52、連接架，253、下連桿，3、夾具， 4、工作臺，5、示例工件。
【具體實施方式】
[0020] 結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步說明。
[0021] 如圖1~圖4,一種大擺角龍門式五軸聯動混聯機床包括:沿Y軸方向的長直導軌1、 并聯加工模塊2、夾具3、工作臺4及示例工件5等部分;并聯加工模塊2包括基礎平臺21、動平 臺22、刀具23及連接基礎平臺21和動平臺22之間的第一支鏈24、第二支鏈25，各部分形成一 個空間并聯閉環機構;所述的并聯加工模塊2通過四個輸入驅動實現其動平臺22在XZ平面 內的兩維移動和轉軸在動平臺22上平面內的兩維轉動，將并聯加工模塊2安裝在沿Y軸方向 的長直導軌1上，并在Y軸方向添加一個使并聯加工模塊2沿Y軸方向滑動輸入驅動，從而使 并聯加工模塊2的動平臺22可以實現五軸聯動運動。
[0022]如圖2、3所示，所述的并聯加工模塊2的第一支鏈24為（3-RPR)-R型混聯運動支鏈 (P代表移動副，R代表轉動副），其包括平面并聯閉環機構3-RPR以及連接平臺247與動平臺 22之間的轉動副R，此平面并聯閉環機構可以實現連接平臺247在XZ平面的兩維移動和連接 平臺247軸線沿Y軸方向的一維轉動；平面并聯閉環機構3-RPR包括:基礎平臺21、上連桿I 241、下連桿I 242、上連桿II 243、下連桿II 244、上連桿III 245、下連桿III 246、連接平 臺247及各運動副，所述的運動副包括:連接基礎平臺21與上連桿I 241之間的轉動副R、連 接上連桿I 241與下連桿I 242之間的移動副P、連接下連桿I 242與連接平臺247之間的轉 動副R、連接基礎平臺21與上連桿II 243之間的轉動副R、連接上連桿II 243與下連桿II 244之間的移動副P、連接下連桿II 244與連接平臺247之間的轉動副R、連接基礎平臺21與 上連桿III 245之間的轉動副R、連接上連桿III 245與下連桿III 246之間的移動副P、連接 下連桿III 246與連接平臺247之間的轉動副R;平面并聯閉環機構所有轉動副R的軸線相互 平行且與連接平臺247與動平臺22之間的轉動副R的軸線相互垂直;其中連接上連桿I 241 與下連桿I 242之間的移動副P、連接上連桿II 243與下連桿II 244之間的移動副P、連接上 連桿III 245與下連桿III 246之間的移動副P是輸入驅動運動副。
[0023]如圖4所示，所述并聯加工模塊2的第二支鏈25為UPS型運動支鏈(U代表虎克鉸、S 代表球鉸)也可以看作是RRPS型運動支鏈，其中兩個轉動副R軸線相互垂直，此支鏈25包括： 上連桿IV 251、連接架252、下連桿IV 253及各運動副，所述的運動副包括:連接基礎平臺21 與連接架252之間的轉動副R、連接連接架252與上連桿IV 251之間的轉動副R、連接上連桿 IV 251與下連桿IV 253之間的移動副P、連接下連桿IV 253與動平臺22之間的球鉸副S;其 中連接上連桿IV 251與下連桿IV 253之間的移動副P是輸入驅動運動副。
[0024]如圖1所示，通過基礎平臺21與長直導軌1間的移動副P將并聯加工模塊2連接于長 直導軌1上，該移動副P是輸入驅動運動副，實現了并聯加工模塊2的Y軸移動。
[0025]如圖2所示，并聯加工模塊2第一支鏈24中，基礎平臺21與上連桿I 241之間的轉動 畐IjR中心到基礎平臺21與上連桿II 243之間的轉動副R中心的距離與基礎平臺21與上連桿 III 245之間的轉動副R中心到基礎平臺21與上連桿II 243之間的轉動副R中心的距離不相 等，這是為了克服一個奇異位型。第二支鏈25中連接基礎平臺21與連接架252之間的轉動副 R的軸線與第一支鏈24中連接基礎平臺21與上連桿II 243之間的轉動副R的軸線同軸。
【主權項】
1. 一種大擺角龍門式五軸聯動混聯機床，其特征在于包括:沿Y軸方向設置的長直導 軌、并聯加工模塊、夾具及工作臺；所述的并聯加工模塊包括基礎平臺、動平臺、刀具及連接 基礎平臺和動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈，各部分形成一個空間并聯閉環機構;所述的 并聯加工模塊通過四個輸入驅動實現動平臺在ΧΖ平面內的兩維移動和動平臺轉軸在其上 平面內的兩維轉動，并聯加工模塊安裝在沿Υ軸方向設置的長直導軌上，并在Υ軸方向添加 有一個使并聯加工模塊沿Υ軸方向滑動的輸入驅動，使并聯加工模塊的動平臺實現五軸聯 動運動。2. 根據權利要求1所述的大擺角龍門式五軸聯動混聯機床，其特征在于:所述的并聯加 工模塊的第一支鏈為（3-RPR)-R型混聯運動支鏈，Ρ代表移動副，R代表轉動副，第一支鏈 包括平面并聯閉環機構3-RPR，平面并聯閉環機構3-RPR包括:基礎平臺、上連桿I、下連桿 I、上連桿II、下連桿II、上連桿III、下連桿III、連接平臺及各運動副，所述的運動副包括： 連接基礎平臺與上連桿I之間的轉動副R、連接上連桿I與下連桿I之間的移動副P、連接下連 桿I與連接平臺之間的轉動副R，連接基礎平臺與上連桿Π 之間的轉動副R、連接上連桿II與 下連桿II之間的移動副P、連接下連桿II與連接平臺之間的轉動副R，連接基礎平臺與上連 桿III之間的轉動副R、連接上連桿III與下連桿III之間的移動副P、連接下連桿III與連接 平臺之間的轉動副R;第一支鏈還包括連接平臺與動平臺之間的轉動副R;平面并聯閉環機 構所有轉動副R的軸線相互平行且與連接平臺與動平臺之間的轉動副R的軸線相互垂直;其 中連接上連桿I與下連桿I之間的移動副P、連接上連桿II與下連桿II之間的移動副P、連接 上連桿III與下連桿III之間的移動副P是輸入驅動運動副，平面并聯閉環機構實現連接平 臺在XZ平面的兩維移動和連接平臺軸線沿Y軸方向的一維轉動。3. 如權利要求1所述的大擺角龍門式五軸聯動混聯機床，其特征在于:所述的并聯加工 模塊的第二支鏈為RRPS型運動支鏈，S代表球鉸，第二支鏈包括:上連桿IV、連接架、下連桿 IV及各運動副，所述的運動副包括:連接基礎平臺與連接架之間的轉動副R、連接連接架與 上連桿IV之間的轉動副R、連接上連桿IV與下連桿IV之間的移動副P以及連接下連桿IV與動 平臺之間的球鉸副S;連接上連桿IV與下連桿IV之間的移動副P是輸入驅動運動副，連接基 礎平臺與連接架之間的轉動副R和連接連接架與上連桿IV之間的轉動副R軸線相互垂直，兩 個轉動副R可以用虎克鉸U替換。4. 如權利要求1或2或3所述的大擺角龍門式五軸聯動混聯機床，其特征在于:所述的第 二支鏈中連接基礎平臺與連接架之間的轉動副R的軸線與第一支鏈中連接基礎平臺與上連 桿II之間的轉動副R的軸線同軸。5. 如權利要求4所述的大擺角龍門式五軸聯動混聯機床，其特征在于:所述的通過基礎 平臺與長直導軌間的移動副P將并聯加工模塊連接于長直導軌上，該移動副P是輸入驅動運 動副，實現了并聯加工t吳塊的Y軸移動。6. 如權利要求5所述的大擺角龍門式五軸聯動混聯機床，其特征在于:所述的并聯加工 模塊第一支鏈中，基礎平臺與上連桿I之間的轉動副R中心到基礎平臺與上連桿II之間的轉 動副R中心的距離與基礎平臺與上連桿III之間的轉動副R中心到基礎平臺與上連桿II之間 的轉動副R中心的距離不相等。
【專利摘要】本發明屬于機械制造技術領域，具體涉及一種大擺角龍門式五軸聯動混聯機床，解決了傳統數控機床及現有并/混聯機床刀具擺角受限、在加工細長類整體結構件方面存在的靈活性差、剛度及精度低等弊端。其包括長直導軌、并聯加工模塊；并聯加工模塊形成一個空間并聯閉環機構；并聯加工模塊通過四個輸入驅動實現動平臺在<i>XZ</i>平面內的兩維移動和轉軸在動平臺上平面內的兩維轉動，并聯加工模塊在<i>Y</i>軸方向添加有使并聯加工模塊沿<i>Y</i>軸方向滑動的輸入驅動，使并聯加工模塊的動平臺實現五軸聯動運動。本發明具有結構簡單、工作空間大、動平臺靈活性好、剛度精度高、<i>Y</i>軸方向驅動負載變化小、動態性能好、可重構性強和模塊化程度高等優點。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN105666468
【申請號】CN201610169598
【發明人】梅瑛, 王書森, 李梅, 劉娜, 胡微微, 王俊彥, 黃發群
【申請人】中北大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月23日