[发明专利]一种小型高精度五轴数控机床

说明书

技术领域

本发明涉及一种五轴数控机床，具体涉及一种低成本的小型高精度五轴数控机床。

背景技术

五轴联动数控机床系统从某种意义上反映了一个国家的工业发展水平状况，其与一般机床的最大区别在于通过增加的两个旋转轴能够使刀具始终垂直于工件曲面运动,从而实现复杂曲面的高精度加工。

目前市场上的五轴数控机床根据两个回转运动分布的不同形式，可以分为以下三种结构形式：(1)双转台结构，两个旋转轴都分布在工件侧；(2)双摆头结构，两个旋转轴都分布在刀具侧；(3)单摆头加单转台结构，即一个旋转轴分布在刀具侧，另一旋转轴分布在工件侧。

上述三种结构中，双转台结构刚性好，但由于存在工作台摆动和工作台回转两个回转运动机构复合的设计，使得结构设计稍显复杂，而且由于工作台直接参与两个回转坐标运动，所以受到安装工件的尺寸与重量的制约的同时，坐标转换也相对复杂。双摆头结构的工作台本身不参与回转运动，因此工作台尺寸和零件加工空间不受限制，可加工大尺寸工件。但是摆头的设计是一个难点，主轴驱动非常复杂，而且两个摆动轴的串联使得机床的刚性较差。单摆头单转台结构的机床性能介于前两者之间，结构简单，具有较好的刚性和较大的加工范围，因此被广泛采用，无论是大中小型设备，都有这种结构。

本领域技术人员致力于提供一种低成本、适用于小型轻载的应用场合的高精度、可靠的五轴数控机床。

发明内容

本发明提供一种五轴数控机床，包括工作台侧的Y轴移动组件、X轴移动组件和A轴摆动组件，刀具侧的Z轴移动组件和B轴摆动组件，其中X轴、Y轴以及Z轴为移动轴，A轴为工作台绕与X轴平行的轴摆动的摆动轴，B轴为刀具绕与Y轴平行的轴摆动的摆动轴，X轴移动组件通过XY连接板与Y轴移动组件连接，A轴摆动组件通过XA连接板与X轴移动组件连接，B轴摆动组件通过ZB连接板与Z轴移动组件连接，A轴通过胀紧套与工作台连接。

本发明提供的五轴数控机床，采用胀紧套连接A轴与工作台，在制造过程中无需进行开槽等操作，简化了制造和安装过程，降低了五轴数控机床的制造成本；同时由于没有键槽配合，工作过程中不会产生磨损，延长了五轴数控机床的使用寿命，进一步降低了五轴数控机床的使用成本；另外胀紧套在过载时，将失去联接作用，具有保护作用，使得五轴数控机床能够可靠地工作。

由于胀紧套依赖摩擦力起作用，因此适用于小型轻载的应用场合。

进一步地，B轴为中空摆动轴，通过过盈配合与B轴摆动组件的电机输出轴连接。

采用这样的结构，B轴的对中性好，与电机输出轴无间隙，使得摆动精度高，提高了五轴数控机床的精度。

进一步地，X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件、A轴摆动组件以及B轴摆动组件均包括电机，电机均为安装高分辨率旋转光电编码器的伺服电机。

采用安装有高分辨率旋转光电编码器的伺服电机，能够提高移动或摆动的精度，从而提高五轴数控机床的精度。

进一步地，Z轴移动组件包括电机，所述电机为具有制动器的伺服电机，以防止掉电时刀具出现下滑。

由于B轴摆动组件安装于Z轴移动组件的下方，B轴摆动组件的重力造成Z轴方向上的恒定负载，因此本发明的五轴数控机床的Z轴移动组件采用具有制动器的伺服电机，以防止掉电时刀具出现下滑，从而保证五轴数控机床可靠地工作。

进一步地，A轴摆动组件的电机与A轴之间设置减速机，和/或B轴摆动组件的电机与B轴之间设置减速机，

在电机与摆动轴之间设置减速机，能够增加输出力矩，进一步保证五轴数控机床可靠地工作。

进一步地，X轴移动组件、Y轴移动组件与Z轴移动组件均包括滑轨，滑轨全部或部分为精密级滚珠线性滑轨。

采用精密级滚珠线性滑轨，能够提高移动组件的精度，从而提高五轴数控机床的精度。

进一步地，X轴移动组件、Y轴移动组件与Z轴移动组件均包括光电限位开关，光电限位开关为常闭型光电限位开关。

进一步地，A轴摆动组件与B轴摆动组件均包括光电限位开关，光电限位开关为常开型光电限位开关。

本发明提供的五轴数控机床，具有以下有益效果：

(1)采用胀紧套连接A轴与工作台，在制造过程中无需进行开槽等操作，简化了制造和安装过程，降低了五轴数控机床的制造成本；同时由于没有键槽配合，工作过程中不会产生磨损，延长了五轴数控机床的使用寿命，进一步降低了五轴数控机床的使用成本；