转动机构及其磨床制造技术

一种转动机构，包括基座、第二旋转机构和第三旋转机构。第二旋转机构设置于基座上，并绕第二旋转轴旋转。第三旋转机构设置于第二旋转机构上，并绕第三旋转轴旋转。在以XYZ坐标系构建的空间中，第三旋转轴同时与X轴、Y轴和Z轴非正交，且与第二旋转轴不共面。本实用新型专利技术的转动机构，利用倾斜旋转轴和垂直旋转轴各自的轴线不相面的特点，当机床分别使用两个不同刀具主轴加工时，在机床行程及占地面积不变的情况下可以获得更大的加工范围(即X轴及Y轴方向)，效果等同于增加了机床的纵向和横向行程，能对更大规格工件实施加工。

Rotating mechanism and grinding machine thereof

A rotating mechanism includes a base, a second rotation mechanism and a third rotation mechanism. Second the rotating mechanism is arranged on the base and rotates around the second rotating shaft. Third the rotating mechanism is arranged on the second rotary mechanism and rotates around the third rotating shaft. In the space constructed in the XYZ coordinate system, the third rotation axis is not orthogonal to the X axis, the Y axis and the Z axis at the same time, and is not coplanar with the second rotation axis. The rotating mechanism of the utility model utilizes the characteristics that the axes of the inclined rotating axis and the vertical rotating axis are different from each other. When the machine tool is processed with two different tool spindles, the machine tool can obtain a larger processing range (i.e. the direction of X-axis and Y-axis) with the same stroke and area occupied by the machine tool, and the effect is the same as that of increasing the machine. The longitudinal and lateral strokes of the bed can be used for processing larger size workpieces.

【技术实现步骤摘要】
转动机构及其磨床
本技术涉及一种在电器控制下实施转动的机构，尤其涉及一种转动机构，用于加工工件的装备，对工件实施机加工，制成各种工业上应用的刀具。
技术介绍
数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件的控制单元，数控机床的操作和监控全部在数控单元中完成。数控机床一般由主机、数控制装置、驱动装置、辅助装置和其它附属设备等几个部分组成。主机是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。它是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置是数控机床的核心，包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置系数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如：冷却、排屑、润滑、照明和监测等。编程及其他附属设备可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。五轴数控机床属于目前广泛使用的高端制造设备，其通常包括三个直线轴(lineraxis)，即参照三维坐标系构建X轴、Y轴和Z轴，以及两个旋转轴(rotationaxis)，如：绕X轴旋转的A轴和绕Z旋转的C轴，由此就能在空间通过五轴联动的方式完成对任意位置和任意形状的工件进行加工。五轴联动控制的实质是利用A轴和C轴两个旋转轴的联动来等效替代第三个旋转轴B轴(绕Y轴旋转)的转动，并且在三根直线轴和两根旋转轴进行插补联动的同时，为了插补此旋转轴运动增量的所需的直线轴运动增量，还需要在上述轴上的运动增量上叠加上述等效替代所带来的旋转轴运动增量。为此，还需要一套算法对各个轴的运动进行控制。虽然曲线加工的五轴补偿算法尽管已被公开，能够合法获得，但是对于技术人员而言，晦涩难懂，对这些算法的解读并能在数控机床上得以应用，并取得良好的加工结果(比如：加工精度，涉及单根空间曲线的理论位置和实际加工位置误差；和空间的加工连续程度，涉及两根空间曲线间的平行程度)仍是一项较为困难的工作。因此，相同的加工内容下，采用五轴联动加工虽然会使得设备各轴的运动范围相应增加，但对动态响应性(如：力矩和加速度等)的要求显著提高。此外，为了避免由此带来的碰撞、干涉以及行程/刚性不足等问题，还需要在机械设计上做出更多的相应改善。刀具加工是金属加工领域的分支，主要使用五轴磨床进行制造。磨床的主要特点是主轴体积大，工件细长，更难以获得良好的轴空间分布。为此，现有磨床的设计方案主要采用缩小磨轴尺寸等手段，来优化机床的空间结构(如：CN2016106237768)。另一方面，刀具磨削和通常加工一样，需要一次装夹工件，以及使用多片砂轮完成不同工序的加工。因此，通常在磨床设备上还会采用砂轮库和自动更换砂轮的结构来实现及时更换砂轮的目的。增加砂轮库就不可避免地占用磨床空间，使得磨床内部可用空间行程更小，使得换刀机构工作失效，刀具的加工时间被换刀时间大量占用，降低了加工效率。再一方面，刀具分为很多种类，各种刀具对磨床的加工精度要求不尽相同，孔加工类刀具的精度要求相对低些，而用于铣加工的刀具，特别是球头铣刀的加工对多轴联动的联动精度要求最高，而球头铣刀的加工是一种典型的五轴联动加工，与加工其它种类刀具做出的动作相比，各个轴在加工球头铣刀中做出的运动范围较大，C轴的回转范围尤其大，且各轴在各个时间点上为不匀速运动，时快时慢(由于每个单位C轴转动增量所对应的其他轴的插补运动增量并非均匀所致)，并且C轴砂轮所在面离开C轴回转中心越远，其它各轴相应的插补运动增量及C轴的回转误差也就越大，这对联动控制提出了更高要求。为了解决这些问题，已公开的方式是采用更高精度的五轴数控系统并配合更高的机械精度，或者在五轴机床上再增加一个绕Y轴旋转的B轴，即形成含有XYZ三根直线轴以及ABC三个各垂直于三直线轴的旋转轴的六轴机床。但是六轴机床更为庞大，重量重不便运输，占用生产区域更多空间，产品成本亦较高。
技术实现思路
本技术的一个目的在于提供一种转动机构，包括双旋转轴，将其安装于加工工件的装备(如：磨床)后，使得装备在结构更紧凑的提前下实现六自由度，节省装备占用的空间，提高加工场所的空间利用效率，相当于在五轴机床的空间结构内实现六轴机床的自由度，即体积和行程不变而增加自由度，或者相当于缩小六轴机的占地体积而不影响行程和自由度，使得装备的结构更紧凑，节省装备占用的空间，提高加工场所的空间利用效率。本技术的另一个目的在于提供一种转动机构，包括双旋转轴，改善机构的动态回转精度及联动加工精度。本技术的再一个目的在于提供一种转动机构，包括双旋转轴，降低机构的重心，将其安装于加工工件的装备(如：磨床)后，使得设备的整体刚性得以提高。本技术的又一个目的在于提供一种磨床，其采用具有双旋转轴的转动机构，使得多轴联动插补的计算复杂程度得到简化，尤其是使得涉及多轴插补的复杂加工运动的编程和计算大为简化，仍获得良好的多轴联动精度。本技术提供的一种转动机构，包括：基座；第二回转机构，其设置于基座上，并绕第二旋转轴旋转；第三回转机构，其设置于第二回转机构上，并绕第三旋转轴旋转；在以XYZ坐标系构建的空间中，第三旋转轴同时与X轴、Y轴和Z轴非正交，且与第二旋转轴不共面。第三旋转轴与第二旋转轴不共面，且在同一直线轴上做同向运动。为进一步适用于加工工件的装备的需求，如：使得装备的结构更紧凑和改善回转精度等，第三旋转轴呈倾斜状，其与基座的水平面所成的夹角大于0°，小于180°，且不为90°。本技术提供的另一种转动机构，包括：基座；第二回转机构，其设置于基座上，并绕C轴旋转；第三回转机构，其设置于第二回转机构上，并绕D轴旋转；在以XYZ坐标系构建的空间中，C轴系绕Z轴旋转的旋转轴，D轴系同时与X轴、Y轴和Z轴非正交，并绕与Y轴非正交的轴旋转的旋转轴，D轴和C轴在X轴上做同向运动。D轴呈倾斜状，其与基座的水平面所成的夹角大于0°，小于180°，且不为90°。转动机构，包括双旋转轴，降低机构的重心，将其安装于加工工件的装备(如：磨床)后，使得设备的整体刚性得以提高。本技术提供的各种回转机构，第二回转机构还包括一个倾斜的安装面(比如：安装面与基座的顶面所成的二面角大于0°，小于180°，且不为0°和180°)，第三回转机构的旋转主轴垂直于该安装面，并沿第三旋转轴(如：D轴)旋转。本技术提供的各种回转机构，第三回转机构上还包括主轴(如：加工设备的电主轴)，主轴轴线与第三旋转轴轴线之间的夹角为90±2°。本技术提供的各种旋转机构，由第二旋转机构和第三旋转机构的设置，使得机构的重心与普通六轴机床设备相比偏低。本技术提供的各种旋转机构，由第二旋转机构和第三旋转机构配合获得加工工件所需的B轴。将其作为一个部件安装于加工工件的装备(如：磨床)上，比如：三轴以上的机床上，能使多轴联动插补的计算复杂程度得到简化，尤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转动机构，其特征在于包括：基座；第二旋转机构，其设置于基座上，并绕第二旋转轴旋转；第三旋转机构，其设置于第二旋转机构上，并绕第三旋转轴旋转；在以XYZ坐标系构建的空间中，所述的第三旋转轴同时与X轴、Y轴和Z轴非正交，且与第二旋转轴不共面。

【技术特征摘要】
1.一种转动机构，其特征在于包括：基座；第二旋转机构，其设置于基座上，并绕第二旋转轴旋转；第三旋转机构，其设置于第二旋转机构上，并绕第三旋转轴旋转；在以XYZ坐标系构建的空间中，所述的第三旋转轴同时与X轴、Y轴和Z轴非正交，且与第二旋转轴不共面。2.根据权利要求1所述的转动机构，其特征在于所述的第三旋转轴与所述的第二旋转轴在同一直线轴上做同向运动。3.根据权利要求1所述的转动机构，其特征在于所述的第三旋转轴呈倾斜状，其与所述基座的水平面所成的夹角大于0°，小于180°，且不为90°。4.根据权利要求1所述的转动机构，其特征在于所述的第二旋转轴为C轴。5.根据权利要求1所述的转动机构，其特征在于所述的第三旋转轴为D轴，其系绕与Y轴非正交的轴旋转的旋转轴。6.根据权利要求1所述的转动机构，其特征在于所述的第二旋转机构还包括一个倾斜的安装面，所述的第三旋转机构的旋转主轴垂直于该安装面，并沿第三旋转轴旋转。7.根据权利要求1所述的转动机构，其特征在于所述的第二旋转机构还包括一个安装面，所述的第三旋转机构的旋转主轴垂直于该安装面，并沿第三旋转轴旋转，所述的安装面与所述基座的顶面所成的二面角大于0°，小于180°，且不为0°，也不为180°。8.根据权利要求1所述的转动机构，其特征在于所述的第三旋转机构上还包括主轴，所述的主轴轴线与所述的第三旋转轴轴线间夹角为90±2°。9.一种磨床，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙思叡，
申请(专利权)人：成都与俱科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51