一种多自由度混联机床制造技术

本发明专利技术属于数控加工技术领域，具体涉及一种多自由度混联机床。包括装夹装置、支撑框架、并联加工模块等结构，装夹装置能够控制工件翻转；支撑框架能够在X方向上水平移动；在支撑框架上设置有三个Y向滑轨机构；加工刀具安装于主轴电机的转轴上，焊枪与主轴连接相对固定；通过控制伸缩杆的伸缩长度和三个滑动安装座在Y方向上的位置，能够对焊枪和加工刀具的加工角度进行调整。本方案实现多自由度的角度加工，满足工件大工作空间的加工需求和大尺寸工件的铣削、钻孔、焊接等加工需求；复杂工件的不同面可以在不拆装的情况下实现加工，可通过一次性装夹快速完成更多工序或加工作业；从而减少工件装夹误差对工件本身加工精度的影响。少工件装夹误差对工件本身加工精度的影响。少工件装夹误差对工件本身加工精度的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度混联机床


[0001]本专利技术属于数控加工
，具体涉及一种多自由度混联机床。

技术介绍

[0002]机床是一个国家装备制造的根本，被誉为制造之母，其技术水平代表着一个国家的综合竞争力。目前，在机械加工领域使用最为广泛的以串联机床为主，但是串联机床存在灵活性差，加工效率较低等问题，对于形状结构复杂的工件由于其走刀轨迹复杂，往往使得加工难于完成。而并联机床可以有效弥补串联机床的不足。但是并联机床存在着相对工作空间小、加工范围有限等这样的缺点，将并联机床和串联机床进行组合成为混联机床，能够满足复杂条件下的加工需求。特别是在航空航天、铁路运输、国防军工、汽车等领域的整体设计原则要求的零件，这类零件的材料去除率高、形状复杂、曲率变化大、多孔、壁厚较薄，而混联机床恰恰能发挥其优势。
[0003]目前混联机床不仅在零件的材料去除上可以发挥其优势，在工件的焊接方面也可以大大提高其效率，而由于常规的混联机床在使用过程中，焊接和铣削钻孔往往前后独立完成，即先对工件进行焊接，焊接完成后再对需要加工的面或者孔进行铣削钻孔，这样加工的效率较低，工件需要做二次装夹，增加了装夹定位误差，加工精度受到影响。因此，对于精度要求更高的复杂焊接件，如何通过一次装夹条件下完成其焊接、铣削、钻孔等加工成为了亟待突破和解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了设计一种通过一次装夹条件下完成其焊接、铣削、钻孔等加工作业的混联机床，本方案提供了一种多自由度混联机床。
[0005]本专利技术所采用的技术方案为：<br/>[0006]一种多自由度混联机床，包括：
[0007]装夹装置，能够夹持并固定工件，且能够控制工件以平行于X方向的轴进行翻转；
[0008]支撑框架，设置于装夹装置上方，并能够在X向移动机构的控制下，在X方向上水平移动；在支撑框架上设置有三个Y向滑轨机构，每个Y向滑轨机构的滑座均能够在垂直于X方向的Y方向上水平移动；
[0009]并联加工模块，所述并联加工模块包括有平台安装架、滑动安装座、铰接杆、伸缩杆、主轴电机和焊枪；每个所述滑座均连接有一个滑动安装座；平台安装架与各个滑动安装座之间通过不同的铰接杆相连，铰接杆的两端具有可转动连接的结构，以使滑动安装座移动时，平台安装架能够在Y方向上摆动；主轴电机的后端设置于平台安装架上并能够万向转动；主轴电机的前端通过两根伸缩杆连接两个滑动安装座；用于铣削或车削的加工刀具安装于主轴电机的转轴上，焊枪与主轴连接相对固定；通过控制伸缩杆的伸缩长度和三个滑动安装座在Y方向上的位置，能够对焊枪和加工刀具的加工角度进行调整。
[0010]作为上述方案的备选结构：所述主轴电机的后端可转动的连接有环形的摆动座，
主轴电机相对于摆动座转动的轴平行于X方向；摆动座可转动的连接在平台安装架上，所述摆动座相对于平台安装架转动的轴平行于Y方向。
[0011]作为上述方案的备选结构：铰接杆与平台安装架或滑动安装座均采用球窝结构连接；所述平台安装架包括由多根杆件连接而成的框架和设置在框架上的尾部铰链球壳、中部铰链球壳、后端轴承座、前端轴承座、头部铰链球壳；所述后端轴承座和前端轴承座用于与摆动座可转动的连接；所述尾部铰链球壳、中部铰链球壳和头部铰链球壳用于连接对应的铰接杆。
[0012]作为上述方案的备选结构：三个滑动安装座分别为左侧滑动安装座、右侧滑动安装座和中间滑动安装座；每个滑动安装座均包括空间桁架和球铰球壳；球铰球壳设置于空间桁架的棱角处，左侧滑动安装座、右侧滑动安装座具有三个球铰球壳，三个球铰球壳所在平面倾斜于竖向平面和水平平面；中间滑动安装座与平台安装架之间的铰接杆为第三铰接杆，两个第三铰接杆分别与两个尾部铰链球壳相连；右侧滑动安装座与平台安装架之间的铰接杆为第二铰接杆，两个第二铰接杆分别连接一个中部铰链球壳和一个头部铰链球壳相连；左侧连接另一个中部铰链球壳和另一个头部铰链球壳。
[0013]作为上述方案的备选结构：两根所述伸缩杆的一端分别与右侧滑动安装座和左侧滑动安装座通过球铰方式相连，两根所述伸缩杆的另一端都与设置于所述主轴电机上的两个球铰球壳相连。
[0014]作为上述方案的备选结构：所述支撑框架呈倒置的U型结构，并包括顶部纵梁、顶部横梁、相同的竖梁、加强梁和底部纵梁；所述三根顶部纵梁与所述两根顶部横梁焊接成一个日字型的顶部结构，四根竖梁上端与日字结构的四角焊接，并且相互竖直平行，两根底部纵梁分别连接于X方向相邻的两根竖梁的下端之间，两根加强梁分别连接于Y方向相邻的两根竖梁的上部之间。
[0015]作为上述方案的备选结构：X向移动机构包括主动导轨、主动滑台、随动导轨、随动滑台和拖链；主动导轨固定于地面，主动滑台安装于主动导轨上，主动滑台可在主动导轨上往复直线滑动，拖链布置于主动滑台一侧，且拖链的一端与主动滑台相连并能够跟随主动滑台运动，拖链用于对其内置的电缆、软体管件进行牵引和保护，拖链的另一端与主动导轨相连且不发生移动；随动导轨与主动导轨平行并保持一定的间隔距离的安装于地面，随动滑台安装于随动导轨上；随动滑台和主动滑台均连接并支撑所述支撑框架，以控制支撑框架的移动。
[0016]作为上述方案的备选结构：所述装夹装置包括U形支架、工装夹具和翻转伺服电机；所该工装夹具能够在翻转伺服电机的驱动下在竖向平面内翻转。
[0017]作为上述方案的备选结构：所述工装夹具包括夹具底板、夹具上面板、夹紧滑轨、传动轴、右旋滑块、L型夹钳、夹紧步进电机、左旋滑块、仿形连接板和仿形块；所述传动轴包括矩形段、右旋螺纹段、左旋螺纹段和动力输入段；所述夹紧滑轨设置于夹具底板上，右旋滑块和左旋滑块分别与夹紧滑轨滑动配合；右旋滑块和左旋滑块分别与右旋螺纹段和左旋螺纹段螺纹配合，右旋滑块和左旋滑块上分别设置有一个L型夹钳，夹紧步进电机驱动传动轴转动时，能够控制两个L型夹钳相互靠近或远离；夹具上面板设置于两个L型夹钳的上端之间；在每个L型夹钳的相对内侧均设置有仿形连接板，仿形块能够连接到仿形连接板上；该仿形块可拆卸，在对工件的圆柱形部位进行夹持时，所述仿形块采用带V型槽结构的圆柱
形仿形块。
[0018]作为上述方案的备选结构：所述装夹装置沿X方向布置有多套，多套装夹装置相互独立，且并能够实现一边加工一边拆装工件。
[0019]本专利技术的有益效果为：
[0020]1.本方案中的混联机床采用并联加工模块、X向移动机构、Y向滑轨机构等结构的配合，能够实现相互垂直的X方向、X方向、Z方向等三个方向的移动，此外，通过并联加工模块的伸缩杆还相互配合，实现两个方向的转动，从而实现多自由度的角度加工，满足大尺寸工件的铣削、钻孔、焊接等加工需求；
[0021]2.本方案中的并联加工模块在Y向可以在滑轨上整体移动，使得其在Y方向上具有较大行程，并联加工模块本身在X方向上即可进行小幅度的移动，而通过而X向移动机构和并联机构进行两级移动行程的叠加，使得其在X方向上也具有较大的行程，能够满足工件大工作空间的加工需求；
[0022]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多自由度混联机床，其特征在于：包括：装夹装置(5)，能够夹持并固定工件，且能够控制工件以平行于X方向的轴进行翻转；支撑框架(2)，设置于装夹装置(5)上方，并能够在X向移动机构的控制下，在X方向上水平移动；在支撑框架(2)上设置有三个Y向滑轨(3
‑
1)机构，每个Y向滑轨(3
‑
1)机构的滑座(3
‑
2)均能够在垂直于X方向的Y方向上水平移动；并联加工模块(4)，所述并联加工模块(4)包括有平台安装架(4
‑
8)、滑动安装座、铰接杆、伸缩杆(4
‑
4)、主轴电机(4
‑
10)和焊枪(4
‑
13)；每个所述滑座(3
‑
2)均连接有一个滑动安装座；平台安装架(4
‑
8)与各个滑动安装座之间通过不同的铰接杆相连，铰接杆的两端具有可转动连接的结构，以使滑动安装座移动时，平台安装架(4
‑
8)能够在Y方向上摆动；主轴电机(4
‑
10)的后端设置于平台安装架(4
‑
8)上并能够万向转动；主轴电机(4
‑
10)的前端通过两根伸缩杆(4
‑
4)连接两个滑动安装座；用于铣削或车削的加工刀具(4
‑
11)安装于主轴电机(4
‑
10)的转轴上，焊枪(4
‑
13)与主轴连接相对固定；通过控制伸缩杆(4
‑
4)的伸缩长度和三个滑动安装座在Y方向上的位置，能够对焊枪(4
‑
13)和加工刀具(4
‑
11)的加工角度进行调整。2.根据权利要求1所述的多自由度混联机床，其特征在于：所述主轴电机(4
‑
10)的后端可转动的连接有环形的摆动座(4
‑
9)，主轴电机(4
‑
10)相对于摆动座(4
‑
9)转动的轴平行于X方向；摆动座(4
‑
9)可转动的连接在平台安装架(4
‑
8)上，所述摆动座(4
‑
9)相对于平台安装架(4
‑
8)转动的轴平行于Y方向。3.根据权利要求2所述的多自由度混联机床，其特征在于：铰接杆与平台安装架(4
‑
8)或滑动安装座均采用球窝结构连接；所述平台安装架(4
‑
8)包括由多根杆件连接而成的框架(4
‑8‑
1)和设置在框架(4
‑8‑
1)上的尾部铰链球壳(4
‑8‑2‑
)、中部铰链球壳(4
‑8‑
3)、后端轴承座(4
‑8‑
4)、前端轴承座(4
‑8‑
5)、头部铰链球壳(4
‑8‑
6)；所述后端轴承座(4
‑8‑
4)和前端轴承座(4
‑8‑
5)用于与摆动座(4
‑
9)可转动的连接；所述尾部铰链球壳(4
‑8‑2‑
)、中部铰链球壳(4
‑8‑
3)和头部铰链球壳(4
‑8‑
6)用于连接对应的铰接杆。4.根据权利要求3所述的多自由度混联机床，其特征在于：三个滑动安装座分别为左侧滑动安装座(4
‑
2)、右侧滑动安装座和中间滑动安装座(4
‑
3)；每个滑动安装座均包括空间桁架(4
‑1‑
1)和球铰球壳(4
‑1‑
2)；球铰球壳(4
‑1‑
2)设置于空间桁架(4
‑1‑
1)的棱角处，左侧滑动安装座(4
‑
2)、右侧滑动安装座具有三个球铰球壳(4
‑1‑
2)，三个球铰球壳(4
‑1‑
2)所在平面倾斜于竖向平面和水平平面；中间滑动安装座(4
‑
3)与平台安装架(4
‑
8)之间的铰接杆为第三铰接杆(4
‑
7)，两个第三铰接杆(4
‑
7)分别与两个尾部铰链球壳(4
‑8‑2‑
)相连；右侧滑动安装座与平台安装架(4
‑
8)之间的铰接杆为第二铰接杆(4
‑
6)，两个第二铰接杆(4
‑
6)分别连接一个中部铰链球壳(4
‑8‑
3)和一个头部铰链球壳(4
‑8‑
6)相连；左侧连接另一个中部铰链球壳(4
‑8‑
3)和另一个头部铰链球壳(4
‑8‑
6)。5.根据权利要求2所述的多自由度混联机床，其特征在于：两根所述伸缩杆(4
‑
4)的一端分别与右侧滑动安装座和左侧滑动安装座(4
‑
2)通过球铰方式相连，两根所述伸缩杆(4
‑
4)的另一端都与设置于所述主轴电机(4
‑
10)上的两个球铰球壳(4
‑1‑
2)相连。6.根据权利要求1所述的多自由度混联机床，其特征在于：所述支撑框架(2)呈倒置的U型结构，并包括顶部纵梁(2
‑
1)、顶部横梁(2
‑
2)、相同的竖梁(2
‑
3)、加强梁(2
‑
5)和底部纵梁(2
‑
4)；所述三根顶部纵梁(2
‑
1)与所述两根顶部横梁(2
‑
2)焊接成一个日字型的顶部结
构，四根竖梁(2
‑
3)上端与日字结构的四角焊接，并且相互竖直平行，两根底部纵梁(2
‑
4)分别连接于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，孙力伟，于翔，宋远红，
申请(专利权)人：成都工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：