新型變輸入可重構(gòu)機(jī)械式牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)械制造領(lǐng)域，特別涉及一種新型變輸入可重構(gòu)機(jī)械式牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
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[0002]牛頭刨床可應(yīng)用于水平面、垂直面、斜面、直槽、V型槽、燕尾槽及直母線(xiàn)成型面等面的刨削加工，因此在機(jī)械制造領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用。為了提高加工表面的質(zhì)量，要求滑枕應(yīng)為勻速運(yùn)動(dòng)，但機(jī)械式牛頭刨床的主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般采用擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和擺桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成的組合機(jī)構(gòu)，刨刀刨削加工時(shí)的主運(yùn)動(dòng)為非勻速運(yùn)動(dòng)，為進(jìn)一步提高加工質(zhì)量帶來(lái)了困難。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越希望現(xiàn)代機(jī)器能夠根據(jù)不同的工作任務(wù)需求具有不同的工作方式，即希望機(jī)器能“一機(jī)多用”，希望機(jī)器具有柔性、可控性和智能性。機(jī)械式牛頭刨床主要用于加工中、小零件，在加工中型零件和加工小型零件時(shí)，所需要的工作功率和工作行程是不同的。顯然，在加工小型零件時(shí)，所需要的加工作業(yè)功率和工作行程都是相對(duì)較小的，而如果刨床不具備“柔性”，依然采用加工中型零件的工作模式來(lái)完成加工小型零件的作業(yè)任務(wù)，顯然是不經(jīng)濟(jì)的。
[0004]因此人們希望刨床能夠具有可控性、使作業(yè)速度滿(mǎn)足勻速要求；希望刨床能夠具有柔性、能根據(jù)加工作業(yè)任務(wù)的不同，變換工作模式，實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)；希望刨床具有智能，能根據(jù)不同加工工藝和參數(shù)要求，編程控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種新型變輸入可重構(gòu)機(jī)械式牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有可控性、柔性化、智能化的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的方案是:一種新型變輸入可重構(gòu)機(jī)械式牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有三種可選的工作模式，即根據(jù)不同加工作業(yè)任務(wù)具有三種不同的機(jī)構(gòu)構(gòu)型，且可在三種工作模式間方便的自動(dòng)切換，具有可重構(gòu)性。
[0007]第一種工作模式，可以滿(mǎn)足中等零件的加工作業(yè)任務(wù)，第一種機(jī)構(gòu)構(gòu)型為:牛頭刨床的滑枕通過(guò)一個(gè)連桿與一個(gè)平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)相連接。平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)具有五根長(zhǎng)度相等的連桿，各桿間都通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接。所述平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)由三個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中兩臺(tái)伺服電機(jī)布置在與機(jī)架相連的轉(zhuǎn)動(dòng)副處，另外一臺(tái)伺服電機(jī)布置在接近機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)副處。利用平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)將三個(gè)伺服電機(jī)的輸入傳遞、合成并轉(zhuǎn)化為末端滑枕的單一大功率輸出，可滿(mǎn)足中型零件的刨削加工作業(yè)需要。由于平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)本身具有機(jī)械協(xié)調(diào)功能，可消除三組伺服電機(jī)輸入誤差引起的運(yùn)動(dòng)干涉，降低控制難度。
[0008]第二種工作模式，可以滿(mǎn)足中小型零件的加工作業(yè)任務(wù)，第二種機(jī)構(gòu)構(gòu)型為:新型變輸入可重構(gòu)機(jī)械式牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)切換為第二種工作模式，這時(shí)滑枕通過(guò)一個(gè)連桿與一個(gè)平面二自由度五桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)相連接，即平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)切換為平面二自由度五桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)。平面五桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，各桿之間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接。這時(shí)機(jī)構(gòu)整體為二自由度機(jī)構(gòu)，所述平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)的一個(gè)位于機(jī)架處的伺服電機(jī)被鎖死，只有二臺(tái)伺服電機(jī)工作，用于完成中小功率的加工作業(yè)任務(wù)。利用平面二自由度五桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)將二個(gè)伺服電機(jī)的輸入傳遞、合成并轉(zhuǎn)化為末端滑枕的單一較大功率輸出，可滿(mǎn)足中小型零件的刨削加工作業(yè)需要。由于平面二自由度五桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)本身具有機(jī)械協(xié)調(diào)功能，可消除二組伺服電機(jī)輸入誤差引起的運(yùn)動(dòng)干涉，降低控制難度。
[0009]第三種工作模式，可以滿(mǎn)足小型零件的加工作業(yè)任務(wù)，第三種機(jī)構(gòu)構(gòu)型為:新型變輸入可重構(gòu)機(jī)械式牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)切換為第三種工作模式，這時(shí)滑枕通過(guò)一個(gè)連桿與一個(gè)單自由度平面四桿機(jī)構(gòu)相連接，即平面二自由度五桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)切換為單自由度平面四桿機(jī)構(gòu)。這時(shí)機(jī)構(gòu)整體為單自由度機(jī)構(gòu)，所述平面六桿單閉環(huán)機(jī)構(gòu)的二臺(tái)伺服電機(jī)被鎖死，只有一臺(tái)伺服電機(jī)工作，用于完成小功率的加工作業(yè)任務(wù)。
[0010]以上三種工作模式均采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因伺服電機(jī)具有可控性，通過(guò)合理的控制可以滿(mǎn)足滑枕的勻速運(yùn)動(dòng)作業(yè)需求；因伺服電機(jī)具有可控性，通過(guò)編程控制，可以滿(mǎn)足不同加工工藝和加工參數(shù)要求；因平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)和平面二自由度五桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有機(jī)械協(xié)調(diào)功能，可將多組伺服電機(jī)的輸入進(jìn)行合成，將小功率輸入合成為大功率輸出，且可避免輸入誤差引起的運(yùn)動(dòng)干涉；因平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)和平面二自由度五桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有可重構(gòu)特性，可實(shí)現(xiàn)牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)不同刨削加工作業(yè)需求，在不同工作模式間自動(dòng)切換，具有柔性。
[0011]綜上，所述新型變輸入可重構(gòu)機(jī)械式牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)采用伺服電機(jī)控制、通過(guò)采用可重構(gòu)平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)，滿(mǎn)足了滑枕勻速運(yùn)動(dòng)作業(yè)需求、使機(jī)械式牛頭刨床的主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有了柔性、可控性和智能性。
【附圖說(shuō)明】
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[0012]圖1為新型變輸入可重構(gòu)機(jī)械式牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)第一種工作模式的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0013]圖2為新型變輸入可重構(gòu)機(jī)械式牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)第二種工作模式的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0014]圖3為新型變輸入機(jī)械式可重構(gòu)牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)第三種工作模式的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0015]圖1、圖2和圖3中，I為機(jī)架，2-7為連桿，8-12及14為轉(zhuǎn)動(dòng)副，13為滑枕?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0016]以下結(jié)合附圖1、附圖2和附圖3所示之實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述:
[0017]如圖1所示實(shí)施例中:新型變輸入可重構(gòu)機(jī)械式牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作在第一種工作模式，刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑枕13通過(guò)桿7與一平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)相連，所述滑枕13為機(jī)構(gòu)整體的末端輸出構(gòu)件。所述平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)含有五個(gè)長(zhǎng)度相等的連桿，桿2與機(jī)架I通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副8相連接、桿3與桿2通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副12相連接、桿4與桿3通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副11相連接、桿5和桿4通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)10相連接、桿6和桿5通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副9相連接、桿6和機(jī)架I通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副8相連接。平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副11與桿7相連接，桿7通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副14與滑枕13相連接，滑枕13與機(jī)架I為移動(dòng)副連接。所述平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)由三組伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中兩組伺服電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)副8處，分別驅(qū)動(dòng)連桿2和6，另外一組伺服電機(jī)可選擇安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)副9處。所述平面三自由度單閉環(huán)機(jī)構(gòu)將所述三組伺服電機(jī)的輸入傳遞、合成并轉(zhuǎn)化為滑枕13的大功率單一輸出，實(shí)現(xiàn)大功率刨削加工作業(yè)任務(wù)，可用于刨削加工中型零