专利名称：一种五轴联动叶片加工中心机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种五轴联动叶片加工中心机构，属于机械制造领域。
背景技术：
现有的五轴联动加工中心是一种含有三个直线坐标轴(X、 Y、 Z)和任意 两个回转坐标轴(A、 B; A、 C; B、 C)所组成的可实现五轴联动插补加工的， 可以自动换刀的加工中心机床。因为有五个数控坐标轴(四个显然不足，六个 又显多余)，刀具与工件相对有足够的位置姿态，所以可以高效加工具有空间曲 面的复杂零件。例如汽轮机、飞机发动机的各种叶轮、叶片和复杂形状模具等。
五轴联动叶片加工中心是专门用来加工汽轮机、飞机发动机的各种叶片和 其它窄长型具有空间复杂型面的零件。此类零件是根据空气动力学的原理和多 次空气动力学的试验而设计，要使之达到高效率、高强度的要求，所以零件的 型面就比较复杂。要达到非常逼近理论型面的机械加工，五轴联动叶片加工中 心是比较理想的设备。
以前国内加工这类叶片的方法用精锻后手工直接打磨。效率低，废品率高， 劳动强度很大。后来随着数控机床的发展，逐步采用三轴和四轴数控机床插补 加工。零件的生产效率提高，废品率下降。但由于三、四轴数控机床刀具相对 工件的位姿不够，只能采用比较逼进的加工，叶片根部有斜角和有凸台的零件 则不能比较完整的加工出来。
发达国家比较早就研发出五轴联动叶片加工中心，并有多项专利。如瑞士、 意大利、德国、日本等。由于它的功能强大，特别是对军事工业的特殊作用，
西方国家一直把它作为战略物资，严禁向社会主义国家出口。现在仍然有种种 限制，有条件的向中国出口，但价格非常的昂贵。国内的汽轮机、飞机发动机 叶片加工行业拥有少量的五轴联动机床在使用中。
现在国内在汽轮机、飞机发动机叶片加工领域，生产能力严重不足。有大 量的加工问题急待解决。现有的加工手段比较落后，用三、四轴数控机床近似 加工然后人工抛光，误差大，效率低。电解加工方法，污染严重。靠进口的五 轴联动机床加工，虽然效果不错，但机床价格昂贵，对于军工产品的加工机床 还涉及到安全问题。 发明内容
为了克服现有技术结构的不足，本实用新型提供一种五轴联动叶片加工中心 机构。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是含有三个直线坐标轴X、 Y、 Z和两个回转坐标轴A、 B;有整体床身，床身的前部上方装有工作台，工
作台上面左端装有头架，头架主轴有A轴，头架主轴右端安装夹具夹持工件，
头架的驱动方式有蜗轮、蜗杆传动或采用力矩电机直接驱动，工作台上面右端 装有尾架，机床尾架有动力驱动装置，与头架同步运动，头、尾架连接有高精
度角度编码器闭环控制，床身的后部上方装有立柱，立柱沿x轴线左右运动。
立柱的前面装有Z轴滑板(B轴蜗轮箱)，Z轴滑板(B轴蜗轮箱)有蜗轮、蜗 杆传动装置或力矩电机装置直接传动带动B轴主轴旋转，机床主轴箱安装在B 轴前端的连接盘上，随B轴的旋转而摆动，主轴箱安装有高速电主轴，B轴的 摆动范围在±40°，床身的右上方安装有刀库。 本实用新型的有益效果
1、独特的机床布局，使工件和刀具的运动系统分配均衡，整机刚性好，
制造和维修方便。工件运动系统包括Y、 A轴；刀具运动系统包括X、 Z、 B轴。
2、 刀具端部到B轴回转中心距离的优化选择，使主轴箱的刚性好，又使 刀尖离B轴回转中心距离近，对减小误差和B轴传动力矩很有好处。
3、 机床的直线运动部件均采用滚柱直线导轨和高精度滚珠丝杠传动，承 载力大，刚性好。
4、 带有消除间隙机构、大扭矩输出、高精度回转装置。
5、 力矩电机直接驱动的高精度回转装置。
6、 大质量液压平衡装置和机械摆动平衡装置。
7、 头、尾架高精度同步回转装置。
五轴联动叶片加工中心，降低机床的价格，为国内的汽轮机、飞机发动机叶 片加工行业提供较为理想的设备。用国产的设备装备军工行业，增加了安全性， 对提高自己的机械装备制造水平，也有重大意义。以下结合附图和实施例对实用新型进一步说明。
图l机床的基本布局示意图。 图2机床的基本布局示意图。
具体实施方式
实施例1: 如
图1、图2所示，为本实用新型机构的基本布局如
图1所示;
本实用新型为一种立式的五轴联动叶片加工中心机构。它含有三个直线坐标轴
(X、 Y、 Z)和两个回转坐标轴(A、 B)。行程在2200mm以内。
机床的基础为整体床身8，床身8的前部上方装有工作台2，工作台2前后 运动(Y轴)。工作台2上面左端装有头架1，头架l主轴可连续转动(A轴)。 头架1主轴右端可安装夹具，夹持工件。头架1的驱动方式有蜗轮、蜗杆传动
(采用双导程蜗杆调整传动间隙)或采用力矩电机直接驱动。工作台2上面右 端装有尾架3，靠顶尖顶紧工件。加工较大零件的机床尾架3需要动力驱动，以 增加零件的传动刚度。它必须与头架1同步运动。为保证精确的传动，头、尾 架都需安装高精度角度编码器闭环控制。床身8的后部上方装有立柱5，立柱5 可以左右运动(X轴)。立柱5的前面装有Z轴滑板6 (B轴蜗轮箱)，它可以上 下运动(Z轴)。Z轴滑板6 (B轴蜗轮箱)有蜗轮、蜗杆传动装置(也可采用力 矩电机直接传动)带动B轴主轴旋转(B轴)。机床主轴箱7安装在B轴前端的 连接盘上，可以随B轴的旋转而摆动。机床主轴箱7安装有高速电主轴。使用 SHK63A刀柄安装加工用各种刀具。B轴的摆动范围在±40° 。床身8的右上方 安装有刀库4，容量为16把。机床可以自动换刀。机床采用了西门子840D数 控系统控制(也可选用其它五轴联动数控系统控制)，人们可以通过操作台9控 制机床。
机床还有另一种布置形式一一工作台左右运动(X轴)，立柱前后运动(Y轴)。
权利要求1.一种五轴联动叶片加工中心机构，其特征是含有三个直线坐标轴X、Y、Z和两个回转坐标轴A、B；有整体床身，床身的前部上方装有工作台，工作台上面左端装有头架，头架主轴有A轴，头架主轴右端安装夹具夹持工件，头架的驱动方式有蜗轮、蜗杆传动或采用力矩电机直接驱动，工作台上面右端装有尾架，机床尾架有动力驱动装置，与头架同步运动，头、尾架连接有高精度角度编码器闭环控制，床身的后部上方装有立柱，立柱沿X轴左右运动，立柱的前面装有Z轴滑板或B轴蜗轮箱，Z轴滑板或B轴蜗轮箱有蜗轮、蜗杆传动装置或力矩装置直接传动带动B轴主轴旋转，机床主轴箱安装在B轴前端的连接盘上，随B轴的旋转而摆动，主轴箱安装有高速电主轴，B轴的摆动范围在±40°，床身的右上方安装有刀库。
2. 根据权利要求l所述的一种五轴联动叶片加工中心机构，其特征是刀库容量为16把。
3. 根据权利要求1或2所述的一种五轴联动叶片加工中心机构，其特征是 用SHK63A刀柄安装加工用各种刀具。
4. 根据权利要求1所述的一种五轴联动叶片加工中心机构，其特征是X 轴工作台左右运动，Y轴立柱前后运动。
专利摘要一种立式的五轴联动叶片加工中心机构，属于机械制造领域。有三个直线坐标轴和两个回转坐标轴。床身上方装有工作台，工作台上面左端装有头架，头架主轴右端安装夹具夹持工件，头架的驱动方式有蜗轮、蜗杆传动或采用力矩电机直接驱动，工作台上面右端机床尾架有动力驱动装置，床身的后部上方装有立柱，立柱的前面装有Z轴滑板或B轴蜗轮箱，沿Z轴上下运动，Z轴滑板或B轴蜗轮箱有蜗轮、蜗杆传动装置或力矩电机装置直接传动带动B轴主轴旋转，机床主轴箱安装在B轴前端的连接盘上，主轴箱安装有高速电主轴，使用SHK63A刀柄安装加工用各种刀具，床身的右上方安装有刀库，机床采用西门子840D数控系统控制或选用其它五轴联动数控系统控制。
文档编号B23Q1/25GK201009089SQ200620158799
公开日2008年1月23日 申请日期2006年12月8日 优先权日2006年12月8日
发明者刘树生, 李绪成, 谷立恒, 琦 高 申请人:北京机电院高技术股份有限公司