一种高速摇篮五轴加工中心

技术领域

本发明涉及机床加工设备技术领域，尤其涉及一种高速摇篮五轴加工中心。

背景技术

五轴加工中心也叫五轴联动加工中心，是一种科技含量高、精密度高专门用于加复杂曲面的加工中心,这种加工中心系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力，五轴联动数控加工中心系统是解决叶轮叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段，摇篮式五轴加工中心是常见的五轴加工中心，两个旋转轴，转台在摇篮上，摇篮两端支撑在机床底座上，三个直线轴都是驱动主轴在前后、左右、上下的移动。

如中国专利文献公开的一种摇篮式五轴加工中心(公开号：CN114012456A)，此专利虽然通过半圆式摇篮支撑座对半圆式摇篮进行支撑，从而避免了倾覆力矩的产生，但是单一的通过部分接触面的支撑依然不足以保证摇篮摆动后的稳定性，并且在切削钻孔时，其零件的碎屑随着切削液四处溅射，由于其Y轴丝杆处于裸露状态，当零件碎屑伴随着切削液吸附在Y轴丝杆表面时，极大的影响了Y轴移动支架的移动，甚至Y轴电机的卡死，极大的降低了零件在切削时的稳定性，从而导致零件精度降低的问题。

发明内容

基于现有的摇篮单一通过接触面的支撑无法保证摆动后的稳定性，且Y轴丝杆裸露在外，易吸附零件碎屑和切削液，导致Y轴移动支架移动不稳定，极大降低了零件切削时的稳定性，从而降低零件精度的技术问题，本发明提出了一种高速摇篮五轴加工中心。

本发明提出的一种高速摇篮五轴加工中心，包括工作台，所述工作台的上表面设置有移动机构，所述移动机构包括导向块，通过所述移动机构起到带动待加工零件进行导向移动，并对切削时产生的碎屑和切削液进行阻挡；

所述工作台的上表面设置有摆动定位机构，所述摆动定位机构包括移动底座，所述摆动定位机构位于所述移动机构一侧，通过所述摆动定位机构起到对待加工的零件摆动到合适加工角度后进行锁止定位；

所述工作台的上表面设置有夹持切换机构，所述夹持切换机构包括夹持台，所述夹持切换机构位于所述摆动定位机构上方，通过所述夹持切换机构起到根据待加工的零件进行切换夹持运动。

优选地，两个所述导向块的下表面以工作台上表面轴线为阵列中心呈对称分布，两个所述导向块相对的表面开设有呈对称分布的斜槽，两个所述导向块相对的表面固定连通有防护方管，所述导向块的前后内壁开设有呈对称分布的限位滑槽，所述导向块的两侧内壁通过轴承安装有第一丝杆。

优选地，所述第一丝杆的外表面固定套接有带轮，所述带轮的内壁传动连接有同步带，所述同步带位于所述防护方管内部，其中一个所述第一丝杆的一端贯穿并延伸至所述导向块的一侧表面，其中一个所述导向块的一侧表面固定安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出轴通过联轴器与其中一个所述第一丝杆的一端固定连接，所述第一丝杆的外表面螺纹套接有螺纹块。

优选地，所述螺纹块的两侧表面固定连接有呈对称分布的连接杆，所述连接杆的一端固定连接有圆形限位滑块，所述圆形限位滑块的外表面与所述限位滑槽的内壁滑动连接，所述螺纹块的下表面固定连接有倾斜杆，所述倾斜杆的一端贯穿斜槽并延伸至所述导向块的一侧表面，所述倾斜杆的一端固定连接有连接块，所述移动底座的两侧表面与两个所述连接块相对的表面固定连接，所述移动底座的上表面固定连接有弧形支撑块。

优选地，所述弧形支撑块的内侧表面开设有安装槽，所述安装槽的内壁固定安装有弧形电磁铁，所述移动底座的上表面固定连接有呈对称分布的第一固定块，其中一个所述第一固定块的一侧表面通过销轴铰接有摇篮，其中一个所述第一固定块的一侧表面开设有环形槽，所述环形槽的外侧内壁固定套接有环形电磁铁，所述摇篮的一侧表面固定连接有呈环形阵列分布的弧形磁铁块。

优选地，所述弧形磁铁块的一端与所述环形槽的内壁滑动插接，所述弧形磁铁块的外侧表面与所述环形电磁铁的内壁磁性相吸，所述摇篮的下表面固定连接有半圆形磁铁块，所述半圆形磁铁块的外侧表面与所述弧形电磁铁的内侧表面磁性相吸，另一个所述第一固定块的一侧表面固定安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴通过联轴器固定安装有转轴。

优选地，所述转轴的一端贯穿并延伸至所述另一个所述第一固定块的另一侧表面，所述转轴的一端与所述摇篮的另一侧表面固定连接，所述夹持台的下表面与所述摇篮的内底壁固定连接，所述夹持台的内底壁通过轴承安装有驱动杆，所述驱动杆的外表面固定套接有第一齿轮，所述驱动杆的一端外表面固定套接有第二齿轮，所述夹持台的两侧内壁固定连接有固定导向杆。

优选地，所述固定导向杆的外表面活动套接有齿条，所述齿条的齿面与所述第一齿轮的齿面啮合，所述夹持台的一侧内壁固定安装有微型电动伸缩杆，所述微型电动伸缩杆活塞杆的一端与所述齿条的一端固定连接，所述夹持台的上表面开设有呈环形阵列分布的安装孔，所述安装孔的内壁通过轴承安装有转杆，所述转杆的一端外表面固定套接有第三齿轮，所述第三齿轮的齿面与所述第二齿轮的齿面啮合。

优选地，所述转杆的另一端固定连接有安装架，所述安装架的横截面呈C型形状，所述安装架的一侧表面开设有第一固定孔，所述第一固定孔的内壁固定安装有第一微型液压缸，所述第一微型液压缸活塞杆的一端固定连接有弧形夹持块，所述安装架的另一侧表面开设有呈对称分布的第二固定孔，所述第二固定孔的内壁固定安装有第二微型液压缸，两个所述第二微型液压缸活塞杆的一端均固定连接有平面夹持块，所述工作台的上表面固定连接有呈对称分布的第二固定块。

优选地，两个所述第二固定块相对的表面固定连接有呈对称分布的限位杆，其中一个所述第二固定块的一侧表面固定安装有第三伺服电机，所述第三伺服电机的输出轴通过联轴器固定安装有第二丝杆，所述第二丝杆的一端外表面通过轴承与另一个所述第二固定块的一侧表面安装，所述第二丝杆的外表面螺纹套接有移动架，所述移动架的一侧表面开设有呈对称分布的限位孔，所述限位孔的内壁与所述限位杆的外表面活动套接，所述移动架的内底壁开设有第三固定孔，所述第三固定孔的内壁固定安装有伺服电动缸，所述伺服电动缸活塞杆的一端固定连接有安装板，所述安装板的下表面设置有切削部。

本发明中的有益效果为：

1、通过设置移动机构，起到带动夹持的零件进行导向移动，并通过倾斜杆与斜槽的配合，起到避免了碎屑与切削液吸附在第一丝杆表面，使得夹持的零件稳定移动，从而提高了零件移动时的稳定性和安全性的效果。

2、通过设置摆动定位机构，起到摇篮在带动夹持的零件摆动到一定的角度进行切削时，通过弧形支撑块配合弧形电磁铁进行初步支撑限位后，再通过环形电磁铁与弧形磁铁块进一步限位锁死，从而确保零件在切削时稳定，提高加工零件精度的效果。

3、通过设置夹持切换机构，起到在对不同形状的零件进行加工时，能够快速切换并对零件进行稳定夹持，避免了人工更换夹具的繁琐操作，不仅降低了人工劳动力，且提高了工作效率的效果。

附图说明

图1为一种高速摇篮五轴加工中心的示意图；

图2为一种高速摇篮五轴加工中心的导向块结构立体图；

图3为一种高速摇篮五轴加工中心的图2中A处结构放大图；

图4为一种高速摇篮五轴加工中心的移动架结构立体图；

图5为一种高速摇篮五轴加工中心的摇篮结构立体图；

图6为一种高速摇篮五轴加工中心的夹持台结构立体图；

图7为一种高速摇篮五轴加工中心的齿条结构立体图；

图8为一种高速摇篮五轴加工中心的安装架结构立体图。

图中：1、工作台；2、导向块；21、斜槽；22、防护方管；23、第一丝杆；24、带轮；25、同步带；26、第一伺服电机；27、螺纹块；28、连接杆；29、圆形限位滑块；210、倾斜杆；211、连接块；3、移动底座；31、弧形支撑块；32、弧形电磁铁；33、第一固定块；34、摇篮；35、环形电磁铁；36、弧形磁铁块；37、半圆形磁铁块；38、第二伺服电机；4、夹持台；41、驱动杆；42、第一齿轮；43、第二齿轮；44、固定导向杆；45、齿条；46、微型电动伸缩杆；47、转杆；48、第三齿轮；49、安装架；410、第一微型液压缸；411、弧形夹持块；412、第二微型液压缸；413、平面夹持块；5、第二固定块；6、限位杆；7、第三伺服电机；8、第二丝杆；9、移动架；10、伺服电动缸；11、安装板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-图8，一种高速摇篮五轴加工中心，包括工作台1，工作台1的上表面设置有移动机构，移动机构包括导向块2，通过移动机构起到带动待加工零件进行导向移动，并对切削时产生的碎屑和切削液进行阻挡；

工作台1的上表面设置有摆动定位机构，摆动定位机构包括移动底座3，摆动定位机构位于移动机构一侧，通过摆动定位机构起到对待加工的零件摆动到合适加工角度后进行锁止定位；

工作台1的上表面设置有夹持切换机构，夹持切换机构包括夹持台4，夹持切换机构位于摆动定位机构上方，通过夹持切换机构起到根据待加工的零件进行切换夹持运动。

进一步地，为了实现对碎屑的隔离防护，两个导向块2的下表面以工作台1上表面轴线为阵列中心呈对称分布，两个导向块2相对的表面开设有呈对称分布的斜槽21，两个导向块2相对的表面固定连通有防护方管22，导向块2的前后内壁开设有呈对称分布的限位滑槽，导向块2的两侧内壁通过轴承安装有第一丝杆23，斜槽21的外侧开口呈向下倾斜设置，从而避免了切削的废屑和切削液进入并吸附在第一丝杆23表面，提高了第一丝杆23转动时的稳定性。

进一步地，为了实现移动的稳定性，第一丝杆23的外表面固定套接有带轮24，带轮24的内壁传动连接有同步带25，带轮24与同步带25的配合使用，起到带动两个第一丝杆23同步转动的作用，根据使用需求，可采用链条与链轮进行替换方案，同步带25位于防护方管22内部，防护方管22起到避免切削的碎屑和切削液吸附在同步带25表面，从而提高使用的安全性，其中一个第一丝杆23的一端贯穿并延伸至导向块2的一侧表面，其中一个导向块2的一侧表面固定安装有第一伺服电机26，第一伺服电机26的输出轴通过联轴器与其中一个第一丝杆23的一端固定连接，第一丝杆23的外表面螺纹套接有螺纹块27，第一伺服电机26通过带动第一丝杆23转动，从而带动螺纹块27进行移动的作用。

进一步地，为了实现提高移动时的流畅性，螺纹块27的两侧表面固定连接有呈对称分布的连接杆28，连接杆28的一端固定连接有圆形限位滑块29，圆形限位滑块29的外表面与限位滑槽的内壁滑动连接，螺纹块27的移动通过连接杆28与圆形限位滑块29的限位配合进行稳定移动，通过圆形限位滑块29的圆形状，从而减小了其与限位滑槽的接触面积，从而减小了移动时产生的摩擦，进而提高了螺纹块27移动时的流畅性，螺纹块27的下表面固定连接有倾斜杆210，倾斜杆210的一端贯穿斜槽21并延伸至导向块2的一侧表面，倾斜杆210的一端固定连接有连接块211，移动底座3的两侧表面与两个连接块211相对的表面固定连接，螺纹块27的移动通过倾斜杆210与连接块211的配合起到带动移动底座3进行稳定移动，移动底座3的上表面固定连接有弧形支撑块31。

通过设置移动机构，起到带动夹持的零件进行导向移动，并通过倾斜杆210与斜槽21的配合，起到避免了碎屑与切削液吸附在第一丝杆23表面，使得夹持的零件稳定移动，从而提高了零件移动时的稳定性和安全性的效果。

进一步地，为了实现磁力定位，弧形支撑块31的内侧表面开设有安装槽，安装槽的内壁固定安装有弧形电磁铁32，移动底座3的上表面固定连接有呈对称分布的第一固定块33，其中一个第一固定块33的一侧表面通过销轴铰接有摇篮34，其中一个第一固定块33的一侧表面开设有环形槽，环形槽的外侧内壁固定套接有环形电磁铁35，摇篮34的一侧表面固定连接有呈环形阵列分布的弧形磁铁块36，通过弧形电磁铁32与环形电磁铁35的电磁吸力，从而起到对摇篮34摆动到合适角度后进行双重限位锁定的作用，进而提高了加工时零件的稳定性和加工精度。

进一步地，为了实现双重锁定限位，弧形磁铁块36的一端与环形槽的内壁滑动插接，弧形磁铁块36的外侧表面与环形电磁铁35的内壁磁性相吸，摇篮34的下表面固定连接有半圆形磁铁块37，半圆形磁铁块37的外侧表面与弧形电磁铁32的内侧表面磁性相吸，弧形磁铁块36与环形电磁铁35通电后磁性相吸，起到对摇篮34进行初步限位固定，再通过半圆形磁铁块37与弧形电磁铁32进一步限位固定，从而实现双重限位锁定的作用，另一个第一固定块33的一侧表面固定安装有第二伺服电机38，第二伺服电机38的输出轴通过联轴器固定安装有转轴，第二伺服电机38通过转轴起到带动摇篮34实现翻转转动的作用。

通过设置摆动定位机构，起到摇篮34在带动夹持的零件摆动到一定的角度进行切削时，通过弧形支撑块31配合弧形电磁铁32进行初步支撑限位后，再通过环形电磁铁35与弧形磁铁块36进一步限位锁死，从而确保零件在切削时稳定，提高加工零件精度的效果。

进一步地，为了实现齿轮传动，转轴的一端贯穿并延伸至另一个第一固定块33的另一侧表面，转轴的一端与摇篮34的另一侧表面固定连接，夹持台4的下表面与摇篮34的内底壁固定连接，夹持台4的内底壁通过轴承安装有驱动杆41，驱动杆41的外表面固定套接有第一齿轮42，驱动杆41的一端外表面固定套接有第二齿轮43，第一齿轮42的旋转起到带动驱动杆41进行转动，驱动杆41的转动起到带动第二齿轮43进行旋转运动，夹持台4的两侧内壁固定连接有固定导向杆44。

进一步地，为了实现稳定啮合运动，固定导向杆44的外表面活动套接有齿条45，齿条45的齿面与第一齿轮42的齿面啮合，夹持台4的一侧内壁固定安装有微型电动伸缩杆46，微型电动伸缩杆46活塞杆的一端与齿条45的一端固定连接，微型电动伸缩杆46的伸缩运动起到带动齿条45进行移动，齿条45通过固定导向杆44的配合进行稳定移动，并带动啮合的第一齿轮42进行旋转运动，夹持台4的上表面开设有呈环形阵列分布的安装孔，安装孔的内壁通过轴承安装有转杆47，转杆47的一端外表面固定套接有第三齿轮48，第三齿轮48的齿面与第二齿轮43的齿面啮合，第二齿轮43的旋转起到通过啮合的第三齿轮48带动转杆47进行旋转运动。

进一步地，为了实现对不同形状的零件进行夹持，转杆47的另一端固定连接有安装架49，转杆47的转动起到带动安装架49进行转动，安装架49的横截面呈C型形状，安装架49的一侧表面开设有第一固定孔，第一固定孔的内壁固定安装有第一微型液压缸410，第一微型液压缸410活塞杆的一端固定连接有弧形夹持块411，弧形夹持块411起到适用于对圆形零件进行夹持，安装架49的另一侧表面开设有呈对称分布的第二固定孔，第二固定孔的内壁固定安装有第二微型液压缸412，两个第二微型液压缸412活塞杆的一端均固定连接有平面夹持块413，平面夹持块413起到适用于对方形零件进行夹持，工作台1的上表面固定连接有呈对称分布的第二固定块5。

通过设置夹持切换机构，起到在对不同形状的零件进行加工时，能够快速切换并对零件进行稳定夹持，避免了人工更换夹具的繁琐操作，不仅降低了人工劳动力，且提高了工作效率的效果。

进一步地，为了实现移动升降配合，两个第二固定块5相对的表面固定连接有呈对称分布的限位杆6，其中一个第二固定块5的一侧表面固定安装有第三伺服电机7，第三伺服电机7的输出轴通过联轴器固定安装有第二丝杆8，第二丝杆8的一端外表面通过轴承与另一个第二固定块5的一侧表面安装，第二丝杆8的外表面螺纹套接有移动架9，移动架9的一侧表面开设有呈对称分布的限位孔，限位孔的内壁与限位杆6的外表面活动套接，第三伺服电机7起到带动第二丝杆8进行转动，从而通过限位孔与限位杆6的配合带动移动架9进行移动，移动架9的内底壁开设有第三固定孔，第三固定孔的内壁固定安装有伺服电动缸10，伺服电动缸10活塞杆的一端固定连接有安装板11，安装板11的下表面设置有切削部，伺服电动缸10起到带动安装板11下方的切削部进行升降移动，切削部由切削电机及切削刀轴组成。

工作原理：步骤一，将待加工的零件放置在夹持台4上，当零件为圆形时，启动第一微型液压缸410活塞杆进行伸出运动，四个第一微型液压缸410活塞杆同步伸出，从而带动弧形夹持块411将待加工零件推至加持台中心处并进行夹持固定，当零件为方形时，启动微型电动伸缩杆46活塞杆进行伸出运动，微型电动伸缩杆46活塞杆的一端带动齿条45进行移动，齿条45通过固定导向杆44的配合稳定移动，并带动啮合的第一齿轮42进行转动；

步骤二，第一齿轮42的转动通过驱动杆41带动第二齿轮43转动，第二齿轮43的转动通过啮合的第三齿轮48带动转杆47进行转动，从而带动安装架49转动一百八十度，此时再启动第二微型液压缸412活塞杆进行伸出运动，四个第二微型液压缸412活塞杆同步伸出，从而带动平面夹持块413将方形零件推至夹持台4中心处并夹持固定；

步骤三，X轴移动时，第一伺服电机26通过带轮24与同步带25的配合带动两个第一丝杆23同步转动，第一丝杆23的转动通过连接杆28与圆形限位滑块29的配合带动螺纹块27进行移动，螺纹块27的移动通过倾斜杆210与连接块211的配合带动移动底座3上方夹持的零件进行X轴移动；

步骤四，Y轴移动时，第三伺服电机7带动第二丝杆8转动，并通过限位杆6的配合带动移动架9进行移动，实现Y轴移动，Z轴移动时，通过伺服电动缸10活塞杆进行伸缩运动，从而通过安装板11带动切削部进行Z轴移动；

步骤五，带动被夹持的零件进行翻转摇摆运动时，第二伺服电机38通过转轴带动摇篮34进行翻转，从而通过夹持台4带动被夹持的零件进行翻转摇摆，此时弧形磁铁块36沿着环形槽内壁转动，当翻转到加工角度后，环形电磁铁35与弧形电磁铁32通电，环形电磁铁35与弧形磁铁块36磁性相吸固定限位，并通过弧形支撑块31进行初步支撑，再配合弧形电磁铁32与半圆形磁铁块37磁吸相吸进一步固定限位。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。