一种摇篮工作台及五轴机摇篮工作台的精度控制方法与流程

1.本发明涉及数控加工相关技术领域，特别涉及一种摇篮工作台，还涉及一种五轴机摇篮工作台的精度控制方法。


背景技术：

2.机床，是控制刀具按设计好的程序(刀路)切削工件成所需要的形状、尺寸的机电一体化的机械。是制造业之母。
3.五轴机(五轴联动加工中心,5axis-cnc或五轴联动数控机床)是飞机发动机叶轮叶盘、燃气轮机叶轮叶盘、舰艇螺旋桨等复杂零件的唯一加工手段。跟三轴机比，五轴机多了除三个直线轴xyz以外的两个旋转轴(abc中的任意两个)。从结构上分为三大类：1.两个旋转轴都在刀具端，则为双摆头龙门五轴机，用于大型、超大型工件五轴铣削加工；2.两个旋转轴在刀具和工件两端一边一个，则为一转一摆五轴机，用于中型或小型工件的五轴铣削加工以及车铣复合五轴加工；3.两个旋转轴都在工件端，则为摇篮五轴机，用于中小型工件的五轴铣削或铣车复合加工。常用的摇篮工作台从外观上来说有双耳摇篮及单耳摇篮。摇篮工作台无论哪种形式，都有摇摆轴(一般为a轴或b轴)和连续旋转轴(简称旋转轴、一般为c轴)两部分。无论双耳摇篮还是单耳摇篮，基本都是一体加工成型，由于结构不规则，在加工过程中不便于装夹固定，并且需要进行多个面加工，多次装夹固定费时费力，而且精度难以保证，影响机床的加工精度。


技术实现要素：

4.为了克服现有的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种摇篮工作台以解决上述技术问题。
5.本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
6.根据本发明的一个方面，设计出一种摇篮工作台，包括：
7.摇摆基座，底部具有水平结构的第一安装基准面，上端横向转动设有摇摆轴，且摇摆轴的第一回转中心线与所述第一安装基准面平行设置，并与摇摆轴右端的输出面垂直设置；
8.连接耳板，设有相互平行的左安装面和右安装面，所述连接耳板的左安装面与所述摇摆轴右端的输出面贴合并固接；
9.旋转基座，左端的第二安装基准面与所述摇摆轴右端的输出面平行设置，所述旋转基座的第二安装基准面与所述连接耳板的右安装面贴合并固接，所述旋转基座上垂直转动设有旋转轴，所述旋转轴上端连接有工作台，所述旋转轴的第二回转中心线与所述第二安装基准面平行设置，且与所述工作台的顶面垂直设置；
10.所述第一回转中心线与所述工作台的顶面处于同一平面上或者工作台的顶面比第一回转中心线低50-150mm，所述摇摆轴用于驱动旋转基座以第一回转中心线旋转，所述旋转轴用于驱动工作台以第二回转中心线旋转。
11.本摇篮工作台采用化难为易、分而治之的思想及结构设计，分为多部分，便于装夹固定，降低制造难度，提升加工效率，通过控制第一回转中心线与第一安装基准面平行并与摇摆轴右端的输出面垂直以及第二回转中心线与第二安装基准面平行并与工作台的顶面垂直，可以保证其装配精度以及运转中的回转定位精度和重复定位精度。
12.为了更好的解决上述技术缺陷，本发明还具有更佳的技术方案：
13.在一些实施方式中，还包括支撑基座，所述支撑基座转动连接有连接板，所述连接板与所述旋转基座连接。由此，可以对旋转基座起到支撑作用，保证其转动的稳定性。
14.在一些实施方式中，所述摇摆轴右端设有至少两个第一定位槽，所述连接耳板上设有数量与所述第一定位槽数量相等且一一对应的第二定位槽，所述第一定位槽内配合有定位块，所述定位块另一端伸入到第二定位槽内。由此，便于定位安装。
15.根据本发明的另一个方面，设计出一种五轴机摇篮工作台的精度控制方法，包括以下步骤：
16.建立摇摆基座，控制摇摆基座底部的第一安装基准面呈水平结构；
17.控制摇摆基座上横向转动设置的摇摆轴的第一回转中心线与所述第一安装基准面平行设置并与摇摆轴右端的输出面垂直设置；
18.建立连接耳板，控制连接耳板左侧的左安装面与右侧的右安装面平行设置，将连接耳板的左安装面与所述摇摆轴右端的输出面贴合并固接；
19.建立旋转基座，控制旋转基座左端的第二安装基准面与所述摇摆轴右端的输出面平行设置，将旋转基座的第二安装基准面与所述连接耳板的右安装面贴合并固接；
20.控制旋转基座上垂直转动设置的旋转轴的第二回转中心线与所述第二安装基准面平行设置，并且第二回转中心线与旋转轴上端连接的工作台的顶面垂直设置，通过摇摆轴可以驱动旋转基座以第一回转中心线旋转，通过旋转轴可以驱动工作台以第二回转中心线旋转；
21.控制第一回转中心线与所述工作台的顶面处于同一平面上或者工作台的顶面比第一回转中心线低50-150mm。
22.采用上述技术方案，便于摇篮工作台各部件的装夹固定，降低制造难度，提升加工效率，通过控制第一回转中心线与第一安装基准面平行并与摇摆轴右端的输出面垂直以及第二回转中心线与第二安装基准面平行并与工作台的顶面垂直，可以保证其装配精度以及运转中的回转定位精度和重复定位精度。
23.在一些实施方式中，还包括：控制工作台上安装的夹具与夹具上安装的加工工件的高度之和小于等于摇摆轴的回转半径。由于机床主轴上刀具切削点距离摇摆轴回转直径范围之外越远，定位精度就逐渐下降，通过控制夹具与加工工件的高度之和小于等于摇摆轴的回转半径，可以保证刀具的切削点位于回转半径范围之内，利于提升工件的加工精度。
24.在一些实施方式中，还包括：建立支撑基座，所述支撑基座转动连接有连接板，所述连接板与所述旋转基座连接。
附图说明
25.图1为本发明一种实施方式的一种摇篮工作台的结构示意图；
26.图2为摇篮工作台的拆分结构示意图；
27.附图标记：
28.1、摇摆基座；11、第一安装基准面；12、摇摆轴；121、第一回转中心线；122、输出面；123、第一定位槽；2、连接耳板；21、左安装面；22、右安装面；3、旋转基座；31、第二安装基准面；32、第二回转中心线；4、工作台；5、支撑基座；6、连接板。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
30.实施例一
31.参考图1、图2所示，本发明提供的一种摇篮工作台，包括：摇摆基座1、连接耳板2、旋转基座3和支撑基座5。
32.摇摆基座1底部具有水平结构的第一安装基准面11，便于对摇摆基座1进行水平安装固定，摇摆基座1上端横向转动设有摇摆轴12，且摇摆轴12的第一回转中心线121与第一安装基准面11平行设置，并与摇摆轴12右端的输出面122垂直设置。
33.连接耳板2左端设有左安装面21，右端设有右安装面22，左安装面21和右安装面22相互平行，连接耳板2的左安装面21与摇摆轴12右端的输出面122贴合并固接，进一步，连接耳板2的左安装面21与摇摆轴12右端的输出面122贴合并通过螺钉固接。
34.摇摆轴12右端设有至少两个第一定位槽123，连接耳板2上设有数量与第一定位槽123数量相等且一一对应的第二定位槽，第一定位槽123内配合有定位块，该定位块另一端伸入到第二定位槽内。连接耳板2左端侧面设有避让摇摆轴12右端环形凸起的避让槽。
35.旋转基座3左端设有第二安装基准面31，第二安装基准面31与摇摆轴12右端的输出面122平行设置，旋转基座3的第二安装基准面31与连接耳板2的右安装面22贴合并固接，进一步，旋转基座3的第二安装基准面31与连接耳板2的右安装面22贴合并通过螺钉固接。
36.旋转基座3上垂直转动设有旋转轴，旋转轴上端连接有工作台4，进一步，工作台4的中心点位于旋转轴的第二回转中心线32上，工作台4顶部呈水平结构，工作台4顶部圆周等距分布三个t型槽，旋转轴的第二回转中心线32与第二安装基准面31平行设置，且旋转轴的第二回转中心线32与工作台4的顶面垂直设置。
37.支撑基座5通转轴转动连接有连接板6，连接板6与旋转基座3连接。
38.第一回转中心线121与工作台4的顶面处于同一平面上，摇摆轴12用于驱动旋转基座3以第一回转中心线121旋转，旋转轴用于驱动工作台4以第二回转中心线32旋转。其中，摇摆轴12和旋转轴的动力源分别来自不同的伺服电机。
39.在其他实施例中，工作台4的顶面比第一回转中心线121低50-150mm，可以低50mm或80mm或100mm或120mm或150mm，根据需要设定。
40.实施例二
41.参考图1、图2所示，一种五轴机摇篮工作台的精度控制方法，包括以下步骤：
42.建立摇摆基座1，控制摇摆基座1底部的第一安装基准面11呈水平结构，以便于对摇摆基座1进行水平安装。
43.控制摇摆基座1上横向转动设置的摇摆轴12的第一回转中心线121与第一安装基准面11平行设置并与摇摆轴12右端的输出面122垂直设置。
44.建立连接耳板2，控制连接耳板2左侧的左安装面21与右侧的右安装面22平行设置，将连接耳板2的左安装面21与摇摆轴12右端的输出面122贴合并固接。
45.建立旋转基座3，控制旋转基座3左端的第二安装基准面31与摇摆轴12右端的输出面122平行设置，将旋转基座3的第二安装基准面31与连接耳板2的右安装面22贴合并固接。
46.控制旋转基座3上垂直转动设置的旋转轴的第二回转中心线32与第二安装基准面31平行设置，并且第二回转中心线32与旋转轴上端连接的工作台4的顶面垂直设置，通过摇摆轴12可驱动旋转基座3以第一回转中心线121旋转，通过旋转轴可驱动工作台4以第二回转中心线32旋转。其中，摇摆轴12和旋转轴的动力源分别来自不同的伺服电机。
47.控制第一回转中心线121与工作台4的顶面处于同一平面上；在其他实施例中工作台4的顶面比第一回转中心线121低50-150mm，可以低50mm或80mm或100mm或120mm或150mm，根据需要设定。
48.控制工作台4上安装的夹具与夹具上安装的加工工件的高度之和小于等于摇摆轴12的回转半径。
49.建立支撑基座5，支撑基座5通过转轴转动连接有连接板6，连接板6与旋转基座3连接。
50.以上所述的仅是本发明的一些实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。