双直驱摇篮转台五轴立式加工装置的制作方法

专利2026-05-15  8


本技术属于机械设备,涉及一种双直驱摇篮转台五轴立式加工装置。


背景技术:

1、五轴立式加工装置是非常重要的关键基础加工设备,能够加工一般三轴数控机床所不能加工或很难一次装夹完成加工的零件(具有连续、平滑的自由曲面),如航空发动机和汽轮机的叶片,舰艇用的螺旋推进器,以及许多具有特殊曲面和复杂型腔、孔位的壳体或模具。

2、现有五轴立式加工装置的不足是,1)摇篮转台是作为一个整体部件安装在床身上,与床身的结合刚度不够牢靠;2)a轴采用单驱形式,摇篮跨度较小时,还可以满足要求,但是涉及到大输出扭矩、大跨度场合时,单驱就会出现机械变形和动态响应不足的问题;3)直线轴的传动形式采用精密级滚珠丝杠,但是没有采用中空冷却的设置,在高加速运动时容易出现丝杠热伸长,对直线轴的定位精度和重复定位精度有不小的影响;4)y轴的支撑为双导轨四滑块结构,这种方式对于大跨度横梁来说,支撑刚度相对较差,难以满足技术要求。

3、因此,亟需研制一种新的五轴立式加工装置结构,克服前述的不足,满足精密加工的技术要求。


技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,解决了现有技术中存在的刚度不够,容易出现机械变形和动态响应不足,导致加工精度难以满足要求的问题。

2、本实用新型所采用的技术方案是,一种双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,包括墙式床身,墙式床身的纵向两边分别设置有一道墙柱,该两道墙柱之间靠前部安装有ac摇篮转台,该两道墙柱顶部横跨滑动安装有横梁;在紧邻墙式床身中后部的支撑柱上设置有y轴丝杠座,y轴丝杠座上表面及两墙柱顶部安装有y轴移动机构;横梁与y轴移动机构传动连接;横梁中悬挂有滑座,滑座与x轴移动机构传动连接;滑座上固定安装有z轴移动机构,z轴移动机构与滑枕传动连接,滑枕下端固定安装有电主轴,电主轴的前端安装有刀具。

3、本实用新型的双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,其特征还在于:

4、ac摇篮转台的结构是,包括摇篮,摇篮中部的圆台上设置有c轴旋转机构,摇篮的两侧分别设置有一个上翘的悬臂,其中一个悬臂与a轴旋转机构一驱动连接,另一个悬臂与a轴旋转机构二驱动连接;c轴旋转机构顶部设置有工作台,工作台面上开有t型槽。

5、a轴旋转机构一与墙式床身同一侧的墙柱开孔为紧间隙配合,端面法兰定位,通过螺钉固定;a轴旋转机构二与墙式床身同一侧的墙柱开孔为紧间隙配合,端面法兰定位,通过螺钉固定。

6、y轴移动机构的结构是,包括y轴伺服电机、y轴导轨、y轴中空丝杠、y轴电机端轴承支撑座、y轴丝杠尾端轴承支撑座;y轴导轨由两边对称布置的四条导轨组成,其中,y轴左前导轨和y轴右前导轨分别设置在两道墙柱的顶部,y轴左后导轨和y轴右后导轨分别设置在y轴丝杠座的上表面;在y轴丝杠座尾端固定安装有y轴伺服电机,y轴伺服电机的输出轴与y轴中空丝杠传动连接,y轴中空丝杠的丝杠螺母与横梁的螺母安装座螺纹套接。

7、y轴左前导轨为基准导轨,y轴左后导轨、y轴右后导轨、y轴右前导轨为非基准导轨;横梁通过靠肩与y轴左前导轨中的滑块固定连接,然后通过螺钉固定在其他三条导轨中的各个滑块上。

8、x轴移动机构的结构是,包括x轴伺服电机、x轴导轨、x轴中空丝杠、x轴电机端轴承支撑座、x轴丝杠尾端轴承支撑座;x轴导轨由x轴上导轨和x轴下导轨组成,x轴上导轨和x轴下导轨分别上下挂壁在横梁向前的开口槽中;x轴伺服电机固定安装在横梁的开口槽一端,x轴伺服电机的输出轴与x轴中空丝杠传动连接,x轴中空丝杠的丝杠螺母与滑座的螺母安装座螺纹套接。

9、x轴下导轨为基准导轨,x轴上导轨为非基准导轨;滑座通过靠肩与x轴下导轨上的滑块固定连接,再通过螺钉固定在x轴上导轨中的滑块上。

10、z轴移动机构的结构是,包括z轴伺服电机、z轴导轨、z轴中空丝杠、z轴丝杠尾端轴承支撑座;z轴导轨由竖直对称布置的z轴左导轨、z轴右导轨组成,z轴左导轨和z轴右导轨的导轨固定在滑枕上,滑座上固定安装有z轴伺服电机,z轴伺服电机的输出轴与z轴中空丝杠传动连接,z轴中空丝杠的丝杠螺母与滑枕的螺母安装座螺纹套接。

11、z轴左导轨为基准导轨,z轴右导轨为非基准导轨,z轴左导轨的滑块通过靠肩与滑座固定连接,滑座再通过螺钉固定在z轴右导轨中的滑块上。

12、本实用新型的有益效果是,1)整机结构刚度更优,直线轴高速运动的定位精度和重复定位精度更高;2)ac摇篮转台的两侧a轴与床身采用轴孔配合定位,然后通过端面螺钉固定,与床身结合性好,明显提高了整机刚度;3)直线轴移动机构均采用中空丝杠油冷,丝杠两端固定安装,通过预拉伸消除工作过程中的丝杠热膨胀应力影响,明显提高了直线轴的定位精度和重复定位精度;4)横梁采取四导轨单滑块、两侧对称布置的支撑方式,显著增加了支撑刚度,降低横梁挠度,从而提高整机的装配精度,整体上提高了产品加工的精度。



技术特征:

1.一种双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,其特征在于:包括墙式床身(1),墙式床身(1)的纵向两边分别设置有一道墙柱,该两道墙柱之间靠前部安装有ac摇篮转台(3),该两道墙柱顶部横跨滑动安装有横梁(5);在紧邻墙式床身(1)中后部的支撑柱(12)上设置有y轴丝杠座(2),y轴丝杠座(2)上表面及两墙柱顶部安装有y轴移动机构(4);横梁(5)与y轴移动机构(4)传动连接;横梁(5)中悬挂有滑座(7),滑座(7)与x轴移动机构(6)传动连接;滑座(7)上固定安装有z轴移动机构(8),z轴移动机构(8)与滑枕(9)传动连接,滑枕(9)下端固定安装有电主轴(10),电主轴(10)的前端安装有刀具。

2.根据权利要求1所述的双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,其特征在于:所述的ac摇篮转台(3)的结构是,包括摇篮(33),摇篮(33)中部的圆台上设置有c轴旋转机构(34),摇篮(33)的两侧分别设置有一个上翘的悬臂,其中一个悬臂与a轴旋转机构一(31)驱动连接,另一个悬臂与a轴旋转机构二(32)驱动连接;c轴旋转机构(34)顶部设置有工作台,工作台面上开有t型槽。

3.根据权利要求2所述的双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,其特征在于:所述的a轴旋转机构一(31)与墙式床身(1)同一侧的墙柱开孔为紧间隙配合,端面法兰定位,通过螺钉固定;a轴旋转机构二(32)与墙式床身(1)同一侧的墙柱开孔为紧间隙配合,端面法兰定位,通过螺钉固定。

4.根据权利要求1所述的双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,其特征在于:所述的y轴移动机构(4)的结构是,包括y轴伺服电机(41)、y轴导轨(42)、y轴中空丝杠(43)、y轴电机端轴承支撑座(44)、y轴丝杠尾端轴承支撑座(45);y轴导轨(42)由两边对称布置的四条导轨组成,其中,y轴左前导轨(421)和y轴右前导轨(424)分别设置在两道墙柱的顶部,y轴左后导轨(422)和y轴右后导轨(423)分别设置在y轴丝杠座(2)的上表面,在y轴丝杠座(2)尾端固定安装有y轴伺服电机(41),y轴伺服电机(41)的输出轴与y轴中空丝杠(43)传动连接,y轴中空丝杠(43)的丝杠螺母与横梁(5)的螺母安装座螺纹套接。

5.根据权利要求4所述的双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,其特征在于:所述的y轴左前导轨(421)为基准导轨,y轴左后导轨(422)、y轴右后导轨(423)、y轴右前导轨(424)为非基准导轨;横梁(5)通过靠肩与y轴左前导轨(421)中的滑块固定连接,然后通过螺钉固定在其他三条导轨中的各个滑块上。

6.根据权利要求1所述的双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,其特征在于:所述的x轴移动机构(6)的结构是,包括x轴伺服电机(61)、x轴导轨(62)、x轴中空丝杠(63)、x轴电机端轴承支撑座(64)、x轴丝杠尾端轴承支撑座(65);x轴导轨(62)由x轴上导轨(621)和x轴下导轨(622)组成,x轴上导轨(621)和x轴下导轨(622)分别上下挂壁在横梁(5)向前的开口槽中,x轴伺服电机(61)固定安装在横梁(5)的开口槽一端,x轴伺服电机(61)的输出轴与x轴中空丝杠(63)传动连接,x轴中空丝杠(63)的丝杠螺母与滑座(7)的螺母安装座螺纹套接。

7.根据权利要求6所述的双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,其特征在于:所述的x轴下导轨(622)为基准导轨,x轴上导轨(621)为非基准导轨;滑座(7)通过靠肩与x轴下导轨(622)上的滑块固定连接,再通过螺钉固定在x轴上导轨(621)中的滑块上。

8.根据权利要求1所述的双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,其特征在于:所述的z轴移动机构(8)的结构是,包括z轴伺服电机(81)、z轴导轨(82)、z轴中空丝杠(83)、z轴丝杠尾端轴承支撑座(84);z轴导轨(82)由竖直对称布置的z轴左导轨(821)、z轴右导轨(822)组成,z轴左导轨(821)和z轴右导轨(822)的导轨固定在滑枕(9)上,滑座(7)上固定安装有z轴伺服电机(81),z轴伺服电机(81)的输出轴与z轴中空丝杠(83)传动连接,z轴中空丝杠(83)的丝杠螺母与滑枕(9)的螺母安装座螺纹套接。

9.根据权利要求8所述的双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,其特征在于:所述的z轴左导轨(821)为基准导轨,z轴右导轨(822)为非基准导轨,z轴左导轨(821)的滑块通过靠肩与滑座(7)固定连接,滑座(7)再通过螺钉固定在z轴右导轨(822)中的滑块上。


技术总结
本技术公开了一种双直驱摇篮转台五轴立式加工装置,包括墙式床身,墙式床身的纵向两边分别设有墙柱,两墙柱之间靠前部安装有AC摇篮转台,两墙柱顶部之间滑动安装有横梁;在墙式床身后方设置有Y轴丝杠座,Y轴丝杠座上表面及两墙柱顶部安装有Y轴移动机构;横梁与Y轴移动机构传动连接;横梁中悬挂有滑座,滑座与X轴移动机构传动连接;滑座上固定安装有Z轴移动机构,Z轴移动机构与滑枕传动连接,滑枕下端固定安装有主电机,主电机向下与电主轴传动连接。本技术的加工装置,整机结构刚度更优,直线轴高速运动的定位精度和重复定位精度更高,整体上提高了产品加工的精度。

技术研发人员:马伟光,谢晶晶,刘耀,李瑞亮,邵丁,王绍臣,张海亮,陈建芳,杨春兰,李伟杰
受保护的技术使用者:秦川集团(西安)技术研究院有限公司
技术研发日:20231124
技术公布日:2024/7/25
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