五軸聯(lián)動數(shù)控機床的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種五軸聯(lián)動數(shù)控機床，該機床包括機架、X軸運動裝置、Y軸運動裝置、Z軸運動裝置、刀具運動裝置、A軸運動裝置和C軸運動裝置；Y軸運動裝置包括Y軸機架、兩根Y軸絲桿、Y軸步進電機和Y軸電機座，X軸運動裝置包括X軸固定座、X軸絲桿、X軸步進電機和X軸電機座,Z軸運動裝置包括Z軸固定座、Z軸絲桿、Z軸步進電機和Z軸電機座,刀具運動裝置包括刀具電機、夾具和刀具，A軸運動裝置包括兩塊A軸機架、光軸、翻轉(zhuǎn)固定板、A軸步進電機，C軸運動裝置包括C軸步進電機、C軸電機座和旋轉(zhuǎn)盤，本實用新型可以在提高加工精度的前提下增加加工的范圍，同時提高機床的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說明】五軸聯(lián)動數(shù)控機床

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種機床設備，尤其涉及一種五軸聯(lián)動數(shù)控機床。

【背景技術】
[0002] 五軸聯(lián)動數(shù)控機床是一種科技含量高、精密度高專門用于加工復雜曲面的機床， 這種機床系統(tǒng)對一個國家的航空、航天、車事、科研、精密器械、1?精醫(yī)療設備等等行業(yè)有著 舉足輕重的影響力。目前，五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā) 電機轉(zhuǎn)子、汽輪機轉(zhuǎn)子、大型柴油機曲軸等等加工的唯一手段。
[0003] 中國發(fā)明專利申請（申請?zhí)枺?01310164508. 0申請日：2013-05-07)公開了一種 五軸數(shù)控機床，包括床身、搖籃式工作臺、第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、立柱、橫梁、主軸 架和電主軸；所述第一支鏈和所述第二支鏈布置在同一水平面內(nèi)，組成兩自由度并聯(lián)機構， 所述第一支鏈和第二支鏈的伸縮運動控制電主軸在水平面內(nèi)的進給運動；第三支鏈鉛垂設 置，它的伸縮運動控制電主軸在堅直方向上的進給運動；兩自由度搖籃式工作臺可以控制 工件的姿態(tài)。機床由五個驅(qū)動裝置聯(lián)合驅(qū)動實現(xiàn)工件加工，即實現(xiàn)五軸聯(lián)動加工。
[0004] 中國實用新型專利（申請?zhí)枺?01020521377. 9申請日：2010-09-08)公開了五軸 聯(lián)動銑削頭部件通過主軸套、五軸聯(lián)動銑削頭過渡板與垂直縱向滑臺連接，主軸套連接主 軸，蝸輪安裝套固定在主軸上并與上蝸輪箱內(nèi)的蝸輪連接，與蝸輪嚙合的蝸桿與固定在蝸 輪箱上的伺服電機相連，蝸桿安裝偏心套，箱體的右邊連接右旋轉(zhuǎn)軸通過蝸輪安裝套與下 蝸輪箱內(nèi)的蝸輪固定，下蝸輪箱安裝在右側板上。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型的目的是提供一種五軸聯(lián)動數(shù)控機床，該機床易拆裝，同時又可以給 機床轉(zhuǎn)變?yōu)槿S、四軸奠定了基礎。
[0006] 為了實現(xiàn)上述的目的，本實用新型采用了以下的技術方案：
[0007] 五軸聯(lián)動數(shù)控機床，該機床包括機架、X軸運動裝置、Y軸運動裝置、Z軸運動裝置、 刀具運動裝置、A軸運動裝置和C軸運動裝置；所述的機架上方兩側分別設置有Y軸導軌， 所述的Y軸運動裝置包括Y軸機架、兩根Y軸絲桿、Y軸步進電機和Y軸電機座，Y軸機架的 下方兩側分別設置有Y軸導軌槽，Y軸導軌槽分別安裝設置在Y軸導軌上，兩根Y軸絲桿分 別架設在兩根Y軸導軌的外側，并在Y軸機架的兩側分別設置有與Y軸絲桿相適配的Y軸 絲桿滑塊，所述的Y軸電機座設置在機架的右側，Y軸步進電機固定設置在Y軸電機座上， Y軸步進電機的兩端分別設置電機軸，一端的電機軸通過聯(lián)軸器與右側Y軸絲桿相連接，另 一端的電機軸連接設有同步齒形帶輪，并在左側的Y軸絲桿上設置有同步齒形帶輪，通過 設置同步齒形帶將兩個同步齒形帶輪相連接；所述的Y軸機架上設置有兩根X軸導軌，所述 的X軸運動裝置包括X軸固定座、X軸絲桿、X軸步進電機和X軸電機座，X軸固定座的后 側設置有兩條X軸導軌槽，X軸導軌槽分別安裝設置在X軸導軌上，X軸絲桿架設在Y軸機 架上，并在X軸固定座上設置有與X軸絲桿相適配的X軸絲桿滑塊，所述的X軸電機座設置 在Y軸機架的右側，X軸步進電機固定設置在X軸電機座上，X軸步進電機通過聯(lián)軸器與X 軸絲桿相連接；所述的X軸固定座上設置有兩根Ζ軸導軌，所述的Ζ軸運動裝置包括Ζ軸固 定座、Ζ軸絲桿、Ζ軸步進電機和Ζ軸電機座，Ζ軸固定座的后側設置有兩條Ζ軸導軌槽，Ζ 軸導軌槽分別安裝設置在Ζ軸導軌上，Ζ軸絲桿架設在X軸固定座上，并在Ζ軸固定座上設 置有與Ζ軸絲桿相適配的Ζ軸絲桿滑塊，所述的Ζ軸電機座設置在X軸固定座的上方，Ζ軸 步進電機固定設置在Ζ軸電機座上，Ζ軸步進電機通過聯(lián)軸器與Ζ軸絲桿相連接；所述的刀 具運動裝置包括刀具電機、夾具和刀具，刀具電機固定設置在Ζ軸固定座上，刀具電機連接 所述的夾具，所述的刀具固定設置在夾具上；所述的Α軸運動裝置設置在機架的底部，在機 架底部兩側分別設置有光軸支座，所述的A軸運動裝置包括兩塊A軸機架、光軸、翻轉(zhuǎn)固定 板、A軸步進電機，兩塊A軸機架架設在機架的底部左、右兩側，兩塊A軸機架上分別設置有 光軸，翻轉(zhuǎn)固定板設置在兩塊A軸機架中間，所述的兩根光軸分別設置在光軸支座的軸孔 內(nèi)；左側的一個光軸上設置有同步帶輪，所述的A軸步進電機固定設置在機架上，A軸步進 電機上設置有同步帶輪，兩個同步帶輪通過同步帶相連接；所述的C軸運動裝置包括C軸步 進電機、C軸電機座和旋轉(zhuǎn)盤，所述的翻轉(zhuǎn)固定板的中間設置有旋轉(zhuǎn)口，旋轉(zhuǎn)盤活動設置在 旋轉(zhuǎn)口內(nèi)，C軸電機座固定設置在翻轉(zhuǎn)固定板的下方，C軸步進電機固定在C軸電機座上，C 軸步進電機與旋轉(zhuǎn)盤相連接。
[0008] 作為優(yōu)選，所述的機架包括四根立柱和七根連接桿構成，四根連接桿設置在四根 立柱的下部，另三根連接桿設置在四根立柱的左側、右側和后側的上方，在左、右兩側的兩 根立柱之間的上、下連接桿之間還分別設置有加強柱，兩根加強柱之間設置有橫向連接桿， 立柱與連接桿之間、連接桿與加強柱、加強柱與橫向連接桿之間分別同設置角碼連接件相 連接；所述的Y軸導軌分別設置在左側和右側上方的連接桿上。
[0009] 作為優(yōu)選，所述的橫向連接桿的上部設置有防塵蓋板，橫向連接桿的后部設置擋 板，防塵蓋板和擋板在機架的后側形成控制元器件安裝空間。
[0010] 作為優(yōu)選，所述的四根立柱、五根連接桿、加強柱和橫向連接桿均采用3030工業(yè) 鋁型材。采用鋁型材搭建具有鋁型材重量較輕，可以減輕機體的質(zhì)量，并且易搭建、組裝，搭 建后具有一定的穩(wěn)定性和剛度，能夠滿足機體強度的要求。
[0011] 作為優(yōu)選，所述的Y軸機架由兩塊三角支撐板、兩塊龍門底板、龍門后擋板和加強 板構成，兩塊三角支撐板分別固定設置在龍門后擋板的兩側，兩塊龍門底板分別設置在兩 塊三角支撐板的下部，并且通過所述的加強板連接兩塊三角支撐板以及兩塊龍門底板；所 述的X軸導軌設置在龍門后擋板上。上述的結構為動龍門結構，可以在提高加工精度的前 提下增加加工的范圍，同時提高機床的穩(wěn)定性和可靠性。
[0012] 作為優(yōu)選，所述的兩塊龍門底板上分別設置側連接板，所述的Y軸絲桿滑塊固定 設置在側連接板上。
[0013] 作為優(yōu)選，所述的X軸固定座包括后擋板、上端板和下底板，所述的兩根Z軸導軌 固定設置在后擋板上，Z軸電機座固定設置在上端板上。
[0014] 作為優(yōu)選，所述的Z軸固定座包括座板和電機夾具，電機夾具固定設置座板上，所 述的刀具電機固定設置在電機夾具上。
[0015] 作為優(yōu)選，所述的X軸導軌、Y軸導軌、Z軸導軌均米用圓形導軌。
[0016] 作為優(yōu)選，所述的機架的底部設置有支腳。
[0017] 本實用新型由于采用了上述的技術方案，具有以下的特點：
[0018] 一、鋁型材搭建：鋁型材重量較輕，可以減輕機體的質(zhì)量，并且易搭建、組裝，搭建 后具有一定的穩(wěn)定性和剛度，能夠滿足機體強度的要求；
[0019] 二、動龍門結構：動龍門結構可以在提高加工精度的前提下增加加工的范圍，同時 提商機床的穩(wěn)定性和可罪性；
[0020] 三、搖籃式加工平臺：工作臺上設置A、C軸使主軸不用多角度運動，因此，主軸剛 性非常好，制造成本比較低。但一般工作臺不能設計太大，承重也較小，特別是當A軸回轉(zhuǎn) 大于等于90度時，工件切削時會對工作臺帶來很大的承載力矩。
[0021] 本實用新型的機床除具備市面上五軸聯(lián)動數(shù)控機床具備的基本加工功能外，還具 有自組裝功能。可以自己動手上機將機床拼搭成三軸，四軸，五軸。從某種意義上說，自組裝 五軸聯(lián)動數(shù)控機床就像一個大本體，可以以一種簡單的方式改裝成三軸和四軸數(shù)控機床。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1為本實用新型的主視圖。
[0023] 圖2為圖1左視圖。
[0024] 圖3為圖1的俯視圖。
[0025] 圖4為機架的結構示意圖。
[0026] 圖5為Z軸運動裝置、刀具運動裝置的結構示意圖。
[0027] 圖6為A軸運動裝置和C軸運動裝置的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做一個詳細的說明。
[0029] 如圖廣圖3所示的五軸聯(lián)動數(shù)控機床，該機床包括機架1、X軸運動裝置2、Y軸運 動裝置3、Ζ軸運動裝置4、刀具運動裝置5、Α軸運動裝置6和C軸運動裝置7。
[0030] 如圖4所示，所述的機架1包括四根立柱11和七根連接桿12構成，四根連接桿12 設置在四根立柱11的下部，另三根連接桿12設置在四根立柱11的左側、右側和后側的上 方，在左、右兩側的兩根立柱11之間的上、下連接桿12之間還分別設置有加強柱13,兩根加 強柱13之間設置有橫向連接桿14,立柱11與連接桿12之間、連接桿12與加強柱、加強柱 與橫向連接桿14之間分別同設置角碼連接件15相連接。橫向連接桿12的上部設置有防 塵蓋板18,橫向連接桿12的后部設置擋板19,防塵蓋板18和擋板19在機架1的后側形成 控制元器件安裝空間17。所述的四根立柱11、五根連接桿12、加強柱和橫向連接桿12均 采用3030工業(yè)鋁型材。機架1的底部設置有支腳16。采用鋁型材搭建具有鋁型材重量較 輕，可以減輕機體的質(zhì)量，并且易搭建、組裝，搭建后具有一定的穩(wěn)定性和剛度，能夠滿足機 體強度的要求。
[0031] 如圖廣圖3所示，所述的機架1左側和右側上方的連接桿12上分別設置有Y軸 導軌30, Y軸導軌30采用圓形導軌。所述的Y軸運動裝置3包括Y軸機架31、兩根Y軸絲 桿32、Y軸步進電機33和Y軸電機座34, Y軸機架31的下方兩側分別設置有Y軸導軌槽， Y軸導軌槽分別安裝設置在Y軸導軌30上，兩根Y軸絲桿32分別架設在兩根Y軸導軌30 的外側，并在Y軸機架31的兩側分別設置有與Y軸絲桿32相適配的Y軸絲桿滑塊，所述的 Y軸電機座34設置在機架的右側，Y軸步進電機33固定設置在Y軸電機座34上，Y軸步進 電機33的兩端分別設置電機軸，一端的電機軸通過聯(lián)軸器與右側Υ軸絲桿32相連接，另一 端的電機軸連接設有同步齒形帶輪，并在左側的Υ軸絲桿32上設置有同步齒形帶輪，通過 設置同步齒形帶35將兩個同步齒形帶輪相連接。
[0032] 如圖f圖3所示，所述的Υ軸機架31由兩塊三角支撐板311、兩塊龍門底板312、 龍門后擋板313和加強板314構成，兩塊三角支撐板311分別固定設置在龍門后擋板313 的兩側，兩塊龍門底板312分別設置在兩塊三角支撐板311的下部，并且通過所述的加強板 314連接兩塊三角支撐板311以及兩塊龍門底板312 ;上述的結構為動龍門結構可以在提高 加工精度的如提下增加加工的范圍，同時提1?機床的穩(wěn)定性和可罪性。并在兩塊龍門底板 312上分別設置側連接板315,所述的Y軸絲桿滑塊固定設置在側連接板315上。
[0033] 如圖廣圖3所示，所述的Y軸機架31龍門后擋板313上設置有兩根X軸導軌20， X軸導軌20采用圓形導軌。所述的X軸導軌20設置在龍門后擋板313上。所述的X軸運 動裝置2包括X軸固定座21、X軸絲桿22、X軸步進電機23和X軸電機座24，X軸固定座 21的后側設置有兩條X軸導軌20槽，X軸導軌20槽分別安裝設置在X軸導軌20上，X軸 絲桿22架設在Y軸機架31上，并在X軸固定座21上設置有與X軸絲桿22相適配的X軸 絲桿22滑塊，所述的X軸電機座24設置在Y軸機架31的右側，X軸步進電機23固定設置 在X軸電機座24上，X軸步進電機23通過聯(lián)軸器與X軸絲桿22相連接。
[0034] 如圖1、圖2、圖3、圖5所示，所述的X軸固定座21包括后擋板211、上端板212和 下底板213, X軸固定座21的后擋板211上設置有兩根Z軸導軌40, Z軸導軌40采用圓形 導軌。所述的Z軸運動裝置4包括Z軸固定座41、Z軸絲桿42、Z軸步進電機43和Z軸電 機座44, Z軸固定座41的后側設置有兩條Z軸導軌槽，Z軸導軌槽分別安裝設置在Z軸導 軌40上，Z軸絲桿42架設在X軸固定座21上，并在Z軸固定座41上設置有與Z軸絲桿42 相適配的Z軸絲桿滑塊，所述的Z軸電機座44設置在X軸固定座21的上端板212上，Z軸 步進電機43固定設置在Z軸電機座44上，Z軸步進電機43通過聯(lián)軸器與Z軸絲桿42相 連接。
[0035] 如圖1、圖2、圖3、圖5所示，所述的Z軸固定座41包括座板411和電機夾具412， 所述的刀具運動裝置5包括刀具電機51、夾具52和刀具53,電機夾具412固定設置座板 411上，所述的刀具電機51固定設置在電機夾具412上。
[0036] 如圖1、圖2、圖3、圖6所示，所述的A軸運動裝置6設置在機架1的底部，在機架 1底部兩側分別設置有光軸支座62,所述的A軸運動裝置6包括兩塊A軸機架61、光軸63、 翻轉(zhuǎn)固定板64、A軸步進電機65,兩塊A軸機架61架設在機架1的底部左、右兩側，兩塊A 軸機架61上分別設置所述的光軸63,翻轉(zhuǎn)固定板64設置在兩塊A軸機架61中間，所述的 兩根光軸63分別設置在光軸支座62的軸孔內(nèi)；左側的一個光軸63上設置有同步帶輪，所 述的A軸步進電機固定設置在機架1上，A軸步進電機65上設置有同步帶輪，兩個同步帶 輪通過同步帶66相連接。
[0037] 如圖6所示，所述的C軸運動裝置7包括C軸步進電機72、C軸電機座和旋轉(zhuǎn)盤 71，所述的翻轉(zhuǎn)固定板64的中間設置有旋轉(zhuǎn)口 73,旋轉(zhuǎn)盤71活動設置在旋轉(zhuǎn)口 73內(nèi)，C軸 電機座固定設置在翻轉(zhuǎn)固定板64的下方，C軸步進電機72固定在C軸電機座上，C軸步進 電機72與旋轉(zhuǎn)盤71相連接。
【權利要求】
1. 五軸聯(lián)動數(shù)控機床，其特征在于：該機床包括機架、X軸運動裝置、Y軸運動裝置、Z軸 運動裝置、刀具運動裝置、A軸運動裝置和C軸運動裝置；所述的機架上方兩側分別設置有 Y軸導軌，所述的Y軸運動裝置包括Y軸機架、兩根Y軸絲桿、Y軸步進電機和Y軸電機座， Y軸機架的下方兩側分別設置有Y軸導軌槽，Y軸導軌槽分別安裝設置在Y軸導軌上，兩根 Y軸絲桿分別架設在兩根Y軸導軌的外側，并在Y軸機架的兩側分別設置有與Y軸絲桿相適 配的Y軸絲桿滑塊，所述的Y軸電機座設置在機架的右側，Y軸步進電機固定設置在Y軸電 機座上，Y軸步進電機的兩端分別設置電機軸，一端的電機軸通過聯(lián)軸器與右側Y軸絲桿相 連接，另一端的電機軸連接設有同步齒形帶輪，并在左側的Y軸絲桿上設置有同步齒形帶 輪，通過設置同步齒形帶將兩個同步齒形帶輪相連接；所述的Y軸機架上設置有兩根X軸導 軌，所述的X軸運動裝置包括X軸固定座、X軸絲桿、X軸步進電機和X軸電機座，X軸固定 座的后側設置有兩條X軸導軌槽，X軸導軌槽分別安裝設置在X軸導軌上，X軸絲桿架設在 Y軸機架上，并在X軸固定座上設置有與X軸絲桿相適配的X軸絲桿滑塊，所述的X軸電機 座設置在Y軸機架的右側，X軸步進電機固定設置在X軸電機座上，X軸步進電機通過聯(lián)軸 器與X軸絲桿相連接；所述的X軸固定座上設置有兩根Z軸導軌，所述的Z軸運動裝置包括 Z軸固定座、Z軸絲桿、Z軸步進電機和Z軸電機座，Z軸固定座的后側設置有兩條Z軸導軌 槽，Z軸導軌槽分別安裝設置在Z軸導軌上，Z軸絲桿架設在X軸固定座上，并在Z軸固定座 上設置有與Z軸絲桿相適配的Z軸絲桿滑塊，所述的Z軸電機座設置在X軸固定座的上方， Z軸步進電機固定設置在Z軸電機座上，Z軸步進電機通過聯(lián)軸器與Z軸絲桿相連接；所述 的刀具運動裝置包括刀具電機、夾具和刀具，刀具電機固定設置在Z軸固定座上，刀具電機 連接所述的夾具，所述的刀具固定設置在夾具上；所述的A軸運動裝置設置在機架的底部， 在機架底部兩側分別設置有光軸支座，所述的A軸運動裝置包括兩塊A軸機架、光軸、翻轉(zhuǎn) 固定板、A軸步進電機，兩塊A軸機架架設在機架的底部左、右兩側，兩塊A軸機架上分別設 置有光軸，翻轉(zhuǎn)固定板設置在兩塊A軸機架中間，所述的兩根光軸分別設置在光軸支座的 軸孔內(nèi)；左側的一個光軸上設置有同步帶輪，所述的A軸步進電機固定設置在機架上，A軸 步進電機上設置有同步帶輪，兩個同步帶輪通過同步帶相連接；所述的C軸運動裝置包括C 軸步進電機、C軸電機座和旋轉(zhuǎn)盤，所述的翻轉(zhuǎn)固定板的中間設置有旋轉(zhuǎn)口，旋轉(zhuǎn)盤活動設 置在旋轉(zhuǎn)口內(nèi)，C軸電機座固定設置在翻轉(zhuǎn)固定板的下方，C軸步進電機固定在C軸電機座 上，C軸步進電機與旋轉(zhuǎn)盤相連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的五軸聯(lián)動數(shù)控機床，其特征在于：機架包括四根立柱和七根 連接桿構成，四根連接桿設置在四根立柱的下部，另三根連接桿設置在四根立柱的左側、右 側和后側的上方，在左、右兩側的兩根立柱之間的上、下連接桿之間還分別設置有加強柱， 兩根加強柱之間設置有橫向連接桿，立柱與連接桿之間、連接桿與加強柱、加強柱與橫向連 接桿之間分別同設置角碼連接件相連接；所述的Y軸導軌分別設置在左側和右側上方的連 接桿上。
3. 根據(jù)權利要求2所述的五軸聯(lián)動數(shù)控機床，其特征在于：橫向連接桿的上部設置有 防塵蓋板，橫向連接桿的后部設置擋板，防塵蓋板和擋板在機架的后側形成控制元器件安 裝空間。
4. 根據(jù)權利要求2所述的五軸聯(lián)動數(shù)控機床，其特征在于：四根立柱、五根連接桿、力口 強柱和橫向連接桿均采用3030工業(yè)鋁型材。
5. 根據(jù)權利要求1所述的五軸聯(lián)動數(shù)控機床，其特征在于：Y軸機架由兩塊三角支撐 板、兩塊龍門底板、龍門后擋板和加強板構成，兩塊三角支撐板分別固定設置在龍門后擋板 的兩側，兩塊龍門底板分別設置在兩塊三角支撐板的下部，并且通過所述的加強板連接兩 塊三角支撐板以及兩塊龍門底板；所述的X軸導軌設置在龍門后擋板上。
6. 根據(jù)權利要求5所述的五軸聯(lián)動數(shù)控機床，其特征在于：兩塊龍門底板上分別設置 側連接板，所述的Υ軸絲桿滑塊固定設置在側連接板上。
7. 根據(jù)權利要求1所述的五軸聯(lián)動數(shù)控機床，其特征在于：Χ軸固定座包括后擋板、上 端板和下底板，所述的兩根Ζ軸導軌固定設置在后擋板上，Ζ軸電機座固定設置在上端板 上。
8. 根據(jù)權利要求1所述的五軸聯(lián)動數(shù)控機床，其特征在于：Ζ軸固定座包括座板和電機 夾具，電機夾具固定設置座板上，所述的刀具電機固定設置在電機夾具上。
9. 根據(jù)權利要求1所述的五軸聯(lián)動數(shù)控機床，其特征在于：Χ軸導軌、Υ軸導軌、Ζ軸導 軌均采用圓形導軌。
10. 根據(jù)權利要求1所述的五軸聯(lián)動數(shù)控機床，其特征在于：機架的底部設置有支腳。
【文檔編號】B23Q5/40GK203900891SQ201420311966
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權日:2014年6月11日
【發(fā)明者】李軍強, 王勇, 夏煒康, 唐凱軍, 李曉天 申請人:浙江理工大學