专利名称：一种极坐标式模块化机床的制作方法
技术领域：
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。
背景技术：
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。
发明内容
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。
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。
本发明的特点还在于，底座为做回转运动的回转台。
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。
滑枕的前端设置车刀回转刀架或刀具转换头。
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。
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。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。
图1是本发明机床的车削加工示意图；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，b为实现垂直方向孔加工，c为实现任意方向孔加工；图3是本发明机床铣削加工示意图。
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。
具体实施例方式
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。
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。
本发明的工作原理如下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。
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。
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。
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。
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。
权利要求
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，其特征在于还包括底座(2)，底座(2)上固定有立柱(3)，立柱(3)上配置有环形导轨件(4)，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，其特征在于所述底座(2)为做回转运动的回转台。
3.按照权利要求1所述的机床，其特征在于所述立柱(3)上垂直设置有丝杠(7)，通过丝杠(7)的转动使环形导轨件(4)沿立柱(3)上下运动。
4.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)。
全文摘要
本发明公开了一种极坐标式模块化机床，包括用于带动工件做回转运动的工作台和底座，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，滑枕的前端用于安装刀具。通过回转台的回转调整运动、环形导轨件沿立柱的上下运动及滑座沿环形导轨件上环形导轨的运动，来调整加工角度和加工位置，滑枕做直线进给运动来实现任意角度方向孔的镗、钻等加工，无需插补运动。本发明的结构采用模块化设计，可通过调整两个转台之间的距离适用不同尺寸工件的加工，也可根据需要，选配不同的模块组合，大大简化了机床NC控制难度，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。
文档编号B23Q37/00GK1695895SQ20051004273
公开日2005年11月16日 申请日期2005年5月26日 优先权日2005年5月26日
发明者张广鹏, 雷小强, 黄玉美 申请人:西安理工大学