CN102729102A - 一种六轴联动数控研磨机 - Google Patents

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胡欢朝
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Abstract

本发明公开了一种六轴联动数控研磨机，包括数字运算控制系统、机械运动控制系统、超声波高频振动系统、六轴联动工作平台和工作液循环系统，所述工作液循环系统和所述超声波高频振动系统设置在下半机壳内部，所述机械运动控制系统和所述六轴联动工作平台设置在上半机壳内部，所述数字运算控制系统设置在所述上半机壳的外部；所述数字运算控制系统连接所述机械运动控制系统，所述机械运动控制系统连接所述六轴联动工作平台。本发明在进行研磨抛光处理过程中不产生粉尘、不使用耗材、六轴联动精度高达0.02MM，一次性解决了传统工艺成本高、精度低、安全性差的问题。

Description

一种六轴联动数控研磨机
技术领域
本发明属于一种数控研磨机，具体涉及一种六轴联动数控研磨机。
背景技术
目前现有的数控研磨机，主要采用四轴或五轴机械手，抓持粘贴有砂纸、纱布的风动打磨机，根据工件形状、尺寸，利用数控系统编制机械手运动轨迹，同时风动打磨机高速旋转打磨、抛光金属件。
现有的数控研磨机可能存在以下的技术不足：
1、产生的粉尘、金属屑污染工作环境，伤害操作人员身体；
2、含镁金属粉尘易产生爆炸危险；
3、大量使用砂纸、纱布等耗材，成本高昂；
4、机械手精度公差为0.2MM，高精度零件无法适用。
发明内容
为了解决上述技术存在的不足，本发明提供了一种六轴联动数控研磨机，使用本专利技术进行研磨抛光处理，过程中不产生粉尘、不使用耗材、六轴联动精度高达0.02MM，一次性解决了传统工艺成本高、精度低、安全性差的问题。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种六轴联动数控研磨机，包括数字运算控制系统、机械运动控制系统、超声波高频振动系统、六轴联动工作平台和工作液循环系统，所述工作液循环系统和所述超声波高频振动系统设置在下半机壳内部，所述机械运动控制系统和所述六轴联动工作平台设置在上半机壳内部，所述数字运算控制系统设置在所述上半机壳的外部；所述数字运算控制系统连接所述机械运动控制系统，所述机械运动控制系统连接所述六轴联动工作平台。
进一步的，所述数字运算控制系统包括运算中心、显示区和全机线束，负责依待加工金属件外观形状、尺寸计算出机械运动轨迹，并生成数字信号传递给机械运动控制系统。
进一步的，所述机械运动控制系统包括信号转换区、伺服电机控制器、伺服电机和全机线束，负责依数字运算控制系统给出的运动轨迹控制全机六组伺服电机的工作状态。
进一步的，所述超声波高频振动系统包括超声波发生器、能量转换器和振动工作头，所述超声波发生器按预设频率发生信号，经过所述能量转换器传导至所述振动工作头，所述振动工作头依信号产生每秒25000-35000次高频振动。
进一步的，六轴联动工作平台包括X往复运动轴、Y往复运动轴、Z往复运动轴和A旋转轴、B旋转轴、C旋转轴，所述X、Y、Z三条往复运动轴和所述A、B、C三条旋转轴与伺服电机连接，在所述伺服电机的控制带动下，X轴作左右方向往复运动、Y轴作前后方向往复运动、Z轴作上下方向往复运动、A轴沿轴心作360°旋转、B轴沿轴心作180°翻转、C轴托住产品治具作360°旋转，六轴联动完成复杂金属曲面的轨迹模仿。
进一步的，工作液循环系统包括喷淋、回收、存储三个部分，主要作用是为超声波振动工作头与金属件接触面降温。
本发明的原理是；
数字运算控制系统根据待加工产品的形状、尺寸计算出机械运动轨迹，机械控制系统根据计算结果控制六组伺服电机带动X/Y/Z轴作往复运动、A/B/C轴作旋转运动，六轴联动携带超声波振动工作头沿工件表面运动，利用金属常温状态下的冷塑特性，在一定压力下，工作头与工件表面振动接触，以一定的进给速度通过工件表面，使其产生塑性流动，其结果是将工件表面原有的微观波峰熨平，使其填入波谷，从而达到降低工件表面粗糙度，提高工件表面硬度、耐腐蚀性和提高工件疲劳寿命的目的。工作过程中，工作液循环系统对工作头于工件振动接触的部位进行喷淋降温，防止工件因高频振动而产生高温导致变形。
本发明的有益效果是：
1、应用范围更广：六轴联动机构能准确模仿复杂工件曲面，完成目前五轴机械手无法完成的复杂轨迹；
2、精度高：本案机械精度高达0.02MM，较目前五轴机械手0.2MM精度提高十倍；
3、操作简便：整个加工过程一键完成，由数控系统计算控制，精确高效；
4、降低成本：传统打磨工艺平均每五分钟更换砂纸砂布一次，耗资巨费，本工艺加工过程中不使用耗材，大大降低生产成本；
5、安全环保：传统打磨工艺无可避免的产生大量粉尘，伤害操作人员身体，含镁金属粉更是易燃易爆极度危险，本机械加工过程中不产生任何废弃物，能有效优化工作环境，避免安全事故。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明六轴联动工作平台的X、Y、Z往复运动轴结构示意图；
图3为本发明六轴联动工作平台的A、B旋转轴结构示意图；
图4为本发明六轴联动工作平台的C旋转轴结构示意图。
图中标号说明：1、数字运算控制系统，2、机械运动控制系统，3、超声波高频振动系统，4、六轴联动工作平台，5、工作液循环系统，6、X往复运动轴，7、Y往复运动轴，8、Z往复运动轴，9、A旋转轴，10、B旋转轴，11、C旋转轴。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参见图1所示，一种六轴联动数控研磨机，包括数字运算控制系统1、机械运动控制系统2、超声波高频振动系统3、六轴联动工作平台4和工作液循环系统5，所述工作液循环系统5和所述超声波高频振动系统3设置在下半机壳内部，所述机械运动控制系统2和所述六轴联动工作平台4设置在上半机壳内部，所述数字运算控制系统1设置在所述上半机壳的外部；所述数字运算控制系统1连接所述机械运动控制系统2，所述机械运动控制系统2连接所述六轴联动工作平台4。
进一步的，所述数字运算控制系统1包括运算中心、显示区和全机线束，负责依待加工金属件外观形状、尺寸计算出机械运动轨迹，并生成数字信号传递给机械运动控制系统。
进一步的，所述机械运动控制系统2包括信号转换区、伺服电机控制器、伺服电机和全机线束，负责依数字运算控制系统给出的运动轨迹控制全机六组伺服电机的工作状态。
进一步的，所述超声波高频振动系统3包括超声波发生器、能量转换器和振动工作头，所述超声波发生器按预设频率发生信号，经过所述能量转换器传导至所述振动工作头，所述振动工作头依信号产生每秒25000-35000次高频振动。
参见图2、图3、图4所示，进一步的，六轴联动工作平台4包括X往复运动轴6、Y往复运动轴7、Z往复运动轴8和A旋转轴9、B旋转轴10、C旋转轴11，所述X、Y、Z三条往复运动轴和所述A、B、C三条旋转轴与伺服电机连接，在所述伺服电机的控制带动下，X轴作左右方向往复运动、Y轴作前后方向往复运动、Z轴作上下方向往复运动、A轴沿轴心作360°旋转、B轴沿轴心作180°翻转、C轴托住产品治具作360°旋转，六轴联动完成复杂金属曲面的轨迹模仿。
进一步的，工作液循环系统5包括喷淋、回收、存储三个部分，主要作用是为超声波振动工作头与金属件接触面降温。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种六轴联动数控研磨机，其特征在于：包括数字运算控制系统(1)、机械运动控制系统(2)、超声波高频振动系统(3)、六轴联动工作平台(4)和工作液循环系统(5)，所述工作液循环系统(5)和所述超声波高频振动系统(3)设置在下半机壳内部，所述机械运动控制系统(2)和所述六轴联动工作平台(4)设置在上半机壳内部，所述数字运算控制系统(1)设置在所述上半机壳的外部；所述数字运算控制系统(1)连接所述机械运动控制系统(2)，所述机械运动控制系统(2)连接所述六轴联动工作平台(4)。
2.根据权利要求1所述的六轴联动数控研磨机，其特征在于：所述数字运算控制系统(1)包括运算中心、显示区和全机线束。
3.根据权利要求1所述的六轴联动数控研磨机，其特征在于：所述机械运动控制系统(2)包括信号转换区、伺服电机控制器、伺服电机和全机线束。
4.根据权利要求1所述的六轴联动数控研磨机，其特征在于：所述超声波高频振动系统(3)包括超声波发生器、能量转换器和振动工作头，所述超声波发生器连接所述能量转换器，所述能量转换器连接所述振动工作头。
5.根据权利要求1所述的六轴联动数控研磨机，其特征在于：六轴联动工作平台(4)包括X往复运动轴(6)、Y往复运动轴(7)、Z往复运动轴(8)和A旋转轴(9)、B旋转轴(10)、C旋转轴(11)，所述X、Y、Z三条往复运动轴和所述A、B、C三条旋转轴与伺服电机连接，所述X、Y、Z三条往复运动轴和所述A、B、C三条旋转轴携带所述振动工作头运动。
6.根据权利要求1所述的六轴联动数控研磨机，其特征在于：所述工作液循环系统(5)包括喷淋、回收、存储三个部分，所述工作液循环系统(5)对准所述振动工作头。
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