CN105215808A - 基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床及加工方法 - Google Patents

基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床及加工方法，包括床身、工作台、工件定位夹具、磨头、滑台、滑台驱动装置、立柱、立柱驱动装置、砂轮修整装置以及工作台驱动装置；其中，工作台、立柱、立柱驱动装置以及工作台驱动装置设置在床身，砂轮修整装置设置在工作台上，工作台驱动装置用于通过工作台驱动砂轮修整装置沿床身的X轴方向移动；立柱驱动装置驱动立柱沿床身的Y轴方向移动；磨头通过滑台连接立柱，滑台驱动装置用于驱动磨头沿床身的Z轴方向移动；工件定位夹具用于待打磨角焊缝板件的定位与夹紧。本发明可以自适应完成多种类型工件的角焊缝打磨，有非常好的加工柔性。

Description

基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床及加工方法
技术领域
本发明涉及机械工程技术，具体地，涉及一种基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床及加工方法。
背景技术
带有角焊缝的板件广泛应用于各种机械结构与系统中，一般在焊接后，需要对焊点进行打磨，防止使用环境对角焊缝的影响，如使用过程中出现裂纹等问题，还必须保证焊缝的强度。而在板件角焊缝焊接方式方面目前仍以手工焊接为主，激光焊接等其他焊接方式为辅，不同操作人员的焊缝焊高变化大、焊缝轮廓变化大，对自动化进行角焊缝打磨带来了很大挑战。且现有角焊缝打磨的方式主要采用手工，不仅效率低下且污染环境，因此，需要提供一种更加高效柔性的板件角焊缝打磨方案。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床及加工方法。
根据本发明的一个方面提供的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床，包括床身、工作台、工件定位夹具、磨头、滑台、滑台驱动装置、立柱、立柱驱动装置、砂轮修整装置以及工作台驱动装置；
其中，所述工作台、所述立柱、所述立柱驱动装置以及所述工作台驱动装置设置在所述床身，所述砂轮修整装置设置在所述工作台上，所述工作台驱动装置用于通过所述工作台驱动所述砂轮修整装置沿所述床身的X轴方向移动；
所述立柱驱动装置驱动所述立柱沿所述床身的Y轴方向移动；所述磨头通过滑台连接所述立柱，所述滑台驱动装置用于驱动所述磨头沿所述床身的Z轴方向移动；所述工件定位夹具用于待打磨角焊缝板件的定位与夹紧。
优选地，还包括焊缝轮廓测量装置；
其中，所述焊缝轮廓测量装置设置在所述滑台，用于待打磨角焊缝板件的角焊缝以及两侧区域的轮廓扫描，并计算焊高、焊缝起点与终点、当前焊缝轮廓测量装置以及磨头相对待打磨角焊缝板件的位置。
优选地，还包括数控系统；
其中，所述数控系统电气连接所述滑台驱动装置、立柱驱动装置、工作台驱动装置、磨头以及砂轮修整装置；
所述数控系统用于根据焊高、焊缝起点与终点、当前焊缝轮廓测量装置以及磨头相对待打磨角焊缝板件的位置生成打磨路径并控制磨头和砂轮修整装置运动对待打磨角焊缝板件进行打磨。
优选地，所述磨头的回转轴线与滑台的移动方向之间的夹角为0至90度。
根据本发明的另一个方面提供的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床的加工方法，包括如下步骤：
步骤1：测量待打磨角焊缝板件的角焊缝的轮廓；
步骤2：对所述角焊缝进行焊缝特征提取，所述焊缝特征包括焊高、焊缝起点与终点、当前焊缝轮廓测量装置以及磨头相对待打磨角焊缝板件的位置；
步骤3：根据焊缝特征在数控系统中生成打磨路径；
步骤4：数控系统根据所述打磨路径控制磨头和砂轮修整装置移动进行角焊缝的打磨。
优选地，还包括如下步骤：
-重复步骤1至4进行打磨修正。
优选地，还包括如下步骤：
-打磨修正之后再次执行步骤1至2对角焊缝的打磨结果进行确认。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过焊缝轮廓测量装置来实现整条角焊缝以及两侧区域的轮廓扫描，并完成焊高计算、焊缝起点与终点计算、当前焊缝轮廓测量装置以及磨头相对工件的位置计算，之后通过数控系统控制完成角焊缝的高效精确打磨可以在保证焊缝强度条件下大幅度提高角焊缝打磨效率；
2、本发明可以自适应完成多种类型工件的角焊缝打磨，有非常好的加工柔性；
3、本发明中磨头回转轴线与滑台整体垂直移动方向有一定夹角，有利于角焊缝的磨削。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1、图2、图3共同示出了本发明的结构示意图。
图中：
1为床身；
2为工作台；
3为带有角焊缝的板件；
4为工件定位夹具；
5为磨头；
6为滑台；
7为滑台驱动装置；
8为立柱；
9为立柱驱动装置；
10为砂轮修整装置；
11为焊缝轮廓测量装置；
12为工作台驱动装置。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本实施例中，本发明提供的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床，包括床身1、工作台2、工件定位夹具4、磨头5、滑台6、滑台驱动装置7、立柱8、立柱驱动装置9、砂轮修整装置10以及工作台驱动装置12；
其中，所述工作台2、所述立柱8、所述立柱驱动装置9以及所述工作台驱动装置12设置在所述床身1，所述砂轮修整装置10设置在所述工作台2上，所述工作台驱动装置12用于通过所述工作台2驱动所述砂轮修整装置10沿所述床身1的X轴方向移动；
所述立柱驱动装置9驱动所述立柱8沿所述床身1的Y轴方向移动；所述磨头5通过滑台6连接所述立柱8，所述滑台驱动装置7用于驱动所述磨头5沿所述床身1的Z轴方向移动；所述工件定位夹具4用于待打磨角焊缝板件的定位与夹紧。
在本实施例中，X轴为床身1的水平方向，Y轴为床身1的竖直方向，Z轴为床身1的高度方向。
本发明提供的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床，还包括焊缝轮廓测量装置11；其中，所述焊缝轮廓测量装置11设置在所述滑台6，用于待打磨角焊缝板件的角焊缝以及两侧区域的轮廓扫描，并计算焊高、焊缝起点与终点、当前焊缝轮廓测量装置11以及磨头5相对待打磨角焊缝板件的位置。本发明提供的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床，还包括数控系统；其中，所述数控系统电气连接所述滑台驱动装置7、立柱驱动装置9、工作台驱动装置12、磨头5以及砂轮修整装置10；所述数控系统用于根据焊高、焊缝起点与终点、当前焊缝轮廓测量装置11以及磨头5相对待打磨角焊缝板件的位置生成打磨路径并控制磨头5和砂轮修整装置10运动对待打磨角焊缝板件进行打磨。
所述磨头5的回转轴线与滑台6的移动方向之间的夹角为0至90度。在本实施例中，所述磨头5的回转轴线与滑台6的移动方向之间的夹角为45度，以利于45°角焊缝的磨削。
当使用本发明提供的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床时，工作台驱动装置12带动工件定位夹具4与砂轮修整装置10完成横向移动；所述立柱8位于床身1上，并由立柱驱动装置9带动实现纵向移动；所述滑台6位于立柱8上，并由滑台驱动装置7带动实现垂直移动；所述工件定位夹具4实现带有角焊缝的板件定位与夹紧；所述砂轮修整装置10用于对待打磨角焊缝板件进行砂轮修整。通过砂轮修整装置10、所述立柱8、磨头5的相对移动，可以实现磨头5的精密修整。所述焊缝轮廓测量装置11用于实现整条角焊缝以及两侧区域的轮廓扫描，并完成焊高计算、焊缝起点与终点计算、当前焊缝轮廓测量装置11以及磨头5相对待打磨角焊缝板件的位置计算。数控系统根据焊高、焊接起点与终点位置、焊缝轮廓测量装置11以及磨头5相对工件的位置自动生成打磨路径，之后通过数控系统完成角焊缝的高效精确打磨。因此，该数控机床可以高效精确地对板件角焊缝进行打磨，并可以自适应完成多种类型工件的角焊缝打磨，有非常好的加工柔性。
本发明提供的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床的加工方法，包括如下步骤：
步骤1：测量待打磨角焊缝板件的角焊缝的轮廓；
步骤2：对所述角焊缝进行焊缝特征提取，所述焊缝特征包括焊高、焊缝起点与终点、当前焊缝轮廓测量装置以及磨头相对待打磨角焊缝板件的位置；具体为，通过工作台、立柱以及磨头的相对移动，实现角焊缝的轮廓测量、焊缝特征提取；
步骤3：根据焊缝特征在数控系统中生成打磨路径；
步骤4：数控系统根据所述打磨路径控制磨头5和砂轮修整装置10移动进行角焊缝的打磨。
本发明提供的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床的加工方法，还包括如下步骤：-重复步骤1至4进行打磨修正。本发明提供的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床的加工方法，还包括如下步骤：-打磨修正之后再次执行步骤1至2对角焊缝的打磨结果进行确认。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床，其特征在于，包括床身(1)、工作台(2)、工件定位夹具(4)、磨头(5)、滑台(6)、滑台驱动装置(7)、立柱(8)、立柱驱动装置(9)、砂轮修整装置(10)以及工作台驱动装置(12)；
其中，所述工作台(2)、所述立柱(8)、所述立柱驱动装置(9)以及所述工作台驱动装置(12)设置在所述床身(1)，所述砂轮修整装置(10)设置在所述工作台(2)上，所述工作台驱动装置(12)用于通过所述工作台(2)驱动所述砂轮修整装置(10)沿所述床身(1)的X轴方向移动；
所述立柱驱动装置(9)驱动所述立柱(8)沿所述床身(1)的Y轴方向移动；所述磨头(5)通过滑台(6)连接所述立柱(8)，所述滑台驱动装置(7)用于驱动所述磨头(5)沿所述床身(1)的Z轴方向移动；所述工件定位夹具(4)用于待打磨角焊缝板件的定位与夹紧。
2.根据权利要求1所述的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床，其特征在于，还包括焊缝轮廓测量装置(11)；
其中，所述焊缝轮廓测量装置(11)设置在所述滑台(6)，用于待打磨角焊缝板件的角焊缝以及两侧区域的轮廓扫描，并计算焊高、焊缝起点与终点、当前焊缝轮廓测量装置(11)以及磨头(5)相对待打磨角焊缝板件的位置。
3.根据权利要求2所述的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床，其特征在于，还包括数控系统；
其中，所述数控系统电气连接所述滑台驱动装置(7)、立柱驱动装置(9)、工作台驱动装置(12)、磨头(5)以及砂轮修整装置(10)；
所述数控系统用于根据焊高、焊缝起点与终点、当前焊缝轮廓测量装置(11)以及磨头(5)相对待打磨角焊缝板件的位置生成打磨路径并控制磨头(5)和砂轮修整装置(10)运动对待打磨角焊缝板件进行打磨。
4.根据权利要求1所述的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床，其特征在于，所述磨头(5)的回转轴线与滑台(6)的移动方向之间的夹角为0至90度。
5.一种基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：测量待打磨角焊缝板件的角焊缝的轮廓；
步骤2：对所述角焊缝进行焊缝特征提取，所述焊缝特征包括焊高、焊缝起点与终点、当前焊缝轮廓测量装置以及磨头相对待打磨角焊缝板件的位置；
步骤3：根据焊缝特征在数控系统中生成打磨路径；
步骤4：数控系统根据所述打磨路径控制磨头(5)和砂轮修整装置(10)移动进行角焊缝的打磨。
6.根据权利要求5所述的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床的加工方法，其特征在于，还包括如下步骤：
-重复步骤1至4进行打磨修正。
7.根据权利要求6所述的基于轮廓测量的板件角焊缝打磨数控机床的加工方法，其特征在于，还包括如下步骤：
-打磨修正之后再次执行步骤1至2对角焊缝的打磨结果进行确认。
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