一种环形工件铣磨测一体化加工机床及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种环形工件铣磨测一体化加工机床，包括机床基座、Z轴安装支座、X轴安装面板、X轴移动装置、Z轴移动装置、B轴旋转台、铣磨运行系统、测量机构、工作台和Y轴移动装置；Z轴安装支座固定于机床基座上，Z轴移动装置固定于Z轴安装支座上，X轴安装面板固定于Z轴移动装置上且通过Z轴移动装置驱动其沿Z轴方向上下移动，X轴移动装置固定于X轴安装面板上，B轴旋转台固定于X轴移动装置上且通过X轴移动装置驱动其沿X轴方向左右移动，铣磨运行系统固定于B轴旋转台上，测量机构固定于铣磨运行系统端部，工作台固定于Y轴移动装置上且通过Y轴移动装置驱动其沿Y轴方向前后移动，Y轴移动装置固定于机床基座上。本发明专利技术同时公开了一种环形工件铣磨测一体化加工机床的控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种环形工件铣磨测一体化加工机床及其控制方法
本专利技术涉及一种环形工件铣磨测一体化加工机床及其控制方法，属于机械制造

技术介绍
随着社会的发展，科技的进步，各个行业所使用的机械设备的越来越精密化和复杂化，其所对应的零部件所要求的加工精度也越来越高，而环形零部件在机械设备中就有着大量的应用，尤其是高精度的环形零部件，在一些高精尖领域，如医疗，航空航天以及军事等方面发挥着重要作用。在制造加工时，环形零部件所对应的环形工件呈现短空心圆柱形，且其中一些环形工件壁厚较薄，装夹定位不易，还容易因装夹力过大出现变形，进行多端面加工时不方便，加工精度不高。现有的许多环形工件加工机床在加工环形工件时，安装定位麻烦，加工步骤繁琐，要经过多次装夹才能完成对环形工件的加工，导致加工误差大，加工效率低，严重影响环形工件的加工精度，废品率高，资源利用率低，且高精度的环形零件制造一直未能很好地解决。
技术实现思路
本专利技术针对环形工件在机床加工过程中，定位麻烦，装夹时容易因装夹力产生变形，加工时又会因为刀具或磨头施加的力发生变形，导致加工误差大，加工得到的环形零件难以达到精度要求，废品率高，装夹次数多，操作繁琐，难以加工出高精度的环形零件等一系列问题，提出了一种环形工件铣磨测一体化加工机床及其控制方法。设计了加工环形工件的专用夹具，定位和装夹时比较简单方便，环形工件的待加工面未受遮挡，机床可以一次性完成环形工件各个端面的加工，因此只需对环形工件装夹一次就可完成对环形工件的加工，大大减少了装夹次数和装夹时间，简化了加工步骤，提高了加工效率和加工精度，还减少了测量误差；机床的双磨头设计，缩短了加工时间，同时磨头对环形工件施加的力可以相互抵消，减少了环形工件的变形，进一步提高了加工精度和加工效率，可以加工出更高精度和更高表面质量的环形零件。本专利技术采用以下技术方案，结合附图：作为本专利技术的一方面，提供一种环形工件铣磨测一体化加工机床，包括机床基座1、Z轴安装支座2、X轴安装面板3、X轴移动装置4、Z轴移动装置5、B轴旋转台6、铣磨运行系统7、测量机构8、工作台9和Y轴移动装置10；Z轴安装支座2固定于机床基座1上，Z轴移动装置5固定于Z轴安装支座2上，X轴安装面板3固定于Z轴移动装置5上且通过Z轴移动装置5驱动其沿Z轴方向上下移动，X轴移动装置4固定于X轴安装面板3上，B轴旋转台6固定于X轴移动装置4上且通过X轴移动装置4驱动其沿X轴方向左右移动，铣磨运行系统7固定于B轴旋转台6上，测量机构8固定于铣磨运行系统7端部，工作台9固定于Y轴移动装置10上且通过Y轴移动装置10驱动其沿Y轴方向前后移动，Y轴移动装置10固定于机床基座1上。进一步地，所述工作台9包括旋转安装台901、圆台夹具902；旋转安装台901转动连接在Y轴移动装置10上，圆台夹具902通过T形螺栓905固定于旋转安装台901上，环形工件903通过工件固定螺栓904固定于圆台夹具902上。进一步地，如权利要求1所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述测量机构8包括伸缩气缸801、滑动安装板803、和接触式传感器805，伸缩气缸801固定于铣磨运行系统7端部上，滑动安装板803与伸缩气缸801气缸轴固定连接，接触式传感器805固定于滑动安装板803上，接触式传感器805的接触头用于对环形工件903各个待加工表面进行测量。进一步地，所述铣磨运行系统7包括磨头总机构Ⅰ701、移动旋转机构Ⅰ702、系统安装外壳703、法兰连接机构、动力传动机构707、移动旋转机构Ⅱ708、磨头总机构Ⅱ709、动力推动机构Ⅰ710、速度转换机构Ⅰ711、系统安装盖712、速度转换机构Ⅱ713以及动力推动机构Ⅱ714；法兰连接机构固定在所述B轴旋转台6上，系统安装外壳703与法兰连接机构固定连接，系统安装盖712固定在系统安装外壳703上；动力传动机构707安装在法兰连接机构内部，速度转换机构Ⅰ711、速度转换机构Ⅱ713、移动旋转机构Ⅰ702、移动旋转机构Ⅱ708均安装于系统安装外壳703内，磨头总机构Ⅰ701与磨头总机构Ⅱ709分别安装于系统安装外壳703两端部，动力推动机构Ⅰ710及动力推动机构Ⅱ714分别固定于系统安装盖712上；动力传动机构707分别连接速度转换机构Ⅰ711及速度转换机构Ⅱ713；速度转换机构Ⅰ711连接磨头总机构Ⅱ709，速度转换机构Ⅱ713连接磨头总机构Ⅰ701；动力推动机构Ⅰ710与移动旋转机构Ⅱ708连接，动力推动机构Ⅱ714与移动旋转机构Ⅰ702连接；移动旋转机构Ⅱ708与磨头总机构Ⅱ709固定连接且与速度转换机构Ⅰ711转动连接，移动旋转机构Ⅰ702与磨头总机构Ⅰ701固定连接且与速度转换机构Ⅱ713转动连接。进一步地，所述动力传动机构707包括左牙嵌式离合器70701、左直齿轮70705、左输出传动轴70706、伺服电机70710、输入齿轮轴70712、右输出传动轴70715、右直齿轮70717以及右牙嵌式离合器70721；伺服电机70710通过联轴器70711连接输入齿轮轴70712，输入齿轮轴70712通过齿轮套同时与左直齿轮70705及右直齿轮70717啮合传动；左直齿轮70705与左输出传动轴70706键连接；右直齿轮70717与右输出传动轴70715键连接；左牙嵌式离合器70701上端与左输出传动轴70706固定连接，其下端与速度转换机构Ⅱ713的锥齿轮输入轴71115固定连接；右牙嵌式离合器70721上端与右输出传动轴70715固定连接，其下端与锥齿轮输入轴71121固定连接。进一步地，所述速度转换机构Ⅰ711和速度转换机构Ⅱ713结构相同；速度转换机构Ⅰ711包括固定机座71101、速度转换轴71105、左锥齿轮71108、锥齿轮输入轴71115、右锥齿轮71117、空心轴71120、惰轮轴71124；固定机座71101固定于所述系统安装外壳703上，速度转换轴71105一端通过轴承与固定机座71101连接，空心轴71120同轴连接在速度转换轴71105外周且空心轴71120与速度转换轴71105之间设有滚针轴承，空心轴71120通过轴承与固定机座71101另一端连接；左锥齿轮71108与速度转换轴71105连接，右锥齿轮71117与空心轴71120连接；锥齿轮输入轴71115安装于固定机座71101内且其锥齿轮同时与左锥齿轮和右锥齿轮啮合传动，惰轮轴71124安装于固定机座71101内且其锥齿轮同时与左锥齿轮和右锥齿轮相啮合；锥齿轮输入轴71115与所述动力传动机构的牙嵌式离合器连接。进一步地，所述动力推动机构Ⅰ710和动力推动机构Ⅱ714结构相同；动力推动机构Ⅰ710包括步进电机71001、左安装支撑座71002、连接柄71008、右安装支撑座71010、丝杆螺母71015以及丝杆71017；步进电机71001与左安装支撑座71002固定连接，左安装支撑座71002固定于所述系统安装盖712上，丝杆71017一端通过驱动联轴器与步进电机71001连接，丝杆71017另一端通过轴承安装在右安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，包括机床基座(1)、Z轴安装支座(2)、X轴安装面板(3)、X轴移动装置(4)、Z轴移动装置(5)、B轴旋转台(6)、铣磨运行系统(7)、测量机构(8)、工作台(9)和Y轴移动装置(10)；Z轴安装支座(2)固定于机床基座(1)上，Z轴移动装置(5)固定于Z轴安装支座(2)上，X轴安装面板(3)固定于Z轴移动装置(5)上且通过Z轴移动装置(5)驱动其沿Z轴方向上下移动，X轴移动装置(4)固定于X轴安装面板(3)上，B轴旋转台(6)固定于X轴移动装置(4)上且通过X轴移动装置(4)驱动其沿X轴方向左右移动，铣磨运行系统(7)固定于B轴旋转台(6)上，测量机构(8)固定于铣磨运行系统(7)端部，工作台(9)固定于Y轴移动装置(10)上且通过Y轴移动装置(10)驱动其沿Y轴方向前后移动，Y轴移动装置(10)固定于机床基座(1)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，包括机床基座(1)、Z轴安装支座(2)、X轴安装面板(3)、X轴移动装置(4)、Z轴移动装置(5)、B轴旋转台(6)、铣磨运行系统(7)、测量机构(8)、工作台(9)和Y轴移动装置(10)；Z轴安装支座(2)固定于机床基座(1)上，Z轴移动装置(5)固定于Z轴安装支座(2)上，X轴安装面板(3)固定于Z轴移动装置(5)上且通过Z轴移动装置(5)驱动其沿Z轴方向上下移动，X轴移动装置(4)固定于X轴安装面板(3)上，B轴旋转台(6)固定于X轴移动装置(4)上且通过X轴移动装置(4)驱动其沿X轴方向左右移动，铣磨运行系统(7)固定于B轴旋转台(6)上，测量机构(8)固定于铣磨运行系统(7)端部，工作台(9)固定于Y轴移动装置(10)上且通过Y轴移动装置(10)驱动其沿Y轴方向前后移动，Y轴移动装置(10)固定于机床基座(1)上。


2.如权利要求1所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述测量机构(8)包括伸缩气缸(801)、滑动安装板(803)、接触式传感器(805)，伸缩气缸(801)固定于铣磨运行系统(7)端部上，滑动安装板(803)与伸缩气缸(801)气缸轴固定连接，接触式传感器(805)固定于滑动安装板(803)上，接触式传感器(805)的接触头用于对环形工件(903)各个待加工表面进行测量。


3.如权利要求1所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述铣磨运行系统(7)包括磨头总机构Ⅰ(701)、移动旋转机构Ⅰ(702)、系统安装外壳(703)、法兰连接机构、动力传动机构(707)、移动旋转机构Ⅱ(708)、磨头总机构Ⅱ(709)、动力推动机构Ⅰ(710)、速度转换机构Ⅰ(711)、系统安装盖(712)、速度转换机构Ⅱ(713)以及动力推动机构Ⅱ(714)；法兰连接机构固定在所述B轴旋转台(6)上，系统安装外壳(703)与法兰连接机构固定连接，系统安装盖(712)固定在系统安装外壳(703)上；动力传动机构(707)安装在法兰连接机构内部，速度转换机构Ⅰ(711)、速度转换机构Ⅱ(713)、移动旋转机构Ⅰ(702)、移动旋转机构Ⅱ(708)均安装于系统安装外壳(703)内，磨头总机构Ⅰ(701)与磨头总机构Ⅱ(709)分别安装于系统安装外壳(703)两端部，动力推动机构Ⅰ(710)及动力推动机构Ⅱ(714)分别固定于系统安装盖(712)上；动力传动机构(707)分别连接速度转换机构Ⅰ(711)及速度转换机构Ⅱ(713)；速度转换机构Ⅰ(711)连接磨头总机构Ⅱ(709)，速度转换机构Ⅱ(713)连接磨头总机构Ⅰ(701)；动力推动机构Ⅰ(710)与移动旋转机构Ⅱ(708)连接，动力推动机构Ⅱ(714)与移动旋转机构Ⅰ(702)连接；移动旋转机构Ⅱ(708)与磨头总机构Ⅱ(709)固定连接且与速度转换机构Ⅰ(711)转动连接，移动旋转机构Ⅰ(702)与磨头总机构Ⅰ(701)固定连接且与速度转换机构Ⅱ(713)转动连接。


4.如权利要求3所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述动力传动机构(707)包括左牙嵌式离合器(70701)、左直齿轮(70705)、左输出传动轴(70706)、伺服电机(70710)、输入齿轮轴(70712)、右输出传动轴(70715)、右直齿轮(70717)以及右牙嵌式离合器(70721)；伺服电机(70710)通过联轴器(70711)连接输入齿轮轴(70712)，输入齿轮轴(70712)通过齿轮套同时与左直齿轮(70705)及右直齿轮(70717)啮合传动；左直齿轮(70705)与左输出传动轴(70706)键连接；右直齿轮(70717)与右输出传动轴(70715)键连接；左牙嵌式离合器(70701)上端与左输出传动轴(70706)固定连接，其下端与速度转换机构Ⅱ(713)的锥齿轮输入轴(71115)固定连接；右牙嵌式离合器(70721)上端与右输出传动轴(70715)固定连接，其下端与速度转换机构Ⅰ(711)的锥齿轮输入轴(71115)固定连接。


5.如权利要求3所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述速度转换机构Ⅰ(711)和速度转换机构Ⅱ(713)结构相同；速度转换机构Ⅰ(711)包括固定机座(71101)、速度转换轴(71105)、左锥齿轮(71108)、锥齿轮输入轴(71115)、右锥齿轮(71117)、空心轴(71120)、惰轮轴(71124)；固定机座(71101)固定于所述系统安装外壳(703)上，速度转换轴(71105)一端通过轴承与固定机座(71101)连接，空心轴(71120)同轴连接在速度转换轴(71105)外周且空心轴(71120)与速度转换轴(71105)之间设有滚针轴承，空心轴(71120)通过轴承与固定机座(71101)另一端连接；左锥齿轮(71108)与速度转换轴(71105)连接，右锥齿轮(71117)与空心轴(71120)连接；锥齿轮输入轴(71115)安装于固定机座(71101)内且其锥齿轮同时与左锥齿轮(71108)和右锥齿轮(71117)啮合传动，惰轮轴(71124)安装于固定机座(71101)内且其锥齿轮同时与左锥齿轮(71108)和右锥齿轮(71117)相啮合；锥齿轮输入轴(71115)与所述动力传动机构(707)的右牙嵌式离合器(70721)连接。


6.如权利要求3所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述动力推动机构Ⅰ(710)和动力推动机构Ⅱ(714)结构相同；动力推动机构Ⅰ(710)包括步进电机(71001)、左安装支撑座(71002)、连接柄(71008)、右安装支撑座(71010)、丝杆螺母(71015)、连接套筒(71014)以及丝杆(71017)；步进电机(71001)与左安装支撑座(71002)固定连接，左安装支撑座(71002)固定于所述系统安装盖(712)上，丝杆(71017)一端通过驱动联轴器与步进电机(71001)连接，丝杆(71017)另一端通过轴承安装在右安装支撑座(71010)上，右安装支撑座(71010)固定于所述系统安装盖(712)上；丝杆螺母(71015)与丝杆(71017)进行丝杆副...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀世军，孙仍权，赵继，贺秋伟，胡志清，代汉达，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22