一种六自由度并联机床的制作方法

本专利涉及一种六自由度并联机床。

背景技术：

在现代机械制造领域中，零部件的结构设计与加工工艺变得日渐复杂，因此对机床的自由度提出了新的要求。传统机床的结构一般为串联形式，存在运动部件质量大，误差积累等问题。与此相比，并联机床具有工作范围大，灵活性好，刚度大，惯性小，结构紧凑，位置误差不积累等优点。

技术实现要素：

本发明目的是提出一种六自由度并联机床，实现复杂曲面的加工，具有重要意义。

本发明采用的技术方案是：

本发明是一种六自由度并联机床，主要由左动圆平台、右动圆平台、静圆平台、3个结构相同的上滑块、3个结构相同的下滑块、3个结构相同的上小齿轮、3个结构相同的下小齿轮、3根结构相同的上主轴和3根结构相同的下主轴组成。

所述左动圆平台上固连有左上大齿轮，且在其上开有左燕尾槽导轨，左燕尾槽导轨是以左动圆平台圆心为中心的环形导轨。所述右动圆平台上固连有右上大齿轮，且在其上开有右燕尾槽导轨，右燕尾槽导轨是以右动圆平台圆心为中心的环形导轨。所述左动圆平台与右动圆平台结构类似，方向相反。所述左动圆平台与右动圆平台通过两对螺栓螺母连接。

所述伸缩杆由伸缩上杆与伸缩下杆组成，所述伸缩上杆直径小于伸缩下杆，所述伸缩下杆内部开有圆柱空腔，圆柱空腔与伸缩下杆同轴心，且圆柱空腔的直径等于伸缩上杆的直径。伸缩上杆与伸缩下杆通过移动副连接。所述伸缩下杆的圆柱空腔内设有直线电机，用以驱动伸缩上杆的移动，从而实现伸缩杆长度的变化。所述伸缩上杆远离伸缩下杆的一端设有球头。所述伸缩下杆远离伸缩上杆的一端设有球头。

所述上滑块上设有v型凸块，所述v型凸块与左、右动圆平台上的左、右燕尾槽导轨相配合形成导轨副，使上滑块能相对于左、右动圆平台在导轨副中作自由圆周移动。所述上滑块的下部设有圆柱凸台，圆柱凸台中设有球形凹坑，用以与伸缩上杆端部的球头相配合形成球铰。所述上滑块内部由下向上依次设有上推力轴承空腔，上小齿轮空腔，上深沟球轴承空腔与上电机空腔，用以安装上推力轴承、上小齿轮、上深沟球轴承、上电机以及上主轴。在安装时，先将上推力轴承通过上小齿轮空腔安装于上推力轴承空腔中，上小齿轮安装于上小齿轮空腔中，使上小齿轮在工作中能与左、右上大齿轮正确啮合。再将上主轴通过上电机空腔顶部依次穿过上小齿轮、上推力轴承，直至上主轴上的下止推面与所述上小齿轮端面接触。最后将上深沟球轴承通过上电机空腔安装于上深沟球轴承空腔中，使上深沟球轴承内圈端面与上主轴的上止推面相接触。将上电机安装于上电机空腔中，并通过联轴器与上主轴连接(联轴器图中未指出)。所述上小齿轮与上主轴通过键连接传动。使所述上电机通过上主轴驱动上小齿轮转动，通过上小齿轮与左、右上大齿轮的啮合转动而带动上滑块在左、右燕尾槽导轨中运动。从而通过控制上电机的转动来实现对上滑块运动的控制。

所述静圆平台上固连有下大齿轮，且在其上开有v型槽导轨，所述v型槽导轨是以静圆平台圆心为中心的环形导轨，所述下大齿轮上端固连有工件装夹平台。

所述下滑块底部成v型结构，用以与静圆平台上的v型槽导轨形成导轨副，使下滑块能在v型槽导轨中作自由圆周运动。所述下滑块上部设有圆柱凸台，圆柱凸台中设有球形凹坑，用以与伸缩下杆端部的球头相配合形成球铰。所述下滑块内部由下向上依次设有下推力轴承空腔、下小齿轮空腔、下深沟球轴承空腔以及下电机空腔(所述下电机空腔与球形凹坑相通)。用以安装下推力轴承、下小齿轮、下深沟球轴承、下电机以及下主轴。在安装时，先将下推力轴承通过下小齿轮空腔安置于下推力轴承空腔中，将下小齿轮安装于下小齿轮空腔中，使下小齿轮在工作时能与静圆平台上的下大齿轮正确啮合，再将下主轴通过下电机空腔顶端依次穿过下小齿轮、下推力轴承，直至下主轴的下止推面与下小齿轮端面相接触，其中下主轴与下小齿轮通过键连接传动。最后将上深沟球轴承通过上电机空腔顶部安置于上深沟球轴承空腔中，使其内圈端面与下主轴的上止推面相接触，将上电机安置于上电机空腔中，通过联轴器与主轴相连(联轴器在图中未指出)。使所述下电机通过下主轴驱动下小齿轮，通过下小齿轮与下大齿轮的啮合转动而带动下滑块在v型槽导轨中的移动。从而通过控制下电机的转动来实现对下滑块运动的控制。

本发明的优点：结构简单，通过同时改变杆的位置与长度实现三自由度转动与三自由度平动。

附图说明

图1是本发明的外观示意图。

图2是本发明的结构示意图图。

图3是图2中a处的局部放大图。

图4是图2中b处的局部放大图。

图5是图3中上滑块的内部剖面图。

图6是图4中下滑块的内部剖面图。

图7是右动圆平台零件的结构示意图。

图8是左动圆平台零件的结构示意图。

图9是静圆平台零件的结构示意图。

图10是下滑块零件的外部结构示意图。

图11是下滑块零件的内部剖面结构示意图。

图12是上滑块零件的外部结构示意图。

图13是上滑块零件的内部剖面结构示意图。

图14是伸缩杆零件的外部结构示意图。

图中：1.左动圆平台，11.左上大齿轮，12.左螺栓孔，13.左燕尾槽导轨，2.右动圆平台，21.右上大齿轮，22.右螺栓孔，23.右燕尾槽导轨，3.伸缩杆，31.伸缩下杆，311.球头，32.伸缩上杆，321.球头，4.静圆平台，41.下大齿轮，42.v型槽导轨，43.工件装夹平台5.下滑块，51.下电机，52.下深沟球轴承，53.下主轴，54.下小齿轮，55.下推力轴承，56.v型结构，57.圆柱凸台，58.球形凹坑，59.下电机空腔，510下小齿轮空腔，511下推力轴承空腔，512.下深沟球轴承空腔，531.下主轴上止推面，532.下主轴下止推面，6.螺栓螺母，7.上滑块，71.上电机，72.上深沟球轴承，73.上主轴，74.上小齿轮，75.上推力轴承，76.v型凸块，77.圆柱凸台，78.球形凹坑，79.上电机空腔，710.上小齿轮空腔，711.上推力轴承空腔，712.上深沟球轴承空腔，731.上主轴上止推面，732.上主轴下止推面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14所示，本发明是一种六自由度并联机床，主要由左动圆平台1、右动圆平台2、静圆平台4、三个结构相同的上滑块7、三个结构相同的下滑块5、三个结构相同的上小齿轮74、三个结构相同的下小齿轮54、三根结构相同的伸缩杆3、三根结构相同的上主轴73和三根结构相同的下主轴53组成。

所述左动圆平台1上固连有左上大齿轮11，且在其上开有左燕尾槽导轨13，左燕尾槽导轨13是以左动圆平台1圆心为中心的环形导轨。所述右动圆平台2上固连有右上大齿轮21，且在其上开有右燕尾槽导轨23，右燕尾槽导轨23是以右动圆平台2圆心为中心的环形导轨。所述左动圆平台1与右动圆平台2结构类似，方向相反。所述左动圆平台1与右动圆平台2通过左螺栓孔12、右螺栓孔22用两对螺栓螺母6连接。刀具(图中未指出)固连在左上大齿轮11与右上大齿轮21的下端面(即远离左燕尾槽导轨13、右燕尾槽导轨23的端面)，且刀具与左动圆平台1和右动圆平台2同轴心。

所述伸缩杆3由伸缩上杆32与伸缩下杆31组成，所述伸缩上杆32直径小于伸缩下杆31，所述伸缩下杆31内部开有圆柱空腔，圆柱空腔与伸缩下杆31同轴心，且圆柱空腔的直径等于伸缩上杆32的直径。伸缩上杆32与伸缩下杆31通过移动副连接。所述伸缩下杆31的圆柱空腔中设有直线电机，用以驱动伸缩上杆的移动，从而实现伸缩杆长度的变化。所述伸缩上杆32远离伸缩下杆的一端设有球头321。所述伸缩下杆31远离伸缩上杆的一端设有球头311。

所述上滑块7上设有v型凸块76，所述v型凸块76与左动圆平台1、右动圆平台2上的左燕尾槽导轨13、右燕尾槽导轨23相配合形成导轨副，使上滑块7能相对于左动圆平台1、右动圆平台2在导轨副中作自由圆周移动。所述上滑块7的下部设有圆柱凸台77，圆柱凸台77中设有球形凹坑78，用以与伸缩上杆32端部的球头321相配合形成球铰。所述上滑块7内部由下向上依次设有上推力轴承空腔711，上小齿轮空腔710，上深沟球轴承空腔712与上电机空腔79(其中上推力轴承空腔711，上小齿轮空腔710，上深沟球轴承空腔712与上电机空腔79均为圆柱型空腔，且上深沟球轴承空腔712与上电机空腔79的横截面直径相同)，用以安装上推力轴承75、上小齿轮74、上深沟球轴承72、上电机71以及上主轴73。在安装时，先将上推力轴承75通过上小齿轮空腔710安装于上推力轴承空腔711中，上小齿轮74安装于上小齿轮空腔710中，使上小齿轮74在工作中能与左上大齿轮11、右上大齿轮21正确啮合。再将上主轴73通过上电机空腔79顶部依次穿过上小齿轮74、上推力轴承75，直至上主轴73上的下止推面732与所述上小齿轮74端面接触。最后将上深沟球轴承72通过上电机空腔79安装于上深沟球轴承空腔712中，使上深沟球轴承72内圈端面与上主轴73的上止推面731相接触。将上电机71安装于上电机空腔79中，并通过联轴器与上主轴连接(联轴器图中未指出)。所述上小齿轮74与上主轴73通过键连接传动。使所述上电机71通过上主轴73驱动上小齿轮74转动，通过上小齿轮74与左上大齿轮11、右上大齿轮21的啮合转动而带动上滑块7在左燕尾槽导轨13、右燕尾槽导轨23中运动。从而通过控制上电机71的转动来实现对上滑块7运动的控制。

所述静圆平台4上固连有下大齿轮41，且在其上开有v型槽导轨42，所述v型槽导轨42是以静圆平台4圆心为中心的环形导轨，所述下大齿轮上端面固连有工件装夹平台43，所述工件装夹平台43用于装夹工件。

所述下滑块5底部成v型结构56，用以与静圆平台4上的v型槽导轨42形成导轨副，使下滑块5能在v型槽导轨42中作自由圆周运动。所述下滑块5上部设有圆柱凸台57，圆柱凸台57中设有球形凹坑58，用以与伸缩下杆31端部的球头311相配合形成球铰。所述下滑块5内部由下向上依次设有下推力轴承空腔511、下小齿轮空腔510、下深沟球轴承空腔512以及下电机空腔59(其中，下推力轴承空腔511、下小齿轮空腔510、下深沟球轴承空腔512以及下电机空腔59均为圆柱型空腔，且所述下电机空腔59与球形凹坑相通)。用以安装下推力轴承55、下小齿轮54、下深沟球轴承52、下电机51以及下主轴53。在安装时，先将下推力轴承55通过下小齿轮空腔510安置于下推力轴承空腔511中，将下小齿轮54安装于下小齿轮空腔510中，使下小齿轮54在工作时能与静圆平台4上的下大齿轮41正确啮合，再将下主轴53通过下电机空腔59顶端依次穿过下小齿轮54、下推力轴承55，直至下主轴53的下止推面532与下小齿轮54端面相接触，其中下主轴53与下小齿轮54通过键连接传动。最后将下深沟球轴承52通过下电机空腔59顶部安置于下深沟球轴承空腔512中，使其内圈端面与下主轴53的上止推面531相接触，将下电机51安置于下电机空腔59中，通过联轴器与下主轴53相连(联轴器在图中未指出)。使所述下电机51通过下主轴53驱动下小齿轮54，通过下小齿轮54与下大齿轮41的啮合转动而带动下滑块5在v型槽导轨42中的移动。从而通过控制下电机51的转动来实现对下滑块5运动的控制。

在实际操作过程中，左、右动圆平台用于固连刀具，静圆平台4用于固连工件，通过控制上滑块7，下滑块5的移动以及伸缩杆3的长度变化来实现刀具的6自由度加工。

本发明通过同时改变杆的长度与位置来实现动平台六自由度平动与转动。