[发明专利]一种高速、高精度五轴超声加工机床

权利要求书

1.一种高速、高精度五轴超声加工机床，其特征在于，包括床身装置、刀库装置、主轴头装置和工作台装置；

所述床身装置包括龙门架和底座，所述龙门架包括两个对称设置的门型支架和横梁，所述横梁的两端分别通过直线电机与所述门型支架的上端连接，所述直线电机驱动所述横梁沿垂直于所述横梁轴线方向水平位移，所述横梁的中部下端设有旋转伸缩电机，所述旋转伸缩电机的输出端设有机械手，所述旋转伸缩电机驱动所述机械手沿竖直方向伸缩和水平旋转，所述机械手包括水平固定杆和位于所述水平固定杆两端的第一半圆形夹持部和第二半圆形夹持部，所述第一半圆形夹持部的开口方向与所述第二半圆形夹持部的开口方向相反，所述第一半圆形夹持部的开口连线和所述第二半圆形夹持部的开口连线均与所述水平固定杆的轴线平行且位于同一水平面内，所述门型支架的上端还设有用于所述横梁的位置反馈的光栅尺，所述光栅尺位于所述直线电机的外侧，所述门型支架的下端与所述底座固定连接，所述底座上还设有两个与所述横梁轴线平行的水平导轨，所述水平导轨上设有滑块；

所述刀库装置包括刀库支座、步进电机和刀盘，所述刀库支座的两端分别通过螺钉与所述门型支架的后端连接，所述步进电机通过电机安装支架与所述刀库支座的中部上端连接，所述步进电机的输出轴通过联轴器与所述刀盘的旋转中心连接并驱动所述刀盘在水平面旋转，所述刀盘外沿设有多个刀具架，所述刀具架包括一端与所述刀盘外沿连接的连接杆，所述连接杆的另一端设有第三半圆形夹持部，所述连接杆的轴线所在直线经过所述刀盘的旋转中心，所述第三半圆形夹持部的开口连线与所述连接杆的轴线平行且位于所述刀盘所在水平面内，所述刀盘的水平旋转轴与所述机械手的水平旋转轴位于同一竖直平面内，所述横梁的轴线垂直于所述竖直平面，所述第一半圆形夹持部的轴线和所述第二半圆形夹持部的轴线所在旋转圆柱面与所述第三半圆形夹持部的轴线所在旋转圆柱面相切，所述第三半圆形夹持部的开口方向与旋转至其轴线位置的所述第一半圆形夹持部或所述第二半圆形夹持部的开口方向相一致；

所述主轴头装置包括电主轴和安装架，所述安装架由后板、左侧板、右侧板和底板组成，所述电主轴的外壁套接有两个沿所述电主轴的轴线分布的夹紧座，所述夹紧座分别与所述后板的内壁固定连接，并通过所述左侧板的内壁和所述右侧板的内壁限位，位于最下方的所述夹紧座与所述底板的上表面贴合，所述底板的下表面设有外固定圈，所述外固定圈的轴线与所述电主轴的轴线位于同一直线上，所述电主轴的轴线位于所述竖直平面内，所述安装架的外壁设有驱动所述电主轴沿其轴线移动的第一驱动装置，所述第一驱动装置与所述横梁固定连接；

所述第三半圆形夹持部和所述电主轴的输出端分别设有刀具装配体，所述刀具装配体的轴线与与其连接的所述第三半圆形夹持部的轴线位于同一直线，与所述电主轴的输出端连接的所述刀具装配体的上端穿过所述外固定圈与所述电主轴的输出端夹紧连接；

所述工作台装置包括固定在所述滑块上的水平工作台，所述底座上还设有驱动所述水平工作台沿所述水平导轨移动的第二驱动装置，所述水平工作台上还设有摇篮式摆动工作台。

2.根据权利要求1所述的一种高速、高精度五轴超声加工机床，其特征在于：所述刀具装配体沿其轴线从下到上依次设有刀具，ER螺母、变幅杆、换能器、刀柄和拉钉，所述刀具装配体还包括套筒，所述套筒的上部内壁与所述刀柄的外壁螺纹连接，所述套筒的下端与位于所述变幅杆外壁上的变幅杆轴肩上表面固定连接，所述套筒的外壁具有套筒轴肩，所述套筒轴肩的上表面设有内线圈，所述套筒的外壁设有用于定位所述内线圈的轴用弹性挡圈，所述刀具的固定杆通过刀夹与所述ER螺母的内壁连接，所述变幅杆呈阶梯轴状，所述阶梯轴状变幅杆的大端面与所述换能器的端部紧密贴合，所述ER螺母与所述阶梯轴状变幅杆的小轴段的外壁螺纹连接，所述变幅杆轴肩位于所述阶梯轴状变幅杆的大轴段的下部侧壁上，所述刀具的固定杆的端部与所述阶梯轴状变幅杆的小端面紧密贴合，与所述电主轴的输出端连接的所述刀具装配体通过所述刀柄与所述电主轴的输出端夹紧连接；

所述外固定圈的上端具有所述电主轴的定位槽，所述外固定圈具有与所述定位槽连通的阶梯孔，所述阶梯孔的台阶面上设有外线圈，所述阶梯孔的孔壁还设有用于定位所述外线圈的孔用弹性挡圈；

工作状态下，当所述拉钉与所述电主轴的输出端拉紧时，所述内线圈与所述外线圈位于同一水平面上且间隙配合。