[发明专利]一种龙门式粗精复合五轴精密机床及加工方法

说明书

本发明涉及一种龙门式粗精复合五轴精密机床及加工方法，属于精密机床领域。机架水平布置，X‑Y进给部件安装在机架之上，二轴转台部件通过Y向滑板安装在X‑Y进给部件上，快刀加工部件和快速去除部件分别通过导轨座、立板安装在龙门形状的中间横梁两侧，探测仪安装在所述快刀加工部件的滑板上。优点是具有加工效率高，加工精度高的特点，且可以满足粗铣半精铣的加工精度要求，采用五轴联动的加工方法，可实现多角度灵活加工，可一次性完成从毛坯件到成品的加工过程，两轴转台结构紧凑、旋转精度高、快速响应特性好，具有较好的使用可靠性，具有三个方向转动以及一个沿纵向进给方向的移动的快刀进给系统，实现了铣刀加工角度的多维度调整。

技术领域

本发明属于精密机床领域，尤其是指龙门式粗精复合五轴精密机床及加工方法。

背景技术

进入二十一世纪以来，一些具有非回转、非对称复杂表面或微结构光学元件在军事和民用等自动化要求很高的领域甚至是科研领域的应用越来越多，此类光学元件的微结构元件，对于加工精度的需求程度远远超出了传统机械加工设备的加工范畴。实际上，超精密技术在各个加工领域都有广泛的实际应用，所以对于精密加工以及超精密加工技术以及加工设备的需求十分迫切。

现有的普通精密加工机床往往不能保证微观复杂表面的设计要求，加工精度较低；现有的超精密数控机床造价昂贵，维修专业性强，加工时间较长；传统精密加工机床刀具数量较大，由于加工需要换刀次数多，刀具管理较为复杂，导致生产效率低；不同的加工工序需要换用不同精度和功能的数控机床，增加了时间成本，降低了加工效率，且多次装夹会导致工件的加工精度降低；现有的数控机床刀具的选择不够恰当，刀头设计不够精准，易导致加工角度不准确以及效率低的问题。

发明内容

本发明提供一种龙门式粗精复合五轴精密机床及加工方法，以解决现有精密机床多次换刀导致换刀复杂、生产效率低的问题，以及不同工序之间换用机床需多次装夹定位导致加工误差增大、加工时长增加的问题，以及不能保证微观复杂表面的设计要求致使加工精度和加工效率低等问题。

本发明采取的技术方案是：包括快刀加工部件、快速去除部件、二轴转台部件、X-Y进给部件、机架和探测仪，其中机架水平布置，X-Y进给部件安装在机架之上，二轴转台部件通过Y向滑板安装在X-Y进给部件上，快刀加工部件和快速去除部件分别通过导轨座、立板安装在龙门形状的中间横梁两侧，探测仪安装在所述快刀加工部件的滑板上。

本发明所述快刀加工部件包括连接套、转接轴、轴座、左侧丝杠支持座、滚珠丝杠、导轨座、直线导轨滑块、右侧丝杠支持座、伺服电机X、滑板、转台、快刀加工工具头和内六角螺钉；其中快刀加工工具头通过连接臂安装在连接套上，转接轴与轴座通过内六角螺钉实现间隙可调的配合，轴座竖向安装在转台上方，转台下方固定安装在滑板上方，滑板下侧固定联接导轨滑块，前后两侧导轨滑块坐在所述导轨座上，通过导轨滑块副实现滑板在Z轴方向导轨上的移动，滚珠丝杠左侧与左侧丝杠支持座固定联接，右侧与所述右侧丝杠支持座联接，左侧丝杠支持座和所述右侧丝杠支持座分别固定安装在导轨座上，伺服电机X固定安装在右侧丝杠支持座的右侧，伺服电机X的输出轴穿过右侧丝杠支持座右部孔，滚珠丝杠通过丝杠螺母副与滑板相连；

所述快刀加工工具头包括连接臂、压电铰链模组、铣刀Ⅰ、刀夹、轴承座、无刷伺服电机和底板，其中无刷伺服电机固定安装在底板的上方，无刷伺服电机的转接轴穿过底板的中心孔，通过联轴器与所述铣刀Ⅰ的驱动轴连接，铣刀Ⅰ驱动轴通过轴承安装在所述轴承座上，轴承座通过螺栓固定安装在底板的下方，刀夹安装在铣刀Ⅰ外侧，通过刀夹上的圆孔进行铣刀Ⅰ的定心，通过刀夹上的圆锥面以及螺纹连接的预紧实现铣刀Ⅰ的固定和夹紧，压电铰链模组采用三个桥式机构进行并联，通过上下两部分的连接臂进行固定，上半部分的连接臂通过螺钉固定连接在所述连接套上，下半部分的连接臂固定连接在所述底板上。