[发明专利]一种用于航空结构件加工的五轴混联机床

说明书

一种用于航空结构件加工的五轴混联机床，属于机械制造技术领域。该机床包括支架、前横梁、后横梁、第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、动平台、主轴头以及滑台，主轴头固定在动平台上。四个支链结构相同，均具有一个能够沿支链长度方向运动的移动副。前横梁与后横梁通过转动副与支架连接；第一支链与第二支链的一端分别通过转动副与前横梁连接，另一端分别通过转动副与动平台连接；第三支链与第四支链一端分别通过转动副与后横梁连接，另一端分别通过转动副与固定在动平台上的虎克副连接。本发明具有动态特性好、刚度重量比高的优势，可以实现更高的加工效率与更好的加工精度，因此非常适用于航空结构件高效、高精度加工。

技术领域

本发明涉及机械制造领域，特别涉及一种用于航空结构件加工的五轴混联机床。

背景技术

在现代飞机设计中广泛采用先进的整体结构设计，这一设计方法能够显著改善飞机性能，但是由此导致零件形状复杂，零件内、外形角度变化较大等弊端，增加了零件加工的难度。此外，为了减轻飞机重量，结构件的壁厚愈来愈薄，材料去除率达到90％以上，因此切削加工量极大，零件在加工中非常容易变形。可见，航空整体结构件具有尺寸大、壁薄、易变形，切削加工难度很大、零件精度高等工艺特点。

传统的五轴联动机床通常采用串联式结构，这些设备因为结构复杂、尺寸大、质量大等缺陷，在加工航空结构件时存在大摆角加工时摆角自动回转铣伤零件，加工中无效路径长造成摆角速度与线性轴速度不匹配，C轴旋转回带动主轴电缆、油管、液压管路等运动影响运动速度和使用寿命等问题，已经越来越不能满足航空整体结构件加工的需要。与此相对应，并联式机床具有结构动态特性好、刚度重量比大的优点，有助于实现高速加工，提升加工效率，但是并联式机床工作空间小，难以进行大尺寸零件的加工。

混联式机床同时结合了串联式与并联式机床的优点，能够在较大的工作空间内对零件进行高速加工，是五轴联动数控机床的一个发展方向。德国DST公司成功开发了Ecospeed五轴混联机床，并得到了大量应用。但是，目前对五轴混联机床的研究尚不充分，五轴混联机床实用化的构型较少，在航空结构件加工方面的优势没有得到充分发挥。因此，对五轴混联机床进行深入研究、提出适用于航空结构件加工的新式五轴混联机床，对于提高航空结构件加工效率、改善航空结构件加工精度有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于航空结构件加工的五轴混联机床，使其具有动态特性好、刚度重量比高的优势，可以实现更高的加工效率与更好的加工精度。

本发明的技术方案如下：

一种用于航空结构件加工的五轴混联机床，该机床包括支架、前横梁、后横梁、第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、动平台、主轴头和滑台；所述主轴头固定于所述动平台上；所述滑台位于所述动平台下方，滑台沿X轴方向运动，其特征在于：所述前横梁和后横梁两端均通过转动副与支架连接；所述第一支链和第二支链一端分别通过转动副与所述前横梁连接，第一支链和第二支链的另一端分别通过转动副与动平台连接；所述第三支链和第四支链一端分别通过转动副与后横梁连接，第三支链和第四支链另一端分别通过转动副与固定在动平台上的虎克副连接，两转动副轴线位于同一轴线上，且该轴线平行于所述第三支链和第四支链与所述后横梁连接处的转动副的轴线；

所述第一支链、第二支链、第三支链和第四支链结构相同，均具有一个能够沿支链长度方向运动的移动副；所述后横梁与所述支架连接处的转动副的轴线平行于所述前横梁与所述支架连接处的转动副的轴线；所述第一支链和第二支链与所述前横梁连接处的转动副的轴线相互平行，该轴线垂直于所述前横梁与所述支架连接处的转动副的轴线；所述第三支链和第四支链与所述后横梁连接处的转动副的轴线相互平行，该相互平行的轴线垂直于所述后横梁与所述支架连接处的转动副的轴线；所述第一支链和第二支链与所述动平台连接处的转动副的轴线互相平行，且该互相平行的轴线平行于所述第一支链和第二支链与所述前横梁连接处的转动副的轴线。