一种铝型材加工中心的制作方法

本发明涉及数控机床技术领域，具体涉及一种铝型材加工中心。

背景技术：

当前，在大行程的数控加工中心中，加工速度和加工精度是考验一台机器的重要指标，而目前市面上的大型加工中心速度一般不会很高，特别是很多采用了斗笠式和直排式刀库的加工中心，因为受到体积、材料、结构等的因素，导致大型cnc加工速度缓慢，因为提高大型数控机床的加工精度和速度是本领域的重大难点，而在大型的数控机床当中，龙门式运动的结构是此类机床的特点，因为相比台面运动，体积更小、不占用过多的地方，在提高速度方面、很多硬性条件的东西已不能改变；为此，本发明提供了一种铝型材加工中心，以至少部分地解决上述问题。

技术实现要素：

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种铝型材加工中心，其包括控制系统，所述控制系统包括摄影单元、比对单元、刀具录入单元和调用单元；

所述摄影单元用以获取待加工品的信息，所述摄影单元通过对加工中心的待加工品进行拍照以获取所述待加工品的尺寸信息和材料信息，所述摄影单元根据尺寸信息和材料信息计算加工品的预设碎屑掉落质量；所述摄影单元产生加工品识别矩阵t；

所述刀具录入单元用以储存刀具的信息，所述刀具录入单元中包括刀库内各刀具的材料信息、硬度信息和加工精度信息；所述刀具录入单元根据刀具信息将刀具分为重刀和轻刀；所述刀具录入单元生成重刀加工矩阵d1和轻刀加工矩阵d2；

所述调用单元导入基于待加工品的尺寸信息、待加工品的材料信息、重刀加工矩阵d1和轻刀加工矩阵d2制定的加工方案；所述调用单元生成加工步骤矩阵α(jnxyztxtytzm0)，矩阵中，j代表使用顺序，n代表重刀具的编号，x表示该刀具工作时在x轴方向上的坐标，y表示所述刀具工作时在y轴方向上的坐标，z表示所述刀具工作时在z轴方向上的坐标；tx表示所述刀具向x轴方向加工的时间，ty表示所述刀具向y轴方向加工的时间，tz表示所述刀具向z轴方向加工的时间，m0为使用所述刀具产生的预设碎屑掉落质量；

所述比对单元预设有一次质量检测矩阵β1(jm1)，矩阵中，j代表使用顺序，m1代表检测到的第一次实时碎屑掉落质量；在每个所述重刀具完成加工后，所述比对单元对掉落的碎屑质量进行检测，当第一次实时碎屑掉落质量m1与预设碎屑掉落质量m0相同时，加工合格；

当第一次实时碎屑掉落质量m1小于预设碎屑掉落质量m0时，所述调用单元调用对应的所述轻刀具进行二次加工；二次加工的加工时间为一个预设周期，所述比对单元生成二次质量检测矩阵β2(jm2)，矩阵中，j代表使用顺序，m2代表所述比对单元检测到的第二次实时碎屑掉落质量；当第二次实时碎屑掉落质量m2大于等于预设碎屑掉落质量m0时，加工合格；当第二次实时碎屑掉落质量m2小于预设碎屑掉落质量m0时，所述调用单元调用所述轻刀具加工若干个预设周期直到实时碎屑掉落质量大于等于预设碎屑掉落质量m0时，加工合格，所述轻刀具停止加工；

所述比对单元根据识别矩阵t对每个气动夹具上的所述加工件进行特征性判断，若存在至少两个特征性参数相同的待加工件，所述调用单元采用集体加工模式；若不存在特征性参数相同的待加工件，所述调用单元采用逐个加工的模式。

进一步地，重刀加工矩阵为d1(nynwnjn)，轻刀加工矩阵为d2(kykwkjk)；矩阵中，n表示重刀的编号，yn表示重刀的硬度等级，wn表示重刀的种类，jn表示重刀的精度等级；k表示轻刀的编号，yk表示轻刀的硬度等级，wk表示轻刀的种类，jk表示轻刀的精度等级；所述刀具录入单元设有预设精度j0，预设精度j0，jn小于等于j0，jk大于j0。

进一步地，所述铝型材加工中心包括底座、移动立柱机构、所述控制系统、排屑机、所述气动夹具和限位板，所述移动立柱机构位于底座上滑动连接，所述自动门位于底座正前方滑动连接安装，所述排屑机位于底座的下方；所述移动立柱机构安装有圆盘式刀库和助推气缸，所述助推气缸在所述移动立柱左、右两边各安装有一根，所述底座正前方固定安装有用于所述自动门驱动的齿条，所述机床台面安装多个所述气动夹具，所述限位板位于机台的两端，所述限位板与所述机台滑动连接，所述限位板后面安装有用于紧固材料的压紧气缸。

进一步地，所述比对单元包括压力传感器，所述压力传感器设置在所示底座上，所述压力传感器用以检测碎屑的掉落质量。

进一步地，所述比对单元中还包括误差参量δm，预设碎屑掉落质量m0等于总的碎屑掉落质量减去误差参量δm，误差参量δm由所述压力传感器的安装位置和所述铝型材加工中心的加工工艺决定。

进一步地，所述摄影单元包括照片采集部、照片切分部和照片比对部；所述照片采集部包括摄像机和辅助光源设备；所述摄像机设置在所述自动门上，当所述自动门闭合时，所述摄像机开始工作，所述摄像机采集所述待加工品的照片；所述摄像单元还包括亮度传感器，所述亮度传感器设置在所述底座上，所述亮度传感器用以检测所述待加工品附近的实时亮度l’；所述亮度传感器与所述辅助光源设备电连接，所述辅助光源设备中储存有标准亮度l，若实时亮度小于标准亮度l，所述辅助光源设备打开，以保证所述摄像机在标准亮度l的前提下进行拍照；

所述照片切分部对照片进行切分，以识别出所述待加工品需要切割的位置；所述照片比对部预存有不同材料的图片，所述照片比对部依次将所述切分部切出的图片与其预存的图片做对比，以识别出所述加工品的材料；预设碎屑掉落质量等于所述加工品的材料与所述加工品的被切掉的体积的乘积。

进一步地，加工品识别矩阵为t(sεxiyizi)；矩阵中，s表示所述待加工品的代号，ε表示所述待加工品的材料，xi表示所述待加工品在x方向的尺寸，yi表示所述待加工品在y方向的尺寸，zi表示所述待加工品在z方向的尺寸；当两个加工矩阵中的参数ε、xi、yi和zi均相同时，这两个所述待加工品的特征性参数相同。

进一步地，集体加工模式包括：所述调用单元调用所述重刀具加工完一个所述加工件后，所述移动立柱机构带动所述重刀具依次加工特征参数相同的其它待加工件；所述重刀具加工完全部所述待加工件后，所述调用单元调用下一个所述重刀具进行加工；

逐个加工的模式包括：所述调用单元调用所述刀具加工完一个所述加工件后，所述调用单元调用下一个所述重刀具进行加工。

进一步地，当编号为n的所述重刀处于使用状态时，所述刀库把编号为n+1的所述重刀或所述轻刀推入待取区域，当当前的加工程序完成，所述移动立柱机构移动到靠近所述刀库预先在系统设置好的座标位置，此时，所述刀库的打刀机械手先把原来的刀具卸载掉，并换上所述待取区域中的所述重刀或所述轻刀。

进一步地，所述控制系统中还包括预设加工时间单位t0，所述刀具的工作时间均为预设加工时间单位t0的整数倍；每过kt0时间后，所述摄影单元重新进行拍照；所述照片比对部将更新后采集到的尺寸信息与更新前的尺寸信息进行比对；若更新前后的尺寸信息相同，则证明加工效果不明显，此时，所述摄影单元将此时采集的图像信息发送到所述控制系统上的人机交互界面，以使工作人员了解加工情况。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明提供一种铝型材加工中心，所述控制系统包括摄影单元、比对单元、刀具录入单元和调用单元；

所述摄影单元通过对加工中心的待加工品进行拍照以获取所述待加工品的尺寸信息和材料信息，所述摄影单元根据尺寸信息和材料信息计算加工品的预设碎屑掉落质量；所述刀具录入单元根据刀具信息将刀具分为重刀和轻刀；所述刀具录入单元生成重刀加工矩阵d1和轻刀加工矩阵d2；

所述调用单元导入基于待加工品的尺寸信息、待加工品的材料信息、重刀加工矩阵d1和轻刀加工矩阵d2制定的加工方案；所述调用单元生成加工步骤矩阵α(jnxyztxtytzm0)，所述比对单元预设有一次质量检测矩阵β1(jm1)，在每个所述重刀具完成加工后，所述比对单元对掉落的碎屑质量进行检测，当第一次实时碎屑掉落质量m1与预设碎屑掉落质量m0相同时，加工合格；当第一次实时碎屑掉落质量m1小于预设碎屑掉落质量m0时，所述调用单元调用对应的所述轻刀具进行二次加工；二次加工的加工时间为一个预设周期，所述比对单元生成二次质量检测矩阵β2(jm2)；当第二次实时碎屑掉落质量m2大于等于预设碎屑掉落质量m0时，加工合格；当第二次实时碎屑掉落质量m2小于预设碎屑掉落质量m0时，所述调用单元调用所述轻刀具加工若干个预设周期直到实时碎屑掉落质量大于等于预设碎屑掉落质量m0时，加工合格，所述轻刀具停止加工；所述比对单元根据识别矩阵t对每个气动夹具上的所述加工件进行特征性判断，若存在至少两个特征性参数相同的待加工件，所述调用单元采用集体加工模式；若不存在特征性参数相同的待加工件，所述调用单元采用逐个加工的模式。

进一步地，加工品识别矩阵为t(sεxiyizi)；当两个加工矩阵中的参数ε、xi、yi和zi均相同时，这两个所述待加工品的特征性参数相同；集体加工模式包括：所述调用单元调用所述重刀具加工完一个所述加工件后，所述移动立柱机构带动所述重刀具依次加工特征参数相同的其它待加工件；所述重刀具加工完全部所述待加工件后，所述调用单元调用下一个所述重刀具进行加工；逐个加工的模式包括：所述调用单元调用所述刀具加工完一个所述加工件后，所述调用单元调用下一个所述重刀具进行加工。

进一步地，所述控制系统中还包括预设加工时间单位t0，所述刀具的工作时间均为预设加工时间单位t0的整数倍；每过kt0时间后，所述摄影单元重新进行拍照；所述照片比对部将更新后采集到的尺寸信息与更新前的尺寸信息进行比对；若更新前后的尺寸信息相同，则证明加工效果不明显，此时，所述摄影单元将此时采集的图像信息发送到所述控制系统上的人机交互界面，以使工作人员了解加工情况。

附图说明

为了使本发明的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本发明。

图1为本发明所述的铝型材加工中心的一种实施例整体结构示意图；

图2为本发明所述的铝型材加工中心的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

在本发明的描述中，术语“内侧”、“外侧”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参阅图1和图2所示，本发明提供了一种铝型材加工中心，铝型材加工中心1包括底座2、移动立柱机构3、气动夹具4、限位板5、排屑机6和控制系统，移动立柱机构3位于底座2上滑动连接，排屑机6位于底座2的下方；移动立柱机构3安装有圆盘式刀库7和助推气缸8，助推气缸8在移动立柱左、右两边各安装有一根，机床台面可安装多个气动夹具4，限位板5位于机台的两端，限位板5与机台滑动连接，限位板5后面安装有用于紧固材料的压紧气缸9；底座2可以由钢管焊接而成也可以是一体铸造床身；此机床运作是这样的，当把铝型材材料放置好后，限位板5在压紧气缸9的推动下会将材料限定在一个位置上，气动夹具4会同时夹紧所要加工的材料，机床根据数控程序加工材料，加工出来的碎屑会被排屑机6统一收集起来。

具体而言，控制系统包括摄影单元、比对单元、刀具录入单元和调用单元；所述摄影单元用以获取待加工品的信息，所述摄影单元通过对加工中心的待加工品进行拍照以获取所述待加工品的尺寸信息和材料信息，所述摄影单元根据尺寸信息和材料信息计算加工品的预设碎屑掉落质量；所述摄影单元产生加工品识别矩阵t；所述刀具录入单元用以储存刀具的信息，所述刀具录入单元中包括刀库内各刀具的材料信息、硬度信息和加工精度信息；所述刀具录入单元根据刀具信息将刀具分为重刀和轻刀；所述刀具录入单元生成重刀加工矩阵d1和轻刀加工矩阵d2；所述调用单元导入基于待加工品的尺寸信息、待加工品的材料信息、重刀加工矩阵d1和轻刀加工矩阵d2制定的加工方案；所述调用单元生成加工步骤矩阵α(jnxyztxtytzm0)，矩阵中，j代表使用顺序，n代表重刀具的编号，x表示该刀具工作时在x轴方向上的坐标，y表示所述刀具工作时在y轴方向上的坐标，z表示所述刀具工作时在z轴方向上的坐标；tx表示所述刀具向x轴方向加工的时间，ty表示所述刀具向y轴方向加工的时间，tz表示所述刀具向z轴方向加工的时间，m0为使用所述刀具产生的预设碎屑掉落质量。

所述比对单元预设有一次质量检测矩阵β1(jm1)，矩阵中，j代表使用顺序，m1代表检测到的第一次实时碎屑掉落质量；在每个所述重刀具完成加工后，所述比对单元对掉落的碎屑质量进行检测，当第一次实时碎屑掉落质量m1与预设碎屑掉落质量m0相同时，加工合格；

当第一次实时碎屑掉落质量m1小于预设碎屑掉落质量m0时，所述调用单元调用对应的所述轻刀具进行二次加工；二次加工的加工时间为一个预设周期，所述比对单元生成二次质量检测矩阵β2(jm2)，矩阵中，j代表使用顺序，m2代表所述比对单元检测到的第二次实时碎屑掉落质量；当第二次实时碎屑掉落质量m2大于等于预设碎屑掉落质量m0时，加工合格；当第二次实时碎屑掉落质量m2小于预设碎屑掉落质量m0时，所述调用单元调用所述轻刀具加工若干个预设周期直到实时碎屑掉落质量大于等于预设碎屑掉落质量m0时，加工合格，所述轻刀具停止加工；

所述比对单元根据识别矩阵t对每个气动夹具上的所述加工件进行特征性判断，若存在至少两个特征性参数相同的待加工件，所述调用单元采用集体加工模式；若不存在特征性参数相同的待加工件，所述调用单元采用逐个加工的模式。

具体而言，重刀加工矩阵为d1(nynwnjn)，轻刀加工矩阵为d2(kykwkjk)；矩阵中，n表示重刀的编号，yn表示重刀的硬度等级，wn表示重刀的种类，jn表示重刀的精度等级；k表示轻刀的编号，yk表示轻刀的硬度等级，wk表示轻刀的种类，jk表示轻刀的精度等级；所述刀具录入单元设有预设精度j0，预设精度j0，jn小于等于j0，jk大于j0。加工品识别矩阵为t(sεxiyizi)；矩阵中，s表示所述待加工品的代号，ε表示所述待加工品的材料，xi表示所述待加工品在x方向的尺寸，yi表示所述待加工品在y方向的尺寸，zi表示所述待加工品在z方向的尺寸；当两个加工矩阵中的参数ε、xi、yi和zi均相同时，这两个所述待加工品的特征性参数相同。

集体加工模式包括：所述调用单元调用所述重刀具加工完一个所述加工件后，所述移动立柱机构带动所述重刀具依次加工特征参数相同的其它待加工件；所述重刀具加工完全部所述待加工件后，所述调用单元调用下一个所述重刀具进行加工；

逐个加工的模式包括：所述调用单元调用所述刀具加工完一个所述加工件后，所述调用单元调用下一个所述重刀具进行加工。

具体而言，比对单元包括压力传感器，所述压力传感器设置在所示底座上，压力传感器用以检测碎屑的掉落质量。比对单元中还包括误差参量δm，预设碎屑掉落质量m0等于总的碎屑掉落质量减去误差参量δm，误差参量δm由压力传感器的安装位置和铝型材加工中心的加工工艺决定。

具体而言，摄影单元包括照片采集部、照片切分部和照片比对部；照片采集部包括摄像机和辅助光源设备；摄像机设置在所述自动门上，当自动门闭合时，摄像机开始工作，摄像机采集待加工品的照片；摄像单元还包括亮度传感器，亮度传感器设置在底座上，亮度传感器用以检测待加工品附近的实时亮度l’；亮度传感器与辅助光源设备电连接，辅助光源设备中储存有标准亮度l，若实时亮度小于标准亮度l，辅助光源设备打开，以保证摄像机在标准亮度l的前提下进行拍照。

具体而言，照片切分部对照片进行切分，以识别出待加工品需要切割的位置；照片比对部预存有不同材料的图片，照片比对部依次将切分部切出的图片与其预存的图片做对比，以识别出所述加工品的材料；预设碎屑掉落质量等于所述加工品的材料与加工品的被切掉的体积的乘积。

具体而言，当编号为n的所述重刀处于使用状态时，刀库把编号为n+1的重刀或轻刀推入待取区域，当当前的加工程序完成，移动立柱机构移动到靠近刀库预先在系统设置好的座标位置，此时，刀库的打刀机械手先把原来的刀具卸载掉，并换上待取区域中的重刀或轻刀。

具体而言，预设周期由所述加工品的加工工艺决定，预设周期小于等于所述待加工品执行一套加工工艺所需的最小时间。

在本发明的一些实施例中，比对单元将接收的待加工品信息与刀具录入单元储存的刀具信息相互比对，以对刀具录入单元储存的各刀具进行优先级编号；调用单元根据各刀具的优先级编号，依次调用各刀具。

具体而言，刀具选用矩阵为f(a，b，c，d，e)；其中，a为位置编号，b为尺寸信息，c为材料信息，d为优先级等级，e为加工工艺。

具体而言，摄影单元对待加工品设定x、y、z三个参考方向，在x、y、z三个方向上分别设有摄像机和辅助光源设备；照片比对部依次建立刀具选用矩阵f1(x1，b1，c，d1，e)；f2(y2，b2，c，d2，e2)；f3(z3，b3，c，d3，e)。刀具录入单元录入各刀具的的材料信息、硬度信息和加工精度信息；刀具录入单元包括刀具预设矩阵l，刀具预设矩阵l为l(f，g，h)；其中，f表示刀具编号，g表示根据材料信息和硬度信息得出的该刀具的可加工材料集合，h表示该刀具可进行的加工工艺集合。

其中，刀具的可加工材料集合g包括多种材料信息，g＝{c1、c2、c3…….}；集合中c1、c2、c3分别代表各被加工材料，即待加工品中作为该刀具加工面的材料。刀具可进行的加工工艺集合h包括多种加工工艺信息，加工工艺信息包括该刀具可执行的最大加工精度、加工时间和加工方式；h＝{e1、e2、e3…….}；集合中e1、e2、e3分别代表不同的加工工艺。

在本发明的一些实施例中，该待加工品包括刀具选用矩阵f1(x1，b1，c，d1，e)；f2(y2，b2，c，d2，e2)；f3(z3，b3，c，d3，e)；工作人员设定该加工品的加工顺序为先加工y方向，再加工x方向，最后加工z方向；此时，比对单元设定优先级等级d2＝1，优先级等级d1＝2，优先级等级d3＝3。该待加工品的刀具选用矩阵包括：f1(x1，b1，c，2，e)；f2(y2，b2，c，1，e2)；f3(z3，b3，c，3，e)。比对单元跟据上述刀具选用矩阵选择相应的刀具，并将刀具选用矩阵中的优先级等级d的取值赋值给该刀具的刀具预设矩阵中的刀具编号f。

具体而言，当某刀具预设矩阵ln(f，g，h)与刀具选用矩阵fn(an，bn，c，dn，e)对应时，刀具预设矩阵ln中的加工材料集合g包含刀具选用矩阵fn的材料信息c；刀具预设矩阵ln中的加工工艺集合h包含刀具选用矩阵fn的加工工艺e；此时，dn＝f，式中，dn为优先级等级，f为刀具编号。

具体而言，刀库的每个存放刀具的刀槽内均设有接触开关(图中未示出)，当刀具每执行一次离开刀槽-返回刀槽这一流程后，调用单元移除该刀具的优先级编号。控制系统中还包括预设加工时间单位t0，刀具的工作时间均为预设加工时间单位t0的整数倍；每过kt0时间后，摄影单元重新进行拍照；照片比对部将更新后采集到的尺寸信息与更新前的尺寸信息进行比对；若更新前后的尺寸信息相同，则证明加工效果不明显，此时，摄影单元将此时采集的图像信息发送到所述控制系统上的人机交互界面，以使工作人员了解加工情况。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。