[发明专利]新型变输入可重构牛头刨床主运动机构

说明书

技术领域：

本发明属于机构学与机械制造领域，特别涉及一种新型变输入可重构牛头刨床主运动机构。

背景技术：

牛头刨床可应用于水平面、垂直面、斜面、直槽、V型槽、燕尾槽及直母线成型面等面的刨削加工，因此在机械制造领域有着极为广泛的应用。为了提高加工表面的质量，要求滑枕应为匀速运动，但机械式牛头刨床的主运动机构一般采用摆动导杆机构和摆杆滑块机构串联而成的组合机构，刨刀刨削加工时的主运动为非匀速运动，为进一步提高加工质量带来了困难。

随着科学技术的发展，人们越来越希望现代机器能够根据不同的工作任务需求具有不同的工作方式，即希望机器能“一机多用”，希望机器具有柔性、可控性和智能性。机械式牛头刨床主要用于加工中、小零件，在加工中型零件和加工小型零件时，所需要的工作功率和工作行程是不同的。显然，在加工小型零件时，所需要的加工作业功率和工作行程都是相对较小的，而如果刨床不具备“柔性”，依然采用加工中型零件的工作模式来完成加工小型零件的作业任务，显然是不经济的。

因此人们希望刨床能够具有可控性、使作业速度满足匀速要求；希望刨床能够具有柔性、能根据加工作业任务的不同，变换工作模式，实现可重构；希望刨床具有智能，能根据不同加工工艺和参数要求，编程控制。

发明内容：

本发明针对现有技术中的不足，提出一种新型变输入可重构牛头刨床主运动机构，其具有可控性、柔性化、智能化的优点。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种新型变输入可重构牛头刨床主运动机构，其具有三种可选的工作模式，即根据不同加工作业任务具有三种不同的机构构型，且可在三种工作模式间方便的自动切换，具有可重构性。

第一种工作模式，可以满足中等零件的加工作业任务，第一种机构构型为：牛头刨床的滑枕通过一个连杆与一个平面三自由度六杆机构相连接。平面三自由度六杆机构为单闭环结构，其六根杆的杆长均相等，各杆间都通过转动副相连接。所述平面三自由度六杆机构由三个伺服电机驱动，其中两台伺服电机布置在与机架相连的转动副处，另外一台伺服电机布置在接近机架的转动副处。利用平面三自由度六杆机构将三个伺服电机的输入传递、合成并转化为末端滑枕的单一大功率输出，可满足中型零件的刨削加工作业需要。由于平面三自由度六杆机构本身具有机械协调功能，可消除三组伺服电机输入误差引起的运动干涉，降低控制难度。

第二种工作模式，可以满足中小型零件的加工作业任务，第二种机构构型为：新型变输入可重构牛头刨床主运动机构自动切换为第二种工作模式，这时滑枕通过一个连杆与一个平面二自由度五杆并联机构相连接，即平面三自由度六杆机构切换为二自由度平面五杆并联机构。平面五杆并联机构为对称结构，各杆之间通过转动副相连接。这时机构整体为二自由度机构，所述平面六杆机构的一个位于机架处的伺服电机被锁死，只有二台伺服电机工作，用于完成中小功率的加工作业任务。利用平面二自由度五杆并联机构将二个伺服电机的输入传递、合成并转化为末端滑枕的单一较大功率输出，可满足中小型零件的刨削加工作业需要。由于平面二自由度五杆并联机构本身具有机械协调功能，可消除二组伺服电机输入误差引起的运动干涉，降低控制难度。

第三种工作模式，可以满足小型零件的加工作业任务，第三种机构构型为：新型变输入可重构牛头刨床主运动机构自动切换为第三种工作模式，这时滑枕通过一个连杆与一个单自由度平行四边形机构相连接，即平面二自由度五杆并联机构切换为单自由度平行四边形机构。这时机构整体为单自由度机构，所述平面六杆机构的二台伺服电机被锁死，只有一台伺服电机工作，用于完成小功率的加工作业任务。

以上三种工作模式均采用伺服电机驱动，因伺服电机具有可控性，通过合理的控制可以满足滑枕的匀速运动作业需求；因伺服电机具有可控性，通过编程控制，可以满足不同加工工艺和加工参数要求；因平面三自由度六杆机构和平面二自由度五杆并联机构具有机械协调功能，可将多组伺服电机的输入进行合成，将小功率输入合成为大功率输出，且可避免输入误差引起的运动干涉；因平面三自由度六杆机构和平面二自由度五杆并联机构具有可重构特性，可实现牛头刨床主运动机构根据不同刨削加工作业需求，在不同工作模式间自动切换，具有柔性。

综上，所述新型变输入可重构牛头刨床主运动机构通过采用伺服电机控制、通过采用可重构平面三自由度六杆机构，满足了滑枕匀速运动作业需求、使机械式牛头刨床的主运动机构具有了柔性、可控性和智能性。

附图说明：

图1为新型变输入可重构牛头刨床主运动机构第一种工作模式的机构简图。