立式交换工作台翻转驱动装置及制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910187702.4

申请日:

2009.09.29

公开号:

CN101670528A

公开日:

2010.03.17

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B23Q 5/54申请日:20090929|||公开

IPC分类号:

B23Q5/54; B23Q1/74

主分类号:

B23Q5/54

申请人:

中捷机床有限公司

发明人:

张 雄; 刘宗际; 贺鑫元; 徐永明; 金晓红; 刘 峰

地址:

110141辽宁省沈阳市沈阳经济技术开发区开发大路17甲1号

优先权:

专利代理机构:

沈阳科威专利代理有限责任公司

代理人:

崔红梅

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内容摘要

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

权利要求书

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(11)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)一端与固定在底座(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O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。

说明书

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。
背景技术
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。
附图说明
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2一端与固定在底座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90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O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缩状态,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。

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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。

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