52、连接架，253、下连杆，3、夹具， 4、工作台，5、示例工件。
【具体实施方式】
[0020] 结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。
[0021] 如图1~图4,一种大摆角龙门式五轴联动混联机床包括:沿Y轴方向的长直导轨1、 并联加工模块2、夹具3、工作台4及示例工件5等部分;并联加工模块2包括基础平台21、动平 台22、刀具23及连接基础平台21和动平台22之间的第一支链24、第二支链25，各部分形成一 个空间并联闭环机构;所述的并联加工模块2通过四个输入驱动实现其动平台22在XZ平面 内的两维移动和转轴在动平台22上平面内的两维转动，将并联加工模块2安装在沿Y轴方向 的长直导轨1上，并在Y轴方向添加一个使并联加工模块2沿Y轴方向滑动输入驱动，从而使 并联加工模块2的动平台22可以实现五轴联动运动。
[0022]如图2、3所示，所述的并联加工模块2的第一支链24为（3-RPR)-R型混联运动支链 (P代表移动副，R代表转动副），其包括平面并联闭环机构3-RPR以及连接平台247与动平台 22之间的转动副R，此平面并联闭环机构可以实现连接平台247在XZ平面的两维移动和连接 平台247轴线沿Y轴方向的一维转动；平面并联闭环机构3-RPR包括:基础平台21、上连杆I 241、下连杆I 242、上连杆II 243、下连杆II 244、上连杆III 245、下连杆III 246、连接平 台247及各运动副，所述的运动副包括:连接基础平台21与上连杆I 241之间的转动副R、连 接上连杆I 241与下连杆I 242之间的移动副P、连接下连杆I 242与连接平台247之间的转 动副R、连接基础平台21与上连杆II 243之间的转动副R、连接上连杆II 243与下连杆II 244之间的移动副P、连接下连杆II 244与连接平台247之间的转动副R、连接基础平台21与 上连杆III 245之间的转动副R、连接上连杆III 245与下连杆III 246之间的移动副P、连接 下连杆III 246与连接平台247之间的转动副R;平面并联闭环机构所有转动副R的轴线相互 平行且与连接平台247与动平台22之间的转动副R的轴线相互垂直;其中连接上连杆I 241 与下连杆I 242之间的移动副P、连接上连杆II 243与下连杆II 244之间的移动副P、连接上 连杆III 245与下连杆III 246之间的移动副P是输入驱动运动副。
[0023]如图4所示，所述并联加工模块2的第二支链25为UPS型运动支链(U代表虎克铰、S 代表球铰)也可以看作是RRPS型运动支链，其中两个转动副R轴线相互垂直，此支链25包括： 上连杆IV 251、连接架252、下连杆IV 253及各运动副，所述的运动副包括:连接基础平台21 与连接架252之间的转动副R、连接连接架252与上连杆IV 251之间的转动副R、连接上连杆 IV 251与下连杆IV 253之间的移动副P、连接下连杆IV 253与动平台22之间的球铰副S;其 中连接上连杆IV 251与下连杆IV 253之间的移动副P是输入驱动运动副。
[0024]如图1所示，通过基础平台21与长直导轨1间的移动副P将并联加工模块2连接于长 直导轨1上，该移动副P是输入驱动运动副，实现了并联加工模块2的Y轴移动。
[0025]如图2所示，并联加工模块2第一支链24中，基础平台21与上连杆I 241之间的转动 畐IjR中心到基础平台21与上连杆II 243之间的转动副R中心的距离与基础平台21与上连杆 III 245之间的转动副R中心到基础平台21与上连杆II 243之间的转动副R中心的距离不相 等，这是为了克服一个奇异位型。第二支链25中连接基础平台21与连接架252之间的转动副 R的轴线与第一支链24中连接基础平台21与上连杆II 243之间的转动副R的轴线同轴。
【主权项】
1. 一种大摆角龙门式五轴联动混联机床，其特征在于包括:沿Y轴方向设置的长直导 轨、并联加工模块、夹具及工作台；所述的并联加工模块包括基础平台、动平台、刀具及连接 基础平台和动平台之间的第一支链、第二支链，各部分形成一个空间并联闭环机构;所述的 并联加工模块通过四个输入驱动实现动平台在ΧΖ平面内的两维移动和动平台转轴在其上 平面内的两维转动，并联加工模块安装在沿Υ轴方向设置的长直导轨上，并在Υ轴方向添加 有一个使并联加工模块沿Υ轴方向滑动的输入驱动，使并联加工模块的动平台实现五轴联 动运动。2. 根据权利要求1所述的大摆角龙门式五轴联动混联机床，其特征在于:所述的并联加 工模块的第一支链为（3-RPR)-R型混联运动支链，Ρ代表移动副，R代表转动副，第一支链 包括平面并联闭环机构3-RPR，平面并联闭环机构3-RPR包括:基础平台、上连杆I、下连杆 I、上连杆II、下连杆II、上连杆III、下连杆III、连接平台及各运动副，所述的运动副包括： 连接基础平台与上连杆I之间的转动副R、连接上连杆I与下连杆I之间的移动副P、连接下连 杆I与连接平台之间的转动副R，连接基础平台与上连杆Π 之间的转动副R、连接上连杆II与 下连杆II之间的移动副P、连接下连杆II与连接平台之间的转动副R，连接基础平台与上连 杆III之间的转动副R、连接上连杆III与下连杆III之间的移动副P、连接下连杆III与连接 平台之间的转动副R;第一支链还包括连接平台与动平台之间的转动副R;平面并联闭环机 构所有转动副R的轴线相互平行且与连接平台与动平台之间的转动副R的轴线相互垂直;其 中连接上连杆I与下连杆I之间的移动副P、连接上连杆II与下连杆II之间的移动副P、连接 上连杆III与下连杆III之间的移动副P是输入驱动运动副，平面并联闭环机构实现连接平 台在XZ平面的两维移动和连接平台轴线沿Y轴方向的一维转动。3. 如权利要求1所述的大摆角龙门式五轴联动混联机床，其特征在于:所述的并联加工 模块的第二支链为RRPS型运动支链，S代表球铰，第二支链包括:上连杆IV、连接架、下连杆 IV及各运动副，所述的运动副包括:连接基础平台与连接架之间的转动副R、连接连接架与 上连杆IV之间的转动副R、连接上连杆IV与下连杆IV之间的移动副P以及连接下连杆IV与动 平台之间的球铰副S;连接上连杆IV与下连杆IV之间的移动副P是输入驱动运动副，连接基 础平台与连接架之间的转动副R和连接连接架与上连杆IV之间的转动副R轴线相互垂直，两 个转动副R可以用虎克铰U替换。4. 如权利要求1或2或3所述的大摆角龙门式五轴联动混联机床，其特征在于:所述的第 二支链中连接基础平台与连接架之间的转动副R的轴线与第一支链中连接基础平台与上连 杆II之间的转动副R的轴线同轴。5. 如权利要求4所述的大摆角龙门式五轴联动混联机床，其特征在于:所述的通过基础 平台与长直导轨间的移动副P将并联加工模块连接于长直导轨上，该移动副P是输入驱动运 动副，实现了并联加工t吴块的Y轴移动。6. 如权利要求5所述的大摆角龙门式五轴联动混联机床，其特征在于:所述的并联加工 模块第一支链中，基础平台与上连杆I之间的转动副R中心到基础平台与上连杆II之间的转 动副R中心的距离与基础平台与上连杆III之间的转动副R中心到基础平台与上连杆II之间 的转动副R中心的距离不相等。
【专利摘要】本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种大摆角龙门式五轴联动混联机床，解决了传统数控机床及现有并/混联机床刀具摆角受限、在加工细长类整体结构件方面存在的灵活性差、刚度及精度低等弊端。其包括长直导轨、并联加工模块；并联加工模块形成一个空间并联闭环机构；并联加工模块通过四个输入驱动实现动平台在<i>XZ</i>平面内的两维移动和转轴在动平台上平面内的两维转动，并联加工模块在<i>Y</i>轴方向添加有使并联加工模块沿<i>Y</i>轴方向滑动的输入驱动，使并联加工模块的动平台实现五轴联动运动。本发明具有结构简单、工作空间大、动平台灵活性好、刚度精度高、<i>Y</i>轴方向驱动负载变化小、动态性能好、可重构性强和模块化程度高等优点。
【IPC分类】B25J9/00
【公开号】CN105666468
【申请号】CN201610169598
【发明人】梅瑛, 王书森, 李梅, 刘娜, 胡微微, 王俊彦, 黄发群
【申请人】中北大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月23日