高速卧式三轴混联机床结构

暂无

技术领域
本发明属机械制造技术领域，特别涉及一种具有综合功能、基于滑块驱动的混联机床结 构设计。
背景技术
在机械制造领域中，传统的机械结构例如切削机床，都具有固定的导轨，它们的基本运 动方式是使刀具或工件沿着固定的导轨运动。传统设备共有的这种运动模式带来了许多固有 的缺陷，如传统机床必须具有高刚度的粗笨沉重的床身、立柱等支撑构件和高精度的固定于 支撑构件的导轨系统，致使机床重量大、价格高、搬动移动困难。另外，传统机床串联式的 机械机构设计使空间运动需靠每个方向运动的相互迭加来实现，易产生误差积累，降低了终 端精度。
近十年来，国际上出现了一种新概念机床——并联机床(Parallel Machine Tool)。并联 机床是国际上数控研究领域非常关注的热点课题，国内外学者作大量的研究工作。并联机床 是知识密集、智力密集、技术密集的机电一体化高技术产品，是并联机器人、数控机械、计 算机控制、精密测量、数控加工等多学科应用技术的交叉。并联机床采用并联结构，可以实 现多坐标联动数控加工、装配和测量等多种功能，具有模块化程度高、运动部件质量轻、精 度高，响应快，制造成本低等优点。与传统机床相比，并联机床因采用了刀具运动的形式， 从而改善了其速度、加速度、精度和刚度等性能。
然而，与传统机床相比较，基于纯并联结构的并联机床作业空间与机床总体积比小，且 机床加工刀具的可实现姿态能力也相对较小。因此，如何保证并联机床作业空间和刀具的可 实现姿态能力成为了研制并联机床首先需要解决的问题。另外，若能从构型上保证机床的高 速特性，对并联机床最终实现高的加工速度也具有重要作用。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，借鉴并联机床和传统机床的优点，提出 一种基于串并联结构的混联机床，使其既具有切削、磨削、移载、装配等多种功能，又具有 简单的结构、良好的加工工艺性、更大的作业空间、更快的进给速度，优先的加工方向等优 点。
本发明设计的一种高速三轴混联机床结构，包括1条水平导轨，2个安装在该导轨上的 滑块，驱动该滑块在导轨中运动的2个直线驱动单元，2个定长杆，1个安装在定长杆上的 主轴机构。所说的2个定长杆的一端被铰链连接在一起，另一端分别与所说的一个滑块相连 接，形成并联闭链结构。所说的主轴机构可以进行伸缩运动，但在驱动上与该并联闭链结构 互相独立，机构最终可实现三个方向的平动运动。
本发明的特征之一在于：两定长杆和导轨形成三角形，根据三角形的稳定性原理，此并 联闭链结构具有很高的刚度。由于主轴机构安装在其中一个定长杆上，从而充分利用了此并 联闭链结构所具有的高刚度特性。
特征之二在于：机构滑块的安装方式保证了滑动方向是加工的优先方向，特别适合加工 一些特殊工件，如长形复杂工件。
特征之三在于：两定长杆由与之相连的滑块驱动，也称为外副驱动。可知定长杆的伸长 方向容易进行热影响校准。
特征之四在于：此机构的主运动机构为一平面机构。由于结构简单，可以对机构进行深 入的理论分析，取得最优的设计参数，也为机构的实时控制提供了条件。
本发明的内容主要体现在平面并联闭链结构，安装在其中一个定长杆上的主轴机构。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图。
图2为主轴机构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细介绍本发明的一种高速卧式三轴混联机床的结构及工作原理。
如图1所示，本实施例由定长杆4、6，主轴机构5，滑块3、7，导轨1构成平面并联闭 链结构。由于采用框架结构，整个结构的重量很轻。
定长杆4、6，与之相铰接的滑块3、7，加上导轨1组成的一个三角形平动结构，根据三 角形所固有的稳定性，可知结构具有很好的刚性。当滑块3、7改变位置时，杆4、6的铰接 点也随着相应改变，同时杆4、6的位置和姿势也相应改变，进而带动固定在杆6上的主轴机 构5位置和姿势的变化。
直线驱动单元2、8分别驱动滑块3、7在水平导轨1上滑动。可知滑块滑动方向是机床 的优势运动方向，该方向与其它运动方向充分的解耦，特别适于长形工件的加工。由于是滑 块驱动，可以对定长杆4、6进行长度方向上方便的热校准。
主轴机构5固定在杆6上，充分利用了三角形平动结构的高稳定性和高刚度特性。
如图2所示，具有移动功能的主轴机构5由主轴电机10和主轴箱体9组成，其中主轴箱 体9包括驱动主轴伸缩运动的部件。主轴电机的运动方向与并联闭链结构所在平面的法线方 向一致，有效扩大了机床的加工范围。另外，主轴电机的运动在驱动上与并联闭链结构相互 独立。
本实施例中定长杆4、6均为950mm，导轨1的有效滑动行程为2350mm，主轴电机中心点 的可达域为500*500*300mm(X×Y×Z)，其中Z方向为主轴电机的伸缩方向。