一种高精度大行程五轴雕刻机的制作方法

本实用新型涉及雕刻装置领域，具体是一种高精度大行程五轴雕刻机。

背景技术：

五轴加工是指在一台机床上至少有五个坐标轴，三个直线坐标和两个旋转坐标，而且可以在计算机数控系统的控制下同时协调运动进行加工。五轴联动数控技术，是数控技术难度最大、适用范围最广的技术，其集计算机控制、高性能伺服驱动和精密技术于一体，主要应用于加工品质要求很高的自由曲面的高效、精密、自动加工，是目前解决叶轮、叶片、螺旋桨等复杂曲面加工的重要手段。这样五轴联动数控加工与一般的三轴联动数控加工相比，主要有1)提高加工质量和效率，2)扩大工艺范围，可以用于复杂曲面和斜空斜面的加工。

大多数高级的数控铣床的数控装置都可控六根基本轴,即X,Y,Z三根运动轴和绕X,Y,Z三根运动轴旋转的A、B、C三根回转轴。五轴联动指的是在六根基本轴中,机床数控装置能控制其中五根轴同时达到空间某一点,通俗的讲就是指其中五根轴能同时对某一点进行运动加工。根据机床实际情况,五轴联动通常是在X、Y、Z三根运动轴基础上增加由A、B、C三个回转轴中任意两个回转轴所组合的运动,2个回转轴可以都配置在刀具切削头部位(通常称摆动轴)或工件安装部位(通常称旋转工作台),也可在这两个部位上分别配置1个回转轴。

根据这些配置方式可以组合出的有效布局方案共有:

双旋转工作台的高速五轴机床,它应用比较多的是铣镗类机床。这种机床也有多个类型和品种,较简单的是在数控镗铣床的工作台上附加A/B轴转台,配上相应的数控系统,实现X、Y、Z三个直线运动和A/B轴两个旋转运动并可联动。这种配置由于接合层次多,刚性差些,因此有专门将A/B转轴的支座与工作台或床身做成一体的。由于受安装工件的转台的尺寸和重量的制约,这种机床仅适用于加工中小这种机床仅适用于加工中小型工件。

双摆头式结构的五轴联动机床,由于结构本身的原因:摆头中间一般有一个带有松拉刀结构的电主轴,所以双摆头自身的尺寸不容易做小,一般在400～500mm左右。

在刀具切削头部位和工件安装部位,都配置1个回转轴。这种五轴联动机床由于转台可以是A轴、B轴或C轴,摆头也是一样,可以分别是A轴、B轴或C轴,所以转台加上摆头式结构的五轴联动机床可以有各种不同的组合,以适应不同的加工对象,如加工汽轮发电机的叶片,需要A轴加上B轴,其中A轴需要用尾座顶尖配合顶住工件,如果工件较长同时直径又细,则需要两头夹住并且拉伸工件来进行加工,当然这里一个必要条件是两个转台必须严格同步旋转。这种型式配置的机床把旋转轴分别放置于切削头部位和工作台安装部位,与使用双旋转工作台的机床相比较,优点是刚性高,工作台的承载能力强。双旋转工作台为一个串联机构,而且空间上受到限制,无法设计得足够健壮,导致整体刚性不足。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高精度大行程五轴雕刻机，以解决现有技术中存在的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种高精度大行程五轴雕刻机，包括底板及位于底板两侧的支架，所述支架的一端具有旋转电机，所述旋转电机驱动摆臂转动，所述摆臂的顶端具有X轴，所述X轴另一端连接相对所述旋转电机一侧的摆臂，该摆臂通过轴承与支架连接，所述X轴上通过滑动块连接Z轴，所述底板上铺设铝板材，所述底板的中部设置有Y轴，所述Y轴通过铝板材上固定的滑轨进行移动，所述Y轴上具有可旋转的B轴；所述旋转电机与支架之间具有垫块进行缓冲，所述旋转电机的驱动轴与摆臂连接处通过法兰盘固定；

进一步的，相对旋转电机一侧的摆臂通过轴与位于支架上的轴承连接并在X轴带动下进行旋转；

进一步的，所述Z轴下端设置有雕刻头，所述Z轴的两侧靠近雕刻头处具有加强板，所述加强板两端与两侧支架分别固定；

本实用新型的有益效果是：本设计采用龙门式结构，运动方式采用龙门架移动、工作台固定的运动方式。该布局，龙门及其上的X，Z轴机构都要运动，因此运动惯性较大，要求Y轴步进电机的功率要大，但是工作台稳定，可以装夹质量较大的金属工件。由主轴组件在龙门架上进行左右移动(X向)，实现雕刻宽度；由龙门架与Y轴滑块固定，在工作台上进行前后移动(Y向)，实现雕刻长度；由主轴组件在龙门架上进行上下移动(Z向)，实现雕刻深度。机床结构主要是XYZ运动平台+AC旋转平台的组合。此结构下，五轴加工时由于A及C旋转加工平台较小，不能进行较大行程的五轴加工，但A及C旋转加工平台，可以很容易移开，即可进行较大行程的XYZ三轴加工，这也是机床开发功能性及经济性的一种表现。此时机床在设计上XY方向会有较大行程。主轴部分采用直流电机链接钻夹头，夹持刀具直接进行切削。在系统各个方向的传动件上我们均采用滚珠丝杠配合圆柱导轨的方式，保证了系统的精度。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1的正视结构示意图；

图3为图1的侧视结构示意图；

附图标记说明如下：

1、底板，2、旋转电机，3、垫块，4、支架，5、法兰盘，6、加强板，7、摆臂，8、X轴，9、Z轴，10、B轴，11、Y轴，12、铝板材，13、轴承；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种高精度大行程五轴雕刻机，包括底板及位于底板两侧的支架，所述支架的一端具有旋转电机，所述旋转电机驱动摆臂转动，所述摆臂的顶端具有X轴，所述X轴另一端连接相对所述旋转电机一侧的摆臂，该摆臂通过轴承与支架连接，所述X轴上通过滑动块连接Z轴，所述底板上铺设铝板材，所述底板的中部设置有Y轴，所述Y轴通过铝板材上固定的滑轨进行移动，所述Y轴上具有可旋转的B轴；所述旋转电机与支架之间具有垫块进行缓冲，所述旋转电机的驱动轴与摆臂连接处通过法兰盘固定；

进一步的，相对旋转电机一侧的摆臂通过轴与位于支架上的轴承连接并在X轴带动下进行旋转；

进一步的，所述Z轴下端设置有雕刻头，所述Z轴的两侧靠近雕刻头处具有加强板，所述加强板两端与两侧支架分别固定；

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。