本發(fā)明涉及機(jī)械加工領(lǐng)域，具體涉及一種高速、高精度五軸超聲加工機(jī)床。

背景技術(shù)：

隨著航空航天、信息與電子、光學(xué)等高端行業(yè)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備對(duì)材料的性能要求越來(lái)越高。硬脆材料以其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能在這些領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而且要求的精度越來(lái)越高。傳統(tǒng)的加工方式越來(lái)越不能滿(mǎn)足其加工要求。超聲加工是一種非熱、非導(dǎo)電、非化學(xué)并不改變工件材料理化性能的加工方式，可有效避免熱損傷和微細(xì)龜裂的產(chǎn)生，幾乎適用于任何硬脆材料；該加工方式中工具受到的切削力較小，散熱快，故其在陶瓷、硅、光學(xué)玻璃等硬脆材料加工方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

專(zhuān)利cn206263736公開(kāi)了一種五軸超聲拋光機(jī)床，該機(jī)床采用l型開(kāi)式結(jié)構(gòu)，受力不對(duì)稱(chēng)，而且當(dāng)主軸箱部分受熱時(shí)對(duì)主軸位置精度影響較大，加工精度較低，不能實(shí)現(xiàn)精密和超精密加工，該機(jī)床只能實(shí)現(xiàn)拋光加工。另外，該機(jī)床結(jié)構(gòu)并沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明變幅桿是如何實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的。

專(zhuān)利cn106736992a公開(kāi)了一種五軸超聲拋光機(jī)床，該機(jī)床也是采用開(kāi)式結(jié)構(gòu)，而且傳動(dòng)鏈長(zhǎng)，剛度差，受力情況不好，而且該機(jī)床結(jié)構(gòu)中拋光頭不能旋轉(zhuǎn)，加工效率勢(shì)必會(huì)降低許多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種高速、高精度五軸超聲加工機(jī)床。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種高速、高精度五軸超聲加工機(jī)床，包括床身裝置、刀庫(kù)裝置、主軸頭裝置和工作臺(tái)裝置；

所述床身裝置包括龍門(mén)架和底座，所述龍門(mén)架包括兩個(gè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的門(mén)型支架和橫梁，所述橫梁的兩端分別通過(guò)直線(xiàn)電機(jī)與所述門(mén)型支架的上端連接，所述直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述橫梁沿垂直于所述橫梁軸線(xiàn)方向水平位移(y軸方向)，所述橫梁的中部下端設(shè)有旋轉(zhuǎn)伸縮電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)伸縮電機(jī)的輸出端設(shè)有機(jī)械手，所述旋轉(zhuǎn)伸縮電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械手沿豎直方向伸縮和水平旋轉(zhuǎn)，所述機(jī)械手包括水平固定桿和位于所述水平固定桿兩端的第一半圓形夾持部和第二半圓形夾持部，所述第一半圓形夾持部的開(kāi)口方向與所述第二半圓形夾持部的開(kāi)口方向相反，所述第一半圓形夾持部的開(kāi)口連線(xiàn)和所述第二半圓形夾持部的開(kāi)口連線(xiàn)均與所述水平固定桿的軸線(xiàn)平行且位于同一水平面內(nèi)，所述門(mén)型支架的上端還設(shè)有用于所述橫梁的位置反饋的光柵尺，所述光柵尺位于所述直線(xiàn)電機(jī)的外側(cè)，所述門(mén)型支架的下端與所述底座固定連接，所述底座上還設(shè)有兩個(gè)與所述橫梁軸線(xiàn)平行的水平導(dǎo)軌，所述水平導(dǎo)軌上設(shè)有滑塊；

用所述光柵尺作為位置反饋裝置，構(gòu)成全閉環(huán)反饋系統(tǒng)，確保最高精度及部件精度。

所述直線(xiàn)電機(jī)包括定子和動(dòng)子，所述定子與所述門(mén)型支架固定連接，所述動(dòng)子與所述橫梁固定連接。

所述刀庫(kù)裝置包括刀庫(kù)支座、步進(jìn)電機(jī)和刀盤(pán)，所述刀庫(kù)支座的兩端分別通過(guò)螺釘與所述門(mén)型支架的后端連接，所述步進(jìn)電機(jī)通過(guò)電機(jī)安裝支架與所述刀庫(kù)支座的中部上端連接，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與所述刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)中心連接并驅(qū)動(dòng)所述刀盤(pán)在水平面旋轉(zhuǎn)，所述刀盤(pán)外沿設(shè)有多個(gè)刀具架，所述刀具架包括一端與所述刀盤(pán)外沿連接的連接桿，所述連接桿的另一端設(shè)有第三半圓形夾持部，所述連接桿的軸線(xiàn)所在直線(xiàn)經(jīng)過(guò)所述刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)中心，所述第三半圓形夾持部的開(kāi)口連線(xiàn)與所述連接桿的軸線(xiàn)平行且位于所述刀盤(pán)所在水平面內(nèi)，所述刀盤(pán)的水平旋轉(zhuǎn)軸與所述機(jī)械手的水平旋轉(zhuǎn)軸位于同一豎直平面內(nèi)，所述橫梁的軸線(xiàn)垂直于所述豎直平面，所述第一半圓形夾持部的軸線(xiàn)和所述第二半圓形夾持部的軸線(xiàn)所在旋轉(zhuǎn)圓柱面與所述第三半圓形夾持部的軸線(xiàn)所在旋轉(zhuǎn)圓柱面相切，所述第三半圓形夾持部的開(kāi)口方向與旋轉(zhuǎn)至其軸線(xiàn)位置的所述第一半圓形夾持部或所述第二半圓形夾持部的開(kāi)口方向相一致；

所述主軸頭裝置包括電主軸和安裝架，所述安裝架有后板、左側(cè)板、右側(cè)板和底板組成，所述電主軸的外壁套接有兩個(gè)沿所述電主軸的軸線(xiàn)分布的夾緊座，所述夾緊座分別與所述后板的內(nèi)壁固定連接，并通過(guò)所述左側(cè)板的內(nèi)壁和所述右側(cè)板的內(nèi)壁限位，位于最下方的所述夾緊座與所述底板的上表面貼合，所述底板的下表面設(shè)有外固定圈，所述外固定圈的軸線(xiàn)與所述電主軸的軸線(xiàn)位于同一直線(xiàn)上，所述電主軸的軸線(xiàn)位于所述豎直平面內(nèi)，所述安裝架的外壁設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述電主軸沿其軸線(xiàn)移動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)裝置，所述第一驅(qū)動(dòng)裝置與所述橫梁固定連接；

所述第三半圓形夾持部和所述電主軸的輸出端分別設(shè)有刀具裝配體，所述刀具裝配體的軸線(xiàn)與其連接的所述第三半圓形夾持部的軸線(xiàn)位于同一直線(xiàn)，與所述電主軸的輸出端連接的所述刀具裝配體的上端穿過(guò)所述外固定圈與所述電主軸的輸出端夾緊連接；

所述工作臺(tái)裝置包括固定在所述滑塊上的水平工作臺(tái)，所述底座上還設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述水平工作臺(tái)沿所述水平導(dǎo)軌移動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)裝置，所述水平工作臺(tái)上還設(shè)有搖籃式擺動(dòng)工作臺(tái)。

所述搖籃式擺動(dòng)工作臺(tái)可以提供a軸擺動(dòng)和c軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，其上放置工件。

所述刀具裝配體沿其軸線(xiàn)從下到上依次設(shè)有刀具，er螺母、變幅桿、換能器、刀柄和拉釘，所述刀具裝配體還包括套筒，所述套筒的上部?jī)?nèi)壁與所述刀柄的外壁螺紋連接，所述套筒的下端與位于所述變幅桿外壁上的變幅桿軸肩上表面固定連接，所述套筒的外壁具有套筒軸肩，所述套筒軸肩的上表面設(shè)有內(nèi)線(xiàn)圈，所述套筒的外壁設(shè)有用于定位所述內(nèi)線(xiàn)圈的軸用彈性擋圈，所述刀具的固定桿通過(guò)刀夾與所述er螺母的內(nèi)壁連接，所述變幅桿呈階梯軸狀，所述階梯軸狀變幅桿的大端面與所述換能器的端部緊密貼合，所述er螺母與所述階梯軸狀變幅桿的小軸段的外壁螺紋連接，所述變幅桿軸肩位于所述階梯軸狀變幅桿的大軸段的下部側(cè)壁上，所述刀具的固定桿的端部與所述階梯軸狀變幅桿的小端面緊密貼合，與所述電主軸的輸出端連接的所述刀具裝配體通過(guò)所述刀柄與所述電主軸的輸出端夾緊連接；

所述外固定圈的上端具有所述電主軸的定位槽，所述外固定圈具有與所述夾緊槽連通的階梯孔，所述階梯孔的臺(tái)階面上設(shè)有外線(xiàn)圈，所述階梯孔的孔壁還設(shè)有用于定位所述外線(xiàn)圈的孔用彈性擋圈；

工作狀態(tài)下，當(dāng)所述拉釘與所述電主軸的輸出端拉緊時(shí)，所述內(nèi)線(xiàn)圈與所述外線(xiàn)圈位于同一水平面上且間隙配合(保證所述刀具裝配體旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)有干涉)，所述電主軸的輸出端帶動(dòng)所述刀具裝配體高速旋轉(zhuǎn)。

所述內(nèi)線(xiàn)圈和所述外線(xiàn)圈構(gòu)成非接觸式供電方式給換能器供電，其原理類(lèi)似于變壓器，超聲波發(fā)生器將電信號(hào)傳送給外線(xiàn)圈，通過(guò)電磁感應(yīng)，在內(nèi)線(xiàn)圈上產(chǎn)生電信號(hào)，然后內(nèi)線(xiàn)圈通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)將該電信號(hào)傳送給換能器。

每個(gè)所述刀具裝配體所對(duì)應(yīng)的所述刀具各不同，包括鉆頭、銑刀、拋光頭，探針等。

所述拉釘用于所述刀具裝配體進(jìn)入所述電主軸的輸出端后拉緊整個(gè)所述刀具裝配體，從而保證所述刀具裝配體穩(wěn)定的高速旋轉(zhuǎn)。

所述第一驅(qū)動(dòng)裝置包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的滾珠絲杠滑臺(tái)，所述滾珠絲杠滑臺(tái)包括第一底座固定板和第一滾珠絲杠滑塊，所述第一底座固定板上依次設(shè)有第一下立板、第一上立板和第一電機(jī)支架，所述第一下立板和所述第一上立板之間設(shè)有第一絲杠和位于所述第一絲杠兩側(cè)的兩個(gè)第一光桿，所述第一絲杠分別通過(guò)第一滾動(dòng)軸承與所述第一下立板和所述第一上立板連接，所述第一滾珠絲杠滑塊通過(guò)第一絲杠螺母套接在所述第一絲杠，所述第一滾珠絲杠滑塊還設(shè)有與所述第一光桿相匹配的第一通孔，所述第一電機(jī)支架上設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述第一滾珠絲杠滑塊沿所述第一絲杠的軸線(xiàn)移動(dòng)的第一伺服電機(jī)，所述第一絲杠穿過(guò)所述第一上立板并通過(guò)第一梅花聯(lián)軸器與所述第一伺服電機(jī)的輸出端連接，所述第一底座固定板通過(guò)安裝支架與所述橫梁的上端固定連接，所述左側(cè)板和所述右側(cè)板分別與相對(duì)應(yīng)的所述第一滾珠絲杠滑塊固定連接，所述第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第一滾珠絲杠滑塊從而驅(qū)動(dòng)所述電主軸沿其軸線(xiàn)移動(dòng)(z軸方向)。

所述第二驅(qū)動(dòng)裝置包括第二底座固定板和第二滾珠絲杠滑塊，所述第二底座固定板上依次設(shè)有第二下立板、第二上立板和第二電機(jī)支架，所述第二下立板和所述第二上立板之間設(shè)有第二絲杠和位于所述第二絲杠兩側(cè)的兩個(gè)第二光桿，所述第二絲杠分別通過(guò)第二滾動(dòng)軸承與所述第二下立板和所述第二上立板連接，所述第二滾珠絲杠滑塊通過(guò)第二絲杠螺母套接在所述第二絲杠，所述第二滾珠絲杠滑塊還設(shè)有與所述第二光桿相匹配的第二通孔，所述第二電機(jī)支架上設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述第二滾珠絲杠滑塊沿所述第二絲杠的軸線(xiàn)移動(dòng)的第二伺服電機(jī)，所述第二絲杠穿過(guò)所述第二上立板并通過(guò)第二梅花聯(lián)軸器與所述第二伺服電機(jī)的輸出端連接，所述第二底座固定板與所述底座固定連接，所述水平工作臺(tái)的下表面與所述第二滾珠絲杠滑塊的上表面固定連接，所述第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第二滾珠絲杠滑塊從而驅(qū)動(dòng)所述水平工作臺(tái)沿所述水平導(dǎo)軌移動(dòng)(x軸方向)。

所述第一半圓形夾持部和所述第二半圓形夾持部?jī)?nèi)均具有電磁鐵，通電后可吸附在鐵性材料制成的所述套筒上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以性能持續(xù)穩(wěn)定的龍門(mén)架為基礎(chǔ)，剛度高，受熱影響作用小，滿(mǎn)足高精度超聲加工要求；y軸采用直線(xiàn)電機(jī)雙驅(qū)動(dòng)，用光柵尺作為位置反饋裝置，構(gòu)成全閉環(huán)反饋系統(tǒng)，確保最高精度及部件精度；具有超聲功能的刀具裝配體對(duì)于斷屑及清除刀具上的切屑有特殊效果，斷屑的切屑更細(xì)小，顯著降低刀具磨損；

更確切地說(shuō)，超聲加工硬脆材料，例如玻璃、陶瓷、剛玉，復(fù)合材料及硬質(zhì)合金提高切除速度、高精度尖角加工并降低切削力達(dá)40％。在保持工件高精度和工藝可靠性的同時(shí)，大幅減小變形。此外，振動(dòng)的斷續(xù)接觸改善切削刃的潤(rùn)滑及冷卻并最佳地排出作用區(qū)的顆粒。這意味著更長(zhǎng)刀具壽命和更高表面質(zhì)量。本發(fā)明采用電主軸驅(qū)動(dòng)刀具高速旋轉(zhuǎn)，通過(guò)非接觸式供電方式給換能器供電，將高速切削技術(shù)與高效超聲硬脆材料磨削加工技術(shù)集成為一體。并設(shè)計(jì)了刀庫(kù)裝置，采用旋轉(zhuǎn)伸縮電機(jī)和機(jī)械手實(shí)現(xiàn)快速換刀，可以在一次裝夾下實(shí)現(xiàn)多種超聲加工工藝或一次性完成粗、精加工；

采用基于機(jī)床附件化的思想，增強(qiáng)了機(jī)床的可重構(gòu)性與模塊化，可實(shí)現(xiàn)多種對(duì)硬脆材料的加工工藝，比如超聲拋光、超聲磨削、超聲銑削、超聲攻絲、超聲鉆孔等，另外還可以用探針實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)測(cè)量的功能。

基于上述理由本發(fā)明可在機(jī)械加工等領(lǐng)域廣泛推廣。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做以簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施方式中一種高速、高精度五軸超聲加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的具體實(shí)施方式中床身裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的具體實(shí)施方式中刀庫(kù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的具體實(shí)施方式中主軸頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明的具體實(shí)施方式中第二驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明的具體實(shí)施方式中外固定圈與刀具裝配體的裝配示意圖。

圖7是圖6的a-a向剖視圖。

圖8是本發(fā)明的具體實(shí)施方式中工作臺(tái)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1-圖8所示，一種高速、高精度五軸超聲加工機(jī)床，包括床身裝置1、刀庫(kù)裝置2、主軸頭裝置3和工作臺(tái)裝置4；

所述床身裝置1包括龍門(mén)架和底座5，所述龍門(mén)架包括兩個(gè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的門(mén)型支架6和橫梁7，所述橫梁7的兩端分別通過(guò)直線(xiàn)電機(jī)8與所述門(mén)型支架6的上端連接，所述直線(xiàn)電機(jī)8驅(qū)動(dòng)所述橫梁7沿垂直于所述橫梁7軸線(xiàn)方向水平位移，所述橫梁7的中部下端設(shè)有旋轉(zhuǎn)伸縮電機(jī)9，所述旋轉(zhuǎn)伸縮電機(jī)9的輸出端設(shè)有機(jī)械手，所述旋轉(zhuǎn)伸縮電機(jī)9驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械手沿豎直方向伸縮和水平旋轉(zhuǎn)，所述機(jī)械手包括水平固定桿10和位于所述水平固定桿10兩端的第一半圓形夾持部11和第二半圓形夾持部12，所述第一半圓形夾持部11的開(kāi)口方向與所述第二半圓形夾持部12的開(kāi)口方向相反，所述第一半圓形夾持部11的開(kāi)口連線(xiàn)和所述第二半圓形夾持部12的開(kāi)口連線(xiàn)均與所述水平固定桿10的軸線(xiàn)平行且位于同一水平面內(nèi)，所述門(mén)型支架6的上端還設(shè)有用于所述橫梁7的位置反饋的光柵尺13，所述光柵尺13位于所述直線(xiàn)電機(jī)8的外側(cè)，所述門(mén)型支架6的下端與所述底座5固定連接，所述底座5上還設(shè)有兩個(gè)與所述橫梁7軸線(xiàn)平行的水平導(dǎo)軌14，所述水平導(dǎo)軌14上設(shè)有滑塊15；

所述刀庫(kù)裝置2包括刀庫(kù)支座16、步進(jìn)電機(jī)17和刀盤(pán)18，所述刀庫(kù)支座16的兩端分別通過(guò)螺釘與所述門(mén)型支架6的后端連接，所述步進(jìn)電機(jī)17通過(guò)電機(jī)安裝支架19與所述刀庫(kù)支座16的中部上端連接，所述步進(jìn)電機(jī)17的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器20與所述刀盤(pán)18的旋轉(zhuǎn)中心連接并驅(qū)動(dòng)所述刀盤(pán)18在水平面旋轉(zhuǎn)，所述刀盤(pán)18外沿設(shè)有多個(gè)刀具架，所述刀具架包括一端與所述刀盤(pán)18外沿連接的連接桿21，所述連接桿21的另一端設(shè)有第三半圓形夾持部22，所述連接桿21的軸線(xiàn)所在直線(xiàn)經(jīng)過(guò)所述刀盤(pán)18的旋轉(zhuǎn)中心，所述第三半圓形夾持部22的開(kāi)口連線(xiàn)與所述連接桿21的軸線(xiàn)平行且位于所述刀盤(pán)18所在水平面內(nèi)，所述刀盤(pán)18的水平旋轉(zhuǎn)軸與所述機(jī)械手的水平旋轉(zhuǎn)軸位于同一豎直平面內(nèi)，所述橫梁7的軸線(xiàn)垂直于所述豎直平面，所述第一半圓形夾持部11的軸線(xiàn)和所述第二半圓形夾持部12的軸線(xiàn)所在旋轉(zhuǎn)圓柱面與所述第三半圓形夾持部22的軸線(xiàn)所在旋轉(zhuǎn)圓柱面相切，所述第三半圓形夾持部22的開(kāi)口方向與旋轉(zhuǎn)至其軸線(xiàn)位置的所述第一半圓形夾持部11或所述第二半圓形夾持部12的開(kāi)口方向相一致；

所述主軸頭裝置3包括電主軸23和安裝架，所述安裝架有后板24、左側(cè)板25、右側(cè)板26和底板27組成，所述電主軸23的外壁套接有兩個(gè)沿所述電主軸23的軸線(xiàn)分布的夾緊座28，所述夾緊座28分別與所述后板24的內(nèi)壁固定連接，并通過(guò)所述左側(cè)板25的內(nèi)壁和所述右側(cè)板26的內(nèi)壁限位，位于最下方的所述夾緊座28與所述底板27的上表面貼合，所述底板27的下表面設(shè)有外固定圈29，所述外固定圈29的軸線(xiàn)與所述電主軸23的軸線(xiàn)位于同一直線(xiàn)上，所述電主軸23的軸線(xiàn)位于所述豎直平面內(nèi)，所述安裝架的外壁設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述電主軸23沿其軸線(xiàn)移動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)裝置，所述第一驅(qū)動(dòng)裝置與所述橫梁7固定連接；

所述第三半圓形夾持部22和所述電主軸23的輸出端分別設(shè)有刀具裝配體30，所述刀具裝配體30的軸線(xiàn)與其連接的所述第三半圓形夾持部22的軸線(xiàn)位于同一直線(xiàn)，與所述電主軸23的輸出端連接的所述刀具裝配體30的上端穿過(guò)所述外固定圈29與所述電主軸23的輸出端夾緊連接；

所述工作臺(tái)裝置4包括固定在所述滑塊15上的水平工作臺(tái)31，所述底座5上還設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述水平工作臺(tái)31沿所述水平導(dǎo)軌14移動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)裝置，所述水平工作臺(tái)31上還設(shè)有搖籃式擺動(dòng)工作臺(tái)32。

所述刀具裝配體30沿其軸線(xiàn)從下到上依次設(shè)有刀具33，er螺母34、變幅桿35、換能器36、刀柄37和拉釘38，所述刀具裝配體30還包括套筒39，所述套筒39的上部?jī)?nèi)壁與所述刀柄37的外壁螺紋連接，所述套筒39的下端與位于所述變幅桿35外壁上的變幅桿軸肩40上表面固定連接，所述套筒39的外壁具有套筒軸肩41，所述套筒軸肩41的上表面設(shè)有內(nèi)線(xiàn)圈42，所述套筒39的外壁設(shè)有用于定位所述內(nèi)線(xiàn)圈42的軸用彈性擋圈43，所述刀具33的固定桿通過(guò)刀夾44與所述er螺母34的內(nèi)壁連接，所述變幅桿35呈階梯軸狀，所述階梯軸狀變幅桿的大端面與所述換能器36的端部緊密貼合，所述er螺母34與所述階梯軸狀變幅桿的小軸段的外壁螺紋連接，所述變幅桿軸肩40位于所述階梯軸狀變幅桿的大軸段的下部側(cè)壁上，所述刀具33的固定桿的端部與所述階梯軸狀變幅桿的小端面緊密貼合，與所述電主軸23的輸出端連接的所述刀具裝配體30通過(guò)所述刀柄37與所述電主軸23的輸出端夾緊連接；

所述外固定圈29的上端具有所述電主軸23的定位槽45，所述外固定圈29具有與所述夾緊槽45連通的階梯孔46，所述階梯孔46的臺(tái)階面上設(shè)有外線(xiàn)圈47，所述階梯孔46的孔壁還設(shè)有用于定位所述外線(xiàn)圈47的孔用彈性擋圈48；

工作狀態(tài)下，當(dāng)所述拉釘38與所述電主軸23的輸出端拉緊時(shí)，所述內(nèi)線(xiàn)圈42與所述外線(xiàn)圈47位于同一水平面上且間隙配合。

所述第一驅(qū)動(dòng)裝置包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的滾珠絲杠滑臺(tái)，所述滾珠絲杠滑臺(tái)包括第一底座固定板49和第一滾珠絲杠滑塊50，所述第一底座固定板49上依次設(shè)有第一下立板51、第一上立板52和第一電機(jī)支架53，所述第一下立板51和所述第一上立板52之間設(shè)有第一絲杠54和位于所述第一絲杠54兩側(cè)的兩個(gè)第一光桿55，所述第一絲杠54分別通過(guò)第一滾動(dòng)軸承56與所述第一下立板51和所述第一上立板52連接，所述第一滾珠絲杠滑塊50通過(guò)第一絲杠螺母57套接在所述第一絲杠54，所述第一滾珠絲杠滑塊50還設(shè)有與所述第一光桿55相匹配的第一通孔，所述第一電機(jī)支架53上設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述第一滾珠絲杠滑塊50沿所述第一絲杠54的軸線(xiàn)移動(dòng)的第一伺服電機(jī)58，所述第一絲杠54穿過(guò)所述第一上立板52并通過(guò)第一梅花聯(lián)軸器與所述第一伺服電機(jī)58的輸出端連接，所述第一底座固定板49通過(guò)安裝支架59與所述橫梁7的上端固定連接，所述左側(cè)板25和所述右側(cè)板26分別與相對(duì)應(yīng)的所述第一滾珠絲杠滑塊50固定連接。

所述第二驅(qū)動(dòng)裝置包括第二底座固定板60和第二滾珠絲杠滑塊61，所述第二底座固定板60上依次設(shè)有第二下立板62、第二上立板63和第二電機(jī)支架64，所述第二下立板62和所述第二上立板63之間設(shè)有第二絲杠65和位于所述第二絲杠65兩側(cè)的兩個(gè)第二光桿66，所述第二絲杠65分別通過(guò)第二滾動(dòng)軸承67與所述第二下立板62和所述第二上立板63連接，所述第二滾珠絲杠滑塊61通過(guò)第二絲杠螺母68套接在所述第二絲杠65，所述第二滾珠絲杠滑塊61還設(shè)有與所述第二光桿66相匹配的第二通孔，所述第二電機(jī)支架64上設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述第二滾珠絲杠滑塊61沿所述第二絲杠65的軸線(xiàn)移動(dòng)的第二伺服電機(jī)69，所述第二絲杠65穿過(guò)所述第二上立板63并通過(guò)第二梅花聯(lián)軸器70與所述第二伺服電機(jī)69的輸出端連接，所述第二底座固定板60與所述底座5固定連接，所述水平工作臺(tái)31的下表面與所述第二滾珠絲杠滑塊61的上表面固定連接。

所述第一半圓形夾持部11和所述第二半圓形夾持部12內(nèi)均具有電磁鐵。

當(dāng)對(duì)某一個(gè)復(fù)雜曲面零件進(jìn)行五軸加工時(shí)，先通過(guò)相應(yīng)的編程軟件求解出刀位文件或g代碼，然后輸入數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)機(jī)床各運(yùn)動(dòng)軸開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工。x軸方向運(yùn)動(dòng)由第二驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，y軸由兩個(gè)直線(xiàn)電機(jī)8同時(shí)驅(qū)動(dòng)，z軸方向由第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，a軸擺動(dòng)和c軸旋轉(zhuǎn)由搖籃式擺動(dòng)工作臺(tái)32實(shí)現(xiàn)，通過(guò)a軸擺動(dòng)和c軸旋轉(zhuǎn)使刀具33軸線(xiàn)始終與工件曲面法線(xiàn)相重合。通過(guò)非接觸式供電裝置，向換能器36提供電源能量，并轉(zhuǎn)化為機(jī)械高頻振動(dòng)，通過(guò)變幅桿35放大傳遞給刀具33，刀尖點(diǎn)始終處于高頻振動(dòng)狀態(tài)，并結(jié)合高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行加工。

當(dāng)需要換刀時(shí)，電主軸23沿y軸方向運(yùn)動(dòng)，然后沿z軸運(yùn)動(dòng)到所述第一半圓形夾持部11的軸線(xiàn)和所述第二半圓形夾持部12的軸線(xiàn)所在旋轉(zhuǎn)圓柱面上，這段時(shí)間內(nèi)刀盤(pán)18已經(jīng)將帶有所需刀具33的所述刀具裝配體30旋轉(zhuǎn)至所述第一半圓形夾持部11的軸線(xiàn)和所述第二半圓形夾持部12的軸線(xiàn)所在旋轉(zhuǎn)圓柱面附近(不妨礙機(jī)械手旋轉(zhuǎn)的位置)，然后機(jī)械手旋轉(zhuǎn)，所述第二半圓形夾持部12(其內(nèi)電磁鐵通電)夾持電主軸23上的所述刀具裝配體30，電主軸23松開(kāi)拉釘38，旋轉(zhuǎn)伸縮電機(jī)9的輸出端伸出，拔出電主軸23上的所述刀具裝配體30，之后，刀盤(pán)18將帶有所需刀具33的所述刀具裝配體30旋轉(zhuǎn)至所述第一半圓形夾持部11的軸線(xiàn)和所述第二半圓形夾持部12的軸線(xiàn)所在旋轉(zhuǎn)圓柱面上并被所述第一半圓形夾持部11夾持(其內(nèi)電磁鐵通電)，接下來(lái)，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)180°，刀盤(pán)18將空著的第三半圓形夾持部22轉(zhuǎn)至所述第一半圓形夾持部11的軸線(xiàn)和所述第二半圓形夾持部12的軸線(xiàn)所在旋轉(zhuǎn)圓柱面上并夾持被換下的所述刀具裝配體30，所述第二半圓形夾持部12內(nèi)的電磁鐵斷電，之后，刀盤(pán)18將帶有被換下的所述刀具裝配體30旋轉(zhuǎn)至所述第一半圓形夾持部11的軸線(xiàn)和所述第二半圓形夾持部12的軸線(xiàn)所在旋轉(zhuǎn)圓柱面附近(不妨礙機(jī)械手旋轉(zhuǎn)的位置)，旋轉(zhuǎn)伸縮電機(jī)9的輸出端縮回，將帶有所需刀具33的所述刀具裝配體30插入電主軸23，電主軸23拉緊拉釘38，所述第一半圓形夾持部11內(nèi)的電磁鐵斷電，隨后機(jī)械手旋轉(zhuǎn)90°，停靠在橫梁7下，等待下一次換刀，此時(shí)換刀過(guò)程結(jié)束。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。