[发明专利]立式混联雕刻机及其工作方法

说明书

本发明涉及一种立式混联雕刻机及其工作方法，包括并联机构、固定机架、移动底座、二自由度加工台；所述并联机构包括第一分支组件、第二分支组件、第三分支组件、动支撑台、主轴固定座和雕刻主轴；所述移动底座上安置着固定机架；所述固定机架上安置有并联机构、以及在固定机架下底板上安置的二自由度加工台；所述二自由度加工台包括直线滑台和安装在直线滑台上的摇摆机构；该混联雕刻机能够实现五轴联动，具备五轴加工的能力；且结构简单、模块化程度高、工作空间大,在雕刻机领域具有较大的应用潜力。

技术领域：

本发明涉及雕刻机领域，特别是能够实现五轴加工的雕刻机及其工作方法。

背景技术：

早期传统的三轴雕刻机是一种灵活度高，工作空间大的雕刻机，但其采用的均为串联结构组成，传动系统大、且存在误差累积、体积庞大；特别是只具有一个雕刻工位，不能实现多面的加工，因此需要人为改变雕刻机的方位，在拆装上出现误差累积、浪费时间、降低加工效率等现象。

对于曲面较大的雕刻件，传统的三轴雕刻机便无法完成任务；为了解决多面加工的问题，近几年又发展了五轴雕刻机，这类五轴雕刻机大都是采用串联的机构搭配2或3自由度转台，该五轴雕刻机能够实现三坐标平动和工作台的A/B轴转动，或者A/C轴转动、或者B/C轴转动等形式；但这类雕刻机均是串联且为开链结构，则必然会出现零部件结构大、致使运动惯量大、速度慢，且也具有累积误差的存在问题。

因此，想要达到高精度且又能实现多面加工和降低累积误差，是探究新型雕刻机的发展动力。近年来，随着并联机构和并联机床的发展，在雕刻领域和加工制造领域均朝着这类机构的研究，与串联机构不同的是，并联机构具有低累积误差、刚度高、速度快、灵活度高、结构简单等特点不断成为新的加工装备的青睐。

为了适应雕刻领域的加工特点，混联结构的雕刻机也开始得到研发，在数控机床运用上，混联数控机床已经被运用于飞机制造领域等大型航空结构件的加工。其中，以Tricept混联加工中心、Exechon混联加工中心、Z3混联加工中心等为代表的混联机床运用于高精度零部件加工。

但是在雕刻机领域，采用并联机构混联串联机构的五轴雕刻机还见之甚少，特别是在于如何选择一种合适的并联机构混联串联机构实现五轴加工，且又要保持高刚度、大工作空间、低累积误差，是当前需要解决的问题。

发明内容：

鉴于现有技术的不足，本发明为解决公认技术上的问题，提供一种立式混联雕刻机及其工作方法，来实现曲面的加工；该雕刻机不仅提高了刚度、增大了工作空间，还能够降低传统五轴雕刻机的误差累积，可用于复杂雕刻件的加工。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种立式混联雕刻机，包括并联机构、固定机架、移动底座、二自由度加工台；所述并联机构包括第一分支组件、第二分支组件、第三分支组件、动支撑台和雕刻主轴，所述的移动底座上安置着固定机架；所述的固定机架上安置着并联机构、以及在固定机架下底板安置着二自由度加工台；所述二自由度加工台包括直线滑台和安装在直线滑台的摇摆机构。

进一步的，所述第一分支组件和第二分支组件具有相同的结构形式，均包括直线驱动组件、虎克铰、转动副组件，所述虎克铰包括虎克铰支撑座、虎克铰支撑轴、虎克铰架、虎克铰轴盖，所述直线驱动组件上部通过虎克铰与固定机架连接，直线驱动组件下部通过转动副组件与动支撑台连接，所述转动副组件包括分支转动头、分支转动横架和转动销轴。所述直线驱动组件内有分支组件板，其上有组件丝杠，组件丝杠上设置有螺母固定座，螺母固定座与组件滑块连接，在分支组件板上设置有两条滑轨，在分组组件板头部设置有组件电机固定座以及组件电机固定座上连接有组件伺服电机。

进一步的，所示第三分支组件包括直线驱动组件、转动架、复合铰链；所述直线驱动组件通过转动架与固定机架连接，转动副组件下部通过复合铰链与动支撑台连接；所述复合铰链包括第三分支头、复合连架、复合动横架和销轴。