一种集成原位测量的五轴超声纵扭铣削加工机床，属于机床技术领域。所述集成原位测量的五轴超声纵扭铣削加工机床，包括微量润滑系统、防护外壳以及设置于防护外壳内部的床身，床身设置有带动工件沿Y轴移动的Y轴直线进给系统以及带动主轴系统沿Z轴移动的Z轴直线进给系统，Y轴直线进给系统的顶部依次连接X轴直线进给系统和A轴旋转进给系统，A轴旋转进给系统设置有C轴旋转进给系统，C轴旋转进给系统的顶部放置工件，主轴系统与原位测量系统或超声纵扭铣削系统连接。所述集成原位测量的五轴超声纵扭铣削加工机床体积小、集成化程度高、精度高、能够实现难加工零部件的精密制造，能够有效改善难加工材料加工过程中的表面质量。有效改善难加工材料加工过程中的表面质量。有效改善难加工材料加工过程中的表面质量。
【技术实现步骤摘要】
一种集成原位测量的五轴超声纵扭铣削加工机床
[0001]本专利技术涉及机床
，特别涉及一种集成原位测量的五轴超声纵扭铣削加工机床。
技术介绍
[0002]随着航空航天领域的快速发展，人们对航空复杂薄壁件的加工质量及其服役性能的要求日益提高。钛铝合金、镍基高温合金、铼等金属材料在航空航天零件制造中的应用越来越广泛。现常采用铸造、精铣以及磨抛等多道工艺进行航空零部件制造，逐步发展出利用五轴数控机床进行复杂形状零部件加工的方式。为了进一步获得更好的加工表面质量，逐渐将超声振动辅助加工的方式引入到传统铣削加工之中，逐渐发展为基于工件振动方向的一维进给超声辅助铣削和二维椭圆振动辅助铣削。为了获取加工零件的形位精度来评估是否满足加工工艺的要求，现有技术常采用离线检测方法，往往需要将被测工件取出，检测完毕后再进行二次装夹。
[0003]目前，应用于航空航天领域零件的材料普遍难加工，且零件一般都具备复杂几何特征。常规的铸造、精铣以及磨抛等制造工艺由于其流程繁琐、效率低下、制造成本高、数字化程度低、环境污染严重的问题，已很难满足目前随航空航天领域发展而日益提高的制造要求。虽然已有多轴数控加工技术被应用于航空复杂零件制造领域，但是，针对小型数控五轴机床仍存在一些问题，其转台传动一般采用蜗轮蜗杆或带传动等传动方式，造成传动精度较低、传动累计误差较大的问题。专利CN103273329A中公开了一种五轴数控机床，由于其结构特点导致其在难加工材料的加工过程中出现刚性差、易受温度变化影响、难以保证形位精度等问题，很难满足复杂零件的超精密加工要求。
[0004]为了降低加工过程中的刀具磨损、切削热、切削力、抑制颤振并提高零件的加工质量，已将超声振动加工引用到零件加工过程中。目前，超声振动加工常采用在工件一端施加一维或二维超声振动的方式实现，但是，施加在工件方向的超声振动方式存在一定的缺陷，如专利CN104624463A中公开的一种二维超声振动平台，该平台受工件几何特征及重量的影响较大，随着加工过程的进行，材料的去除将使得该平台超声振动频率和振幅发生改变，从而影响加工质量。由于将超声振动施加于工件导致其在加工过程中需保证刀具法矢的固定，但在多轴加工中，刀具法矢往往是实时变化的，因此，将超声振动施加于工件的方式造成了加工设备的局限性，这种方式并不适用于多轴加工从而导致难以保证零件加工精度。
[0005]对加工零件的形位检测可以最大程度的保证其加工精度，并运用于后续的补偿加工中。但是，现有的零件形位检测多采用离线检测的方式，该方式需将工件拆下后送检，从而造成二次装夹产生定位误差，该误差将使得检测结果的可信度降低，并对后续的余量标定以及精密加工造成精度影响。
技术实现思路
[0006]为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种集成原位测量的五轴超声
纵扭铣削加工机床，其体积小、集成化程度高、精度高、能够实现难加工零部件的精密制造，能够保证难加工材料加工过程中机床的整体刚度，以此减小加工过程中由于机床变形导致的加工误差，能够有效改善难加工材料加工过程中的表面质量。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0008]一种集成原位测量的五轴超声纵扭铣削加工机床，包括防护外壳以及设置于防护外壳内部的床身，
[0009]所述床身设置有带动工件沿Y轴移动的Y轴直线进给系统以及带动主轴系统沿Z轴移动的Z轴直线进给系统；
[0010]所述Y轴直线进给系统的顶部依次连接X轴直线进给系统和A轴旋转进给系统，所述A轴旋转进给系统设置有C轴旋转进给系统，C轴旋转进给系统的顶部放置工件；
[0011]所述主轴系统与原位测量系统或超声纵扭铣削系统连接。
[0012]进一步的，所述Y轴直线进给系统、Z轴直线进给系统和X轴直线进给系统均采用滚珠丝杠结构。
[0013]进一步的，所述Y轴直线进给系统、X轴直线进给系统和Z轴直线进给系统均包括伺服电机以及与伺服电机连接的精密滚珠丝杠，所述精密滚珠丝杠外通过传动螺母套装有螺母座；所述Y轴直线进给系统的螺母座固定连接有用于安装X轴直线进给系统的Y轴滑鞍；所述X轴直线进给系统的螺母座固定连接有用于安装A轴旋转进给系统的X轴工作台；所述Z轴直线进给系统的螺母座固定连接有主轴系统。
[0014]优选的，所述Z轴直线进给系统通过立柱固设于所述床身，所述床身和立柱均采用树脂矿物复合材料，树脂矿物复合材料轻质量、热稳定性好、高阻尼、高耐磨，是一种绿色新型材料，对于机床在加工过程中的振动具有显著的抗振效果，很好的保证机床的加工精度。
[0015]优选的，所述床身设置有Y轴导轨冷却管路，用于对床身靠近Y轴滑鞍的导轨部分进行冷却；所述Y轴滑鞍设置有X轴导轨冷却管路，用于对Y轴滑鞍进行冷却。
[0016]进一步的，所述主轴系统包括主轴箱以及固定于所述主轴箱底部的电主轴，所述主轴箱上安装有Z轴导轨冷却管路，用于对主轴箱进行冷却。
[0017]进一步的，所述原位测量系统包括红外通讯测头和红外接收器，所述红外通讯测头与电主轴连接，所述红外接收器固定在防护外壳上，所述红外通讯测头位于红外接收器
‑
60
°
～60
°
的张角范围内。
[0018]进一步的，所述超声纵扭铣削系统包括超声振动刀柄、超声波发射架和超声电源，所述超声振动刀柄与电主轴连接，所述超声波发射架的一端固定在电主轴上，另一端套在超声振动刀柄的超声波接收端上，所述超声电源与超声波发射架电连接，通过超声波发射架，将超声电源产生的高频率电能基于无线传输的方式传递给超声振动刀柄。
[0019]进一步的，所述A轴旋转进给系统包括A轴伺服电机，所述A轴伺服电机的输出轴通过A轴谐波减速器与A轴摇篮的一端连接，所述A轴摇篮的另一端与右侧U型座转动连接，所述右侧U型座通过底板固定于所述X轴工作台的顶部。
[0020]进一步的，所述C轴旋转进给系统包括与所述A轴摇篮底部固接的C轴伺服电机，所述C轴伺服电机的输出轴通过C轴谐波减速器与法兰盘连接，所述法兰盘用于与工件连接。
[0021]进一步的，所述集成原位测量的五轴超声纵扭铣削加工机床还包括微量润滑系统，所述微量润滑系统上的喷嘴置于工件的待加工区域，本专利技术将微量润滑系统集成在机
床上，通过机床设定的程序可以实现在加工过程中某些特定的时间向工件喷射微量润滑液，通过程序控制喷射量和喷射时间，改善零件的加工质量和加工效率。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]1)本专利技术的体积小、集成化程度高、精度高，能够实现航空难加工材料零部件的精密制造。
[0024]2)本专利技术通过Y轴导轨冷却管路、X轴导轨冷却管路和Z轴导轨冷却管路在导轨内部实现冷却循环，以最快的速度实现导轨的快速降温，提高加工效率和加工精度，克服了机床在实际加工中由于导轨的热变形进而影响零件的加工精度的问题。
[0025]3)本专利技术的摇篮式转台采用谐波减速器实现零间隙传动，相较于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种集成原位测量的五轴超声纵扭铣削加工机床，包括防护外壳(1)以及设置于防护外壳(1)内部的床身(4)，其特征在于，所述床身(4)设置有带动工件沿Y轴移动的Y轴直线进给系统(6)以及带动主轴系统(8)沿Z轴移动的Z轴直线进给系统(7)；所述Y轴直线进给系统(6)的顶部依次连接X轴直线进给系统(5)和A轴旋转进给系统(3)，所述A轴旋转进给系统(3)设置有C轴旋转进给系统(2)，C轴旋转进给系统(2)的顶部放置工件；所述主轴系统(8)与原位测量系统(50)或超声振动系统(10)连接。2.根据权利要求1所述的一种集成原位测量的五轴超声纵扭铣削加工机床，其特征在于，所述Y轴直线进给系统(6)、Z轴直线进给系统(7)和X轴直线进给系统(5)均采用滚珠丝杠结构。3.根据权利要求2所述的一种集成原位测量的五轴超声纵扭铣削加工机床，其特征在于，所述Y轴直线进给系统(6)、X轴直线进给系统(5)和Z轴直线进给系统(7)均包括伺服电机以及与伺服电机连接的精密滚珠丝杠，所述精密滚珠丝杠外通过传动螺母套装有螺母座；所述Y轴直线进给系统(6)的螺母座固定连接有用于安装X轴直线进给系统(5)的Y轴滑鞍(37)；所述X轴直线进给系统(5)的螺母座固定连接有用于安装A轴旋转进给系统(3)的X轴工作台(30)；所述Z轴直线进给系统(7)的螺母座固定连接有主轴系统(8)。4.根据权利要求3所述的一种集成原位测量的五轴超声纵扭铣削加工机床，其特征在于，所述床身(4)设置有Y轴导轨冷却管路(59)；所述Y轴滑鞍(37)设置有X轴导轨冷却管路(60)。5.根据权利要求1
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3任意一项所述的一种集成原位测量的五轴超声纵扭铣削加工机床，其特征在于，所述主轴系统(8)包括主轴箱(49)以及固定于所述主轴箱(49)底部的电主轴(54)，所述主轴箱(49)上安装有Z轴导轨冷却管路(61)。6.根据权利要求5所述的一种集成原位测量...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝砚鹏，朱立达，任天禹，赵金泽，阎伯苓，郭牧暄，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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