[发明专利]一种新式五轴联动并串联数控机床

说明书

技术领域

本发明涉及一种并联机床，具体是涉及一种一种新式五轴联动并串联数控机床。

背景技术

近十几年来，并联机床是国内外数控机床研究领域非常关注的热点课题。并联机床又称虚拟轴机床，是知识密集、智力密集、技术密集的机电一体化高技术产品，是并联机器人、数控机械、计算机控制、精密测量、数控加工等多学科应用技术的交叉。国内外的学者对其投入了大量的研究工作。

    从国内外并联机床产品与技术发展的概况来看，前些年大多集中在六自由度并联机构的研究上。近些年来，少自由度并联机构得到了人们越来越多的重视，但大多集中在三自由度并联机构的研究上，而对于四、五自由度并联机构的研究则较少，致使可用做并联机床的四、五自由度并联机构的构形很少。目前国内外的并联机床产品大多采用一般的六自由度并联机器人机构来实现五轴运动，但这机构的结构较复杂，并且因浪费了一个轴的驱动与传动装置而增加了成本。中国专利申请号01107247公开了一种“新型混联五自由度虚拟轴机床”，该机床的结构包括机架、安装切削刀具的动平台、可带动被切削工件双向移动的工作台，机架与动平台之间通过三条腿相联。

    该机床实际上是由一个非对称三自有度的并联机构串联两个移动工作台构成。中国专利申请号OOl00193公开了一种“五自由度五轴并联虚拟轴机床”，它的结构是运动台通过五支连杆与固定台连接，五支连杆通过铰链与运动台连接，五支连杆通过运动副与固定台连接，每支连杆可以是伸缩连杆，也可以是定长连杆。该机床机构原型是由一个非对称的五自由度并联机构。

发明内容

针对利用现有六自由度并联机床实现五轴运动存在成本高、结构复杂的弊端，以及现有五自由度并联机床的机构原型少，结构对称性差，运动参数偶合等问题，本发明提供一种结构简单、成本低、易制造、结构对称性好、运动参数不藕合且具有较好的刚度、精度和动态性能的可以实现三维移动两维转动的一种新式五轴联动并串联数控机床，它包括机架l、运动平台2和连杆；连杆为四根，四根连杆的一端都与机架l连接，四根连杆的另一端都与运动平台2铰接；在所述运动平台2的下方还设有移动工作台4。本发明的五轴联动并串联机床的运动平台可实现空间的两维移动和两维转动，串联的可移动工作台可提供空间的一维移动，这就使得运动平台上的刀具相对被加工的工件具有空间三维移动和两维转动运动。因此该并串联机床完全可以替代传统

的串联式多轴机床和六自由度并联机床来实现对空间复杂曲面零件的加工。

    与传统的串联式多轴机床相比，本发明机床具有较好的刚度、精度和动态性能，且结构简单、成本低、易制造且结构对称性好、运动参数不藕合；与现有的六自由度并联机床相比，本发明机床结构简单、易控制、造价低。本发明不仅丰富了五轴并联机床的结构形式，为四、五自由度并联机构的理论研究提供了机构原型，并且该机床机构完全可以实现现有的六自由度并联机床机构所拥有的功能，利于推广应用。

附图说明      

图1是具体实施方式一的结构示意图；

图2是具体实施方式二的结构示意图；

图3是具体实施方式三的结构示意图。

具体实施方式     

具体实施方式一：本实施方式的五轴联动并串联数控机床采用立式结构，它包括机架1、运动平台2和连杆，连杆为四根，四根连杆的一端都与机架1连接，四根连杆的另一端都与运动平台2铰接；所述运动平台2设置在机架1的下方，工作时，运动平台2上安装有用于加工的刀具；在所述运动平台2的下方还设有移动工作台4，被加工的工件固定在移动工作台4上。

所述四根连杆与运动平台2之间通过球铰连接，球铰可以实现连杆相对于运动平台在各个方向上的运动，所述四个球铰在运动平台2的平面上间隔90度对称布置，可以使运动平台2动作时保持平衡。本实施方式的机架1上固定有相互平行的一组滑道，滑道为三条，三条滑道中有一条滑道上设有两个滑块，另外两条滑道上分别设有一个滑块，所述四根连杆即通过滑道和滑块与机架1相连；所述四根连杆都为定长连杆，其中两根连杆通过转动副与两个滑块相连，另两根连杆通过通过虎克铰与另外两个滑块相连。