專利名稱：七軸混聯(lián)數(shù)控銑床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)控銑床。
技術(shù)背景并聯(lián)銑床是知識密集、智力密集、技術(shù)密集的機電一體化高技術(shù) 產(chǎn)品，是并聯(lián)機器人、數(shù)控機械、計算機控制、精密測量、數(shù)控加工 等多學科應(yīng)用技術(shù)的交叉。具有復雜曲面的工件，如汽輪機葉片、螺旋槳等，需要至少五個 自由度的數(shù)控銑床。為了滿足對多自由度數(shù)控銑床的需求，哈爾濱工業(yè)大學研發(fā)了六個自由度TPS并聯(lián)銑床(如圖l所示)。該銑床具有 硬件結(jié)構(gòu)簡單、數(shù)控軟件復雜、產(chǎn)品技術(shù)附加值高的特點，能夠加工 復雜的空間曲面。但該型銑床也存在一定的不足，主要是該銑床在加 工大型回轉(zhuǎn)型工件時，需要工件的二次裝卡， 一方面造成了工時浪費， 另一方面也會對工件的加工精度造成影響。在加工具有圓柱形毛坯的 工件和大型長型工件時，工件無法方便地裝卡，造成加工不便。 實用新型內(nèi)容為了克服傳統(tǒng)六個自由度TPS并聯(lián)銑床存在需要二次裝卡的問 題，及在加工具有圓柱形毛坯的工件和大型長型工件時，工件無法方 便地裝卡，造成加工不便的問題，本實用新型在傳統(tǒng)六個自由度TPS 并聯(lián)銑床的基礎(chǔ)上提出了一種七軸混聯(lián)數(shù)控銑床。本實用新型由定平 臺l、六個驅(qū)動軸、動平臺3、電主軸6、刀具8、固定工作臺9和活 動工作臺組成；定平臺1和動平臺3均為六邊形平臺，在定平臺1和 動平臺3相對應(yīng)的六對角上分別各裝有一個驅(qū)動軸，每個驅(qū)動軸均由 伺服電機4、定平臺球鉸5、變長驅(qū)動桿2、動平臺球鉸7組成，伺 服電機4連接在定平臺球鉸5上，變長驅(qū)動桿2的驅(qū)動端2-1連接在 定平臺球鉸5上，變長驅(qū)動桿2的另一端2-2連接在動平臺球鉸7上， 并且伺服電機4的縱向軸心線與變長驅(qū)動桿2的縱向軸心線相重合； 每個驅(qū)動軸分別通過各自的定平臺球鉸5與定平臺1的每個角相連
接，每個驅(qū)動軸分別通過各自的動平臺球鉸7與動平臺3的每個角相 連接；動平臺3正中心設(shè)有一個圓形孔3-l，電主軸6安裝在動平臺 3的圓形孔3-l上方，刀具8安裝在動平臺3的圓形孔3-l下方，并 且刀具8與電主軸6相連接，電主軸6的軸心線、刀具8的軸心線與 動平臺3的圓形孔3-1的中心線重合；固定工作臺9位于動平臺3下 方；活動工作臺設(shè)置在固定工作臺9上，活動工作臺由夾具10、數(shù) 控轉(zhuǎn)臺基座11和轉(zhuǎn)臺伺服電機12組成；數(shù)控轉(zhuǎn)臺基座11為U形并 且被固定在工作臺9上；在數(shù)控轉(zhuǎn)臺基座11的第一側(cè)壁11-1-1和第 二側(cè)壁11-1-2上分別開有第一通孔11-2-1和第二通孔11-2-2，且第一 通孔11-2-1和第二通孔11-2-2的軸心線相重合；轉(zhuǎn)臺伺服電機12安 裝在第一通孔11-2-1的外側(cè)，夾具10的主動部分10-1為圓柱形，主 動部分10-1安裝在第一通孔11-2-1的內(nèi)部；夾具10的主動部分10-1 固定在轉(zhuǎn)臺伺服電機12的轉(zhuǎn)軸12-1上，且主動部分10-1的軸心線與 轉(zhuǎn)軸12-1的軸心線相重合；夾具10的從動部分10-2為圓柱形，從動 部分10-2安裝在第二通孔11-2-2的內(nèi)部；本實用新型活動工作臺的 第二種技術(shù)方案為活動工作臺由數(shù)控圓盤轉(zhuǎn)臺14和圓盤轉(zhuǎn)臺伺服 電機15組成；在固定工作臺9臺面中心開有通孔9-l，通孔9-l為圓 形；圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機15固定在通孔9-1的下方，并且圓盤轉(zhuǎn)臺伺 服電機15的轉(zhuǎn)軸15-1貫穿通孔9-1;數(shù)控圓盤轉(zhuǎn)臺14為正圓形，數(shù) 控圓盤轉(zhuǎn)臺14固定在圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機15的轉(zhuǎn)軸15-1上;通孔9-l、 數(shù)控圓盤轉(zhuǎn)臺14和圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機15的轉(zhuǎn)軸15-1的軸心線相重 合；本實用新型活動工作臺的第三種技術(shù)方案為活動工作臺由導軌 和數(shù)控裝載平臺17組成；導軌分為兩部分分別為第一導軌壁16-1和 第二導軌壁16-2，第一導軌壁16-1和第二導軌壁16-2均為長方體， 第一導軌壁16-1和第二導軌壁16-2的長邊與固定工作臺9的第一長 邊9-2等長且方向相同；第一導軌壁16-1固定在固定工作臺9的第一 長邊9-2上且外邊緣對齊，第二導軌壁16-2固定在固定工作臺9的第 二長邊9-3上且外邊緣對齊；數(shù)控裝載平臺17為長方體且長邊與第 一長邊9-2等長且方向相同，數(shù)控裝載平臺17安裝在導軌的第一導 軌壁16-1和第二導軌壁16-2之間。
工作原理七軸混聯(lián)數(shù)控銑床通過六個驅(qū)動軸實現(xiàn)對工件的六個 自由度加工。本實用新型的第一種技術(shù)方案是將工件13安放于數(shù)控轉(zhuǎn)臺基座11上，工件13被夾具10的主動部分10-1和夾具10的從 動部分10-2夾持；轉(zhuǎn)臺伺服電機12帶動工件13沿轉(zhuǎn)臺伺服電機12 的軸心線旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了第七個自由度旋轉(zhuǎn)。當加工具有圓柱形毛坯的 工件時應(yīng)用本實用新型的第二種技術(shù)方案，將工件13安放于數(shù)控圓 盤轉(zhuǎn)臺14上，工件13被數(shù)控圓盤轉(zhuǎn)臺14的磁力吸引從而固定在數(shù) 控圓盤轉(zhuǎn)臺14上；圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機15帶動工件13旋轉(zhuǎn)。當加工 大型長型工件時應(yīng)用本實用新型的第三種技術(shù)方案，將工件13安放 于數(shù)控裝載平臺17上，工件13被數(shù)控裝載平臺17的磁力吸引從而 固定在數(shù)控裝載平臺17上，數(shù)控裝載平臺17帶動工件13沿導軌運 動。本實用新型克服了工件需要二次裝卡的問題，這樣改進后形成的 七軸混聯(lián)數(shù)控銑床可使工件在加工過程中自由轉(zhuǎn)動，從而可以改變刀 具軸線與工件表面法線的夾角，提高了刀具加工效率；使工件只需一 次性裝卡，即可實現(xiàn)工件的加工，縮短了工時，提高了效率；避免了 重新裝卡對加工精度的影響?？煞奖愕募庸ぞ哂袌A柱形毛坯的工件 和大型長型工件。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的六自由度并聯(lián)銑床示意圖，圖2是具體實施 方式一的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是具體實施方式
二的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是具體實施方式
三的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一結(jié)合圖2說明本實施方式；本實施方式由定平 臺l、六個驅(qū)動軸、動平臺3、電主軸6、刀具8、固定工作臺9和活 動工作臺組成；定平臺1和動平臺3均為六邊形平臺，在定平臺1和 動平臺3相對應(yīng)的六對角上分別各裝有一個驅(qū)動軸，每個驅(qū)動軸均由 伺服電機4、定平臺球鉸5、變長驅(qū)動桿2、動平臺球鉸7組成，伺 服電機4連接在定平臺球鉸5上，變長驅(qū)動桿2的驅(qū)動端2-1連接在 定平臺球鉸5上，變長驅(qū)動桿2的另一端2-2連接在動平臺球鉸7上，
并且伺服電機4的縱向軸心線與變長驅(qū)動桿2的縱向軸心線相重合； 每個驅(qū)動軸分別通過各自的定平臺球鉸5與定平臺1的每個角相連 接，每個驅(qū)動軸分別通過各自的動平臺球鉸7與動平臺3的每個角相 連接；動平臺3正中心設(shè)有一個圓形孔3-l，電主軸6安裝在動平臺 3的圓形孔3-l上方，刀具8安裝在動平臺3的圓形孔3-l下方，并 且刀具8與電主軸6相連接，電主軸6的軸心線、刀具8的軸心線與 動平臺3的圓形孔3-1的中心線重合；固定工作臺9位于動平臺3下 方；活動工作臺設(shè)置在固定工作臺9上，活動工作臺由夾具10、數(shù) 控轉(zhuǎn)臺基座11和轉(zhuǎn)臺伺服電機12組成；數(shù)控轉(zhuǎn)臺基座11為U形并 且被固定在工作臺9上；在數(shù)控轉(zhuǎn)臺基座11的第一側(cè)壁11-1-1和第 二側(cè)壁11-1-2上分別開有第一通孔11-2-1和第二通孔11-2-2，且第一 通孔11-2-1和第二通孔11-2-2的軸心線相重合；轉(zhuǎn)臺伺服電機12安 裝在第一通孔11-2-1的外側(cè)，夾具10的主動部分10-1為圓柱形，主 動部分10-1安裝在第一通孔11-2-1的內(nèi)部；夾具10的主動部分10-1 固定在轉(zhuǎn)臺伺服電機12的轉(zhuǎn)軸12-1上，且主動部分10-1的軸心線與 轉(zhuǎn)軸12-1的軸心線相重合；夾具10的從動部分10-2為圓柱形，從動 部分10-2安裝在第二通孔11-2-2的內(nèi)部。
具體實施方式
二結(jié)合圖3說明本實施方式；本實施方式中的活 動工作臺由數(shù)控圓盤轉(zhuǎn)臺14和圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機15組成；在固定工作臺9臺面中心開有通孔9-l，通孔9-l為圓形；圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機 15固定在通孔9-l的下方，并且圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機15的轉(zhuǎn)軸15-1貫 穿通孔9-l;數(shù)控圓盤轉(zhuǎn)臺14為正圓形，數(shù)控圓盤轉(zhuǎn)臺14固定在圓 盤轉(zhuǎn)臺伺服電機15的轉(zhuǎn)軸15-1上；通孔9-l、數(shù)控圓盤轉(zhuǎn)臺14和圓 盤轉(zhuǎn)臺伺服電機15的轉(zhuǎn)軸15-1的軸心線相重合；其它組成和連接關(guān) 系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖4說明本實施方式；本實施方式中的活 動工作臺由導軌和數(shù)控裝載平臺17組成；導軌分為兩部分分別為第一導軌壁16-1和第二導軌壁16-2，第一導軌壁16-1和第二導軌壁16-2 均為長方體，第一導軌壁16-1和第二導軌壁16-2的長邊與固定工作 臺9的第一長邊9-2等長且方向相同；第一導軌壁16-1固定在固定工作臺9的第一長邊9-2上且外邊緣對齊，第二導軌壁16-2固定在固定 工作臺9的第二長邊9-3上且外邊緣對齊；數(shù)控裝載平臺17為長方 體且長邊與第一長邊9-2等長且方向相同，數(shù)控裝載平臺17安裝在 導軌的第一導軌壁16-1和第二導軌壁16-2之間；其它組成和連接關(guān) 系與具體實施方式
一相同。
權(quán)利要求1、一種七軸混聯(lián)數(shù)控銑床；其特征在于它由定平臺(1)、六個驅(qū)動軸、動平臺(3)、電主軸(6)、刀具(8)、固定工作臺(9)和活動工作臺組成；定平臺(1)和動平臺(3)均為六邊形平臺，在定平臺(1)和動平臺(3)相對應(yīng)的六對角上分別各裝有一個驅(qū)動軸，每個驅(qū)動軸均由伺服電機(4)、定平臺球鉸(5)、變長驅(qū)動桿(2)、動平臺球鉸(7)組成，伺服電機(4)連接在定平臺球鉸(5)上，變長驅(qū)動桿(2)的驅(qū)動端(2-1)連接在定平臺球鉸(5)上，變長驅(qū)動桿(2)的另一端(2-2)連接在動平臺球鉸(7)上，并且伺服電機(4)的縱向軸心線與變長驅(qū)動桿(2)的縱向軸心線相重合；每個驅(qū)動軸分別通過各自的定平臺球鉸(5)與定平臺(1)的每個角相連接，每個驅(qū)動軸分別通過各自的動平臺球鉸(7)與動平臺(3)的每個角相連接；動平臺(3)正中心設(shè)有一個圓形孔(3-1)，電主軸(6)安裝在動平臺(3)的圓形孔(3-1)上方，刀具(8)安裝在動平臺(3)的圓形孔(3-1)下方，并且刀具(8)與電主軸(6)相連接，電主軸(6)的軸心線、刀具(8)的軸心線與動平臺(3)的圓形孔(3-1)的中心線重合；固定工作臺(9)位于動平臺(3)下方；活動工作臺設(shè)置在固定工作臺(9)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的七軸混聯(lián)數(shù)控銑床；其特征在于所述的活動工 作臺由夾具(IO)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺基座(11)和轉(zhuǎn)臺伺服電機(12)組成；數(shù)控轉(zhuǎn)臺基座 (11)為U形并且被固定在工作臺(9)上;在數(shù)控轉(zhuǎn)臺基座(11)的第一側(cè)壁(11-1-1) 和第二側(cè)壁(ll-l-2)上分別開有第一通孔(ll-2-l)和第二通孔(ll-2-2)，且第一 通孔(ll-2-l)和第二通孔(U-2-2)的軸心線相重合；轉(zhuǎn)臺伺服電機(12)安裝在第 一通孑L(ll-2-l)的外側(cè)，夾具(10)的主動部分(10-1)為圓柱形，主動部分(10-1) 安裝在第一通孔(ll-2-l)的內(nèi)部；夾具(10)的主動部分(10-1)固定在轉(zhuǎn)臺伺服電 機(12)的轉(zhuǎn)軸(12-1)上，且主動部分(10-1)的軸心線與轉(zhuǎn)軸(12-1)的軸心線相重 合；夾具(10)的從動部分(10-2)為圓柱形，從動部分(10-2)安裝在第二通孔 (11-2-2)的內(nèi)部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的七軸混聯(lián)數(shù)控銑床；其特征在于所述的活動工 作臺由數(shù)控圓盤轉(zhuǎn)臺(14)和圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機(15)組成；在固定工作臺(9)臺面 中心開有通孔(9-l)，通孔(9-l)為圓形；圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機(15)固定在通孔(9-1) 的下方，并且圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機(15)的轉(zhuǎn)軸(15-1)貫穿通孔(9-1);數(shù)控圓盤轉(zhuǎn) 臺(M)為正圓形，數(shù)控圓盤轉(zhuǎn)臺(M)固定在圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機(15)的轉(zhuǎn)軸(15-1)上；通孔(9-l)、數(shù)控圓盤轉(zhuǎn)臺(14)和圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機(15)的轉(zhuǎn)軸(15-1)的軸 心線相重合。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的七軸混聯(lián)數(shù)控銑床；其特征在于所述的活動工 作臺由導軌和數(shù)控裝載平臺(17)組成；導軌分為兩部分分別為第一導軌壁(16-1)和第二導軌壁(16-2)，第一導軌壁(16-l)和第二導軌壁(16-2)均為長方體， 第一導軌壁(16-l)和第二導軌壁(16-2)的長邊與固定工作臺(9)的第一長邊(9-2) 等長且方向相同；第一導軌壁(16-1)固定在固定工作臺(9)的第一長邊(9-2)上且 外邊緣對齊，第二導軌壁(16-2調(diào)定在固定工作臺(9)的第二長邊(9-3)上且外邊 緣對齊；數(shù)控裝載平臺(17)為長方體且長邊與第一長邊(9-2)等長且方向相同， 數(shù)控裝載平臺(17)安裝在導軌的第一導軌壁(16-l)和第二導軌壁(16-2)之間。
專利摘要七軸混聯(lián)數(shù)控銑床，它涉及一種數(shù)控銑床。它是為了克服傳統(tǒng)六個自由度TPS并聯(lián)銑床存在需要二次裝卡的問題；本實用新型在工作臺(9)上裝有夾具(10)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺基座(11)和轉(zhuǎn)臺伺服電機(12)；或者在工作臺(9)上裝有數(shù)控圓盤轉(zhuǎn)臺(14)、圓盤轉(zhuǎn)臺伺服電機(15)；或者在工作臺(9)上裝有導軌、數(shù)控裝載平臺(17)；本實用新型使工件只需一次性裝卡，提高了刀具加工效率；縮短了工時，提高了效率；避免了重新裝卡對加工精度的影響。可方便加工具有圓柱形毛坯的工件和大型長型工件。
文檔編號B23Q1/48GK201023184SQ20062002211
公開日2008年2月20日 申請日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
發(fā)明者傘紅軍, 劉文濤, 瑞 王, 王知行, 鐘詩勝 申請人:哈爾濱工業(yè)大學