一种五轴联动立式加工中心的制作方法

1.本实用新型涉及加工机床技术领域，特别是涉及一种五轴联动立式加工中心。


背景技术：

2.随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且需求频繁改型，特别是在宇航、造船、军事等领域所需的机械零件，精度要求高，形状复杂，批量小。加工这类产品需要经常改装或调整设备，普通机床或专用化程度高的自动化机床已不能适应这些要求。为了解决上述问题，数控机床应运而生，这种新型机床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。
3.数控铣床又称cnc（computer numerical control）铣床，是用电子计数字化信号控制的铣床。由于数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的一种自动加工设备，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似。数控铣床有分为不带刀库和带刀库两大类，其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。
4.现有的加工中心的夹具夹紧速度较慢，且在加工过程中由于刀具与工件之间的作用力，很容易导致工件与夹具发生相对移动，导致加工精度降低；此外，传统的工作平台只能进行简单的水平移动，无法对需多面加工的复杂工件进行定位加工操作，适用范围有限，而若需加工多面体时，则需多次装夹更换加工件的加工面，而更换完夹具后又需要重新对刀，容易出错，影响加工效率。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对现有技术中存在的问题，提供一种五轴联动立式加工中心。
6.一种五轴联动立式加工中心，包括x轴平移机构、y轴平移机构、z轴升降机构、a轴转动机构和b轴转动机构，所述x轴平移机构安装在所述y轴平移机构上，且所述x轴平移机构的移动方向与所述y轴平移机构的移动方向相互垂直，所述z轴升降机构垂直安装在所述y轴平移机构上，所述b轴转动机构垂直安装在所述z轴升降机构的一侧并绕x轴方向转动，所述x轴平移机构上设有沿x轴方向滑动的工作台，所述a轴转动机构安装在所述工作台上并绕y轴方向转动，
7.所述a轴转动机构包括油压顶针和转台，所述油压顶针和所述转台在所述工作台上对称分布且设有一定间距，
8.所述b轴转动机构包括轴承座和可转动的直联主轴，所述直联主轴通过所述轴承座与所述z轴升降机构滑动连接。
9.在其中一个实施例中，所述y轴平移机构包括底座、y轴传动组、第一线轨和第二线轨，所述第一线轨和所述第二线轨平行固定于所述底座的顶部，所述y轴传动组沿y轴方向固定于所述底座的顶部，且位于所述第一线轨和所述第二线轨之间。
10.在其中一个实施例中，所述底座上的两侧设有排屑通道，所述排屑通道的出口设有排屑盖板。
11.在其中一个实施例中，所述x轴平移机构包括鞍座、x轴传动组、第三线轨和第四线轨，所述第三线轨和所述第四线轨平行固定于所述鞍座的顶部，所述x轴传动组固定于所述鞍座的顶部，且位于所述第三线轨和所述第四线轨之间。
12.在其中一个实施例中，所述鞍座与所述底座之间设有钢性拖链，所述钢性拖链的一端通过第一固定板固定在所述鞍座的底部，所述钢性拖链的另一端通过第二固定板固定在所述底座的顶部。
13.在其中一个实施例中，所述z轴升降机构包括立柱、z轴传动组、第五线轨和第六线轨，所述第五线轨和所述第六线轨平行固定于所述立柱的内侧，所述z轴传动组固定于所述立柱的内侧，且位于所述第五线轨和所述第六线轨之间，
14.所述立柱通过螺栓与所述底座y轴方向的一端垂直固定连接，且所述立柱为人字形，其两侧设有加强筋。
15.在其中一个实施例中，所述x轴平移机构、所述y轴平移机构和所述z轴升降机构均设有光栅尺读数头。
16.在其中一个实施例中，所述x轴传动组、所述y轴传动组和所述z轴传动组均连接有伺服电机。
17.在其中一个实施例中，所述底座的底部周边设有若干安装槽，所述安装槽内设有地基螺丝，所述地基螺丝通过所述安装槽连接有脚垫。
18.上述一种五轴联动立式加工中心，通过所述x轴平移机构、所述y轴平移机构、所述z轴升降机构、所述a轴转动机构和所述b轴转动机构的相互配合，实现五轴联动。此外，所述x轴平移机构、所述y轴平移机构和所述z轴升降机构均设有光栅尺读数头，所述光栅尺读数头作为位置检测元件，能获得良好的位置精度，有利于提高加工精度；所述x轴平移机构和所述y轴平移机构之间设有钢性拖链，当所述x轴平移机构在所述y轴平移机构上滑动时，所述钢性拖链起到牵引和保护的作用，保证了所述工作台的定位精度，且承载力强，有利于设备运行的稳定性，提高加工精度。
19.本实用新型中，在对工件进行加工时，可以通过所述b轴转动机构改变刀具的角度，更好地对工件进行加工，方便使用的同时，提高了工作效率；在需要对工件的另一面加工时，通过所述a轴转动机构可以带动工件转动，从而实现对工件另一面加工的目的，方便使用的同时，加工精度也得到了提升，提高了整体结构的实用性。
附图说明
20.图1为本实用新型一种五轴联动立式加工中心的整体结构示意图；
21.图2为本实用新型一种五轴联动立式加工中心的爆炸结构示意图。
22.1、y轴平移机构，11、底座，111、排屑通道，112、排屑盖板，113、安装槽， 12、y轴传动组，13、第一线轨，14、第二线轨，15、第一伺服电机，16、第一固定板，2、x轴平移机构，21、鞍座，211、第一滑块，212、第二滑块，22、x轴传动组，23、第三线轨，24、第四线轨，25、第二伺服电机，26、工作台，261、第三滑块，3、z轴升降机构，31、立柱，311、加强筋，32、z轴传动组，33、第五线轨，34、第六线轨，35、第三伺服电机，4、a轴转动机构，41、油压顶针，42、转台，5、b轴转动机构，51、轴承座，511、第五滑块，512、第六滑块，52、直联主轴，6、钢性拖链。
具体实施方式
23.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
24.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的”。
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
26.如图1所示，一种五轴联动立式加工中心，包括x轴平移机构2、y轴平移机构1、z轴升降机构3、a轴转动机构4和b轴转动机构5，所述x轴平移机构2安装在所述y轴平移机构1上，且所述x轴平移机构2的移动方向与所述y轴平移机构1的移动方向相互垂直，所述z轴升降机构3垂直安装在所述y轴平移机构1上，所述b轴转动机构5垂直安装在所述z轴升降机构3的一侧并绕x轴方向转动，所述x轴平移机构2上设有沿x轴方向滑动的工作台26，所述a轴转动机构4安装在所述工作台26上并绕y轴方向转动。
27.具体地，如图2所示，所述y轴平移机构1包括底座11、y轴传动组12、第一线轨13和第二线轨14，所述第一线轨13和所述第二线轨14平行固定于所述底座11的顶部，所述y轴传动组12沿y轴方向固定于所述底座11的顶部，且位于所述第一线轨13和所述第二线轨14之间。
28.进一步地，所述底座11上的两侧设有排屑通道111，所述排屑通道111的出口设有排屑盖板112，避免废料堆积，便于清理，有利于提高加工精度，延长设备的使用寿命；所述底座11的底部周边设有若干安装槽113，所述安装槽113内设有地基螺丝，所述地基螺丝通过所述安装槽113连接有脚垫，保证结构的稳定性，提高加工精度；所述底座11上设有第一固定板16，且所述第一固定板16位于所述第一线轨13和所述y轴传动组12之间。所述y轴传动组12包括第一传动座、第一尾端座和第一丝杆，所述第一丝杆的两端分别通过所述第一传动座和所述第一尾端座固定，且所述第一丝杆中间设有第一丝杆螺帽，所述第一传动座远离所述第一丝杆的一侧连接有第一伺服电机15，用于驱动所述y轴传动组12，从而带动所述x轴平移机构2在所述y轴平移机构1上移动。
29.进一步地，所述x轴平移机构2包括鞍座21、x轴传动组22、第三线轨23和第四线轨24，所述第三线轨23和所述第四线轨24平行固定于所述鞍座21的顶部，所述x轴传动组22固定于所述鞍座21的顶部，且位于所述第三线轨23和所述第四线轨24之间。
30.进一步地，所述鞍座21的底部包括第一滑块211、第二滑块212和第二固定板，所述第一滑块211与所述第一线轨13连接，所述第二滑块212与所述第二线轨14连接，通过斜楔
和滑块的配合使用，使所述x轴平移机构2做水平运动；所述第二固定板与所述第一固定板16之间设有钢性拖链6，所述钢性拖链6的一端通过所述第一固定板16固定在所述鞍座21的底部，所述钢性拖链6的另一端通过所述第二固定板固定在所述底座11的顶部，所述x轴平移机构2在所述y轴平移机构1上滑动时，所述钢性拖链6起到牵引和保护的作用，保证了所述工作台26的定位精度，且承载力强，有利于设备运行的稳定性，提高加工精度。所述x轴传动组22包括第二传动座、第二尾端座和第二丝杆，所述第二丝杆的两端分别通过所述第二传动座和所述第二尾端座固定，且所述第二丝杆中间设有第二丝杆螺帽，所述第二传动座远离所述第二丝杆的一侧连接有第二伺服电机25，用于驱动所述x轴传动组22，从而带动所述工作台26沿x轴方向滑动；所述工作台26的底部设有第三滑块261和第四滑块，所述第三滑块261与所述第三线轨23连接，所述第四滑块与所述第四线轨24连接。
31.进一步地，所述工作台26上固定有所述a轴转动机构4，所述a轴转动机构4包括油压顶针41和转台42，所述油压顶针41和所述转台42对称分布地固定在所述工作台26上，且两者设有一定间距，所述油压顶针41为金属圆棒，其头部为圆锥形，当对工件进行加工时，所述油压顶针41用来支撑工件，并使工件围绕它转动的头部，所述转台42转动，从而带动所述a轴转动机构4在所述工作台26上绕y轴方向转动，进行加工。
32.进一步地，所述z轴升降机构3包括立柱31、z轴传动组32、第五线轨33和第六线轨34，所述第五线轨33和所述第六线轨34平行固定于所述立柱31的内侧，所述z轴传动组32固定于所述立柱31的内侧，且位于所述第五线轨33和所述第六线轨34之间；所述立柱31通过螺栓与所述底座11y轴方向的一端垂直固定连接，且所述立柱31为人字形，其两侧设有加强筋311，增强牢固度，在进行加工时，有利于整体结构的稳定性。
33.进一步地，所述z轴传动组32包括第三传动座、第三尾端座和第三丝杆，所述第三丝杆的两端分别通过所述第三传动座和所述第三尾端座固定，且所述第三丝杆中间设有第三丝杆螺帽，所述第三传动座远离所述第三丝杆的一侧连接有第三伺服电机35，用于驱动所述z轴传动组32，从而带动所述b轴转动机构5沿z轴方向滑动；所述b轴转动机构5包括轴承座51和可转动的直联主轴52，所述轴承座51的一侧包括第五滑块511和第六滑块512，所述第五滑块511与所述第五线轨33连接，所述第六滑块512与所述第六线轨34连接，所述轴承座51的另一侧通过转轴与所述直联主轴52连接，所述直联主轴52垂直于所述转轴，在进行加工时，所述直联转轴通过所述转轴可绕x轴方向转动，增强对工件加工的灵活性。
34.进一步地，所述x轴平移机构2、所述y轴平移机构1和所述z轴升降机构3均设有光栅尺读数头，所述光栅尺读数头作为位置检测元件，能获得良好的位置精度，有利于提高加工精度。
35.上述一种五轴联动立式加工中心，通过所述x轴平移机构、所述y轴平移机构、所述z轴升降机构、所述a轴转动机构和所述b轴转动机构的相互配合，实现五轴联动。本实用新型在进行加工时，可以通过所述b轴转动机构改变刀具的角度，更好地对工件进行加工，方便使用的同时，提高了工作效率；在需要对工件的另一面加工时，通过所述a轴转动机构可以带动工件转动，从而实现对工件另一面加工的目的，方便使用的同时，加工精度也得到了提升，提高了整体结构的实用性。
36.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
37.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。