机架对称面的内侧，所述转动框通过转动副与所述机架连接；所述两组直线驱动单元包括第一组直线驱动单元和第二组直线驱动单元，所述两组滑块包括第一组滑块和第二组滑块，所述两组连杆包括第一组连杆和第二组连杆；所述转动框内设有所述第一组直线驱动单元，所述第一组直线驱动单元与所述第一组滑块通过移动副相连，所述第一组滑块与第一组连杆的第一端通过转动副相连，所述第一组连杆的第二端与摆头平台通过转动副相连，两组转动副的轴线互相平行且垂直于所述转动框的转动轴线；所述第二组直线驱动单元固定于所述机架支撑杆上，所述第二组连杆的第一端通过第一组球铰或者万向铰与所述第二组滑块连接，所述第二组连杆的第二端通过第二组球铰与所述摆头平台连接，所述第二组球铰对称设于所述摆头平台两个侧面；所述单摆头设于所述摆头平台上，所述单摆头的摆动轴线位于所述第一组连杆的中间对称平面内，且与所述摆动平台两转动副所在平面成0°～60°夹角α，所述单摆头上固定有所述电主轴。

优选地，所述第一组直线驱动单元包括两个反向放置的直线驱动单元，第二组直线驱动单元包括两个平行放置的直线驱动单元。

优选地，所述机架支撑杆与所述机架对称面的夹角β为0°～60°，所述机架支撑杆与所述底平台加工面的夹角λ为60°～90°。

优选地，所述转动框的转动轴线与所述底平台的加工面成60°～90°的夹角ψ。

优选地，所述第一组连杆包括两个连杆，所述第二组连杆包括两个长度相等的连杆。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明采用四分支并联机构串联单摆头的形式，与串联双摆头混联机床相比结构刚度大，精度高；

2、本发明利用直线驱动立式固定布置，使得运动部件质量较小，加工中心的动态性能好，保证了加工精度；

3、本发明布置形式结构紧凑，加工工作空间与加工中心体积比大。