立式交换工作台翻转驱动装置及制造方法

文档序号:3163115阅读:197来源:国知局
专利名称:立式交换工作台翻转驱动装置及制造方法
技术领域
本发明涉及机械制造设备,机床中的立式交换工作台上翻转驱动装置及制造方法。
技术背景在现代飞机设计中广泛采用先进的整体结构设计技术,航空整体结构件具有尺寸大、 壁薄、易变形、切削加工难度很大、零件精度高等工艺特点。由于工件挠度和热应力作用 以及排屑等方面的要求,高速、卧式加工成为了目前航空结构件加工的主要加工方式。随 着中国飞机工业的快速发展,适应整体结构件加工的高速、卧式加工中心的需求量越来越 大,成为目前装备制造业的一大亮点。高速卧式加工中心配备立式交换工作台,可以大大提高工作效率,减少辅助时间, 同时能够增强机床主机部分的刚度。这种双交换工作台具有立卧转换功能,在装夹工件时, 工作台处于卧式状态;在交换时,工作台处于立式状态,这种方式非常有利于工件的装夹, 从而进一步减少了辅助时间,提高效率。然而,目前在立式交换工作台中,翻转驱动装置 对工作台的翻转定位精度还不够,直接影响工作台的交换。 发明内容本发明的目的是提供一种立式交换工作台翻转驱动装置及制造方法,为高速卧式加 工中心的立、卧双交换工作台提供可实现准确定位的翻转动力。立式交换工作台翻转驱动装置,用于卧式五轴数控加工中心,其特征在于翻转结构 为四连杆结构由三个转动副和一个移动副组成,第一转动副为丝杠固定端连同轴承座绕 中心轴转动、第二转动副为翻转台在丝杠的驱动下绕自身固定的转动轴转动、第三转动副 为安置在翻转台另一端的丝母座传动;电机带动丝杠传动,丝杠受拉压力,组成二力杆, 丝母带动丝母轴沿丝杠方向平动,从而推动翻转工作台翻转;通过伺服控制,能够实现翻 转工作台的精确定位,从而实现立卧转换和翻转定位。制造方法,设计时要考虑如下设计要点1、翻转台在工件装夹位置时与丝杠摆动点 距离OP, 2、翻转台的翻转半径PQ, 3、翻转台的重量及丝杠的直径;首先利用三维建 模软件将上述要点代入设计建模作业,然后将三维模型导入运动学仿真软件ADAMS,分析翻转台的运动合理性,将运动的各个关键点进行参数化设计,试运算选择关键点的最佳位置,获取对运动的关键位置点O、 P和Q点的优化设计参数,并按照此数据实施制造部 件和装配。本发明的交换工作台翻转驱动装置能够很好的实现工作台的立、卧转换功能,保证转换精度,提升工作效率。


附图1立式交换工作台翻转驱动装置设计原理图; 附图2立式交换工作台翻转驱动装置在装夹位置结构简图; 附图3立式交换工作台翻转驱动装置在交换位置结构简图; 附图4立式交换工作台翻转驱动装置剖视图;具体实施方式
结合附图2, 3, 4说明本设计的联接关系立式交换工作台翻转驱动装置,用于卧式 五轴数控加工中心,其特征在于本装置为四连杆结构,由三个转动副和一个移动副组成。 三个转动副是1、第一转动副是在丝杠4一端用轴承组和轴承座7连接,轴承座7安置 在支架8上,支架8通过轴承10与中心轴9、电机和减速机11按图4安装;2、第二转 动副是在翻转台2 —端与固定在底座1上的转动轴3结合,翻转台2另一端通过深沟球轴 承连接丝母座12,丝母座12与丝母轴6同轴,且垂直于丝杠4; 一个移动副是丝杠4固 定端的转动中心轴9与设备底座1固定在一起,丝杠4另一端安置丝母轴6。作业状态立式交换工作台翻转驱动装置,用于卧式五轴数控加工中心,其特征在于翻转结构为四连杆结构由三个转动副和一个移动副组成,第一转动副为丝杠4固定端连同轴承座7绕中心轴9转动、第二转动副为翻转台2在丝杠4的驱动下绕转动轴3转动、 第三转动副为丝母座传动;丝杠4为一端固定一端自由安装,固定端通过减速机转动轴与伺服电机座相连,并构成转动副电机带动丝杠传动,从而推动翻转台翻转;通过伺服控 制,能够实现翻转工作台的精确定位,从而实现立卧转换和翻转定位。第一转动副支架8绕中心轴9转动,第二转动副翻转台2在丝杠4的驱动下绕转动 轴3转动,可实现卯度卧、立状态转换,第三转动副翻转台2前端丝母座12与丝杠4 端安置的丝母座6通过轴承5绕着丝母座转动。电机和减速机11驱动丝杠4,从而推动 丝母12沿着丝杠4向上使运动轴3转动,同时丝杠4连同轴承7等机构绕转动中心轴9 旋转,翻转台2在丝杠4的驱动下绕转动轴3作翻转运动,从而实现立卧转换,图2和图 3是卧式和立式的两个状态。在整个工作过程中,丝母给丝杠的力是沿着丝杠自身的轴向 方向,只受轴向力,丝杠为二力杆,从而保证了刚度。圆光栅尺13实现了闭环控制,使 立卧精确转换。为了保证翻转台结构的合理和科学性,制造设计时主要需要考虑的因素有结合图 1,1、翻转台在工件装夹位置时与丝杠摆动点距离OP:翻转台在工件装夹位置即水平时在 位置P点,而丝杠固定的第一转动副支架8铰接在0点。2、翻转台的翻转半径PQ:当垂 直丝杠摆动至翻转处于竖立状态时,翻转台以PQ为翻转半径绕着Q点进行翻转。这个变化过程即是翻转台工作的过程。3、翻转台的重量及丝杠的直径,考虑配置相应的减速机和电机。首先要进行三维建模,然后将三维模型导入运动学仿真软件ADAMS,将运动的各个关键点进行参数化设计,分析翻转台的运动合理性,试运算选择关键点的最佳位置,从而达到对运动的关键位置点O、 P和Q点的优化设计,并按照此数据实施制造部件和装配。
由于翻转工作台还要实现立式交换功能,所以要求翻转机构必须实现准确定位,本发明采用加圆光栅的方法实现丝杠轴的准确定位。丝杠的固定端采用角接触球轴承固定,另一端放开,由于丝杠在翻转过程中始终处于压縮状态,此丝杠固定方式完全能够满足需求。
为了得到较大的扭矩和节约空间,本发明采用电机通过减速机驱动的方式实现丝杠的驱动。固定端的轴承座上可以固定丝杠防护装置,从而实现丝杠的防护。丝母座与翻转工作台通过深沟球轴承相连,从而实现了快速移动。
权利要求
1、立式交换工作台翻转驱动装置,用于卧式五轴数控加工中心,其特征在于采用四连杆结构,由三个转动副和一个移动副组成第一转动副的丝杠固定端通过减速机转动轴与伺服电机座相连,另一端自由安装丝母轴,丝杠固定端连同轴承座绕中心轴转动、第二转动副为一端与转动轴固定的翻转台,在其另一端丝母轴的驱动下,绕转动轴转动并带动丝杠在O-P夹角形成摆动轨迹、第三转动副以翻转台另一端的丝母座随丝杠端丝母轴传动;电机带动丝杠传动组成二力杆,丝母带动丝母轴沿丝杠方向平动,从而推动翻转工作台翻转;通过伺服控制,能够实现翻转工作台的精确定位,从而实现立卧转换和翻转定位。
2、 根据权利要求1所述的立式交换工作台翻转驱动装置,其特征在于构成四连杆结 构的三个转动副和一个移动副是 一、第一转动副是在丝杠(4)一端用轴承组和轴承座(7) 连接,轴承座(7)安置在支架(8)上,支架(8)通过轴承(10)与中心轴(9)、电机和减速机(ll) 同轴心安装,圆光栅尺(13)与丝杠(4)同轴地安装在轴承座(7)上方;二、第二转动副是在 翻转台(2)—端与固定在底座(1)上的转动轴(3)结合,翻转台(2)另一端通过深沟球轴承联接 丝母座(12);三、第三转动副是丝杠(4)上的丝母轴(6)通过轴承(5)与丝母座(12)同轴,且垂 直于丝杠(4); 一个移动副是由丝杠(4)固定端的转动中心轴(9)与设备底座(1)固定在一起, 丝杠(4)另一端安置丝母轴(6)。
3、 一种立式交换工作台翻转驱动装置的制造方法,其特征在于设计要点1、翻转台在工件装夹位置时与丝杠摆动点距离OP:翻转台在工件装夹位置即水平时在位置P点,而丝杠固定的第一转动副支架8铰接在0点。2、翻转台的翻转半径PQ:当垂直丝杠摆动 至翻转处于竖立状态时,翻转台以PQ为翻转半径绕着Q点进行翻转。这个变化过程即是 翻转台工作的过程。3、翻转台的重量及丝杠的直径,考虑配置相应的减速机和电机;首先利用三维建模软件将上述要点代入设计建模作业,然后将三维模型导入运动学仿真软件ADAMS,分析翻转台的运动合理性,将运动的各个关键点进行参数化设计,试运算选择 关键点的最佳位置,获取对运动的关键位置点O、 P和Q点的优化设计参数,并按照此数 据实施制造部件和装配。
全文摘要
立式交换工作台翻转驱动装置及制造方法,用于卧式五轴数控加工中心,其特征在于翻转结构为四连杆结构由三个转动副和一个移动副组成,第一转动副为丝杠固定端连同轴承座绕中心轴转动、第二转动副为翻转台在丝杠的驱动下绕自身固定的转动轴转动、第三转动副为安置在翻转台另一端的丝母座传动;电机带动丝杠传动,丝杠受拉压力,组成二力杆,丝母带动滑块沿丝杠方向平动,同时滑块与第二传动副连接,通过伺服控制,能够实现翻转工作台的定位,从而实现立卧转换和翻转精确定位。制造方法要点1.翻转台在工件装夹位置时与丝杠摆动点距离OP,2.翻转台的翻转半径PQ,3.翻转台的重量及丝杠的直径;将运动的各个关键点进行参数化设计,并按照此数据实施制造部件和装配。本发明为高速卧式加工中心的立、卧双交换工作台提供可实现准确定位的翻转动力。
文档编号B23Q5/54GK101670528SQ20091018770
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者峰 刘, 刘宗际, 雄 张, 徐永明, 贺鑫元, 金晓红 申请人:中捷机床有限公司
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