一种极坐标式模块化机床

1.一种极坐标式模块化机床，包括工作台(1)，用于带动工件做回转 运动，其特征在于：还包括做回转运动的底座(2)，底座(2)上固定有立 柱(3)，立柱(3)上垂直设置有丝杠(7)，通过丝杠(7)的转动使配置在 立柱(3)上的环形导轨件(4)沿立柱(3)上下运动，一滑枕(5)通过滑 座(6)与环形导轨件(4)连接，滑座(6)用于带动滑枕(5)沿环形导轨 件(4)上的环形导轨(11)运动，滑枕(5)沿滑座(6)上的导轨做进给 运动，滑枕(5)的前端用于安装刀具(10)。
2.按照权利要求1所述的机床，其特征在于：所述滑枕(5)的前端设 置车刀回转刀架(8)或刀具转换头(9)。

技术领域\n本发明属于机床设计与制造领域，涉及一种机床结构，特别涉及一种极 坐标式的模块化机床。\n背景技术\n在零件的切削加工中，若要实现任意角度方向的孔和面加工，需要在四 坐标或五坐标联动机床上进行。现有的四坐标和五坐标机床结构多数是以X、 Y、Z直角坐标运动为基础，附加一个或两个回转运动，主要以镗、铣、钻等 加工功能为主。如有的机床结构是在工件侧(工作台)有两个相互垂直的回 转运动，通过工作台的两个回转运动自由度，调整将要加工的孔或面与机床 的某个直线运动坐标方向垂直或一致，就可以方便的实现某个方向的孔或平 面的加工，无需插补运动，但是这种结构的工作台侧自由度过多，零件加工 重量(承载能力)和加工尺寸受到一定限制；还有的机床结构是在工件侧只 有一个回转或没有回转运动自由度，若要实现任意方向的钻孔或镗孔加工， 往往需要两个移动坐标的插补运动(刀具走斜直线)才能实现，众所周知， 机床的多坐标联动数控系统复杂，而且价格非常昂贵，导致加工成本很高。\n发明内容\n本发明的目的在于提供一种极坐标式模块化机床，该机床无须插补就可 以实现任意方向孔的钻、镗加工及任意方向面的铣削加工，而且这种机床的 加工重量和尺寸比工作台侧具有两个运动的多坐标联动机床要大。\n本发明所采用的技术方案是，极坐标式模块化机床，包括工作台，用于 带动工件做回转运动，还包括底座，底座上固定有立柱，立柱上配置有环形 导轨件，一滑枕通过滑座与环形导轨件连接，滑座用于带动滑枕沿环形导轨 件上的环形导轨运动，滑枕沿滑座上的导轨做进给运动，滑枕的前端用于安 装刀具。\n本发明的特点还在于，底座为做回转运动的回转台。\n立柱上垂直设置有丝杠，通过丝杠的转动使环形导轨件沿立柱上下运 动。\n滑枕的前端设置车刀回转刀架或刀具转换头。\n本发明的机床结构，采用两个回转台与立柱的配合动作，可以调整刀具 的空间位置，并通过环形导轨件和滑枕组合，滑枕可沿滑座做进给运动，且 随滑座在环形导轨上运动来调整刀具的加工角度，实现任意方向的钻孔、镗 孔和面的铣削加工，大大简化机床的NC控制的难度，对降低机床控制系统 的价格和推动机床结构布局方案的创新性设计具有重要的意义。\n另外，机床结构采用可重构模块化设计，可根据工件尺寸等进行调整， 还可根据使用要求，选配不同的模块组合来实现多种功能。\n附图说明\n下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。\n图1是本发明机床的车削加工示意图；\n图2是本发明机床钻孔、镗孔的加工示意图，其中，a为进行水平方向 孔加工，c为实现垂直方向孔加工，b为实现任意方向孔加工；\n图3是本发明机床铣削加工示意图。\n图中，1.工作台，2.底座，3.立柱，4.环形导轨件，5.滑枕，6.滑座， 7.丝杠，8.车刀回转刀架，9.刀具转换头，10.刀具，11.环形导轨。\n具体实施方式\n本发明的机床运动功能以极坐标运动为主，同时配置两个直线运动自由 度，总体布局采用模块化结构。\n参见图1，极坐标式模块化机床，包括用于装夹工件并带动工件做回转 运动的工作台1，还包括底座2，底座2上固定有立柱3，立柱3上垂直设置 有丝杠7，丝杠7驱动环形导轨件4沿立柱3作上下运动，滑枕5通过滑座 6与环形导轨件4连接，并带动滑枕5沿环形导轨件4上的环形导轨11运动， 滑枕5可以沿滑座6上的导轨做直线进给运动，滑枕5的前端可直接安装铣 刀、钻头、镗刀等刀具10，也可通过车刀回转刀架8安装车刀，或通过刀具 转换头9安装铣刀、钻头、镗刀等，底座2可做回转运动，带动其上固定的 立柱3、环形导轨件4和滑枕5做回转运动，以调整刀具的空间角度和空间 位置进行任意角度孔或面的加工。\n本发明的工作原理如下：\n实现车削功能时：工件安装在工作台1上，调整底座2的角度使车刀横 向进给方向通过工作台1回转轴线，工作台1做回转主运动，车刀10安装 在滑枕5前端的车刀回转刀架8上，滑枕5沿滑座6做水平方向进给运动， 环形导轨件4沿立柱3上的导轨做垂直进给运动，这三个方向的运动是车削 加工所必须的运动功能。\n实现任意角度孔的钻、镗加工功能：如图2a、b、c所示，将工件安装 在工作台1上，在滑枕5前端主轴孔中安装好钻头或镗刀，通过工作台1和 底座2的回转运动、环形导轨件4在立柱3上的垂直运动及滑座6在环形导 轨件上的环形运动，来调整刀具相对工件的位置和方向，以确定刀具的加工 方向，滑枕5沿滑座6实现钻、镗削进给运动，钻、镗孔时无须插补运动。 本加工方法也可实现扩孔、铰孔、攻丝等工序的加工。\n任意角度平面的铣削加工功能：如图3所示，将工件安装在工作台1上， 在刀具转换头9上安装固定好铣刀，通过工作台1和底座2的回转运动调整 好要加工平面的方向，使该加工面与滑枕5进给方向平行，然后调整好环形 导轨件4在立柱3上的位置，以确定垂直方向的加工位置，通过刀具转换头 9调整好铣刀的铣削角度，铣削操作可通过滑枕5沿滑座6的直线进给运动 或沿立柱3的垂直运动来实现，无需插补运动。本方案也可实现车铣加工， 此时装夹工件的工作台1要做回转进给运动。\n上述加工过程中，使用同一个滑枕5进行工作，该滑枕5的动力输出有 两个相互垂直的方向，一个方向的运动主要进行铣、镗、钻工艺，带动刀具 做切削主运动，另一个方向的运动是带动车刀回转刀架8进行换刀，此时该 运动为调整运动。\n工作台1和回转底座2的距离可根据需要(如工件尺寸等)进行灵活调 整，本机床结构属于模块化结构，可根据使用要求，选配不同的模块组合来 实现多种功能，结构布局可灵活调整，对于回转类或箱形类零件的加工尤为 适用，可以达到传统五坐标机床的加工效果。