一种应用于金属异构件精密研磨的
α
型五轴同动数控机床
技术领域
1.本实用新型涉及数控机床技术领域，特别涉及一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床。
背景技术：2.近年来，五轴加工中心以其高精度、高刚性、高效率、五轴联动等特点在航空航天、国防军工等高端行业领域应用越来越多，主要用来加工具有复杂型面的高精度零件。五轴加工中心可在三轴联动的标准型加工中心的基础上，在主轴或工作台上增加两个联动的回转轴加以实现。目前，传统的研磨工序以人工打磨为主，人工打磨存在良品率低下、产品一致性低、加工品质不可控等技术上的主要问题。
技术实现要素：3.针对背景技术中所存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，该数控机床可代替传统的人工研磨方式，自动化程度高，大大节省了人工成本。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
5.一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，包括底座、设在所述底座侧边的上下料台、设在所述底座上的三轴移动模组、安装在所述三轴移动模组上的五轴双摆头装置以及固定在所述底座上方的研磨装置。所述的三轴移动模组包括x轴移动模组、设在所述x轴移动模组上的y轴移动模组以及设在所述y轴移动模组上的z轴移动模组，所述的五轴双摆头装置安装在所述z轴移动模组上。所述的研磨装置与所述三轴移动模组相对设置。
6.进一步地，所述的研磨装置包括两轮砂带机和模数不同的两台四轮砂带机，两台四轮砂带机和两轮砂带机在所述底座上方呈品字型排布。
7.进一步地，为了方便研磨屑的收集，所述底座在所述研磨装置的下方以及所述x轴移动模组的后方分别开设有集尘孔，所述底座底部在所述集尘孔的下方设有集尘抽屉。
8.优选地，为了更好地实现定位，还包括固定在所述底座上并用于定位的测头，所述的测头通过支架固定在所述上下料台侧边。
9.进一步地，所述的五轴双摆头装置包括支撑架、第一驱动源、承载架、第二驱动源和夹具机构，所述的第一驱动源固定在所述支撑架一侧，所述的承载架与所述第一驱动源的输出端相连并可在其驱动下作摆动动作，所述的第二驱动源固定在所述承载架顶部，所述的夹具机构与所述第二驱动源的输出端相连并可在其驱动下旋转。
10.其中，所述的夹具机构包括法兰盘、固定在所述法兰盘底部的连接板、固定在所述连接板底部的伸缩气缸以及与所述伸缩气缸的输出端相连并用于抓拿工件的抓拿组件。
11.进一步地，所述的抓拿组件包括固定在所述连接板底部两侧的两支承板、固定在两支承板底部的托板、固定在所述托板底部的套筒、活动安装在所述套筒内部的光轴、用于
驱动所述光轴上下移动的杠杆以及固定在所述光轴底部的胀套。所述光轴的顶部固定连接有一支点座，所述托板的顶部在所述支点座和伸缩气缸之间固设有一杠杆座。所述杠杆的一端与所述支点座相铰接，另一端与所述伸缩气缸的输出端相铰接，所述杠杆的中部与所述杠杆座相铰接。
12.进一步地，所述的第一驱动源包括第一伺服电机以及与所述第一伺服电机的输出端相连的第一减速器，所述的第一伺服电机为永磁同步伺服电机，所述的第一减速器为rv减速器。
13.进一步地，所述的第二驱动源包括第二伺服电机以及与所述第二伺服电机的输出端相连的第二减速器，所述的第二伺服电机为永磁同步伺服电机，所述的第二减速器为中空旋转平台。
14.优选地，所述承载架与所述夹具机构在竖直方向不同轴。
15.本实用新型具有如下有益效果：
16.1、采用自动研磨代替传统的人工研磨，研磨效率高，良品率高，产品一致性好，自动化程度高，研磨精度高，大大提升了研磨品质，降低了人工成本；
17.2、采用双摆头装置加三轴移动模组的传动方式，规避了关节式机械手由于自身刚性较弱，有一定的机械公差无法避免带来的缺陷，具有刚性高、机械精度高的特点，并且可以搭配数控系统来实现误差补偿，从而提升了加工的精度；
18.3、通过设置集尘孔和集尘抽屉，可以很方便地在不停机的情况下实现研磨屑的收集，防止研磨屑残留在底座表面造成设备损坏；
19.4、通过设置五轴双摆头装置，能够实现钛合金等难加工材料复杂型面零件的加工，还可根据不同的加工零件来制定不同的夹治具更换加工，极大化地满足了客制化要求；
20.5、第一减速器采用rv减速器，相比较于普通的行星减速器，rv减速器的传动比范围大，扭转刚度大，传动效率高，单位体积的承载能力大的优点，占用空间更小，更能满足对功能实现的要求；第二减速器采用中空旋转平台，方便夹具机构的气管的连接，极大节省了气管的长度，节省整个摆头所占空间；第一伺服电机和第二伺服电机均采用高精度高响应特性的永磁同步电机，该电机转矩与惯量比最优，使其能获得最佳的动态性能，上述的伺服电机优点确保了整个摆头机构的功能性的完整；
21.6、承载架与夹具机构在竖直方向不同轴，通过这样不同心的设计，使工件在加工的过程中规避了与承载架的干涉，使摆头在工作过程中能运动更大的幅度。
附图说明
22.图1为本实用新型的立体结构示意图。
23.图2为图1的俯视图。
24.图3为五轴双摆头装置的立体结构示意图。
25.图4为五轴双摆头装置另一角度的立体结构示意图。
26.图5为五轴双摆头装置的零件爆炸图。
27.主要组件符号说明：1、底座；10、集尘孔；100、集尘抽屉；2、上下料台；3、三轴移动模组；31、x轴移动模组；32、y轴移动模组；33、z轴移动模组；4、五轴双摆头装置；401、支点座；402、杠杆座；41、支撑架；42、第一驱动源；421、第一伺服电机；422、第一减速器；43、承载
架；44、第二驱动源；441、第二伺服电机；442、第二减速器；451、法兰盘；452、连接板；453、伸缩气缸；454、支承板；455、托板；456、套筒；457、光轴；458、杠杆；459、胀套；5、研磨装置；51、两轮砂带机；52、四轮砂带机；6、测头；60、支架。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。
29.如图1-5所示，一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，包括底座1、设在底座1侧边的上下料台2、设在底座1上的三轴移动模组3、安装在三轴移动模组3上的五轴双摆头装置4、固定在底座1上方的研磨装置5以及固定在底座1上并用于定位的测头6。三轴移动模组3包括x轴移动模组31、设在x轴移动模组31上的y轴移动模组32以及设在y轴移动模组32上的z轴移动模组33，五轴双摆头装置4安装在z轴移动模组33上。位于机床整机后端的三轴移动模组3摆放位置分别和底座1边缘相距一定距离，避免电机与外防护钣金的干涉。研磨装置5与三轴移动模组3相对设置。测头6通过支架60固定在上下料台2侧边。
30.研磨装置5包括两轮砂带机51和模数不同的两台四轮砂带机52，两台四轮砂带机52和两轮砂带机51在底座1上方呈品字型排布。砂带机两两之间相距的距离固定，合理规避了加工过程中的干涉，最大化的节约了机床内部空间。底座1在研磨装置5的下方以及x轴移动模组31的后方分别开设有集尘孔10，底座1底部在集尘孔10的下方设有集尘抽屉100。
31.五轴双摆头装置4包括支撑架41、第一驱动源42、承载架43、第二驱动源44和夹具机构。第一驱动源42固定在支撑架41一侧，承载架43与第一驱动源42的输出端相连并可在其驱动下作摆动动作。第二驱动源44固定在承载架43顶部，夹具机构与第二驱动源42的输出端相连并可在其驱动下旋转。优选地，承载架43与夹具机构在竖直方向不同轴。
32.夹具机构包括法兰盘451、固定在法兰盘451底部的连接板452、固定在连接板452底部的伸缩气缸453以及与伸缩气缸453的输出端相连并用于抓拿工件的抓拿组件。抓拿组件包括固定在连接板452底部两侧的两块支承板454、固定在两块支承板454底部的托板455、固定在托板455底部的套筒456、活动安装在套筒456内部的光轴457、用于驱动光轴457上下移动的杠杆458以及固定在光轴457底部的胀套459。光轴457的顶部固定连接有一支点座401，托板455的顶部在支点座401和伸缩气缸453之间固设有一杠杆座402，杠杆458的一端与支点座401相铰接，另一端与伸缩气缸453的输出端相铰接，杠杆458的中部与杠杆座402相铰接。
33.第一驱动源42包括第一伺服电机421以及与第一伺服电机421的输出端相连的第一减速器422。优选地，第一伺服电机421为永磁同步伺服电机，第一减速器422为rv减速器。
34.第二驱动源44包括第二伺服电机441以及与第二伺服电机441的输出端相连的第二减速器442。优选地，第二伺服电机441为永磁同步伺服电机，第二减速器442为中空旋转平台。
35.第一伺服电机421和第二伺服电机441均使用独特的弱磁设计，使其在高转速时仍能输出极高的转矩，凭借电机编码器的高分辨率以及高精度的轴-法兰式安装，可获得极佳的电机精度；编码器与电机轴机械解耦，大大提高了耐用性，其防护等级为ip65，可是适应于各种研磨环境。
36.本实用新型的工作原理为：双摆头装置4通过三轴移动模组3运动到上下料台2处，
夹具机构抓取上下料台2上的工件，通过测头6进行定位，三轴移动模组3运动到研磨装置5处，将工件分别与装有不同模数的四轮砂带机52与两轮砂带机51进行研磨，研磨后产生的废屑通过集尘孔10回收到集尘抽屉100中。研磨结束后，双摆头装置4再将研磨后的工件放回上下料盘2中，进行下一个工件的研磨。
37.双摆头装置4的工作原理为：摆动体绕水平轴线顺时针旋转为第一伺服电机421正转，逆时针旋转为第一伺服电机421反转；绕竖直轴线顺时针旋转称为第二伺服电机441正转，逆时针旋转称为第二伺服电机441反转。工作时，第一伺服电机421通过第一减速器422带动整个承载架43摆动，第二伺服电机441通过第二减速器442带动整个夹具机构运动，夹具内部通过外置气管将气体输送到伸缩气缸453中，通过伸缩气缸453推拉带动夹具内的杠杆458连接光轴457，使得胀套459收缩，实现摆头抓拿工件的功能。
38.本实用新型的控制模式采用的是数控系统控制模式，其高效精密补偿轴向定位误差；高精密数控插补控制方式，具有实现精度、速度可编程指定，具有灵活高效性；该控制模式兼容g代码编程，使得整个控制模式方便快捷，且具有普遍推广性；控制系统和应用软件为申请人自主研发的micos系统。micos系统具有客制化功能，能够满足精密研磨加工行业人性化操作要求；具有让用户像使用手机app一样可以操作机台的特点；可实现智能化生产管理、远程监控等未来智能制造的需求。
39.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
技术特征：1.一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，其特征在于：包括底座、设在所述底座侧边的上下料台、设在所述底座上的三轴移动模组、安装在所述三轴移动模组上的五轴双摆头装置以及固定在所述底座上方的研磨装置，所述的三轴移动模组包括x轴移动模组、设在所述x轴移动模组上的y轴移动模组以及设在所述y轴移动模组上的z轴移动模组，所述的五轴双摆头装置安装在所述z轴移动模组上，所述的研磨装置与所述三轴移动模组相对设置。2.如权利要求1所述的一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，其特征在于：所述的研磨装置包括两轮砂带机和模数不同的两台四轮砂带机，两台四轮砂带机和两轮砂带机在所述底座上方呈品字型排布。3.如权利要求1所述的一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，其特征在于：所述底座在所述研磨装置的下方以及所述x轴移动模组的后方分别开设有集尘孔，所述底座底部在所述集尘孔的下方设有集尘抽屉。4.如权利要求1所述的一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，其特征在于：还包括固定在所述底座上并用于定位的测头，所述的测头通过支架固定在所述上下料台侧边。5.如权利要求1所述的一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，其特征在于：所述的五轴双摆头装置包括支撑架、第一驱动源、承载架、第二驱动源和夹具机构，所述的第一驱动源固定在所述支撑架一侧，所述的承载架与所述第一驱动源的输出端相连并可在其驱动下作摆动动作，所述的第二驱动源固定在所述承载架顶部，所述的夹具机构与所述第二驱动源的输出端相连并可在其驱动下旋转。6.如权利要求5所述的一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，其特征在于：所述的夹具机构包括法兰盘、固定在所述法兰盘底部的连接板、固定在所述连接板底部的伸缩气缸以及与所述伸缩气缸的输出端相连并用于抓拿工件的抓拿组件。7.如权利要求6所述的一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，其特征在于：所述的抓拿组件包括固定在所述连接板底部两侧的两支承板、固定在两支承板底部的托板、固定在所述托板底部的套筒、活动安装在所述套筒内部的光轴、用于驱动所述光轴上下移动的杠杆以及固定在所述光轴底部的胀套，所述光轴的顶部固定连接有一支点座，所述托板的顶部在所述支点座和伸缩气缸之间固设有一杠杆座，所述杠杆的一端与所述支点座相铰接，另一端与所述伸缩气缸的输出端相铰接，所述杠杆的中部与所述杠杆座相铰接。8.如权利要求5所述的一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，其特征在于：所述的第一驱动源包括第一伺服电机以及与所述第一伺服电机的输出端相连的第一减速器，所述的第一伺服电机为永磁同步伺服电机，所述的第一减速器为rv减速器。9.如权利要求5所述的一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，其特征在于：所述的第二驱动源包括第二伺服电机以及与所述第二伺服电机的输出端相连的第二减速器，所述的第二伺服电机为永磁同步伺服电机，所述的第二减速器为中空旋转平台。10.如权利要求5所述的一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，其特征在于：所述承载架与所述夹具机构在竖直方向不同轴。
技术总结本实用新型公开了一种应用于金属异构件精密研磨的α型五轴同动数控机床，包括底座、设在底座侧边的上下料台、设在底座上的三轴移动模组、安装在三轴移动模组上的五轴双摆头装置以及固定在底座上方的研磨装置；三轴移动模组包括X轴移动模组、设在X轴移动模组上的Y轴移动模组以及设在Y轴移动模组上的Z轴移动模组，五轴双摆头装置安装在Z轴移动模组上；研磨装置与三轴移动模组相对设置。相比于传统的人工研磨方式，本实用新型能够实现工件的自动研磨，研磨效率高，良品率高，产品一致性好，自动化程度高，研磨精度高，大大提升了研磨品质，降低了人工成本。低了人工成本。低了人工成本。
技术研发人员：赵瑞兴
受保护的技术使用者：厦门鼎运智能股份有限公司
技术研发日：2022.05.26
技术公布日：2022/12/16
