本發(fā)明涉及數(shù)控制造設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠滿足對復(fù)雜曲面類工件進行多軸聯(lián)動數(shù)控拋光的混聯(lián)拋光機床。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，先進光學系統(tǒng)、航空航天、電子、精密模具等行業(yè)對超精密自由曲面零件的表面質(zhì)量要求日益提高，迫切要求這些自由曲面部件能達到亞微米量級的形狀精度和納米量級的表面光潔度。因此，對復(fù)雜超精密自由曲面的拋光成為決定自由曲面零件品質(zhì)的關(guān)鍵工序。

要滿足現(xiàn)代自由曲面零件的自動化加工要求，拋光系統(tǒng)迫切需要具有高速、高精度的機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)其高效和高可靠性的拋光任務(wù)。傳統(tǒng)拋光設(shè)備大多采用串聯(lián)式的連接方式，使得裝置容易產(chǎn)生誤差積累，整體剛度不高。并聯(lián)拋光機構(gòu)在一定程度上彌補了傳統(tǒng)數(shù)控裝置的不足，滿足了這種需求，其最大的特點就是各個支路能同時分擔負載，因此對于相同的負載，并聯(lián)拋光機床的慣性比多關(guān)節(jié)串聯(lián)拋光機床要小很多，所以并聯(lián)拋光機床能有很好的動態(tài)特性和剛度，同時由于并聯(lián)拋光機床沒有誤差累加性，其運動精度也很高。然而，并聯(lián)拋光機床也存在固有的缺陷，尤其是六自由度的并聯(lián)拋光機床，其運動耦合性強、工作空間小、數(shù)控編程復(fù)雜等缺點使得其應(yīng)用和推廣收到了很大程度的限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有串聯(lián)拋光機床容易使被加工工件產(chǎn)生誤差積累，整體剛度不高，而現(xiàn)有并聯(lián)拋光機床運動耦合性強、工作空間小、數(shù)控編程復(fù)雜的問題，提出了一種混聯(lián)拋光機床。

本發(fā)明就上述技術(shù)問題而提出技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提出了一種混聯(lián)拋光機床，包括用于移動工件的并聯(lián)單元以及用于對工件進行拋光的串聯(lián)單元；

所述并聯(lián)單元包括四面體形的支架、第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌和第三導(dǎo)軌；第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌和第三導(dǎo)軌分別沿支架的三條棱邊設(shè)置；并聯(lián)單元還包括可滑動地設(shè)置在第一導(dǎo)軌上的第一滑塊、可滑動地設(shè)置在第二導(dǎo)軌上的第二滑塊以及可滑動地設(shè)置在第三導(dǎo)軌上的第三滑塊；

所述并聯(lián)單元還包括第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿和用于設(shè)置工件的平臺；第一連桿的兩端分別可轉(zhuǎn)動地連接于平臺和第一滑塊上，第二連桿的兩端也分別可轉(zhuǎn)動地連接于平臺和第一滑塊上，第一連桿和第二連桿平行且等長；第三連桿的兩端分別可轉(zhuǎn)動地連接于平臺和第二滑塊上，第四連桿的兩端也分別可轉(zhuǎn)動地連接于平臺和第二滑塊上，第三連桿和第四連桿平行且等長；第五連桿的兩端也分別可轉(zhuǎn)動地連接于平臺和第三滑塊上，第六連桿的兩端也分別可轉(zhuǎn)動地連接于平臺和第三滑塊上，第五連桿和第六連桿平行且等長；

所述并聯(lián)單元還包括用于移動平臺的第一驅(qū)動機構(gòu)。

本發(fā)明上述的混聯(lián)拋光機床中，第一驅(qū)動機構(gòu)包括用于驅(qū)動第一滑塊在第一導(dǎo)軌上滑動的第一直線運動模塊，用于驅(qū)動第二滑塊在第二導(dǎo)軌上滑動的第二直線運動模塊，以及用于驅(qū)動第三滑塊在第三導(dǎo)軌上滑動的第三直線運動模塊。

本發(fā)明上述的混聯(lián)拋光機床中，還包括設(shè)置在平臺上的電機，該電機的輸出軸上連接有用于夾緊工件的夾具。

本發(fā)明上述的混聯(lián)拋光機床中，還包括設(shè)置在支架上的電機，該電機的輸出軸上通過萬向傳動裝置連接有用于夾緊工件的夾具；所述夾具可轉(zhuǎn)動地穿設(shè)于平臺上。

本發(fā)明上述的混聯(lián)拋光機床中，萬向傳動裝置包括外連桿和內(nèi)連桿；外連桿上開設(shè)有滑動槽；內(nèi)連桿的銷可滑動地設(shè)置在滑動槽中；外連桿通過第一萬向節(jié)與電機的輸出軸連接，內(nèi)連桿通過第二萬向節(jié)與夾具連接。

本發(fā)明上述的混聯(lián)拋光機床中，第一連桿的一端通過第一球副可轉(zhuǎn)動地連接于第一滑塊，第一連桿的另一端通過第三球副可轉(zhuǎn)動地連接于平臺；第二連桿通過第二球副可轉(zhuǎn)動地連接于第一滑塊，第二連桿的另一端通過第四球副可轉(zhuǎn)動地連接于平臺；第三連桿通過第五球副可轉(zhuǎn)動地連接于第二滑塊，第三連桿的另一端通過第七球副可轉(zhuǎn)動地連接于平臺；第四連桿通過第六球副可轉(zhuǎn)動地連接于第二滑塊，第四連桿的另一端通過第八球副可轉(zhuǎn)動地連接于平臺；第五連桿的一端通過第九球副可轉(zhuǎn)動地連接于第三滑塊，第五連桿的另一端通過第十一球副可轉(zhuǎn)動地連接于平臺；第六連桿的一端通過第十球副可轉(zhuǎn)動地連接于第三滑塊，第六連桿的另一端通過第十二球副可轉(zhuǎn)動地連接于平臺。

本發(fā)明上述的混聯(lián)拋光機床中，還包括底座，支架和串聯(lián)單元分別設(shè)置在底座上。

本發(fā)明上述的混聯(lián)拋光機床中，串聯(lián)單元包括轉(zhuǎn)臺、連接裝置、拋光主軸和拋光工具；

轉(zhuǎn)臺包括可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在底座上的u型搖籃，該u型搖籃包括互相平行的兩個限位桿以及分別連接該兩個限位桿的連接桿，連接桿與底座垂直；轉(zhuǎn)臺還包括可轉(zhuǎn)動地傾斜設(shè)置在連接桿上的傾斜軸；拋光主軸通過連接裝置安裝于傾斜軸上；拋光工具安裝于拋光主軸上，用于被拋光主軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)以對工件拋光。

本發(fā)明上述的混聯(lián)拋光機床中，串聯(lián)單元還包括旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸安裝于u型搖籃的限位桿上，u型搖籃以旋轉(zhuǎn)軸軸線轉(zhuǎn)動；旋轉(zhuǎn)軸的軸線、拋光工具的球心以及傾斜軸的轉(zhuǎn)動軸線交于一點；串聯(lián)單元還包括用于驅(qū)動u型搖籃和傾斜軸轉(zhuǎn)動的第二驅(qū)動機構(gòu)。

在采用本發(fā)明的混聯(lián)拋光機床來拋光平面、空間自由曲面等非回轉(zhuǎn)對稱零件時，并聯(lián)單元實現(xiàn)工件的空間三自由度的移動，串聯(lián)單元實現(xiàn)拋光工具的兩自由度的姿態(tài)調(diào)整。在拋光球面等回轉(zhuǎn)曲面零件時，電機的轉(zhuǎn)動可以為拋光工具提供一個額外的轉(zhuǎn)動自由度，此時，并聯(lián)單元只需使工件沿該工件的母線運動即可。對于串聯(lián)單元，拋光工具球心、旋轉(zhuǎn)軸軸線、傾斜軸轉(zhuǎn)動軸線交于一點，使得第二驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動不會改變拋光工具的空間位置。通過連接裝置可 以使拋光主軸與工件表面成一固定夾角，從而便于將拋光工具17上線速度為0的點，移出拋光接觸區(qū)域，確保具有一個良好的拋光去除函數(shù)。本發(fā)明的混聯(lián)拋光機床兼顧并聯(lián)拋光機床和串聯(lián)拋光機床的優(yōu)點，實用性強。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1為本發(fā)明第一實施例的混聯(lián)拋光機床的示意圖；

圖2為本發(fā)明第二實施例的混聯(lián)拋光機床的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有串聯(lián)拋光機床容易使被加工工件產(chǎn)生誤差積累，整體剛度不高，而現(xiàn)有并聯(lián)拋光機床運動耦合性強、工作空間小、數(shù)控編程復(fù)雜。就上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種混聯(lián)拋光機床，同時兼顧串聯(lián)拋光機床和并聯(lián)拋光機床兩者的優(yōu)點。

為了使本發(fā)明的技術(shù)目的、技術(shù)意義以及技術(shù)方案更為清楚，以便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

第一實施例

參照圖1，圖1為本發(fā)明第一實施例的混聯(lián)拋光機床的示意圖。

如圖1所示，本實施例提出了一種混聯(lián)拋光機床，該混聯(lián)拋光機床包括用于移動工件11的并聯(lián)單元以及用于對工件11進行拋光的串聯(lián)單元；

具體地，如圖1所示，并聯(lián)單元包括四面體形的支架2；這里，大體呈四面體形的支架均屬于本發(fā)明所認為的四面體形的支架，如圖2所示的支架2。

如圖1所示，并聯(lián)單元還包括第一導(dǎo)軌31、第二導(dǎo)軌32和第三導(dǎo)軌33；第一導(dǎo)軌31、第二導(dǎo)軌32和第三導(dǎo)軌33分別沿支架2的三條棱邊設(shè)置；并聯(lián)單元還包括可滑動地設(shè)置在第一導(dǎo)軌31上的第一滑塊41、可滑動地設(shè)置在第二導(dǎo)軌32上的第二滑塊42以及可滑動地設(shè)置在第三導(dǎo)軌33上的第三滑塊43；

如圖1所示，并聯(lián)單元還包括用于設(shè)置工件11的平臺8、第一連桿511、第二連桿512、第三連桿521、第四連桿522、第五連桿531和第六連桿532；第一連桿511的兩端分別可轉(zhuǎn)動地連接于平臺8和第一滑塊41上，第二連桿512的兩端也分別可轉(zhuǎn)動地連接于平臺8和第一滑塊41上，第一連桿511和第二連桿512平行且等長；這樣，平臺8、第一滑塊41、第一連桿511和第二連桿512構(gòu)成一個平行四邊形機構(gòu)；

如圖1所示，第三連桿521的兩端分別可轉(zhuǎn)動地連接于平臺8和第二滑塊42上，第四連桿522的兩端也分別可轉(zhuǎn)動地連接于平臺8和第二滑塊42上，第三連桿521和第四連桿522平行且等長；平臺8、第二滑塊42、第三連桿521和第四連桿522也構(gòu)成一個平行四邊形機構(gòu)；

如圖1所示，第五連桿531的兩端也分別可轉(zhuǎn)動地連接于平臺8和第三滑塊43上，第六連桿532的兩端也分別可轉(zhuǎn)動地連接于平臺8和第三滑塊43上，第五連桿531和第六連桿532平行且等長；平臺8、第三滑塊43、第五連桿531和第六連桿532也構(gòu)成一個平行四邊形機構(gòu)；

這樣，第一導(dǎo)軌31、第二導(dǎo)軌32和第三導(dǎo)軌33、第一滑塊41、第二滑塊42、第三滑塊43、平臺8、第一連桿511、第二連桿512、第三連桿521、第四連桿522、第五連桿531和第六連桿532共同組成一空間三自由度的閉鏈機構(gòu)。

對于連桿分別于平臺和滑塊的連接方式，在本實施例中，第一連桿511的一端通過第一球副611可轉(zhuǎn)動地連接于第一滑塊41，第一連桿511的另一端通過第三球副711可轉(zhuǎn)動地連接于平臺8；第二連桿512通過第二球副612可轉(zhuǎn)動地連接于第一滑塊41，第二連桿512的另一端通過第四球副712可轉(zhuǎn)動地連接于平臺8；第三連桿521通過第五球副可轉(zhuǎn)動地連接于第二滑塊42，第三連桿521的另一端通過第七球副可轉(zhuǎn)動地連接于平臺8；第四連桿522通過第六球副可轉(zhuǎn)動地連接于第二滑塊42，第四連桿522的另一端通過第八球副可轉(zhuǎn)動地連接于平臺8；第五連桿531的一端通過第九球副631可轉(zhuǎn)動地連接于第三滑塊43，第五連桿531的另一端通過第十一球副731可轉(zhuǎn)動地連接于平臺8；第六連桿532的一端通過第十球副632可轉(zhuǎn)動地連接于第三滑塊43， 第六連桿532的另一端通過第十二球副732可轉(zhuǎn)動地連接于平臺8。

進一步地，并聯(lián)單元還包括用于移動平臺8的第一驅(qū)動機構(gòu)。具體來說，在本實施例中，第一驅(qū)動機構(gòu)包括用于驅(qū)動第一滑塊41在第一導(dǎo)軌31上滑動的第一直線運動模塊，用于驅(qū)動第二滑塊42在第二導(dǎo)軌32上滑動的第二直線運動模塊，以及用于驅(qū)動第三滑塊43在第三導(dǎo)軌33上滑動的第三直線運動模塊。通過第一驅(qū)動機構(gòu)，平臺8具有空間上三個自由度，可實現(xiàn)三維平動。優(yōu)選地，第一直線運動模塊、第二直線運動模塊和第三直線運動模塊均包含有滾珠絲杠和伺服電機，具體地，在本實施例中，第一滑塊41安裝在第一直線運動模塊的滾珠絲杠的螺母上，第一直線運動模塊的伺服電機的輸出軸驅(qū)動第一直線運動模塊的滾珠絲杠的螺桿，從而驅(qū)動第一滑塊41滑動；第二滑塊42安裝在第二直線運動模塊的滾珠絲杠的螺母上，第二直線運動模塊的伺服電機的輸出軸驅(qū)動第二直線運動模塊的滾珠絲杠的螺桿，從而驅(qū)動第二滑塊42滑動；第三滑塊43安裝在第三直線運動模塊的滾珠絲杠的螺母上，第三直線運動模塊的伺服電機的輸出軸驅(qū)動第三直線運動模塊的滾珠絲杠的螺桿，從而驅(qū)動第三滑塊43滑動；在其他實施例中，第一直線運動模塊、第二直線運動模塊和第三直線運動模塊還可以為直線電機。

進一步地，在本實施例中，如圖1所示，混聯(lián)拋光機床還包括設(shè)置在平臺8上的電機9，該電機9的輸出軸上連接有用于夾緊工件11的夾具10。本實施例通過電機9，可以使工件11自轉(zhuǎn)。

進一步地，本實施例的混聯(lián)拋光機床還包括底座1，支架2和串聯(lián)單元分別設(shè)置在底座1上。如圖1所示，支架2的一條棱邊貼設(shè)在底座1上，并使第一導(dǎo)軌31、第二導(dǎo)軌32和第三導(dǎo)軌33分別與底座1保持一定傾斜角度。同時，串聯(lián)單元與支架相對設(shè)置，這樣便于對安裝在支架2上的工件11進行拋光。

進一步地，串聯(lián)單元包括轉(zhuǎn)臺、連接裝置15、拋光主軸16和拋光工具17；在本實施例中，拋光工具17為覆蓋有拋光布的半球形橡膠基柔性拋光工具，通過改變基體橡膠的原料配比，可以得到不同硬度的拋光工具。具體地，轉(zhuǎn)臺包括可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在底座1上的u型搖籃13，該u型搖籃13包括互相平行 的兩個限位桿以及分別連接該兩個限位桿的連接桿，連接桿與底座1垂直；如圖1所示，轉(zhuǎn)臺還包括旋轉(zhuǎn)軸12，該旋轉(zhuǎn)軸12安裝于u型搖籃13的限位桿上，u型搖籃13以旋轉(zhuǎn)軸12軸線轉(zhuǎn)動；進一步地，在本實施例中，旋轉(zhuǎn)軸12的軸線與連接桿平行。

進一步地，轉(zhuǎn)臺還包括可轉(zhuǎn)動地傾斜設(shè)置在連接桿上的傾斜軸14；拋光主軸16通過連接裝置15安裝于傾斜軸14上；拋光工具17安裝于拋光主軸16上，用于被拋光主軸16驅(qū)動旋轉(zhuǎn)以對工件11拋光。旋轉(zhuǎn)軸12的軸線、拋光工具17的球心以及傾斜軸14的軸線交于一點；串聯(lián)單元還包括用于驅(qū)動u型搖籃13和傾斜軸14轉(zhuǎn)動的第二驅(qū)動機構(gòu)。在本實施例中，通過u型搖籃13的轉(zhuǎn)動和傾斜軸14的轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)臺具有兩個旋轉(zhuǎn)自由度，從而便于調(diào)整拋光工具17的姿態(tài)。

第二實施例

參照圖2，圖2示出了本發(fā)明第二實施例的混聯(lián)拋光機床的示意圖。

本實施例與第一實施例的區(qū)別在于：電機的設(shè)置方式。具體來說，如圖2所示，在本實施例中，電機9設(shè)置在支架2上，該電機9的輸出軸上通過萬向傳動裝置連接有用于夾緊工件11的夾具10；所述夾具可轉(zhuǎn)動地穿設(shè)于平臺8上。

進一步地，萬向傳動裝置包括外連桿19和內(nèi)連桿18；外連桿19上開設(shè)有滑動槽；內(nèi)連桿18的銷可滑動地設(shè)置在滑動槽中，并用于傳遞扭矩；外連桿19通過第一萬向節(jié)20與電機9的輸出軸連接，內(nèi)連桿18通過第二萬向節(jié)21與夾具10連接。

進一步地，在采用本發(fā)明的混聯(lián)拋光機床對工件進行拋光的過程中，并聯(lián)單元和串聯(lián)單元水平布置在機床上，拋光液在重力作用下進入拋光工具和工件的拋光接觸區(qū)域上。

在采用本發(fā)明的混聯(lián)拋光機床來拋光平面、空間自由曲面等非回轉(zhuǎn)對稱零件時，并聯(lián)單元實現(xiàn)工件11的空間三自由度的移動，串聯(lián)單元實現(xiàn)拋光工具17的兩自由度的姿態(tài)調(diào)整。在拋光球面等回轉(zhuǎn)曲面零件時，電機9的轉(zhuǎn)動可以為拋光工具17提供一個額外的轉(zhuǎn)動自由度，此時，并聯(lián)單元只需使工件11 沿該工件的母線運動即可。對于串聯(lián)單元，拋光工具17球心、旋轉(zhuǎn)軸12軸線、傾斜軸14轉(zhuǎn)動軸線交于一點，使得第二驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動不會改變拋光工具17的空間位置。通過連接裝置15可以使拋光主軸與工件表面成一固定夾角，從而便于將拋光工具17上線速度為0的點，移出拋光接觸區(qū)域，確保具有一個良好的拋光去除函數(shù)。本發(fā)明的混聯(lián)拋光機床，兼顧并聯(lián)拋光機床和串聯(lián)拋光機床的優(yōu)點，實用性強。

應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。