有U轴功能的六轴联动数控加工中心

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五轴联动加工中心程序

编写需要借助 CAM 编程软件来完成，但是在实际编程中，需要五轴编程人员和加工中心机床操作人员的密切配合。首先操作人员必须测出工件在机床上装夹时与两个回转轴之间的具体位置和刀具实际长度，编程人员根据操作人员测出的数据重新设置 CAM 中的坐标系和刀具长度，也就是要确定摆长，然后生成程序交付操作人员使用，从而降低了编程人员的工作效率。

现在市场上通常使用的技术是通过编写工件坐标系零点跟踪加工的宏程序，解决此问题，也就是通过软件来实现。原理如下 ：当工件装夹位置发生变化时，由于 U 轴或工作台回转轴旋转一个角度后刀尖点到工件的空间位置随着也发生了变化，使得原有的 NC 加工程序不能再使用了 ；同理在刀具长度发生变化时，刀尖点到工件的空间位置同样也发生了变化，原有的 NC 加工程序也不能再使用了。为了使原有的加工程序能正常使用，根据工件相对于双旋转轴的位置、刀具长度和程序中的具体指令重新计算刀尖点相对于工件的位置，从而使原有的程序可以正常使用。

对后置处理的要求 ：1) 首先配置机床的结构类型，如双工作台、双摆头、摆头对回转工作台等结构类型 ；2) 在 CAM 软件后置处理设置时，第五轴( 工作台回转轴 ) 回转中心相对于第四轴 ( 主轴 ) 回转中心的偏置值设为零，摆头的摆长( 主轴端面到摆轴回转中心的距离 ) 设为零 ；3) 根据宏程序的结构设置后处理结构。 以上后置处理需要对机床结构类型的数据准确无误，而且必须进行一些数值计算，对宏程序的编写要熟练，对编程人员要求较高，编程人员的工作效率低，操作者的工作强度大。

U轴功能的六轴联动数控加工中心

包括底座组件 1、用于装夹刀具 20 并对工件进行加工的主轴组件 2、带动主轴组件 2 绕 U 轴回转的 U 轴组件 3、Q轴组件 4、及旋转工作台 5。旋转工作台 5 及 U 轴组件 3 均设置于底座组件 1。

U 轴组件 3 包括 U 轴驱动机构 31 及 U 轴联动件 32，U 轴联动件 32 连接于 U 轴驱动机构 31，并在 U 轴驱动机构 31 的带动下绕 U 轴旋转。为了便于连接装配，减小装置体积，U 轴联动件 32 为板状，其板面垂直于 U 轴。

主轴组件 2 通过 Q 轴组件 4 连接于 U 轴联动件 32。Q 轴组件 4 包括带动所述主轴组件沿 Q 轴直线移动的 Q 轴驱动机构，所述 Q 轴驱动机构固定于所述 U 轴联动件 32，并连接于所述主轴组件 2 ；所述 Q 轴平行于所述刀具的转动轴且垂直于 U 轴。Q 轴驱动机构包括 Q 轴电机 41 及丝杆螺母副 42 ；Q 轴电机 41 固定于 U 轴联动件32，并通过丝杆螺母副 42 连接于主轴组件 2。在本实施例中，丝杆螺母副 42 包括相互配合的丝杆 421 及螺母 422，丝杆 421 平行于 Q 轴且连接于 Q 轴电机 41，螺母 422 与主轴组件 2固定连接。

U 轴驱动机构 31 可带动 Q 轴组件 4 及主轴组件 2 绕 U 轴回转，Q 轴电机 41 与丝杆螺母副 42 配合可带动主轴组件 2 沿 Q 轴移动，可调整刀具 20 刀尖在 Q 轴上的位置并使其位于 U 轴上，从而利用 Q 轴组件 4 可使得刀具 20 刀尖与 U 轴之间的距离即摆长为零，不必在加工时测量和计算摆长长度，使编程人员不再依赖操作者，提高编程人员的工作效率和降低操作者的工作强度。主轴组件 2 移动的距离，可通过对刀装置测出刀具与基准刀具的差值，自动存储到数控系统中的 Q 轴刀补寄存器中，实现自动补偿。

丝杆螺母副 42 为滚珠丝杆，以保证主轴组件 2 沿 Q 轴直线运动的平稳性。如图 3 所示，为了保证丝杆 421 转动的稳定性，Q 轴组件 4 还包括固定于 U 轴联动件 32的两个丝杆基座 43，丝杆 421 的两端分别转动连接于两个丝杆基座 43。在本实施例中，Q 轴驱动机构为伺服电机，为保证传动稳定性，伺服电机的转轴与丝杆 421 之间设有联轴器，同时可增加限位控制装置、制动装置、过载过热保护装置等，保证机床工作安全可靠。

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，Q 轴组件 4 还包括直线滚动导轨副 44，直线滚动导轨副 44 设置在 U 轴联动件 32 和主轴组件 2 之间，其包括相互配合的导轨 441 及滑枕 442，导轨 441 固定于联动件且平行于 Q轴，滑枕 442与主轴组件 2固定连接，以保证主轴组件 2移动的平直。直线滚动导轨副 44 为两组，对称设置在丝杆螺母副 42 的两侧，以进一步保证主轴组件 2 滑动的稳定性。为了便于主轴组件 2 与滑枕 442 的固定连接，Q 轴组件 4 进一步包括连接板 45，主轴组件 2 固定于连接板 45，在本实施例中，每组直线滚动导轨副 44 的导轨 441 上设有两个滑枕 442，两组直线滚动导轨副 44 共设置有四个滑枕 442，连接板 45 同时固定连接于四个滑枕 442。

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旋转工作台 5 包括用于装夹工件的装夹组件 51、A 轴组件 52、B 轴组件 53 及 C 轴组

旋转工作台 5 包括用于装夹工件的装夹组件 51、A 轴组件 52、B 轴组件 53 及 C 轴组件 54。A 轴组件 52 包括 A 轴旋转盘 521 及带动 A 轴旋转盘521 绕 A 轴旋转的 A 轴驱动机构 522，A 轴驱动机构 522 固定于底座组件 1。B 轴组件 53 包括带动装夹组件 51 绕 B 轴回转的 B 轴驱动机构 531 及 B 轴固定件 532，B 轴驱动机构 531 固定于 B 轴固定件 532，装夹组件 51 连接于 B 轴驱动机构 531。C 轴组件 54 包括 C 轴联动件541、C 轴支架 542、及带动 C 轴联动件 541 和 B 轴组件 53 绕 C 轴回转的 C 轴驱动机构 543，C 轴驱动机构 543 固定于 C 轴支架 542。

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