一种五轴并联机床的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械加工制造技术领域，具体是一种五轴并联机床。
【背景技术】
[0002]目前市场上的常见的五轴机床多为串联机床，结构复杂，体积大，而一般并联五轴机床则有加工范围小，运动难以解耦的缺点，使用范围受到约束。专利号为ZL201420418735.1公开了两自由度转动并联机床，其不足之处在于该机床为了实现两自由度的运动同时使用了四个驱动，不仅浪费了电能，而且运动难以实现解耦。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种五轴并联机床，该机床以并联的丝杠导轨机构形成全新的平移和转动自由度，机床的两个平台机构均由平面并联机构进行驱动控制，机床水平底座的工作平面内布置有相互垂直的两组丝杠导轨系统和水平加工平台机构，可实现加工平台的两个平移和一个旋转运动自由度。主平台机构的主轴箱可通过丝杠驱动使主轴箱实现竖直方向运动和绕水平轴的旋转运动自由度。本发明具有结构简单紧凑，易于制造，成本低和运动完全解耦的特点，更适于小型工件的加工。
[0004]本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种五轴并联机床，包括机床水平底座和床头，其特征在于该机床还包括第一丝杠导轨系统、第二丝杠导轨系统、第三丝杠导轨系统、水平加工平台机构和主平台机构，床头的工作面与机床水平底座的工作面垂直，所述第一丝杠导轨系统和第二丝杠导轨系统相互垂直布置在机床水平底座工作平面内，水平加工平台机构位于机床水平底座的工作平面中央，且同时与第一丝杠导轨系统和第二丝杠导轨系统连接；所述第三丝杠导轨系统布置在床头的工作面上，主平台机构位于床头的中间，且与第三丝杠导轨系统连接；
[0005]所述水平加工平台机构包括加工平台，加工平台的下部依次连接有水平第二直线轴承、水平旋转支撑座和水平第一直线轴承，所述水平旋转支撑座的上端通过旋转轴与水平第二直线轴承连接，下端通过螺钉与水平第一直线轴承固连；水平第一直线轴承下表面与机床水平底座的上表面平行；
[0006]所述第一丝杠导轨系统包括两个第一电机、两个第一联轴器、两个第一丝杠、两个第一轴承座、两个第一旋转支撑座、第一导杆、两个第一导轨、第一直线轴承，所述两个第一丝杠以水平加工平台机构为中心，平行对称布置在机床水平底座的工作面的左右边缘上，每个第一丝杠的前端均通过第一联轴器连接有一个第一电机，第一丝杠的后端连接有一个第一轴承座，第一电机和第一轴承座均固定在机床水平底座上；第一丝杠的内侧均设有一个第一导轨，每个第一导轨上均安装有一个滑块，所述第一旋转支撑座的下部通过螺栓与相应的滑块连接，第一旋转支撑座的侧面与相应的第一丝杠上的丝杠螺母连接；所述第一导杆的左端通过旋转轴与左边第一旋转支撑座的上部连接，第一导杆的右端依次穿过水平第二直线轴承和第一直线轴承，并固定，所述第一直线轴承的下部与右边第一旋转支撑座的上部通过旋转轴进行连接；第一导杆始终平行于机床水平底座的工作面；
[0007]所述第二丝杠导轨系统包括一个第二电机、一个第二联轴器、一个第二丝杠、一个第二轴承座、两个第二固定支撑座、一个第二导杆、两个第二导轨；所述第二丝杠垂直于第一丝杠，且布置在机床水平底座的工作面的前边缘上；第二丝杠的右端通过第二联轴器与一个第二电机连接，第二丝杠的左端与一个第二轴承座连接；第二丝杠的内侧以水平加工平台机构为中心，平行对称安装有两个第二导轨，在每个第二导轨上均设有滑块，每个滑块上均连接有一个第二固定支撑座，前边第二固定支撑座的左侧与第二丝杠上的丝杠螺母连接；所述第二导轨的中间穿过水平第一直线轴承，第二导杆的前后两端均通过过盈配合与相应的第二固定支撑座连接，且第二导杆始终平行于机床水平底座的工作面；
[0008]所述主平台机构包括第四导杆、两个主平台固定支撑座、主平台旋转支撑座，主平台第一直线轴承、主平台第二直线轴承、主平台和主轴箱；所述第四导杆沿竖直方向置于床头工作面的中央，第四导杆中间穿过主平台第一直线轴承，第四导杆的两端分别连接一个主平台固定支撑座，两个主平台固定支撑座均固定在床头的工作面上；主平台第一直线轴承的底面与床头工作面平行非接触，顶面与主平台旋转支撑座的底部通过螺栓连接，主平台旋转支撑座的顶部通过旋转轴与主平台第二直线轴承的底面连接；主平台第二直线轴承的顶面与主平台连接，主平台为一个过渡连接板，通过该过渡连接板与主轴箱固连；
[0009]所述第三丝杠导轨系统与第一丝杠导轨系统的安装形式相同，第三丝杠导轨系统安装在于床头的工作面上，且垂直于机床水平底座的工作面，包括两个第三电机、两个第三联轴器、两个第三丝杠、两个第三轴承座、两个第三旋转支撑座、第三导杆、两个第三导轨和第三直线轴承，两个第三丝杠以主平台机构为中心，沿竖直方向平行对称布置在床头的工作面上，第三丝杠的下端与第三轴承座连接，上端通过第三联轴器与一个第三电机连接；第三电机和第三轴承座均固定在床头的工作面上；第三丝杠的内侧均设有一个第三导轨，每个第三导轨上均安装有一个滑块，所述第三旋转支撑座的下部通过螺栓与相应的滑块连接，第三旋转支撑座的外侧与相应的第三丝杠上的丝杠螺母连接；所述第三导杆的左端通过旋转轴与左边第三旋转支撑座的上部连接，第三导杆的右端依次穿过主平台第二直线轴承和第三直线轴承，并固定，第三导杆和第四导杆均始终平行于床头的工作面。
[0010]上述五轴并联机床，所述水平旋转支撑座的上部中心开有水平阶梯孔，水平阶梯孔内安装轴承和旋转轴；水平阶梯孔的周围且位于水平旋转支撑座的上表面对称分布着四个水平通孔，螺栓穿过该水平通孔与水平第一直线轴承连接；所述第一旋转支撑座底部两侧分别对称设有一组第一通孔，在第一旋转支撑座的上表面对称分布有两组第一螺纹盲孔，在第一旋转支撑座的侧面下部设有一组第二螺纹盲孔，且位于一侧底部第一通孔上方；第一旋转支撑座的上部中心设有第一阶梯孔。
[0011]与现有技术相比，本发明有益效果在于:本发明主要由三组丝杠导轨系统组成，其中第一丝杠导轨、第二丝杠导轨带动水平加工平台机构运动，从而实现了水平加工平台机构的三自由度的运动，第三丝杠导轨系统可以实现二自由度的运动，这样本发明五轴并联机床就可以实现五个自由度的运动。在第一丝杠导轨系统中，一个电机运动，那么加工平台可以实现一个旋转运动，当第一丝杠导轨系统中的两个电机同时同向或反向旋转，加工平台就可以实现平动和旋转运动。本发明的第三丝杠导轨系统的两个电机同时驱动，其电机转动的方向同向或者反向时，可以分别实现刀具的上下平动和旋转运动。由于本发明机床的运动方式比较简单，而且三组丝杠导轨系统和两个平台机构呈空间结构布局，所以在三组丝杠导轨系统进行复合运动时就可以实现复杂的运动形式，进而可以加工各种形状要求的小型工件。本发明由于结构简单、连接方式简单，可以快速组建一个五自由度的机床，同时不仅有效降低了小型工件的加工成本，而且显著扩大了机床的使用范围，更能满足广大客户对小型工件的加工要求。
【附图说明】
[0012]图1为本发明五轴并联机床一种实施例的立体结构示意图；
[0013]图2为本发明五轴并联机床一种实施例的第一丝杠导轨系统2、第二丝杠导轨系统3及水平加工平台机构5安装在机床水平底座上的立体结构示意图；
[0014]图3为本发明五轴并联机床一种实施例第三丝杠导轨系统4及主平台机构6安装在床头7上的立体结构示意图；
[0015]图4为本发明五轴并联机床一种实施例的第一旋转支撑座205结构不意图，其中图4(a)为第一旋转支撑座205的俯视结构示意图，图4(b)为图4(a)中A-A面的剖视结构示意图，图4(c)为图4(a)中B-B面的剖视结构示意图；
[0016]图5为本发明五轴并联机床一种实施例的水平旋转支撑座502结构示意图，其中，图5 (a)为水平旋转支撑座502的俯视结构示意图，图5 (b)为图5 (a)中C-C面的剖视结构示意图；
[0017]图中，1-机床水平底座、2-第一丝杠导轨系统、3-第二丝杠导轨系统、4-第三丝杠导轨系统、5-水平加工平台机构、6-主平台机构、7-床头