[发明专利]一种五轴联动的混联机床结构

说明书

本发明公开刚度较高的五轴联动的混联机床结构，工作架的三根立柱均与三角形的定位顶部和床身垂直，顶、底端分别在定位顶部的一个角处与定位顶部和床身连接；三条支链顺序布置于工作架内且均可沿自身的长度方向伸缩改变长短，支链Ⅰ和支链Ⅲ的顶、底端分别与转动副Ⅰ和转动副Ⅲ，转动件Ⅰ和转动件Ⅲ的一端连接，前述两转动副的另一端分别与对应的两根立柱的顶部可转动地连接，前述两转动件的另一端分别与三角形的动平台所对应的两个角至少两自由度可转动地连接；支链Ⅱ的顶、底端分别与转动件Ⅳ和转动件Ⅱ的一端至少两自由度可转动地连接，前述两转动件的另一端分别与对应的立柱的顶部和在与动平台所对应的一个角处至少两自由度可转动地连接。

技术领域

本发明涉及智能制造装备中的多轴联动机床，特别涉及一种五轴联动的混联机床结构。

背景技术

五轴联动机床是近年来国际上智能制造研究领域非常关注的一种数控机床，它能够有效加工大型高精度复杂曲面的零件，实现多坐标联动数控加工、装配和测量等多种功能。然而在现有的五轴联动机床中，有一种五轴串联机床，其运动部件通过串联方式连接，所存在的技术问题是；只有一条支链，刚度较低；仅一条支链支撑动平台，运动部件尺寸必须设计得较大，运动部件质量较大；仅一条支链约束动平台，运动精度较低；仅一条支链作用于动平台，驱动力较小，产生的加速度较小，响应速度较慢。

发明内容

针对上述现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种五轴联动的混联机床结构，具有五轴能够三维移动两维转动的空间五自由度联动的功能，刚度较高、运动部件质量较轻、运动精度较高、驱动力较大，产生的加速度较大且响应速度较快。

为解决上述技术问题，本发明的五轴联动的混联机床结构，其特征在于，包括包含三根立柱和一个三角形的定位顶部的工作架、支链Ⅰ、支链Ⅱ、支链Ⅲ，转动件Ⅰ、转动件Ⅱ、转动件Ⅲ、转动副Ⅰ、转动件Ⅳ和转动副Ⅲ、尺寸小于工作架的定位顶部且形状同样为三角形的动平台，以及工作台、床身和刀具；

所述工作架的三根立柱均与其定位顶部和床身垂直，它们的顶端分别在三角形的定位顶部的一个角处与定位顶部连接，底端分别与床身连接；

所述支链Ⅰ、支链Ⅱ和支链Ⅲ按顺序布置于工作架内且均可沿自身的长度方向伸缩改变长短，其中，所述支链Ⅰ和支链Ⅲ的顶端分别与转动副Ⅰ和转动副Ⅲ的一端连接，底端分别与转动件Ⅰ和转动件Ⅲ的一端连接，所述转动副Ⅰ和转动副Ⅲ的另一端分别与对应的两根立柱的顶部可转动地连接，所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ的另一端分别与三角形的动平台所对应的两个角至少两自由度可转动地连接，即所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ的另一端既可围绕它们之间的轴心连线转动又可相对于床身的水平面的前后水平线转动地分别在三角形的动平台的两个角与三角形的动平台可转动地连接；

所述支链Ⅱ的顶端与转动件Ⅳ的一端至少两自由度可转动地连接，底端与转动件Ⅱ的一端至少两自由度可转动地连接，所述转动件Ⅳ的另一端与对应的立柱的顶部至少两自由度可转动地连接，所述转动件Ⅱ的另一端在与三角形的动平台所对应的一个角处至少两自由度可转动地连接；

所述动平台位于工作台的上方；

所述工作台可在床身上前后水平移动；

所述刀具连接于动平台的底面并向外伸出。

优选地，所述支链Ⅰ、支链Ⅱ和支链Ⅲ分别包括连接杆Ⅰ、连接杆Ⅱ和连接杆Ⅲ，以及对应的伸缩杆Ⅰ、伸缩杆Ⅱ和伸缩杆Ⅲ；

所述支链Ⅰ和支链Ⅲ的连接杆Ⅰ和连接杆Ⅲ的顶端分别通过转动副Ⅰ和转动副Ⅲ与对应的两根立柱的顶部至少两自由度可转动地连接，所述支链Ⅰ和支链Ⅲ的伸缩杆Ⅰ和伸缩杆Ⅲ的顶端分别与连接杆Ⅰ和连接杆Ⅲ的底部可伸缩地连接，底端分别通过转动件Ⅰ和转动件Ⅲ分别与三角形的动平台所对应的两个角至少两自由度可转动地连接；

所述支链Ⅱ的连接杆Ⅱ的顶端通过转动件Ⅳ与对应的一根立柱的顶部至少两自由度可转动地连接，其伸缩杆Ⅱ的顶端与连接杆Ⅱ的底端可伸缩地连接，其底端通过转动件Ⅱ与三角形的动平台所对应的一个角可两自由度转动地连接。