基于协同控制的整体叶盘粗精一体加工机床及加工方法技术

本发明专利技术涉及一种基于协同控制的整体叶盘粗精一体加工机床，包括加工机床，加工机床的机床Y轴导轨上设置有旋转工作台C，所述的旋转工作台C上安装有支撑底座，支撑底座上设置有旋转工作台A，整体叶盘通过叶盘夹具安装在旋转工作台A上；所述的加工机床的另一侧面向整体叶盘安装有工业机器臂，还提供了机床加工整体叶盘的方法；本发明专利技术通过两个机构的协同工作，完成整体叶盘的粗精一体加工，提供的装置在不改变整体叶盘安装位置的情况下，将整体叶盘加工专用机床的粗加工功能转移到价格相对低廉的工业机器臂上，从而可有效降低粗加工对机床主轴和丝杠导轨的磨损，有利于节约成本，达到了延长机床使用寿命的目的，保证了整体叶盘的加工质量和效率。盘的加工质量和效率。盘的加工质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
基于协同控制的整体叶盘粗精一体加工机床及加工方法


[0001]本专利技术涉及一种整体叶盘加工装备及加工方法，尤其涉及一种粗精一体加工整体叶盘的装置及该装置的加工方法。

技术介绍

[0002]目前，整体叶盘主要使用整体叶盘加工专用机床完成加工。该机床主要采用粗精一体加工，因为粗加工切削力大，所以容易导致机床主轴、导轨和丝杠的过度磨损，从而过早导致机床加工精度和使用寿命下降，为了提高机床使用寿命，并保证整体叶盘的加工精度和加工效率，亟需改进现有机床结构或加工工艺方法。且叶盘专用加工机床价格昂贵，提高叶盘专用机床的使用寿命对于降低企业经营成本、提高经济效益具有重大意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于避免现有技术的不足提供一种既能保证整体叶盘加工质量和效率，又能提高整体叶盘加工专用机床使用寿命的整体叶盘粗精一体加工机床及加工方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种基于协同控制的整体叶盘粗精一体加工机床，包括加工机床，加工机床的机床Y轴导轨上设置有旋转工作台C，所述的旋转工作台C上安装有支撑底座，支撑底座上设置有旋转工作台A，整体叶盘通过叶盘夹具安装在旋转工作台A上；在所述的加工机床上对应整体叶盘安装有机床主轴，机床主轴的轴线与所述机床Y轴导轨的轴线平行，所述的机床主轴通过机床X和Z轴向位移装置安装在加工机床一侧的支撑框架上，所述的加工机床的另一侧面向整体叶盘安装有工业机器臂；
[0005]所述的工业机器臂的末端臂上安装有电主轴，电主轴上设置有加工刀具，用于对整体叶盘的毛坯进行开槽粗加工，所述的机床主轴上安装有机床加工刀具，用于对整体叶盘进行精加工；
[0006]所述的加工机床和工业机器臂与数控系统电连接，数控系统用于输入控制数控程序并分别控制所述旋转工作台C和旋转工作台A的旋转运动、所述旋转工作台C的机床Y轴向运动、所述机床主轴的X和Z的轴向运动以及工业机器臂驱动电主轴的加工运动，实现整体叶盘的五坐标联动加工和工业机器臂的协同加工。
[0007]进一步的，所述的旋转工作台C通过其底部的第一滑槽在所述的机床Y轴导轨上配合滑动，所述的旋转工作台C与所述支撑框架之间设有用于驱动旋转工作台C在所述机床Y轴导轨上沿机床Y轴向运动的第一滚珠丝杠，驱动第一滚珠丝杠的伺服电机设置在所述的加工机床的床身内；用于驱动旋转工作台C旋转的伺服电机设置在旋转工作台C内部，所述旋转工作台C的旋转轴线与所述的机床Y轴导轨的轴线垂直设置；
[0008]所述的伺服电机均与所述的数控系统电连接，数控系统通过控制伺服电机的启停从而使旋转工作台C带动所述整体叶盘旋转和旋转工作台C在机床Y轴向的运动。
[0009]进一步的，所述旋转工作台C的旋转轴线与所述机床Y轴导轨的轴线垂直设置。
[0010]进一步的，所述的整体叶盘通过叶盘夹具同轴安装在旋转工作台A上；在所述旋转工作台A的旋转工作面周向且均布设有至少3个快换工装定位孔，快换工装定位孔用于对整体叶盘的叶盘夹具进行固定和定位。
[0011]进一步的，所述的机床X和Z轴向位移装置包括：
[0012]用于带动所述机床主轴沿机床X轴运动加工的主轴导轨基座，在所述的框架上设有机床X轴导轨，在主轴导轨基座上对应机床X轴导轨设有第二滑槽，主轴导轨基座通过机床X轴导轨和第二滑槽配合滑动设置在框架上，用于驱动所述主轴导轨基座在机床X轴导轨滑动的滚珠丝杠和伺服电机设置在所述的加工机床的床身内，实现了所述机床主轴在机床X向的加工运动；
[0013]还包括用于带动机床主轴沿机床Z轴运动加工的主轴基座，在所述的主轴导轨基座上设有一对机床Z轴导轨，在主轴基座上对应机床Z轴导轨设有一对第三滑槽，主轴基座通过机床Z轴导轨和第三滑槽配合滑动设置在框架上，用于驱动所述主轴基座在机床Z轴滑槽滑动的第二滚珠丝杠设置在机床Z轴导轨之间的框架通道内，所述第二滚珠丝杠的两端部和伺服电机设置在所述的主轴导轨基座内，实现了所述机床主轴在机床Z向的加工运动；
[0014]所述的伺服电机均与所述的机床数控系统连接，所述的机床数控系统用于输入数控程序并分别控制所述的伺服电机，从而实现所述机床主轴的机床X、Z轴方向的加工运动。
[0015]进一步的，所述的工业机器臂为六自由度机器臂，包括安装在工作面上的底座，及在底座上设有的至少一个可绕底座旋转的活动关节臂，所述的电主轴安装在活动臂端部。
[0016]进一步的，所述的活动臂包括两个，所述底座通过第一活动关节臂与第二活动关节臂的一端连接，两活动关节臂之间通过万向节连接，所述的电主轴安装在所述第二活动关节臂的另一端端部。
[0017]进一步的，所述的机床Y轴导轨设置在所述加工机床的倾斜安装面上，所述的机床Y轴导轨的运动轴线与水平线倾斜角度为α，α为30度～45度，用于机床主轴上的机床加工刀具以及工业机器臂末端的刀具伸入叶盘加工通道内部，实现对叶盘复杂曲面的加工，降低复杂曲面的铣削难度。
[0018]本专利技术还提供一种基于协同控制的整体叶盘粗精一体加工机床的加工方法，包括：
[0019]粗加工时，将整体叶盘的毛坯件和叶盘夹具通过快换工装定位孔装夹在旋转工作台A上，由所述的机床数控系统根据输入的加工程序控制启动所述的加工机床和工业机器臂；
[0020]首先，使用工业机器臂末端的加工刀具对整体叶盘进行盘铣、插铣或快速铣的粗加工；整体叶盘的加工位置通过加工机床上的旋转工作台C和旋转工作台A的旋转运动以及旋转工作台C在机床Y轴方向运动进行整体叶盘的位姿调整，使得整体叶盘的被加工位置面向工业机器臂，位姿调整后，所述整体叶盘的需加工部位面向工业机器臂，工业机器臂独立完成开槽粗加工的刀具运动；
[0021]其次，在整体叶盘位置调整的同时，由机床数控系统实时跟踪、反馈并及时发送和调整指令，从而控制工业机器臂的第一活动关节臂及第二活动关节臂完成位姿变换，使工业机器臂针对整体叶盘需要加工的位置进行加工，依此循环往复，从而完成对整体叶盘毛坯件的粗铣；
[0022]精加工时，由机床数控系统根据加工程序结束指令控制工业机器臂关闭，并保持加工机床开启，使所述加工主轴上的机床加工刀具工作，在加工过程中，所述整体叶盘的加工位置通过加工机床上的旋转工作台C和旋转工作台A的旋转运动以及旋转工作台C在机床Y轴方向运动进行调整；所述的机床加工刀具通过所述的机床X轴和Z轴向的运动进行加工位置的调整，从而配合完成整体叶盘不同位置的精加工。
[0023]进一步的，所述机床数控系统根据粗精一体加工工艺方法进行加工，即所述工业机器臂粗加工一个所述整体叶盘的叶片通道后，立即启动加工机床对整体叶盘叶片型面进行精加工，然后，再启动工业机器臂粗加工另一个整体叶盘的叶片通道，依次类推完成整体叶盘不同位置的精加工。
[0024]本专利技术的有益效果是：在本专利技术提供方案中，待加工的整体叶盘安装在机床旋转工作台上，工业机器臂前部安装加工刀具，通过协调控制机床工作台和工业机器臂的运动坐标，可实现整体叶盘的开槽粗加工，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于协同控制的整体叶盘粗精一体加工机床，其特征在于，包括加工机床(1)，加工机床(1)的机床Y轴导轨(12)上设置有旋转工作台C(9)，所述的旋转工作台C(9)上安装有支撑底座(3)，支撑底座(3)上设置有旋转工作台A(4)，整体叶盘(19)通过叶盘夹具安装在旋转工作台A(4)上；在所述的加工机床(1)上对应整体叶盘(19)安装有机床主轴(10)，机床主轴(10)的轴线与所述机床Y轴导轨(12)的轴线平行，所述的机床主轴(10)通过机床X和Z轴向位移装置安装在加工机床(1)一侧的支撑框架(11)上，所述的加工机床(1)的另一侧面向整体叶盘(19)安装有工业机器臂(5)；所述的工业机器臂(5)的末端臂上安装有电主轴，电主轴上设置有加工刀具(20)，用于对整体叶盘(19)的毛坯进行开槽粗加工，所述的机床主轴(10)上安装有机床加工刀具(2)，用于对整体叶盘(19)进行精加工；所述的加工机床(1)和工业机器臂(5)与数控系统(15)电连接，数控系统(15)用于输入控制数控程序并分别控制所述旋转工作台C(9)和旋转工作台A(4)的旋转运动、所述旋转工作台C(9)的机床Y轴向运动、所述机床主轴(10)的X和Z的轴向运动以及工业机器臂(5)驱动电主轴的加工运动，实现整体叶盘的五坐标联动加工和工业机器臂的协同加工。2.如权利要求1所述的基于协同控制的整体叶盘粗精一体加工机床，其特征在于，所述的旋转工作台C(9)通过其底部的第一滑槽(61)在所述的机床Y轴导轨(12)上配合滑动，所述的旋转工作台C(9)与所述支撑框架(11)之间设有用于驱动旋转工作台C(9)在所述机床Y轴导轨(12)上沿机床Y轴向运动的第一滚珠丝杠(21)，驱动第一滚珠丝杠(21)的伺服电机设置在所述的加工机床(1)的床身内；用于驱动旋转工作台C(9)旋转的伺服电机设置在旋转工作台C(9)内部，所述旋转工作台C(9)的旋转轴线与所述的机床Y轴导轨(12)的轴线垂直设置；所述的伺服电机均与所述的数控系统(15)电连接，数控系统(15)通过控制伺服电机的启停从而使旋转工作台C(9)带动所述整体叶盘(19)旋转和旋转工作台C(9)在机床Y轴向的运动。3.如权利要求2所述的基于协同控制的整体叶盘粗精一体加工机床，其特征在于，所述旋转工作台C(9)的旋转轴线与所述机床Y轴导轨(12)的轴线垂直设置。4.如权利要求1所述的基于协同控制的整体叶盘粗精一体加工机床，其特征在于，所述的整体叶盘(19)通过叶盘夹具同轴安装在旋转工作台A(4)上；在所述旋转工作台A的旋转工作面(41)周向且均布设有至少3个快换工装定位孔(16)，快换工装定位孔(16)用于对整体叶盘(19)的叶盘夹具进行固定和定位。5.如权利要求1所述的基于协同控制的整体叶盘粗精一体加工机床，其特征在于，所述的机床X和Z轴向位移装置包括：用于带动所述机床主轴(10)沿机床X轴运动加工的主轴导轨基座(8)，在所述的框架(11)上设有机床X轴导轨(17)，在主轴导轨基座(8)上对应机床X轴导轨(17)设有第二滑槽(62)，主轴导轨基座(8)通过机床X轴导轨(17)和第二滑槽(62)配合滑动设置在框架(11)上，用于驱动所述主轴导轨基座(8)在机床X轴导轨(17)滑动的滚珠丝杠和伺服电机设置在所述的加工机床(1)的床身内，实现了所述机床主轴(10)在机床X向的加工运动；还包括用于带动机床主轴(10)沿机床Z轴运动加工的主轴基座(18)，在所述的主轴导轨基座(8)上设有一对机床Z轴导轨(14)，在主轴基座(18)上对应机床Z轴导轨(14)设有一
对第三滑槽，主轴基座(18)通过机床Z轴导轨(14)和第三滑槽配合滑动设置在框架(11)上，用于驱动所述主轴基座(18)在机床Z轴滑槽(14)滑动的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：单晨伟，张猛猛，任军学，袁润，贾方超，张孟华，夏子文，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：