一种多轴复合加工机床的制作方法

文档序号:39260889发布日期:2024-09-03 17:42阅读:48来源:国知局

本发明涉及机床,尤其涉及一种多轴复合加工机床。


背景技术:

1、目前市面上数控机床在工件加工时,一次装夹通常仅能完成一个平面上的一道工序,多个工序需通过跟换不同的刀具来完成,且更换加工面时还需对工件进行二次装夹,甚至多次装夹,不仅浪费时间,同时多次装夹也大大提高了工件的加工误差,降低了加工精度。而对于复杂零件的加工,需多台机床共同合作才可完成,因此需购置多台机床,并安排多名操作人员负责加工,大大提高了生产成本。

2、中国专利公开号:cn113070691a。公开了一种新型多主轴复合加工数控机床,此多主轴加工的铣磨复合机床使用工件主轴一次装夹工件后,通过回转工作台旋转操作以分别通过第一砂轮主轴、刀具主轴或者第二砂轮主轴进行加工,以适应工件上不同工位的加工需求,第一砂轮主轴可通过a轴旋转以调整进行螺纹加工的螺旋升角,刀具主轴可进行多种刀具的置换来满足不同的加工需求。

3、由此可见,所述现有技术存在以下问题:无法精确控制加工时竖直方向移动速度并通过刀具形态的变化控制刀具在加工时竖直方向的实际移动速度。


技术实现思路

1、为此,本发明提供一种多轴复合加工机床,用以克服现有技术中无法精确控制加工时竖直方向移动速度并通过刀具形态的变化控制刀具在加工时竖直方向的实际移动速度的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供一种多轴复合加工机床,包括,

3、加工主体,由底座和横梁组成,用以承载移动装置;

4、移动装置,由x向移动单元、y向移动单元和z向移动单元组成,其中,所述y向移动单元与所述底座相连,所述底座y向第一导轨和y向第二导轨中间存有一个呈下陷的矩形腔体,所述矩形腔体四周有墙板,所述矩形腔体底部有底板,上部敞开;所述底座上y轴导轨安装位上小下大呈横置的梯形结构,底座两侧设置有左排屑口和右排屑口,y向第一导轨右外侧和y向第二导轨左外侧上部呈斜面分别延伸至左右排屑口;所述底座下部中间有一个左右贯穿排屑通道,所述排屑通道连接了左右排屑口,用于安装排屑器;所述x向移动单元与所述横梁相连,横梁呈t字形结构,横梁上部置有三条x向直线导轨安装在同一安装平面内;所述z向移动单元与所述x向移动单元相连,其中,x向滑鞍前部与z向导轨连接;

5、加工装置,包括:b轴转台、刀具主轴、自动换刀刀库、回转刀塔和工件主轴,其中,所述工件主轴与所述y向移动单元连接,所述自动换刀刀库与所述横梁链接,所述刀具主轴和所述回转刀塔安装在z向移动单元上;

6、图像生成单元,用以模拟生成待加工工件加工完成后的虚拟三维图像,其能够生成三维坐标系,并将生成的虚拟三维图像投放至三维坐标系的x-z平面,获取加工完成后工件的平面图;

7、中控单元,其与所述加工主体、所述移动装置、所述加工装置和所述图像生成单元连接;所述中控单元能够对所述平面图进行分析,获取平面图的边缘曲线,并通过对边缘曲线进行分段确定每段边缘曲线复杂度值,通过对每段边缘曲线复杂度值进行分析确定对应边缘曲线在竖直方向的整体移动速度,并通过每段边缘曲线上的拐点数量和整体斜率对整体初始移动速度进行限定,确定对应边缘曲线在竖直方向的理论移动速度,所述中控单元对工件三维图像的正视图投影进行的分析得到每个空间点位对应的刀具形态,并根据刀具形态的变化情况,对理论移动速度进行判定,确定每段边缘曲线在竖直方向的实际移动速度。

8、进一步地,所述底座与所述横梁的安装面呈凹字形,y向丝杆驱动电机安装在y向导轨的后部并在凹字形的内凹位置;所述y向导轨与线轨滑块和导轨钳制器连接,所述导轨钳制器置于线轨滑块中间,用于辅助y向滑鞍定位,所述y向导轨上安装有y向滑鞍,所述y向滑鞍截面呈梯形或三角形,上面小下面大,y向滑鞍中间有工件主轴安装孔,所述工件主轴安装孔置于y向滑鞍上。

9、进一步地,所述横梁上部三条x向直线导轨,其中,下面两条x向直线导轨的间距小于上面两条x向直线导轨的间距,所述横梁下部左右两侧各有两个向前突出的安装座,横梁上部左侧安装有自动换刀刀库,所述自动换刀刀库安装在和所述刀具主轴同一侧。

10、进一步地,x向滑鞍前部有四条直线导轨,左侧两根是z1直线导轨,所述z1直线导轨上安装了z1向滑鞍,右侧两根是z2直线导轨,所述z2直线导轨上安装了z2向滑鞍,z1向滑鞍上安装有一个能够绕y轴方向旋转的转台,所述转台转轴上安装了所述刀具主轴,z2滑鞍上安装有一个能够自动换刀的回转刀塔。

11、进一步地,所述中控单元通过对应边缘曲线上的拐点数量确定复杂度值计算方式;对于分段后的任一段边缘曲线,若其上存有拐点,则通过拐点位置对其进行再次分段,生成若干区间边缘曲线;对于存有拐点的任一段边缘曲线,所述中控单元获取各区间边缘曲线的整体斜率,并结合对应拐点数量,计算确定复杂度值。

12、进一步地,所述中控单元根据各区间边缘曲线的整体斜率的数值和各区间边缘曲线的拐点数量,确定在计算复杂度值时设置的整体斜率对复杂度值的影响参数的数值和拐点数量对复杂度值的影响参数的数值。

13、进一步地,对于不存有拐点的任一段边缘曲线,则所述中控单元对边缘曲线斜率是否存在进行判定,以确定复杂度值的计算方式。

14、进一步地,所述中控单元根据对复杂度值分析初步确定刀具主轴在边缘曲线进行加工时竖直方向整体移动速度,并根据设置的刀具主轴在边缘曲线进行加工时竖直方向移动速度最大值与初步确定刀具主轴在边缘曲线进行加工时竖直方向整体移动速度对比结果确定刀具主轴在边缘曲线进行加工时竖直方向的理论移动速度。

15、进一步地,所述中控单元通过刀具形态的变化确定刀具在边缘曲线的各点位竖直方向最大移动速度,通过各点位竖直方向最大移动速度生成对应最大移动速度曲线。

16、进一步地,所述中控单元通过所述最大移动速度曲线各数据与所述理论移动速度对比结果确定刀具主轴在进行加工时竖直方向的实际移动速度。

17、与现有技术相比,本发明的有益效果在于,图像生成单元模拟生成待加工工件加工完成后的虚拟三维图像,其能够生成三维坐标系,并将生成的虚拟三维图像投放至三维坐标系的x-z平面,获取加工完成后工件的平面图,并将平面图的边缘曲线进行提取与划分,根据提取划分的结果,分段落的计算每一段边缘曲线的速度值,并分段落对速度值进行校验与讨论,通过上述分段计算与讨论,保障了刀头在竖直加工方向的移动速度的准确性,既防止速度过快损坏刀头或工件,又防止速度过慢延长加工时间,使得加工速度与设备运行寿命之间达到平衡。

18、进一步地,中控单元通过对工件三维图像的正视图投影进行的分析得到每个空间点位对应的刀具形态,并根据刀具形态的变化情况,对理论移动速度进行判定,刀具形态变化越大,刀具与工件角度越大大,说明刀具形态变化时间越长,要相应降低竖直方向的实际移动速度,以保障在刀具变化时间内,竖直方向的实际移动速度可以满足加工需要,通过控制每段边缘曲线在竖直方向实际移动速度,以保证每段边缘曲线在竖直方向的实际移动速度不会过大导致工件出现废品,并增加加工工件时的加工效率,节省刀具消耗,从而增加该系统实用性。

19、进一步地,中控单元通过对应边缘曲线上的拐点数量确定复杂度值计算方式提升计算边缘曲线复杂度值精准度,将通过对应边缘曲线上的拐点位置以确定每段区间边缘曲线,进而可根据每段区间边缘曲线拐点数量和每段区间边缘曲线整体斜率得到每段区间边缘曲线复杂度值,对加工工件的过程进行细分,避免了由于加工工件整体复杂度太高进而增加废品率,保障了在加工过程中的加工稳定性,从而增加该发明实用性。

20、进一步地,中控单元对存有拐点任一段边缘曲线根据拐点位置进行再次分段,生成若干区间边缘曲线,通过将任一段边缘曲线通过拐点数量进行分割成若干区间边缘曲线,可以计算每段区间边缘曲线的复杂度值,通过对各段区间边缘曲线的复杂度值进行分析,从而对边缘曲线在加工过程中竖直方向移动速度进行精确控制,避免因边缘曲线过于复杂导致在竖直方向上速度控制不够精准,速度控制不够精准导致加工精度不足影响成品率。

21、进一步地,中控单元通过各区间边缘曲线的整体斜率和对应拐点数量计算确定复杂度值,并将各区间边缘曲线的整体斜率和对应拐点数量进行区分,各区间边缘曲线的整体斜率越大其对应图形越复杂,越需要对在竖直方向移动速度进行控制,同样地,各区间边缘曲线的拐点数量越多其对应图形越复杂,越需要对在竖直方向移动速度进行控制,从而对边缘曲线在加工过程中竖直方向移动速度进行更精确控制。

22、进一步地,当区间边缘曲线的整体斜率较大时,在相同的竖直位移情况下,刀头的水平变化量越多,此时刀头的行程加大,因此中控单元通过各区间边缘曲线的整体斜率的不同数值,确定在计算复杂度值时设置的整体斜率对复杂度值的影响参数的不同数值,各区间边缘曲线的整体斜率的绝对值越大,设置的整体斜率对复杂度值的影响参数的数值越大,以增加计算复杂度值时合理性,从而增加该发明使用精准性。

23、进一步地,当区间边缘曲线的拐点数量较多时,在相同的竖直位移情况下,刀头的水平变化量越快,此时刀头的变化频率越明显,因此中控单元通过各区间边缘曲线的拐点数量的不同数值,确定在计算复杂度值时设置的拐点数量对复杂度值的影响参数的不同数值,各区间边缘曲线的拐点数量越多,确定在计算复杂度值时设置的拐点数量对复杂度值的影响参数的数值越大,以增加计算复杂度值时合理性,从而增加该发明使用精准性。

24、进一步地,当区间边缘曲线内没有拐点时,中控单元通过判定不存有拐点的任一段区间边缘曲线是否存在斜率,确定复杂度值的计算方式,任一段区间边缘曲线没有斜率时区间边缘曲线与竖直方向平行,在加工这段区间边缘曲线时,竖直方向移动速度并不会对加工结果有过大影响,在满足刀具主轴在竖直方向移动速度即可,任一段区间边缘曲线存在斜率分为斜率为零和斜率不为零的情况,通过对不同情况区分确定对应复杂度值,以提高计算复杂度值的准确定,从而提升该发明实用性。

25、进一步地,中控单元根据对复杂度值分析初步确定刀具主轴在边缘曲线进行加工时竖直方向整体移动速度,从而初步根据对应复杂度值对竖直方向整体移动速度进行限定,并根据设置的刀具主轴在边缘曲线进行加工时竖直方向移动速度最大值与初步确定刀具主轴在边缘曲线进行加工时竖直方向整体移动速度对比结果确定刀具主轴在边缘曲线进行加工时竖直方向的理论移动速度,由于刀具主轴在边缘曲线进行加工时因速度过大过导致工件加工误差过大从而产生废品浪费资源和损耗刀具,从而选取两者之间小的值作为刀具主轴在边缘曲线进行加工时竖直方向的理论移动速度。

26、进一步地,中控单元通过最大移动速度曲线各数据与所述理论移动速度对比结果确定刀具主轴在进行加工时竖直方向的实际移动速度,通过对比结果,选取其中最小值作为刀具主轴在进行加工时竖直方向的实际移动速度,从而实现对加工时竖直方向的实际移动速度进行实时限定控制,避免了由于刀具主轴在进行加工时竖直方向的实际移动速度过大导致刀具不必要磨损,又防止速度过慢延长加工时间,使得加工速度与设备运行寿命之间达到平衡,增加了该发明工作效率。

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