CN111805284B - 分体传动的五轴高精度加工*** - Google Patents

分体传动的五轴高精度加工*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分体传动的五轴高精度加工***，驱动电机独立于机床基础设置，从而将动力源与机床本体分开设置，并且，单个方向的驱动采用双电机配合齿轮的驱动模式，可在驱动过程中消除回差，保证驱动精度，并同时避免动力源(电机)的运行所产生的的振动传到机床本身，在长周期使用后，电机驱动精度降低，依然能够保持直线运行和转动的精度，从而保证加工精度等五轴加工***的优点，可以得到更高的动态特性、进给速度和切削速度，并可获得更好的加工表面质量，提高加工效率；能够自动、高速、高精、高效的连续完成零件多个平面、多种工序的复杂曲面加工，适合于航天、军工、汽车、船舶、医疗、模具等领域。

Description

分体传动的五轴高精度加工***
技术领域
本发明涉及一种机床，特别涉及一种五轴联动***。
背景技术
五轴联动设备属于数控机床中较普遍的设备，用于复杂结构的零部件的加工；为了保证最终的加工精度，一般配置高速直连主轴和伺服***，X、Y、Z方向配备滚珠丝杠和直线导轨，利用伺服电机直接无级变速驱动，B、C旋转轴采用伺服电机形成直驱转台，基本上可以保证精度稳定和高动、静态特性；但是，现有的直驱结构在使用时由于长期承受相对较大的扭转力矩，电机的驱动轴以及内部转子、转动副会出现轻微的变形，从而引起相应的震动，该震动会传递至X、Y、Z的直线运动以及B、C旋转轴运动，从而影响最终的加工精度。
因此，应对现有的五轴加工***的传动部分进行改进，使得动力源(电机)的运行所产生的的振动不会传到机床本身，特别是能够长期保持直接的直线运行和转动的精度，从而保证加工精度等五轴加工***的优点，可以得到更高的动态特性、进给速度和切削速度，并可获得更好的加工表面质量，提高加工效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种分体传动的五轴高精度加工***，使得动力源(电机)的运行所产生的的振动不会传到机床本身，特别是能够长期保持直接的直线运行和转动的精度，从而保证加工精度等五轴加工***的优点，可以得到更高的动态特性、进给速度和切削速度，并可获得更好的加工表面质量，提高加工效率。
本发明的分体传动的五轴高精度加工***，包括基础构造、X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件、水平转动组件和竖直转动组件；
所述X轴移动组件包括X轴拖板组件和X轴驱动组件；
所述X轴拖板组件设置于基础构造，所述X轴拖板组件包括X轴拖板和用于驱动拖板在基础构造上沿X轴往复移动的X轴滚珠丝杠组件；所述X轴滚珠丝杠组件的丝杠由X轴驱动组件驱动转动；
所述X轴驱动组件包括X轴第一驱动组件和X轴第二驱动组件；
X轴第一驱动组件包括X轴第一驱动电机、X轴第一主动齿轮和与X轴滚珠丝杠组件的丝杠传动配合并与X轴第一主动齿轮啮合的X轴第一从动齿轮；
X轴第二驱动组件包括X轴第二驱动电机、由X轴第二驱动电机驱动的X轴第二主动齿轮和与X轴滚珠丝杠组件的丝杠传动配合并与X轴第二主动齿轮啮合的X轴第二从动齿轮；
所述X轴第一驱动电机和X轴第二驱动电机独立于所述基础构造设置；
所述X轴第一驱动电机通过X轴第一主动齿轮和X轴第一从动齿轮驱动X轴滚珠丝杠组件的丝杠向一个方向转动时，所述X轴第二驱动电机通过X轴第二主动齿轮和X轴第二从动齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差；
以及，所述X轴第二驱动电机通过X轴第二主动齿轮和X轴第二从动齿轮驱动X轴滚珠丝杠组件的丝杠向另一个方向转动时，所述X轴第一驱动电机通过X轴第一主动齿轮和X轴第一从动齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差。
进一步，所述X轴第一主动齿轮、X轴第一从动齿轮、X轴第二主动齿轮和X轴第二从动齿轮均为锥齿轮传动，且所述X轴第一从动齿轮和X轴第二从动齿轮以轮齿相对的方式设置于X轴滚珠丝杠组件的丝杠，所述X轴第一主动齿轮和X轴第二主动齿轮分列X轴滚珠丝杠组件的丝杠两侧。
进一步，所述Y轴移动组件包括Y轴拖板组件和Y轴驱动组件；
所述Y轴拖板组件位于X轴拖板组件的拖板；所述Y轴拖板组件包括Y轴拖板和用于驱动拖板在X轴拖板组件的拖板上沿Y周往复移动的Y轴滚珠丝杠组件；所述Y轴滚珠丝杠组件的丝杠由Y轴驱动组件驱动转动；所述Y轴驱动组件包括Y轴第一驱动组件和Y轴第二驱动组件；
Y轴第一驱动组件包括Y轴第一驱动电机、Y轴第一主动锥齿轮和与Y轴滚珠丝杠组件的丝杠传动配合并与Y轴第一主动锥齿轮啮合的Y轴第一从动锥齿轮；
Y轴第二驱动组件包括Y轴第二驱动电机、由Y轴第二驱动电机驱动的Y轴第二主动锥齿轮和与Y轴滚珠丝杠组件的丝杠传动配合并与Y轴第二主动锥齿轮啮合的Y轴第二从动锥齿轮；
所述Y轴第一驱动电机和Y轴第二驱动电机独立于所述基础构造设置；
所述Y轴第一驱动电机通过Y轴第一主动锥齿轮和Y轴第一从动锥齿轮驱动Y轴滚珠丝杠组件的丝杠向一个方向转动时，所述Y轴第二驱动电机通过Y轴第二主动锥齿轮和Y轴第二从动锥齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差；
以及，所述Y轴第二驱动电机通过Y轴第二主动锥齿轮和Y轴第二从动锥齿轮驱动Y轴滚珠丝杠组件的丝杠向另一个方向转动时，所述Y轴第一驱动电机通过Y轴第一主动锥齿轮和Y轴第一从动锥齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差；
与所述Y轴第一驱动电机传动配合设置有Y轴第一驱动轴，在所述Y轴第一驱动轴上以圆周方向传动且轴向可滑动的方式设置有Y轴第一驱动轴套，所述Y轴第一主动锥齿轮传动配合设置于Y轴第一驱动轴套，所述Y轴第一驱动轴套被施加向Y轴第一从动锥齿轮的预紧力；
与所述Y轴第二驱动电机传动配合设置有Y轴第二驱动轴，在所述Y轴第二驱动轴上以圆周方向传动且轴向可滑动的方式设置有Y轴第二驱动轴套，所述Y轴第二主动锥齿轮传动配合设置于Y轴第二驱动轴套，所述Y轴第二驱动轴套被施加向Y轴第二从动锥齿轮的预紧力；
所述Y轴第一驱动轴和Y轴第二驱动轴均平行于X轴方向。
进一步，所述Y轴第一从动锥齿轮和Y轴第二从动锥齿轮以轮齿相对的方式设置于Y轴滚珠丝杠组件的丝杠，所述Y轴第一主动锥齿轮和Y轴第二主动锥齿轮分列Y轴滚珠丝杠组件的丝杠两侧。
进一步，所述Z轴移动组件包括Z轴拖板组件和Z轴驱动组件；
所述Z轴拖板组件位于Y轴拖板组件的拖板；所述Z轴拖板组件包括Z轴拖板和用于驱动Z轴拖板在Y轴拖板上沿Z轴往复移动的Z轴滚珠丝杠组件；所述Z轴滚珠丝杠组件的丝杠由Z轴驱动组件驱动转动；所述Z轴驱动组件包括Z轴第一驱动组件和Z轴第二驱动组件；
Z轴第一驱动组件包括Z轴第一驱动电机、Z轴第一主动锥齿轮和与Z轴滚珠丝杠组件的丝杠传动配合并与Z轴第一主动锥齿轮啮合的Z轴第一从动锥齿轮；
Z轴第二驱动组件包括Z轴第二驱动电机、由Z轴第二驱动电机驱动的Z轴第二主动锥齿轮和与Z轴滚珠丝杠组件的丝杠传动配合并与Z轴第二主动齿轮啮合的Z轴第二从动齿轮；
所述Z轴第一驱动电机和Z轴第二驱动电机设置于所述X轴拖板；
所述Z轴第一驱动电机通过Z轴第一主动齿轮和Z轴第一从动齿轮驱动Z轴滚珠丝杠组件的丝杠向一个方向转动时，所述Z轴第二驱动电机通过Z轴第二主动齿轮和Z轴第二从动齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差；
所述Z轴第二驱动电机通过Z轴第二主动齿轮和Z轴第二从动齿轮驱动Z轴滚珠丝杠组件的丝杠向另一个方向转动时，所述Z轴第一驱动电机通过Z轴第一主动齿轮和Z轴第一从动齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差；
与所述Z轴第一驱动电机传动配合设置有Z轴第一驱动轴，在所述Z轴第一驱动轴上以圆周方向传动且轴向可滑动的方式设置有Z轴第一驱动轴套，所述Z轴第一主动锥齿轮传动配合设置于Z轴第一驱动轴套，所述Z轴第一驱动轴套被施加向Z轴第一从动锥齿轮的预紧力；
与所述Z轴第二驱动电机传动配合设置有Z轴第二驱动轴，在所述Z轴第二驱动轴上以圆周方向传动且轴向可滑动的方式设置有Z轴第二驱动轴套，所述Z轴第二主动锥齿轮传动配合设置于Z轴第二驱动轴套，所述Z轴第二驱动轴套被施加向Z轴第二从动锥齿轮的预紧力；
所述Z轴第一驱动轴和Z轴第二驱动轴均平行于Y轴方向。
进一步，所述基础构造上设有用于转动支撑所述X轴滚珠丝杠组件的丝杠的X轴丝杠座；所述X轴拖板上设有用于转动支撑所述Y轴滚珠丝杠组件的丝杠的Y轴丝杠座；所述Y轴拖板上设有用于转动支撑所述Z轴滚珠丝杠组件的丝杠的Z轴丝杠座。
进一步，所述X轴驱动组件还包括用于安装X轴第一驱动电机和X轴第二驱动电机的X轴驱动电机座，所述X轴驱动电机座独立于所述基础构造；
所述Y轴驱动组件还包括用于安装Y轴第一驱动电机和Y轴第二驱动电机的Y轴驱动电机座，所述Y轴驱动电机座独立于所述基础构造；
所述Z轴驱动组件还包括用于安装Z轴第一驱动电机和Z轴第二驱动电机的Z轴驱动电机座，所述Z轴驱动电机座固定于所述X轴拖板。
进一步，所述X轴驱动组件还包括设置于基础构造的X轴齿轮箱，所述X轴第一主动齿轮、X轴第二主动齿轮、X轴第一从动齿轮和X轴第二从动齿轮均位于所述X轴齿轮箱内；所述Y轴驱动组件还包括设置于X轴拖板的Y轴齿轮箱，所述Y轴第一主动锥齿轮、Y轴第二主动锥齿轮、Y轴第一从动锥齿轮和Y轴第二从动锥齿轮均位于所述Y轴齿轮箱内；所述Z轴驱动组件还包括设置于Y轴拖板的Z轴齿轮箱，所述Z轴第一主动齿轮、Z轴第二主动齿轮、Z轴第一从动齿轮和Z轴第二从动齿轮均位于所述Z轴齿轮箱内。
进一步，所述Y轴第一驱动轴、Y轴第二驱动轴、Z轴第一驱动轴和Z轴第二驱动轴外圆分别设有多个沿圆周方向排列的截面为弧形的轴向外槽，所述Y轴第一驱动轴套、Y轴第二驱动轴套、Z轴第一驱动轴套和Z轴第二驱动轴套内圆分别设有多个沿圆周方向排列的截面为弧形的轴向内槽，所述Y轴第一驱动轴套、Y轴第二驱动轴套、Z轴第一驱动轴套和Z轴第二驱动轴套对应外套于所述Y轴第一驱动轴、Y轴第二驱动轴、Z轴第一驱动轴和Z轴第二驱动轴后，所述轴向内槽与轴向外槽一一对应配合且之间放置有多个滚珠。
进一步，在所述Y轴第一驱动轴和Y轴第一驱动轴套之间、Y轴第二驱动轴和Y轴第二驱动轴套之间、Z轴第一驱动轴和Z轴第一驱动轴套之间以及Z轴第二驱动轴和Z轴第二驱动轴套之间分别设有用于保持所述滚珠的保持套。
本发明的有益效果：本发明为分体传动的五轴高精度加工***，驱动电机独立于机床基础设置，从而将动力源与机床本体分开设置，并且，单个方向的驱动采用双电机配合齿轮的驱动模式，可在驱动过程中消除回差，保证驱动精度，并同时避免动力源(电机)的运行所产生的的振动传到机床本身，在长周期使用后，电机驱动精度降低，依然能够保持直线运行和转动的精度，从而保证加工精度等五轴加工***的优点，可以得到更高的动态特性、进给速度和切削速度，并可获得更好的加工表面质量，提高加工效率；能够自动、高速、高精、高效的连续完成零件多个平面、多种工序的复杂曲面加工，适合于航天、军工、汽车、船舶、医疗、模具等领域。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为五轴加工装置轴测图(没有安装驱动***)；
图2为X轴驱动结构示意图；
图3为Y轴、Z轴驱动结构示意图；
图4为图3A处放大图；
图5为本发明的机床的正面视图；
图6为本发明加工机床的侧面视图。
具体实施方式
图1为五轴加工装置轴测图(没有安装驱动***)，图2为X轴驱动结构示意图，图3为Y轴、Z轴驱动结构示意图，如图所示：本实施例的分体传动的五轴高精度加工***，包括基础构造1、X轴移动组件2、Y轴移动组件3、Z轴移动组件4、水平转动组件5和竖直转动组件6；五轴加工***(机床)的X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件指的是在三维坐标的方向上形成三维移动；水平转动组件和竖直转动组件设置于工作台，水平转动组件指的是绕水平轴B轴转动，竖直转动组件指的是绕竖直轴C轴转动；上述结构形成多方位的适应特性，从而利于复杂表面的工件加工；基础构造指的是用于支撑机床上各个方向自由度移动或转动的部件，形成完整的机床结构，根据需要可设计成需要的结构形式，在此不再赘述；当然，五轴加工***还包括安装于Z轴移动组件4上的主轴8，在此不再赘述；
所述X轴移动组件2包括X轴拖板组件和X轴驱动组件；
所述X轴拖板组件设置于基础构造1，所述X轴拖板组件包括X轴拖板2a和用于驱动X轴拖板2a在基础构造上沿X轴往复移动的X轴滚珠丝杠组件；所述X轴滚珠丝杠组件的丝杠201由X轴驱动组件驱动转动；X轴滚珠丝杠组件包括丝杠201和设置于X轴拖板与丝杠配合的螺母，丝杠被驱动转动时，所述螺母带动X轴拖板沿着丝杠轴向单自由度往复滑动，形成X轴上的直线运动；
所述X轴驱动组件包括X轴第一驱动组件和X轴第二驱动组件；
X轴第一驱动组件包括X轴第一驱动电机202、X轴第一主动齿轮204和与X轴滚珠丝杠组件的丝杠201传动配合(也可通过传动轴传动至丝杠，在此不再赘述)并与X轴第一主动齿轮204啮合的X轴第一从动齿轮206；X轴第一驱动电机202通过输出轴驱动X轴第一主动齿轮204，X轴第一从动齿轮206与丝杠201传动配合可采用现有的机械传动结构，一般为过盈加上键连接，在此不再赘述；
X轴第二驱动组件包括X轴第二驱动电机203、由X轴第二驱动电机驱动的X轴第二主动齿轮205和与X轴滚珠丝杠组件的丝杠201传动配合并与X轴第二主动齿轮啮合的X轴第二从动齿轮207；该结构与X轴第一驱动组件的连接结构类似，在此不再赘述；
所述X轴第一驱动电机202和X轴第二驱动电机203独立于所述基础构造设置，独立于所述基础构造指的是X轴第一驱动电机和X轴第二驱动电机没固定在基础构造上，而是另外固定在设定的部位，虽然最终的机床为一个整体，但X轴第一驱动电机和X轴第二驱动电机则是另设基础固定；该结构可将电机的振动独立于基础构造，从而避免对加工部位形成干扰，为提高精度创造条件；
所述X轴第一驱动电机202通过X轴第一主动齿轮204和X轴第一从动齿轮206驱动X轴滚珠丝杠组件的丝杠201向一个方向转动时，所述X轴第二驱动电机203通过X轴第二主动齿轮205和X轴第二从动齿轮207向反方向形成抵抗，用于消除回差；这里的抵抗是指小扭矩抵抗，仅用于消除齿轮的传动回差，而并不会对正常的驱动过程造成不利影响；
以及，所述X轴第二驱动电机203通过X轴第二主动齿轮205和X轴第二从动齿轮207驱动X轴滚珠丝杠组件的丝杠201向另一个方向转动时，所述X轴第一驱动电机202通过X轴第一主动齿轮204和X轴第一从动齿轮206向反方向形成抵抗，用于消除回差。
由此可见，该结构在传动驱动过程中，由于驱动电机与运动副不直接形成驱动，因此，振动过程不会直接传递，保证了传动的精度，自然利于保证最终的加工精度；同时，利用两组齿轮形成传动副，可分别驱动形成正反转并且相互消除回差，保证不传递振动的条件下消除齿轮传动回差，最终保证传动精度；
本发明通过两个电机各自完成两个方向的转动驱动，从而完成X轴拖板2a的往复移动，并且，在驱动过程中另一电机形成抵抗，用于消除回差，保证较高的驱动精度。
本实施例中，所述X轴第一主动齿轮204、X轴第一从动齿轮206、X轴第二主动齿轮205和X轴第二从动齿轮207均为锥齿轮传动，且所述X轴第一从动齿轮206和X轴第二从动齿轮207以轮齿相对的方式设置于X轴滚珠丝杠组件的丝杠，所述X轴第一主动齿轮204和X轴第二主动齿轮205分列X轴滚珠丝杠组件的丝杠两侧；采用锥齿轮传动的结构，利于中断并消除振动的传递，并具有传动过程的适应性；X轴第一从动齿轮和X轴第二从动齿轮的轮齿相对，可以抵消传动过程中产生的轴向分力，从而平衡多余外力，保证传动的稳定性；所述X轴第一主动齿轮和X轴第二主动齿轮分列两侧的结构，利于整体结构的布置，且利于保证传力的平衡。
本实施例中，所述Y轴移动组件包括Y轴拖板组件和Y轴驱动组件；
所述Y轴拖板组件位于X轴拖板组件的X轴拖板；所述Y轴拖板组件包括Y轴拖板3a和用于驱动Y轴拖板3a在X轴拖板组件的X轴拖板上沿Y周往复移动的Y轴滚珠丝杠组件；所述Y轴滚珠丝杠组件的丝杠由Y轴驱动组件驱动转动；所述Y轴驱动组件包括Y轴第一驱动组件和Y轴第二驱动组件；
Y轴第一驱动组件包括Y轴第一驱动电机302、Y轴第一主动锥齿轮304和与Y轴滚珠丝杠组件的丝杠301传动配合(也可通过传动轴传动至丝杠，在此不再赘述)并与Y轴第一主动锥齿轮304啮合的Y轴第一从动锥齿轮306；
Y轴第二驱动组件包括Y轴第二驱动电机303、由Y轴第二驱动电机驱动的Y轴第二主动锥齿轮305和与Y轴滚珠丝杠组件的丝杠301传动配合并与Y轴第二主动锥齿轮啮合的Y轴第二从动锥齿轮307；
所述Y轴第一驱动电机302和Y轴第二驱动电机303独立于所述基础构造设置；
所述Y轴第一驱动电机302通过Y轴第一主动锥齿轮304和Y轴第一从动锥齿306轮驱动Y轴滚珠丝杠组件的丝杠301向一个方向转动时，所述Y轴第二驱动电机303通过Y轴第二主动锥齿轮305和Y轴第二从动锥齿轮307向反方向形成抵抗，用于消除回差；
以及，所述Y轴第二驱动电机303通过Y轴第二主动锥齿轮305和Y轴第二从动锥齿轮307驱动Y轴滚珠丝杠组件的丝杠301向另一个方向转动时，所述Y轴第一驱动电机302通过Y轴第一主动锥齿轮304和Y轴第一从动锥齿轮306向反方向形成抵抗，用于消除回差；
上述结构与X轴驱动组件的结构相类似，且技术效果类似，在此不再赘述；
与所述Y轴第一驱动电机302传动配合设置有Y轴第一驱动轴308，在所述Y轴第一驱动轴308上以圆周方向传动且轴向可滑动的方式设置有Y轴第一驱动轴套3010，所述Y轴第一主动锥齿轮304传动配合设置于Y轴第一驱动轴套3010，所述Y轴第一驱动轴套3010被施加向Y轴第一从动锥齿轮306的预紧力；
与所述Y轴第二驱动电机303传动配合设置有Y轴第二驱动轴309，在所述Y轴第二驱动轴309上以圆周方向传动且轴向可滑动的方式设置有Y轴第二驱动轴套3011，所述Y轴第二主动锥齿轮305传动配合设置于Y轴第二驱动轴套3011，所述Y轴第二驱动轴套3011被施加向Y轴第二从动锥齿轮307的预紧力；
驱动轴套与驱动轴的配合方式可采用现有的机械配合方式，比如驱动轴为花键外圆结构，驱动轴套为内花键槽，形成轴向的往复移动配合；
所述Y轴第一驱动轴和Y轴第二驱动轴均平行于X轴方向；由于Y轴第一驱动轴和Y轴第二驱动轴平行于X轴方向，因此，Y轴第一驱动轴与Y轴第一驱动轴套之间的往复滑动配合关系与与X轴拖板的移动方向相同，用于传动的同时可以抵消并适应X轴拖板的移动带动Y轴丝杠及拖板的移动；上述预紧力的设置，可以将Y轴第一主动锥齿轮和Y轴第二主动锥齿轮分别推向Y轴第一从动锥齿轮和Y轴第二从动锥齿轮推向，在Y轴拖板和Y轴滚珠丝杠组件在X轴拖板的带动下移动时，保证Y轴第一主动锥齿轮Y轴和第二主动锥齿轮与Y轴第一从动锥齿轮Y轴和第二从动锥齿轮的啮合关系，同时利于消除回差，保证传动精度；如图所示，以Y轴第一驱动轴与Y轴第一驱动轴套为例，预紧力由外套于Y轴第一驱动轴的柱状弹簧3014(或者碟簧)施加，所述Y轴第一驱动轴套上设有抵住弹簧的环形凸起，同时，Y轴第一驱动轴308也设有用于抵住柱状弹簧3014的环形凸起，用于对Y轴第一驱动轴套施加轴向预紧力，使得Y轴第一驱动轴套具有向Y轴第一从动锥齿轮的趋势，当然，Y轴第一主动锥齿轮在轴向上需固定于Y轴第一驱动轴套，在此不再赘述；Y轴第二驱动轴和Y轴第二驱动轴套与其结构类似，也设有柱状弹簧，在此不再赘述；
本实施例中，所述Y轴第一从动锥齿轮306和Y轴第二从动锥齿轮307以轮齿相对的方式设置于Y轴滚珠丝杠组件的丝杠301，所述Y轴第一主动锥齿轮304和Y轴第二主动锥齿轮303分列Y轴滚珠丝杠组件的丝杠301两侧；与X轴移动组件的结构相类似，当然，具有相类似的有益效果，在此不再赘述。
本实施例中，所述Z轴移动组件包括Z轴拖板组件和Z轴驱动组件；
所述Z轴拖板组件位于Y轴拖板组件的Y轴；所述Z轴拖板组件包括Z轴拖板4a和用于驱动Z轴拖板4a在Y轴拖板上沿Z轴往复移动的Z轴滚珠丝杠组件；所述Z轴滚珠丝杠组件的丝杠由Z轴驱动组件驱动转动；所述Z轴驱动组件包括Z轴第一驱动组件和Z轴第二驱动组件；
Z轴第一驱动组件包括Z轴第一驱动电机402、Z轴第一主动锥齿轮404和与Z轴滚珠丝杠组件的丝杠401传动配合(也可通过传动轴传动至丝杠，在此不再赘述)并与Z轴第一主动锥齿轮啮合的Z轴第一从动锥齿轮406；
Z轴第二驱动组件包括Z轴第二驱动电机403、由Z轴第二驱动电机驱动的Z轴第二主动锥齿轮405和与Z轴滚珠丝杠组件的丝杠401传动配合并与Z轴第二主动齿轮啮合的Z轴第二从动齿轮407；
所述Z轴第一驱动电机402和Z轴第二驱动电机403设置于所述X轴拖板；
所述Z轴第一驱动电机402通过Z轴第一主动齿轮404和Z轴第一从动齿轮406驱动Z轴滚珠丝杠组件的丝杠401向一个方向转动时，所述Z轴第二驱动电机403通过Z轴第二主动齿轮405和Z轴第二从动齿轮407向反方向形成抵抗，用于消除回差；
所述Z轴第二驱动电机403通过Z轴第二主动齿轮405和Z轴第二从动齿轮407驱动Z轴滚珠丝杠组件的丝杠401向另一个方向转动时，所述Z轴第一驱动电机402通过Z轴第一主动齿轮404和Z轴第一从动齿轮406向反方向形成抵抗，用于消除回差；
与所述Z轴第一驱动电机402传动配合设置有Z轴第一驱动轴408，在所述Z轴第一驱动轴408上以圆周方向传动且轴向可滑动的方式设置有Z轴第一驱动轴套4010，所述Z轴第一主动锥齿轮404传动配合设置于Z轴第一驱动轴套4010，所述Z轴第一驱动轴套4010被施加向Z轴第一从动锥齿轮406的预紧力；
与所述Z轴第二驱动电机403传动配合设置有Z轴第二驱动轴409，在所述Z轴第二驱动轴409上以圆周方向传动且轴向可滑动的方式设置有Z轴第二驱动轴套4011，所述Z轴第二主动锥齿轮405传动配合设置于Z轴第二驱动轴套4011，所述Z轴第二驱动轴套被施加向Z轴第二从动锥齿轮的预紧力；该结构与如图所示的Y轴第一驱动轴套和Y轴第一驱动轴的结构类似，在此不再赘述；
所述Z轴第一驱动轴408和Z轴第二驱动轴409均平行于Y轴方向，与Y轴驱动组件具有相类似的抵消Y轴运动的效果；
Z轴移动组件的结构与Y轴移动组件结构相类似，预紧力通过柱状弹簧4014施加，只是Z轴移动组件的Z轴第一驱动电机和Z轴第一驱动电机设置于X轴拖板上，避免电机的传动振动直接作用于Z轴拖板，从而避免影响传动精度。
本实施例中，所述基础构造1上设有用于转动支撑所述X轴滚珠丝杠组件的丝杠201的X轴丝杠座，所述X轴丝杠座位于X轴滚珠丝杠组件的丝杠的外侧端部并用于转动支撑丝杠；所述X轴拖板上设有用于转动支撑所述Y轴滚珠丝杠组件的丝杠301的Y轴丝杠座；所述Y轴拖板上设有用于转动支撑所述Z轴滚珠丝杠组件的丝杠401的Z轴丝杠座；同样，所述Y轴丝杠座位于X轴滚珠丝杠组件的丝杠的外侧端部并用于转动支撑丝杠，所述Z轴丝杠座位于X轴滚珠丝杠组件的丝杠的外侧端部并用于转动支撑丝杠；本结构使得丝杠具有稳定的支撑结构，保证在承受径向载荷时不影响传动精度；X轴丝杠座可通过滚动轴承支撑X轴丝杠，可以采用可拆卸的结构安装在基础构造上，而Y轴丝杠座和Z轴丝杠座分别通过各自的滚动轴承支撑Y轴丝杠和Z轴丝杠，并且一体成形或可拆卸式设置于对应的X轴拖板和Y轴拖板，在此不再赘述。
本实施例中，所述X轴驱动组件还包括用于安装X轴第一驱动电机和X轴第二驱动电机的X轴驱动电机座(X轴驱动电机座为两个，分别对应安装X轴第一驱动电机202和X轴第二驱动电机203，在此不再赘述)，所述X轴驱动电机座独立于所述基础构造，即在基础构造之外将X轴第一驱动电机和X轴第二驱动电机固定，如图所示，电机通过独立的基础和支架进行固定，即电机座包括支撑架209和电机托座2010，固定方式采用现有的机械固定方式比如焊接、螺栓固定等即可，避免振动直接传递至拖板，保证最终的传动以及加工精度；当然是每个电机设有一个驱动电机座，在此不再赘述；
所述Y轴驱动组件还包括用于安装Y轴第一驱动电机和Y轴第二驱动电机的Y轴驱动电机座(Y轴驱动电机座为两个，分别对应安装Y轴第一驱动电机302和Y轴第二驱动电机303，在此不再赘述)，所述Y轴驱动电机座独立于所述基础构造；如图所示，Y轴驱动电机座包括支撑架3018和电机托座3019，固定方式采用现有的机械固定方式比如焊接、螺栓固定等即可，避免振动直接传递至拖板，保证最终的传动以及加工精度；当然是每个电机设有一个驱动电机座，在此不再赘述。
所述Z轴驱动组件还包括用于安装Z轴第一驱动电机和Z轴第二驱动电机的Z轴驱动电机座(Z轴驱动电机座为两个，分别对应安装Z轴第一驱动电机402和Z轴第二驱动电机403，在此不再赘述)，所述Z轴驱动电机座固定于所述X轴拖板；如图所示，Z轴驱动电机座包括支撑架4018和电机托座4019，固定方式采用现有的机械固定方式比如焊接、螺栓固定等即可，避免振动直接传递至拖板，保证最终的传动以及加工精度；当然是每个电机设有一个驱动电机座，在此不再赘述；结构和作用均为减少振动传动链，避免影响加工精度。
本实施例中，所述X轴驱动组件还包括固定设置(固定方式为现有的机械固定方式，一般为螺栓连接)于基础构造1的X轴齿轮箱208，所述X轴第一主动齿轮204、X轴第二主动齿轮205、X轴第一从动齿轮206和X轴第二从动齿轮207均位于所述X轴齿轮箱内，X轴丝杠座可以设置于X轴齿轮箱，也可直接由X轴齿轮箱侧壁形成，在此不再赘述；所述Y轴驱动组件还包括固定设置(固定方式为现有的机械固定方式，一般为螺栓连接)于X轴拖板的Y轴齿轮箱3017，所述Y轴第一主动锥齿轮304、Y轴第二主动锥齿轮305、Y轴第一从动锥齿轮306和Y轴第二从动锥齿轮307均位于所述Y轴齿轮箱内，Y轴丝杠座可以设置于Y轴齿轮箱，也可直接由Y轴齿轮箱侧壁形成，在此不再赘述；所述Z轴驱动组件还包括固定设置(固定方式为现有的机械固定方式，一般为螺栓连接)于Y轴拖板的Z轴齿轮箱4017，所述Z轴第一主动齿轮404、Z轴第二主动齿轮405、Z轴第一从动齿轮406和Z轴第二从动齿轮407均位于所述Z轴齿轮箱内，Z轴丝杠座可以设置于Z轴齿轮箱，也可直接由Z轴齿轮箱侧壁形成，在此不再赘述。
本实施例中，所述Y轴第一驱动轴308、Y轴第二驱动轴309、Z轴第一驱动轴408和Z轴第二驱动轴409外圆分别设有多个沿圆周方向排列的截面为弧形的轴向外槽，所述Y轴第一驱动轴套3010、Y轴第二驱动轴套3011、Z轴第一驱动轴套4010和Z轴第二驱动轴套4011内圆分别设有多个沿圆周方向排列的截面为弧形的轴向内槽，所述Y轴第一驱动轴套、Y轴第二驱动轴套、Z轴第一驱动轴套和Z轴第二驱动轴套对应外套于所述Y轴第一驱动轴、Y轴第二驱动轴、Z轴第一驱动轴和Z轴第二驱动轴后，所述轴向内槽与轴向外槽一一对应配合且之间放置有多个滚珠3012(4012)；如图所示，弧形的轴向外槽和弧形的轴向内槽配合后用于形成容纳滚珠的圆形轨道，利于形成小间隙或无间隙配合，且多个滚珠的设置利于保证传动的稳定性；
采用滚珠配合实现轴向往复滑动的结构，利于消除圆周方向的配合间隙，保证传动的精度，同时，轴向的相对滑动较为顺畅。
本实施例中，在所述Y轴第一驱动轴308和Y轴第一驱动轴套3010之间、Y轴第二驱动轴309和Y轴第二驱动轴套3011之间、Z轴第一驱动轴408和Z轴第一驱动轴套4010之间以及Z轴第二驱动轴409和Z轴第二驱动轴套4011之间分别设有用于保持所述滚珠的保持套3013(4013)；如图所示，保持套为一轴状空心套，侧壁开设有与滚珠配合的圆孔；如图所示，以Y轴结构为例，整个保持套位于Y轴第一驱动轴和Y轴第一驱动轴套之间，用于保持同一轨道的滚珠不发生干涉；当然，该结构中的Y轴第一驱动轴套3010(Z轴为4010)端部形成挡盖3015(4015)，用于封住Y轴第一驱动轴套内腔，同时，设有用于封住润滑油脂的填料腔，并内填有密封填料3016(4016)，以碳纤维为佳。
本实施例中，所述水平转动组件5设置于基础构造，而竖直转动组件设置于水平转动组件的转动输出部分，构成翻转平台，从而形成水平转动(绕水平轴)和竖直转动(绕竖直轴)两个自由度；其中水平转动组件包括水平回转组件和水平回转台，所述水平回转组件包括水平回转轴和水平回转驱动组件；
所述水平回转轴501转动配合设置于基础构造，其端部设置有用于安装所述竖直转动组件的水平回转台；
所述水平回转驱动组件5则采用与X轴驱动组件相类似的结构，即包括水平回转第一驱动组件和水平回转第二驱动组件；
水平回转第一驱动组件包括水平回转第一驱动电机502、由水平回转第一驱动电机驱动的水平回转第一主动齿轮504和与水平回转第一主动齿轮啮合的水平回转第一从动齿轮506；
水平回转第二驱动组件包括水平回转第二驱动电机503、由水平回转第二驱动电机驱动的水平回转第二主动齿轮505和与水平回转第二主动齿轮啮合的水平回转第二从动齿轮507；
所述水平回转第一驱动电机502和水平回转第二驱动电机503独立于所述基础构造设置；如图所示，所述水平回转驱动组件还包括用于安装水平回转第一驱动电机502和水平回转第二驱动电机503的水平回转驱动电机座(水平回转驱动电机座为两个，分别对应安装水平回转第一驱动电机502和水平回转第二驱动电机503，在此不再赘述)，所述水平回转驱动电机座固定于基础构造之外；如图所示，水平回转驱动电机座包括支撑架509和电机托座5010，固定方式采用现有的机械固定方式比如焊接、螺栓固定等即可，避免振动直接传递至拖板，保证最终的传动以及加工精度；当然是每个电机设有一个驱动电机座，在此不再赘述；结构和作用均为减少振动传动链，避免影响加工精度
所述水平回转第一驱动电机502通过水平回转第一主动齿轮504和水平回转第一从动齿轮504驱动水平回转轴501向一个方向转动时，所述水平回转轴第二驱动电机503通过水平回转轴501第二主动齿轮505和水平回转轴第二从动齿轮507向反方向形成抵抗，用于消除回差；
以及，所述水平回转第二驱动电机通过水平回转第二主动齿轮和水平回转第二从动齿轮驱动水平回转轴向另一个方向转动时，所述水平回转第一驱动电机通过水平回转第一主动齿轮和水平回转第一从动齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差；
水平回转第一主动齿轮、水平回转第一从动齿轮、平回转第二主动齿轮和水平回转第二从动齿轮一般为锥齿轮，具有较好的减振适应特性。
且所述水平回转第一从动齿轮506和水平回转第二从动齿轮507以轮齿相对的方式传动配合设置于水平回转轴501(也可通过中间传动轴与水平回转轴501传动配合，在此不再赘述)，所述水平回转第一主动齿轮和水平回转第二主动齿轮分列水平回转两侧；采用锥齿轮传动的结构，利于中断并消除振动的传递，并具有传动过程的适应性；水平回转第一从动齿轮和水平回转第二从动齿轮的轮齿相对，可以抵消传动过程中产生的轴向分力，从而平衡多余外力，保证传动的稳定性；所述水平回转第一主动齿轮和水平回转第二主动齿轮分列两侧的结构，利于整体结构的布置，且利于保证传力的平衡；
所述水平回转驱动组件还包括固定设置(固定方式为现有的机械固定方式，一般为螺栓连接)于基础构造1的水平回转齿轮箱508，所述水平回转第一主动齿轮504、水平回转第二主动齿轮505、水平回转第一从动齿轮506和水平回转第二从动齿轮507均位于所述水平回转齿轮箱内，水平回转输出轴可以设置于水平回转齿轮箱，也可直接由X轴齿轮箱侧壁形成，在此不再赘述；
竖直转动组件则一般采用现有技术的伺服电机直接控制即可，竖直转动结构也属于现有技术，在此不再赘述。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种分体传动的五轴高精度加工***，其特征在于：包括基础构造、X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件、水平转动组件和竖直转动组件；
所述X轴移动组件包括X轴拖板组件和X轴驱动组件；
所述X轴拖板组件设置于基础构造，所述X轴拖板组件包括X轴拖板和用于驱动拖板在基础构造上沿X轴往复移动的X轴滚珠丝杠组件；所述X轴滚珠丝杠组件的丝杠由X轴驱动组件驱动转动；
所述X轴驱动组件包括X轴第一驱动组件和X轴第二驱动组件；
X轴第一驱动组件包括X轴第一驱动电机、X轴第一主动齿轮和与X轴滚珠丝杠组件的丝杠传动配合并与X轴第一主动齿轮啮合的X轴第一从动齿轮；
X轴第二驱动组件包括X轴第二驱动电机、由X轴第二驱动电机驱动的X轴第二主动齿轮和与X轴滚珠丝杠组件的丝杠传动配合并与X轴第二主动齿轮啮合的X轴第二从动齿轮；
所述X轴第一驱动电机和X轴第二驱动电机独立于所述基础构造设置；
所述X轴第一驱动电机通过X轴第一主动齿轮和X轴第一从动齿轮驱动X轴滚珠丝杠组件的丝杠向一个方向转动时，所述X轴第二驱动电机通过X轴第二主动齿轮和X轴第二从动齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差；
以及，所述X轴第二驱动电机通过X轴第二主动齿轮和X轴第二从动齿轮驱动X轴滚珠丝杠组件的丝杠向另一个方向转动时，所述X轴第一驱动电机通过X轴第一主动齿轮和X轴第一从动齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差。
2.根据权利要求1所述的分体传动的五轴高精度加工***，其特征在于：所述X轴第一主动齿轮、X轴第一从动齿轮、X轴第二主动齿轮和X轴第二从动齿轮均为锥齿轮传动，且所述X轴第一从动齿轮和X轴第二从动齿轮以轮齿相对的方式设置于X轴滚珠丝杠组件的丝杠，所述X轴第一主动齿轮和X轴第二主动齿轮分列X轴滚珠丝杠组件的丝杠两侧。
3.根据权利要求1所述的分体传动的五轴高精度加工***，其特征在于：所述Y轴移动组件包括Y轴拖板组件和Y轴驱动组件；
所述Y轴拖板组件位于X轴拖板组件的拖板；所述Y轴拖板组件包括Y轴拖板和用于驱动拖板在X轴拖板组件的拖板上沿Y周往复移动的Y轴滚珠丝杠组件；所述Y轴滚珠丝杠组件的丝杠由Y轴驱动组件驱动转动；所述Y轴驱动组件包括Y轴第一驱动组件和Y轴第二驱动组件；
Y轴第一驱动组件包括Y轴第一驱动电机、Y轴第一主动锥齿轮和与Y轴滚珠丝杠组件的丝杠传动配合并与Y轴第一主动锥齿轮啮合的Y轴第一从动锥齿轮；
Y轴第二驱动组件包括Y轴第二驱动电机、由Y轴第二驱动电机驱动的Y轴第二主动锥齿轮和与Y轴滚珠丝杠组件的丝杠传动配合并与Y轴第二主动锥齿轮啮合的Y轴第二从动锥齿轮；
所述Y轴第一驱动电机和Y轴第二驱动电机独立于所述基础构造设置；
所述Y轴第一驱动电机通过Y轴第一主动锥齿轮和Y轴第一从动锥齿轮驱动Y轴滚珠丝杠组件的丝杠向一个方向转动时，所述Y轴第二驱动电机通过Y轴第二主动锥齿轮和Y轴第二从动锥齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差；
以及，所述Y轴第二驱动电机通过Y轴第二主动锥齿轮和Y轴第二从动锥齿轮驱动Y轴滚珠丝杠组件的丝杠向另一个方向转动时，所述Y轴第一驱动电机通过Y轴第一主动锥齿轮和Y轴第一从动锥齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差；
与所述Y轴第一驱动电机传动配合设置有Y轴第一驱动轴，在所述Y轴第一驱动轴上以圆周方向传动且轴向可滑动的方式设置有Y轴第一驱动轴套，所述Y轴第一主动锥齿轮传动配合设置于Y轴第一驱动轴套，所述Y轴第一驱动轴套被施加向Y轴第一从动锥齿轮的预紧力；
与所述Y轴第二驱动电机传动配合设置有Y轴第二驱动轴，在所述Y轴第二驱动轴上以圆周方向传动且轴向可滑动的方式设置有Y轴第二驱动轴套，所述Y轴第二主动锥齿轮传动配合设置于Y轴第二驱动轴套，所述Y轴第二驱动轴套被施加向Y轴第二从动锥齿轮的预紧力；
所述Y轴第一驱动轴和Y轴第二驱动轴均平行于X轴方向。
4.根据权利要求3所述的分体传动的五轴高精度加工***，其特征在于：所述Y轴第一从动锥齿轮和Y轴第二从动锥齿轮以轮齿相对的方式设置于Y轴滚珠丝杠组件的丝杠，所述Y轴第一主动锥齿轮和Y轴第二主动锥齿轮分列Y轴滚珠丝杠组件的丝杠两侧。
5.根据权利要求3所述的分体传动的五轴高精度加工***，其特征在于：所述Z轴移动组件包括Z轴拖板组件和Z轴驱动组件；
所述Z轴拖板组件位于Y轴拖板组件的拖板；所述Z轴拖板组件包括Z轴拖板和用于驱动Z轴拖板在Y轴拖板上沿Z轴往复移动的Z轴滚珠丝杠组件；所述Z轴滚珠丝杠组件的丝杠由Z轴驱动组件驱动转动；所述Z轴驱动组件包括Z轴第一驱动组件和Z轴第二驱动组件；
Z轴第一驱动组件包括Z轴第一驱动电机、Z轴第一主动锥齿轮和与Z轴滚珠丝杠组件的丝杠传动配合并与Z轴第一主动锥齿轮啮合的Z轴第一从动锥齿轮；
Z轴第二驱动组件包括Z轴第二驱动电机、由Z轴第二驱动电机驱动的Z轴第二主动锥齿轮和与Z轴滚珠丝杠组件的丝杠传动配合并与Z轴第二主动齿轮啮合的Z轴第二从动齿轮；
所述Z轴第一驱动电机和Z轴第二驱动电机设置于所述X轴拖板；
所述Z轴第一驱动电机通过Z轴第一主动齿轮和Z轴第一从动齿轮驱动Z轴滚珠丝杠组件的丝杠向一个方向转动时，所述Z轴第二驱动电机通过Z轴第二主动齿轮和Z轴第二从动齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差；
所述Z轴第二驱动电机通过Z轴第二主动齿轮和Z轴第二从动齿轮驱动Z轴滚珠丝杠组件的丝杠向另一个方向转动时，所述Z轴第一驱动电机通过Z轴第一主动齿轮和Z轴第一从动齿轮向反方向形成抵抗，用于消除回差；
与所述Z轴第一驱动电机传动配合设置有Z轴第一驱动轴，在所述Z轴第一驱动轴上以圆周方向传动且轴向可滑动的方式设置有Z轴第一驱动轴套，所述Z轴第一主动锥齿轮传动配合设置于Z轴第一驱动轴套，所述Z轴第一驱动轴套被施加向Z轴第一从动锥齿轮的预紧力；
与所述Z轴第二驱动电机传动配合设置有Z轴第二驱动轴，在所述Z轴第二驱动轴上以圆周方向传动且轴向可滑动的方式设置有Z轴第二驱动轴套，所述Z轴第二主动锥齿轮传动配合设置于Z轴第二驱动轴套，所述Z轴第二驱动轴套被施加向Z轴第二从动锥齿轮的预紧力；
所述Z轴第一驱动轴和Z轴第二驱动轴均平行于Y轴方向。
6.根据权利要求5所述的分体传动的五轴高精度加工***，其特征在于：所述基础构造上设有用于转动支撑所述X轴滚珠丝杠组件的丝杠的X轴丝杠座；所述X轴拖板上设有用于转动支撑所述Y轴滚珠丝杠组件的丝杠的Y轴丝杠座；所述Y轴拖板上设有用于转动支撑所述Z轴滚珠丝杠组件的丝杠的Z轴丝杠座。
7.根据权利要求5所述的分体传动的五轴高精度加工***，其特征在于：所述X轴驱动组件还包括用于安装X轴第一驱动电机和X轴第二驱动电机的X轴驱动电机座，所述X轴驱动电机座独立于所述基础构造；
所述Y轴驱动组件还包括用于安装Y轴第一驱动电机和Y轴第二驱动电机的Y轴驱动电机座，所述Y轴驱动电机座独立于所述基础构造；
所述Z轴驱动组件还包括用于安装Z轴第一驱动电机和Z轴第二驱动电机的Z轴驱动电机座，所述Z轴驱动电机座固定于所述X轴拖板。
8.根据权利要求6所述的分体传动的五轴高精度加工***，其特征在于：所述X轴驱动组件还包括设置于基础构造的X轴齿轮箱，所述X轴第一主动齿轮、X轴第二主动齿轮、X轴第一从动齿轮和X轴第二从动齿轮均位于所述X轴齿轮箱内；所述Y轴驱动组件还包括设置于X轴拖板的Y轴齿轮箱，所述Y轴第一主动锥齿轮、Y轴第二主动锥齿轮、Y轴第一从动锥齿轮和Y轴第二从动锥齿轮均位于所述Y轴齿轮箱内；所述Z轴驱动组件还包括设置于Y轴拖板的Z轴齿轮箱，所述Z轴第一主动齿轮、Z轴第二主动齿轮、Z轴第一从动齿轮和Z轴第二从动齿轮均位于所述Z轴齿轮箱内。
9.根据权利要求6所述的分体传动的五轴高精度加工***，其特征在于：所述Y轴第一驱动轴、Y轴第二驱动轴、Z轴第一驱动轴和Z轴第二驱动轴外圆分别设有多个沿圆周方向排列的截面为弧形的轴向外槽，所述Y轴第一驱动轴套、Y轴第二驱动轴套、Z轴第一驱动轴套和Z轴第二驱动轴套内圆分别设有多个沿圆周方向排列的截面为弧形的轴向内槽，所述Y轴第一驱动轴套、Y轴第二驱动轴套、Z轴第一驱动轴套和Z轴第二驱动轴套对应外套于所述Y轴第一驱动轴、Y轴第二驱动轴、Z轴第一驱动轴和Z轴第二驱动轴后，所述轴向内槽与轴向外槽一一对应配合且之间放置有多个滚珠。
10.根据权利要求9所述的分体传动的五轴高精度加工***，其特征在于：在所述Y轴第一驱动轴和Y轴第一驱动轴套之间、Y轴第二驱动轴和Y轴第二驱动轴套之间、Z轴第一驱动轴和Z轴第一驱动轴套之间以及Z轴第二驱动轴和Z轴第二驱动轴套之间分别设有用于保持所述滚珠的保持套。
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