專利名稱：五軸聯(lián)動葉片加工中心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控機床，具體涉及一種五軸聯(lián)動葉片加工中心。
背景技術(shù)：
多軸聯(lián)動數(shù)控加工是數(shù)控技術(shù)中難度最大，卻運用最廣泛的技術(shù)，主要運 用于復(fù)雜曲面的高效、精密、自動化加工，是發(fā)電、船舶、航天航空等重要民 用、軍用工業(yè)部門關(guān)鍵的加工設(shè)備，國際上把多軸聯(lián)動數(shù)控加工技術(shù)衡量一個
國家工業(yè)化水平的標志。五軸聯(lián)動加工中心是一種含有直線坐標軸(X、 Y、 Z) 和兩個回轉(zhuǎn)坐標軸(A、 B)所組成的實現(xiàn)五軸聯(lián)動插補加工的數(shù)控機床。其中， 五軸聯(lián)動葉片加工中心則是專門用來加工汽輪機、飛機發(fā)動機的各種葉片和其 它窄長型具有空間復(fù)雜型面的零件。
現(xiàn)有的五軸聯(lián)動葉片加工中心主要結(jié)構(gòu)為包括床身，作X軸運動的拖板， Y軸運動的立柱，A軸運動的轉(zhuǎn)臺，Z軸滑板和作B軸運動的主軸箱，而主軸 箱安裝在Z軸滑板上，然而這種五軸聯(lián)動加工中心存在如下缺陷 一是由于刀 具離回轉(zhuǎn)中心較遠，導(dǎo)致編程相當(dāng)復(fù)雜和冗長，另外還導(dǎo)致刀補量的控制精度 也較差；二是刀具和工件之間的相對位置關(guān)系發(fā)生偏移所產(chǎn)生的誤差較大，相 應(yīng)地所加工出來的葉片精度無法滿足現(xiàn)有的需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的不足，本發(fā)明提供一種編程控制簡單，制造精度 高的五軸聯(lián)動葉片加工中心。
本發(fā)明五軸聯(lián)動葉片加工中心采用如下技術(shù)方案其包括床身、安裝在所 述床身上的轉(zhuǎn)臺、可沿所述床身移動的拖板、可沿所述拖板移動的立柱、擺動 C
機構(gòu)和主軸箱，所述擺動機構(gòu)包括擺軸和擺軸驅(qū)動機構(gòu)，所述擺軸安裝在所述 立柱上，所述擺軸驅(qū)動機構(gòu)置于所述立柱內(nèi)，所述立柱上設(shè)有可供所述擺軸擺 動的弧形軌道，所述擺軸內(nèi)設(shè)有移動所述主軸箱的進給機構(gòu)，所述主軸箱安裝 在所述擺軸上并可沿所述擺軸移動。
通過上述機械傳動結(jié)構(gòu)，較少了機械結(jié)構(gòu)本身因漂移等帶來的誤差，使系 統(tǒng)的傳動，及刀具和工件的運行更加合理、均衡；最大限度的拉近刀具離加工 表面的距離，降低了誤差；此外，對刀補量等問題的控制和對整個結(jié)構(gòu)的編程 來說更加直接、簡潔，提高工作效率，最終使加工工件的精度得到進一步的提 升。
作為本發(fā)明五軸聯(lián)動葉片加工中心的一個優(yōu)選實施例，所述擺軸驅(qū)動機構(gòu) 包括擺軸電機、與所述擺軸電機連接的減速箱、減速箱輸出小齒輪、扇形齒輪、 和驅(qū)動所述擺軸的驅(qū)動軸，所述減速箱輸出小齒輪與所述扇形齒輪相嚙合，所 述驅(qū)動軸與所述立柱之間設(shè)有軸承，所述驅(qū)動軸與所述軸承內(nèi)圈之間為靜配合， 所述扇形齒輪固定在所述驅(qū)動軸上或所述軸承內(nèi)圈上，所述驅(qū)動軸與所述擺軸 相連。所述擺軸驅(qū)動機構(gòu)還包括角位移傳感器，所述角位移傳感器安裝在所述 立柱內(nèi)，所述角位移傳感器與所述驅(qū)動軸相連。所述擺軸上設(shè)有活動塊，所述 活動塊置于所述弧形軌道內(nèi)并可沿所述弧形軌道滑動。所述進給機構(gòu)包括主軸 箱絲杠、主軸箱電機、主軸箱導(dǎo)軌和滑板，所述主軸箱絲杠與所述主軸箱電機 相連，所述主軸箱導(dǎo)軌對稱置于所述主軸箱絲杠的兩邊，所述主軸箱絲杠與所 述主軸箱導(dǎo)軌相互平行，所述主軸箱絲杠通過絲杠螺母移動所述滑板，所述滑 板上至少裝有兩個滑塊，所述滑塊可分別沿所述主軸箱導(dǎo)軌滑動，所述滑板固 接于所述主軸箱。所述擺軸上還裝有光柵尺，所述光柵尺包括靜尺和讀數(shù)頭，
所述靜尺安裝在所述擺軸上，所述讀數(shù)頭安裝在所述滑塊上。所述拖板臺面向
所述轉(zhuǎn)臺傾斜，并與水平面形成銳角夾角，所述銳角夾角角度為15度。


圖1為本發(fā)明五軸聯(lián)動葉片加工中心的一個優(yōu)選實施例的主視圖； 圖2為圖1所示實施例的左視圖； 圖3為沿圖1中A-A向的剖視圖； 圖4為圖3中B部分的放大圖5為本發(fā)明五軸聯(lián)動葉片加工中心的進給結(jié)構(gòu)的一個實施例的平面示意圖。
圖中標志l為床身；2為拖板；3為立柱；4為主軸箱；5為轉(zhuǎn)臺；6為 擺軸；7、 7-1、 7-2、 7-3依次為拖板電機、立柱電機、擺軸電機和主軸箱電機； 8為聯(lián)軸器；9為減速箱；IO為減速箱輸出小齒輪；11為扇形齒輪；12為輸出 軸；13為活動塊；14為軸承；15為主軸箱絲杠；16為絲杠螺母；17為弧形軌 道；18為主軸箱導(dǎo)軌；19為滑塊；20為直線光柵尺；21為軸承座；22為圓光
柵尺；23為滑板，24為螺栓，25為靜尺。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳述。 圖1和圖2為本發(fā)明五軸聯(lián)動葉片加工中心的一個優(yōu)選實施例的兩個平面 示意圖。參考圖1和圖2，五軸聯(lián)動葉片加工中心包括床身1、安裝在床身1上 的轉(zhuǎn)臺5、可沿床身1移動的拖板2、可沿拖板2移動的立柱3、擺動機構(gòu)和主 軸箱4，擺動機構(gòu)包括擺軸6和擺軸驅(qū)動機構(gòu)，擺軸6安裝在立柱3上，擺軸驅(qū) 動機構(gòu)置于立柱3內(nèi)，立柱3上設(shè)有可供擺軸6擺動的弧形軌道17，擺軸6內(nèi)設(shè)有移動主軸箱4的進給機構(gòu)，主軸箱4安裝在擺軸6上并可沿擺軸6移動。 在這里，五軸是指三個直線坐標軸和兩個回轉(zhuǎn)軸，其中，將拖板2沿床身1的 移動方向設(shè)為X軸；將立柱3沿拖板2的移動方向設(shè)為Y軸；將主軸箱4沿擺 軸6的移動方向設(shè)為Z軸；將轉(zhuǎn)臺5的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)為A軸；最后將擺軸6相對 立柱3的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)為B軸。
床身1呈長條形，通過螺栓24固定在地基上。兩個轉(zhuǎn)臺安裝在5床身1的 上表面上，并沿床身1的長度方向分布在床身1一側(cè)的兩端。兩個轉(zhuǎn)臺5同軸， 需加工的工件可夾在兩個轉(zhuǎn)臺5之間，轉(zhuǎn)臺5相對的兩端上分別設(shè)有固定工件 的裝置，這樣工件在轉(zhuǎn)臺5上固定好之后，轉(zhuǎn)臺5就可以帶著工件一起旋轉(zhuǎn)。 床身1的上表面上還裝有兩根平行的拖板導(dǎo)軌(圖中未示出)，這兩根拖板導(dǎo)軌 也沿床身1的長度方向布置。拖板導(dǎo)軌之間設(shè)有一根拖板絲杠，拖板電機7與 拖板絲杠相連并驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動。拖板電機安裝在床身1的一端。拖板2安裝在 拖板導(dǎo)軌和拖板絲杠上，絲杠轉(zhuǎn)動可帶動拖板2沿拖板導(dǎo)軌作X軸方向移動。 拖板2的臺面向轉(zhuǎn)臺5傾斜，并與水平面形成銳角夾角a ，優(yōu)選地，a為15度 角。拖板2呈長方形，在其上表面上裝有兩根平行的立柱導(dǎo)軌(圖中未示出)， 立柱導(dǎo)軌沿拖板2的寬度方向布置，即與拖板導(dǎo)軌相互垂直。立柱導(dǎo)軌之間設(shè) 有一根立柱絲杠(圖中未示出)，立柱絲杠的一端連接有立柱電機7-1，立柱電 機7-1安裝在拖板2上。立柱3安裝在立柱導(dǎo)軌和立柱絲杠上，并與拖板2相互 垂直。立柱電機7-1驅(qū)動立柱絲杠轉(zhuǎn)動，立柱絲杠又帶動立柱3沿立柱導(dǎo)軌作Y 軸方向移動。
如圖3所示，作為本發(fā)明的一個實施例，擺軸驅(qū)動機構(gòu)包括擺軸電機7-2、 與擺軸電機7-2連接的減速箱9、減速箱輸出小齒輪10、扇形齒輪11、和驅(qū)動
擺軸6的驅(qū)動軸12，減速箱輸出小齒輪10與扇形齒輪11相嚙合，驅(qū)動軸12與 立柱3之間設(shè)有軸承14，驅(qū)動軸12與軸承14的內(nèi)圈之間為靜配合，扇形齒輪 11固定在驅(qū)動軸12上或軸承14的內(nèi)圈上，驅(qū)動軸12穿過立柱3與擺軸6相連 以驅(qū)動擺軸。減速箱9通過聯(lián)軸器8與擺軸電機相7-2相連。除了擺軸電機7-2 的一部分伸到立柱3的外面外，擺軸驅(qū)動機構(gòu)的其它部分均安裝在主柱3的內(nèi) 腔中。擺軸驅(qū)動機構(gòu)還包括角位移傳感器22，角位移傳感器22安裝在立柱3內(nèi)， 角位移傳感器22與驅(qū)動軸12相連。角位移傳感器22為圓光柵，當(dāng)然在其它實 施例中，也可為其它檢測儀器，如旋轉(zhuǎn)變壓器。有了圓光柵22，就能對擺軸6 相對立柱3作B軸轉(zhuǎn)動進行角度檢測及反饋相應(yīng)的檢測信息。擺軸6上設(shè)有活 動塊13，活動塊13置于弧形軌道內(nèi)17并可沿弧形軌道17滑動。擺軸電機7-2 驅(qū)動驅(qū)動軸12旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸12則帶動擺軸6沿弧形軌道17作B軸旋轉(zhuǎn)。
如圖4和圖5所示，進給機構(gòu)包括主軸箱絲杠15、主軸箱電機7-3、主軸箱 導(dǎo)軌18和滑板23，主軸箱絲杠15與主軸箱電機7-3相連，主軸箱導(dǎo)軌18對稱 置于主軸箱絲杠15的兩邊，主軸箱絲杠15與主軸箱導(dǎo)軌18相互平行，主軸箱 絲杠15上套有絲杠螺母16，主軸箱絲杠15通過絲杠螺母16移動滑板23，滑 板23上至少裝有兩個滑塊19，滑塊19可分別沿主軸箱導(dǎo)軌18滑動，滑板23 固接于主軸箱4。主軸箱絲杠15的兩端分別通過軸承安裝在擺軸6內(nèi)，擺軸6 內(nèi)設(shè)有對應(yīng)的軸承座21。這樣，主軸箱4就可以沿擺軸6作Z軸方向的移動。 擺軸6上還裝有光柵尺20以測量主軸箱4的沿Z軸方向的進給量。光柵尺20 包括靜尺25和讀數(shù)頭(圖中未示出)，靜尺25安裝在擺軸6上，讀數(shù)頭安裝在 滑塊19上。
以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明 的權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋 的范圍。 '
權(quán)利要求
1、一種五軸聯(lián)動葉片加工中心，包括床身、安裝在所述床身上的轉(zhuǎn)臺、可沿所述床身移動的拖板、可沿所述拖板移動的立柱、擺動機構(gòu)和主軸箱，其特征在于所述擺動機構(gòu)包括擺軸和擺軸驅(qū)動機構(gòu)，所述擺軸安裝在所述立柱上，所述擺軸驅(qū)動機構(gòu)置于所述立柱內(nèi)，所述立柱上設(shè)有可供所述擺軸擺動的弧形軌道，所述擺軸內(nèi)設(shè)有移動所述主軸箱的進給機構(gòu)，所述主軸箱安裝在所述擺軸上并可沿所述擺軸移動。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸聯(lián)動葉片加工中心，其特征在于所述擺 軸驅(qū)動機構(gòu)包括擺軸電機、與所述擺軸電機連接的減速箱、減速箱輸出小齒輪、 扇形齒輪、和驅(qū)動所述擺軸的驅(qū)動軸，所述減速箱輸出小齒輪與所述扇形齒輪 相嚙合，所述驅(qū)動軸與所述立柱之間設(shè)有軸承，所述驅(qū)動軸與所述軸承內(nèi)圈之 間為靜配合，所述扇形齒輪固定在所述驅(qū)動軸上或所述軸承內(nèi)圈上，所述驅(qū)動 軸與所述擺軸相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的五軸聯(lián)動葉片加工中心，其特征在于所述擺軸 驅(qū)動機構(gòu)還包括角位移傳感器，所述角位移傳感器安裝在所述立柱內(nèi)，所述角 位移傳感器與所述驅(qū)動軸相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的五軸聯(lián)動葉片加工中心，其特征在于所述 擺軸上設(shè)有活動塊，所述活動塊置于所述弧形軌道內(nèi)并可沿所述弧形軌道滑動。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的五軸聯(lián)動葉片加工中心，其特征在于所述 進給機構(gòu)包括主軸箱絲杠、主軸箱電機、主軸箱導(dǎo)軌和滑板，所述主軸箱絲杠 與所述主軸箱電機相連，所述主軸箱導(dǎo)軌對稱置于所述主軸箱絲杠的兩邊，所 述主軸箱絲杠與所述主軸箱導(dǎo)軌相互平行，所述主軸箱絲杠通過絲杠螺母移動 所述滑板，所述滑板上至少裝有兩個滑塊，所述滑塊可分別沿所述主軸箱導(dǎo)軌 滑動，所述滑板固接于所述主軸箱。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的五軸聯(lián)動葉片加工中心，其特征在于所述擺軸 上還裝有光柵尺，所述光柵尺包括靜尺和讀數(shù)頭，所述靜尺安裝在所述擺軸上， 所述讀數(shù)頭安裝在所述滑塊上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的五軸聯(lián)動葉片加工中心，其特征在于所述 拖板臺面向所述轉(zhuǎn)臺傾斜，并與水平面形成銳角夾角。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的五軸聯(lián)動葉片加工中心，其特征在于所述銳角夾角角度為15度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種五軸聯(lián)動葉片加工中心，其包括床身、安裝在床身上的轉(zhuǎn)臺、可沿床身移動的拖板、可沿拖板移動的立柱、擺動機構(gòu)和主軸箱，擺動機構(gòu)包括擺軸和擺軸驅(qū)動機構(gòu)，擺軸安裝在立柱上，擺軸驅(qū)動機構(gòu)置于立柱內(nèi)，立柱上設(shè)有可供擺軸擺動的弧形軌道，擺軸內(nèi)設(shè)有移動主軸箱的進給機構(gòu)，主軸箱安裝在擺軸上并可沿擺軸移動。通過上述機械傳動結(jié)構(gòu)，較少了機械結(jié)構(gòu)本身因漂移等帶來的誤差，使系統(tǒng)的傳動，及刀具和工件的運行更加合理、均衡；最大限度的拉近刀具離加工表面的距離，降低了誤差；此外，對刀補量等問題的控制和對整個結(jié)構(gòu)的編程來說更加直接、簡潔，提高工作效率，最終使加工工件的精度得到進一步的提升。
文檔編號B23Q1/01GK101357437SQ200810196379
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者劉伯軍, 周立群, 徐志華, 蕾 朱, 寧 洪, 蘇麗華, 勵 馬 申請人:江蘇新瑞機械有限公司