CN111604718A - 一种用于圆角圆鼻铣刀的加工方法及其七轴磨床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于圆角圆鼻铣刀的加工方法，通过输出轴底部架设的旋转轴控制其旋转切割铣刀端面的多个侧面成型圆角，该方法仅需要加工主轴转动切割和输出轴底部旋转联动即可加工圆角，本发明还公开了加工铣刀圆角面的七轴磨床，磨床中的伺服控制器通过控制五个移动轨道、加工主轴、输出轴及其底部旋转轴；采用本技术方案，仅用两轴联动加工铣刀端面成圆角，克服了原先必须四轴或五轴联动才可以加工圆角的技术偏见，以节约生产成本，提高生产效率。

Description

一种用于圆角圆鼻铣刀的加工方法及其七轴磨床
技术领域
本发明属于数控磨床领域，更具体地说，本发明涉及一种用于圆角圆鼻铣刀的加工方法及其七轴磨床。
背景技术
数控磨床加工铣刀是目前常见的加工手段，圆鼻铣刀的圆角加工是一个较大的难点，现有技术中，通常设置成加工主轴移动而夹持工件的输出轴不动，这种方式存在的缺点至少有两点：其一，加工主轴的重量比较大，配合转动的电机负载较大，耗电而且使用寿命短，损耗较快；其二，这种设置方式至少需要四个轴同时联动(其中有主轴、主轴绕垂线旋转、主轴输出端旋转和输出轴旋转)，才可以加工圆角，非常繁琐和复杂；不仅如此，这种方式还存在另一个问题，由于加工主轴的繁琐加工程序，必然不能考虑到刀刃的切割点变换，因此在刀刃的厚度面消耗是非常不均匀的，需要经常更换刀刃。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种仅需要两轴联动的用于铣刀的圆角加工系统法及其七轴磨床，并且主轴的刀刃消耗速度一致。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于圆角圆鼻铣刀的加工方法，该加工方法是通过数控磨床设置加工，数控磨床中具有用于切割待加工铣刀的加工主轴和夹持并转动待加工铣刀的输出轴，将输出轴的旋转轴线定义为x轴、加工主轴的旋转轴线定义为y 轴以及与地面的垂直线定义为z轴，且加工主轴设置有沿y轴移动的第一轨道和设置在第一轨道移动平台上的第二轨道，且第二轨道沿z轴方向控制加工主轴移动，该输出轴在底部旋转轴的与数控磨床底座之间还设置有沿x 轴移动的第三轨道，所述输出轴底部设置有绕其z轴旋转的底部旋转轴，并且输出轴和底部旋转轴之间设置有平行于所述x轴方向移动的第四轨道以及输出轴底部和底部旋转轴之间还设置有沿其y轴移动的第五轨道，输出轴在加工所述铣刀圆角步骤时，输出轴通过底部旋转轴绕圆角的圆心旋转切割铣刀的尖角以形成圆角，且通过输出轴自转切换铣刀的另一侧尖角于输出主轴的加工位，该输出轴通过第五轨道定位另一侧圆角圆心。
本发明公开了一种用于圆角圆鼻铣刀的加工方法，还包括以下步骤：
S1、所述输出轴夹持待加工铣刀通过第三轨道和第四轨道沿x轴移动至加工位置，同时所述加工主轴通过第一轨道和第二轨道移动到对应输出轴的加工位置，并且通过加工主轴和输出轴旋转切割铣刀端面加工凹槽；
S2、完成S1步骤中的凹槽加工之后，所述输出轴通过所述第五轨道移动至其尖角与所述加工主轴相对接，且以铣刀的该圆角圆心为第一圆心通过所述底部旋转轴输出扭矩转动，以扫掠切割铣刀尖角90度形成圆角侧端面；
S3、所述输出轴通过其自转切换铣刀两侧的尖角于加工主轴的对接点，在该自转过程中输出轴通过第五轨道移动将另一侧圆角的第二圆心定位于旋转中心，重复S2步骤中的铣刀扫掠切割铣刀尖角。
本发明公开了一种用于圆角圆鼻铣刀的加工方法，所述S2步骤和S3步骤的圆角加工时，所述加工主轴通过第一轨道沿y轴往复移动，且移动范围与加工主轴的刀刃的厚度相等。
本发明公开了一种用于圆角圆鼻铣刀加工的七轴磨床，包括用于控制磨床内加工主轴和输出轴空间内移动和运转的伺服控制系统，伺服控制系统设置有多个信号输出端，其中，磨床内的所述第一轨道、第二轨道、第三轨道、第四轨道、第五轨道及底部旋转轴均连接于该伺服控制系统并接受系统输出的控制信号，并且加工主轴和加工轴均与控制系统的信号输出端相连。
本发明公开了一种用于圆角圆鼻铣刀加工的七轴磨床，所述伺服控制系统包括伺服控制器和八个伺服驱动器，伺服控制器分别通过每个伺服驱动器与第一轨道、第二轨道、第三轨道、第四轨道、第五轨道、加工主轴、输出轴及底部旋转轴中设有的伺服电机相连接，且伺服控制器通过伺服驱动器控制对应的伺服电机旋转以驱动磨床运转，伺服控制器和六个伺服驱动器均置于磨床中具有的控制柜中。
本发明公开了一种用于圆角圆鼻铣刀加工的七轴磨床，所述数控磨床的输出轴对应的输出端通过控制系统控制其旋转轴心与所述工件的加工圆角圆心设置成同一轴心点。
本发明公开了一种用于圆角圆鼻铣刀加工的七轴磨床，所述底部旋转轴与第五轨道架设在所述第三轨道的输出端顶面和所述第四轨道底部之间，该第五轨道至于底部旋转轴的顶部，输出轴通过第四轨道架设在第五轨道顶部的输出端，底部旋转轴包括置于输出轴底部的箱体，箱体内设置有控制输出轴旋转的伺服电机，且该伺服电机连接于伺服控制系统并接收伺服控制系统输出的转动信号。
采用本技术方案，通过数控磨床的输出轴底部的转动配合加工主轴切割，使得加工铣刀的圆角仅需要输出轴底部的转动轴和其本身轴自转即可完成圆角切割加工，克服了原先必须四轴或五轴联动才可以加工圆角的技术偏见，并且由于输出轴的质量较低，因此转动的损耗也相对较少，利于设备的使用和维护，不仅如此，本案的加工主轴往复移动配合切割过程，使得刀刃在切割过程中损耗均匀，因此加工的铣刀圆角也相对比较平滑，符合市场对于产品的精度需求，提高加工精度。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明中加工方法的流程图；
图2为本发明中七轴磨床的结构示意图；
图3为本发明的七轴磨床的输出轴的正视图；
图3-1为图2中A-A的剖视图；
图4为本发明中圆鼻铣刀及其圆心的示意图；
图5为本发明中输出轴未定位前的状态；
图6为本发明中输出轴通过第五规定移动后的形态。
图中标记为：1、输出轴；2、加工主轴；3、底部旋转轴；4、第三轨道； 5、第一轨道；6、第二轨道；7、伺服电机；8、转轴；9、第四轨道；10、刀刃；11、第五轨道；12、第一圆心；13、第二圆心。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
图2为本发明中七轴磨床的结构示意图，本案公开的一种用于圆角圆鼻铣刀的加工方法，该加工方法是通过数控磨床设置加工，数控磨床中具有用于切割待加工铣刀的加工主轴2和夹持并转动待加工铣刀的输出轴1，将输出轴1的旋转轴线定义为x轴、加工主轴2的旋转轴线定义为y轴以及与地面的垂直线定义为z轴，且加工主轴2设置有沿y轴移动的第一轨道5和设置在第一轨道5移动平台上的第二轨6道，且第二轨道6沿z轴方向控制加工主轴移动，该输出轴1在底部旋转轴3的与数控磨床底座之间还设置有沿x 轴移动的第三轨道4，输出轴1底部设置有绕其z轴旋转的底部旋转轴3，并且输出轴1和底部旋转轴3之间设置有平行于所述x轴方向移动的第四轨道9以及输出轴1底部和底部旋转轴3之间还设置有沿其y轴移动的第五轨道11，输出轴1在加工铣刀圆角步骤时，输出轴1通过底部旋转轴3绕圆角的圆心旋转切割铣刀的尖角以形成圆角，且通过输出轴自转切换铣刀的另一侧尖角于输出主轴的加工位，该输出轴通过第五轨道11定位另一侧圆角圆心。
图1为本发明中加工方法的流程图，如图所示的加工方法还包括以下步骤：
S1、所述输出轴夹持待加工铣刀通过第三轨道和第四轨道沿x轴移动至加工位置，同时所述加工主轴通过第一轨道和第二轨道移动到对应输出轴的加工位置，并且通过加工主轴和输出轴旋转切割铣刀端面加工凹槽；
S2、完成S1步骤中的凹槽加工之后，所述输出轴通过所述第五轨道移动至其尖角与所述加工主轴相对接，且以铣刀的该圆角圆心为第一圆心通过所述底部旋转轴输出扭矩转动，以扫掠切割铣刀尖角90度形成圆角侧端面；
S3、所述输出轴通过其自转切换铣刀两侧的尖角于加工主轴的对接点，在该自转过程中输出轴通过第五轨道移动将另一侧圆角的第二圆心定位于旋转中心，重复S2步骤中的铣刀扫掠切割铣刀尖角。
该S3步骤可以理解为输出轴以圆角的圆心为轴心旋转，让加工主轴可以切割刀铣刀端面的侧面，那么再配合加工主轴本身的旋转，即可多次切割铣刀端面的侧面，以最终形成铣刀端面成圆角，这个加工过程实质上仅两轴联动(即底部旋转轴和加工主轴)，克服原先的四轴或五轴联动的技术偏见，这个加工过程可以是加工主轴在其第四轨道上进行配合移动的，也就是开放少量的旋转半径作为运动的释放点，这样操作就需要多一个轴在加工圆角时与其他轴进行联动，可以通过多次调试，避开第四轴与其联动加工圆角。
在上述中的S2步骤和S3步骤的圆角加工时，加工主轴通过第一轨道沿y 轴往复移动，且移动范围与加工主轴的刀刃的厚度相等，这个过程是为了使得圆角加工过程刀口的损耗相对一致，加工主轴的移动频率与输出端的转动频率相对应，正常情况下刀刃宽度一般在2mm～6mm范围，而加工主轴的往复移动幅度是小于刀刃的值的，因此可以使得刀刃的损耗相对比较均匀，这样的切削精度会更高，圆角的面轮廓度也会更加符合公差要求。
本案中用于控制磨床内加工主轴和输出轴空间内移动和运转的伺服控制系统，伺服控制系统设置有多个信号输出端，其中，磨床内的所述第一轨道、第二轨道、第三轨道、第四轨道及底部旋转轴均连接于该伺服控制系统并接受系统输出的控制信号，并且加工主轴和加工轴均与控制系统的信号输出端相连；伺服控制系统包括伺服控制器和七个伺服驱动器，伺服控制器分别通过每个伺服驱动器与第一轨道、第二轨道、第三轨道、第四轨道、第五轨道、加工主轴、输出轴及底部旋转轴中设有的伺服电机相连接，且伺服控制器通过伺服驱动器控制对应的伺服电机旋转以驱动磨床运转，伺服控制器和七个伺服驱动器均置于磨床中具有的控制柜中，数控磨床的输出轴对应的输出端通过控制系统控制其旋转轴心与工件的加工圆角圆心设置成同一轴心点。
图5为本发明中输出轴未定位前的状态，图6为本发明中输出轴通过第五规定移动后的形态；如图所示的第五轨道将输出轴移动到相应的加工位置，再通过转轴旋转和加工主轴配合加工圆角，加工完成一个圆角之后，输出轴转动180度将另一个圆角切换至加工位，重复加工圆角。
本案的数控磨床的输出轴对应的输出端通过控制系统控制其旋转轴心与所述工件的加工圆角球心设置成同一轴心点，底部旋转轴架设在所述第三轨道的输出端顶面和所述第四轨道底部之间，底部旋转轴包括置于输出轴底部的箱体，箱体内设置有控制输出轴旋转的伺服电机，且该伺服电机连接于伺服控制系统并接收伺服控制系统输出的转动信号。
图2为本发明中七轴磨床的结构示意图，图3为本发明的七轴磨床的输出轴的正视图，图3-1为图2中A-A的剖视图，数控磨床中具有的加工主轴2 可沿其刀口进给方向轴向移动(即为主轴的轴线方向，也就是平面的y轴)，数控磨床中设置的控制系统控制磨床内的加工主轴和夹持工件的输出轴1的多个自由度，数控磨床的输出轴1底部设置有以垂直于地面的轴线为圆心的转动自由度，且该输出轴1通过其底部旋转轴3(旋转自由度)配合加工主轴联动2以加工工件端部的圆角，输出轴1通过底部旋转以夹持工件的端部为圆心转动；数控磨床的输出轴1对应的输出端通过控制系统控制其旋转轴心与工件的加工圆角球心设置成同一轴心点；控制系统包括主控模块和驱动模块，如图2和图3所示的输出轴底部的旋转轴8对应设置有控制其旋转的伺服电机7，主控模块通过驱动模块连接于伺服电机7，主控模块通过控制电机旋转以控制输出轴绕圆心转动，并且配合加工主轴切割工件端部成圆角；数控磨床的加工主轴通过接收控制系统的控制信号在切割圆角的过程中往复移动，且移动的单程路径长度对应于加工主轴的刀刃10的宽度。
采用本技术方案，通过数控磨床的输出轴底部的转动配合加工主轴切割，使得加工铣刀的圆角仅需要输出轴底部的转动轴和其本身轴自转即可完成圆角切割加工，克服了原先必须四轴或五轴联动才可以加工圆角的技术偏见，并且由于输出轴的质量较低，因此转动的损耗也相对较少，利于设备的使用和维护，不仅如此，本案的加工主轴往复移动配合切割过程，使得刀刃在切割过程中损耗均匀，因此加工的铣刀圆角也相对比较平滑，符合市场对于产品的精度需求，提高加工精度。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于圆角圆鼻铣刀的加工方法，该加工方法是通过数控磨床设置加工，数控磨床中具有用于切割待加工铣刀的加工主轴和夹持并转动待加工铣刀的输出轴，将输出轴的旋转轴线定义为x轴、加工主轴的旋转轴线定义为y轴以及与地面的垂直线定义为z轴，且加工主轴设置有沿y轴移动的第一轨道和设置在第一轨道移动平台上的第二轨道，且第二轨道沿z轴方向控制加工主轴移动，该输出轴在底部旋转轴的与数控磨床底座之间还设置有沿x轴移动的第三轨道，其特征在于：所述输出轴底部设置有绕其z轴旋转的底部旋转轴，并且输出轴和底部旋转轴之间设置有平行于所述x轴方向移动的第四轨道以及输出轴底部和底部旋转轴之间还设置有沿其y轴移动的第五轨道，输出轴在加工所述铣刀圆角步骤时，输出轴通过底部旋转轴绕圆角的圆心旋转切割铣刀的尖角以形成圆角，且通过输出轴自转切换铣刀的另一侧尖角于输出主轴的加工位，该输出轴通过第五轨道定位另一侧圆角圆心。
2.按照权利要求1所述的用于圆角圆鼻铣刀的加工方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S1、所述输出轴夹持待加工铣刀通过第三轨道和第四轨道沿x轴移动至加工位置，同时所述加工主轴通过第一轨道和第二轨道移动到对应输出轴的加工位置，并且通过加工主轴和输出轴旋转切割铣刀端面加工凹槽；
S2、完成S1步骤中的凹槽加工之后，所述输出轴通过所述第五轨道移动至其尖角与所述加工主轴相对接，且以铣刀的该圆角圆心为第一圆心通过所述底部旋转轴输出扭矩转动，以扫掠切割铣刀尖角90度形成圆角侧端面；
S3、所述输出轴通过其自转切换铣刀两侧的尖角于加工主轴的对接点，在该自转过程中输出轴通过第五轨道移动将另一侧圆角的第二圆心定位于旋转中心，重复S2步骤中的铣刀扫掠切割铣刀尖角。
3.按照权利要求2所述的用于圆角圆鼻铣刀的加工方法，其特征在于，所述S2步骤和S3步骤的圆角加工时，所述加工主轴通过第一轨道沿y轴往复移动，且移动范围与加工主轴的刀刃的厚度相等。
4.一种用于圆角圆鼻铣刀加工的七轴磨床，包括权利要求1至3任一所述的用于铣刀的球端面加工方法，其特征在于，包括用于控制磨床内加工主轴和输出轴空间内移动和运转的伺服控制系统，伺服控制系统设置有多个信号输出端，其中，磨床内的所述第一轨道、第二轨道、第三轨道、第四轨道、第五轨道及底部旋转轴均连接于该伺服控制系统并接受系统输出的控制信号，并且加工主轴和加工轴均与控制系统的信号输出端相连。
5.按照权利要求4所述的用于圆角圆鼻铣刀加工的七轴磨床，其特征在于，所述伺服控制系统包括伺服控制器和八个伺服驱动器，伺服控制器分别通过每个伺服驱动器与第一轨道、第二轨道、第三轨道、第四轨道、第五轨道、加工主轴、输出轴及底部旋转轴中设有的伺服电机相连接，且伺服控制器通过伺服驱动器控制对应的伺服电机旋转以驱动磨床运转，伺服控制器和六个伺服驱动器均置于磨床中具有的控制柜中。
6.按照权利要求4所述的用于圆角圆鼻铣刀加工的七轴磨床，其特征在于，所述数控磨床的输出轴对应的输出端通过控制系统控制其旋转轴心与所述工件的加工圆角圆心设置成同一轴心点。
7.按照权利要求4所述的用于圆角圆鼻铣刀加工的七轴磨床，其特征在于，所述底部旋转轴与第五轨道架设在所述第三轨道的输出端顶面和所述第四轨道底部之间，该第五轨道至于底部旋转轴的顶部，输出轴通过第四轨道架设在第五轨道顶部的输出端，底部旋转轴包括置于输出轴底部的箱体，箱体内设置有控制输出轴旋转的伺服电机，且该伺服电机连接于伺服控制系统并接收伺服控制系统输出的转动信号。
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