[发明专利]一种桁架结构数控机床

说明书

本发明涉及一种机械制造业加工设备，具体是桁架结构数控机床，它不仅适合对各种异形曲面的加工使用，还可作为多坐标测量机之用。

现有机床技术，系列齐全，品种繁多。其结构主要由床身、立柱、导轨和横梁等组成，多为串联结构。这类机床的缺点是机构笨重，零部件多，传动链长，体积庞大，结构复杂，造价昂贵，特别表现在多轴机床上。机床各部分受力、热变形不均匀，在加工过程中拉、压、弯、扭力及力矩的作用使机床产生振动，结果导致加工精度降低。此外，部件重、体积大，限制了切削加工过程中速度与加速度提高。国外杂志″WZL″RWTH Aachen 09.1997公开了一种三轴并联机床，它主要采用平面五杆机构为基础的并联结构，具有三个自由度，但系统刚度、负载能力、微动精度、操作空间、维度上不理想，且仅为实验室展览样机，未达到实用化程度。

为解决以上机床加工之不足，本发明之目的是提供一种系统刚度好、负载能力强、微动精度高、操作空间大、维度多的桁架结构数控机床，可实现对复杂型面和各种异型曲面的加工。

本发明目的是这样实现的，它包括升降机构、运动平台、工作台和床身，其特征在于：还包括平面六杆机构，整体采用龙门框架式并联桁架结构，其中：

升降机构包括伺服电机、丝杠、滑板和四个支杆，两对垂直的丝杠分别安装在机床框架两立柱上，每根丝杠通过联轴器与伺服电机相连，且通过其上的每个丝母连接可随丝杠转动而沿固定导轨上下移动的双导轨导向的滑板，每个滑板连接一来自运动平台或平面六杆机构顶支板的支杆，连接平面六杆机构与滑板间的支杆两端采用单自由度转动副或两自由度虎克铰连接，连接运动平台与滑板间的支杆采用万向节连接；

运动平台通过两个同轴的转动副与平面六杆机构的顶板连接，转动副轴线与平面六杆机构顶板所在平面平行，刀具主轴固定安装在运动平台上；

平面六杆机构由五块其结构尺寸对称的支板与床身组成，支板间及其与床身间均由转动副连接；

可在Y轴伺服电机的驱动下作纵向往复运动的工作台安装在刀具主轴下方的床身导轨上。

本发明具有如下优点：

1.本发明结构以并联桁架为基础，其刚度高、负载能力强、微动精度高。

2.本发明将纵向往复进给运动从运动平台分离出来，交由工作台执行，拓展了机床的工作空间，同时使得操纵方便，装夹灵活。

3.本发明的平面六杆机构不仅限制了运动平台的多余自由度，增强了机床的刚性，而且使得运动平台的A、B转角彼此独立，方便了运动平台的位姿测量。

4.本发明的加工对象可以是平面，也可以是曲面，因而对工件的适应性强，可实现铣、钻、磨、抛光等工艺加工。

5.本发明的升降机构由伺服电机滚珠丝杠副实现，滑板采用双导轨导向，大大增强了系统刚度。

图1为五轴桁架结构数控机床结构外观图；

图2为五轴桁架结构数控机床结构原理正视图；

图3为五轴桁架结构数控机床结构原理俯视图；

图4为五轴桁架结构数控机床正投影图；

图5为五轴桁架结构数控机床A-A剖视图；

图6为五轴桁架结构数控机床结构卧式原理图；

图7为本发明的平面六杆机构倒置原理图；

图8为本发明的平面六杆机构固定边置于框架前侧原理图；

图9为本发明的平面六杆机构固定边置于框架中间原理图。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

实施例1：