CN112025315A - 一种环形工件铣磨测一体化加工机床及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环形工件铣磨测一体化加工机床，包括机床基座、Z轴安装支座、X轴安装面板、X轴移动装置、Z轴移动装置、B轴旋转台、铣磨运行系统、测量机构、工作台和Y轴移动装置；Z轴安装支座固定于机床基座上，Z轴移动装置固定于Z轴安装支座上，X轴安装面板固定于Z轴移动装置上且通过Z轴移动装置驱动其沿Z轴方向上下移动，X轴移动装置固定于X轴安装面板上，B轴旋转台固定于X轴移动装置上且通过X轴移动装置驱动其沿X轴方向左右移动，铣磨运行系统固定于B轴旋转台上，测量机构固定于铣磨运行系统端部，工作台固定于Y轴移动装置上且通过Y轴移动装置驱动其沿Y轴方向前后移动，Y轴移动装置固定于机床基座上。本发明同时公开了一种环形工件铣磨测一体化加工机床的控制方法。

Description

一种环形工件铣磨测一体化加工机床及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种环形工件铣磨测一体化加工机床及其控制方法，属于机械制造技术领域。
背景技术
随着社会的发展，科技的进步，各个行业所使用的机械设备的越来越精密化和复杂化，其所对应的零部件所要求的加工精度也越来越高，而环形零部件在机械设备中就有着大量的应用，尤其是高精度的环形零部件，在一些高精尖领域，如医疗，航空航天以及军事等方面发挥着重要作用。在制造加工时，环形零部件所对应的环形工件呈现短空心圆柱形，且其中一些环形工件壁厚较薄，装夹定位不易，还容易因装夹力过大出现变形，进行多端面加工时不方便，加工精度不高。现有的许多环形工件加工机床在加工环形工件时，安装定位麻烦，加工步骤繁琐，要经过多次装夹才能完成对环形工件的加工，导致加工误差大，加工效率低，严重影响环形工件的加工精度，废品率高，资源利用率低，且高精度的环形零件制造一直未能很好地解决。
发明内容
本发明针对环形工件在机床加工过程中，定位麻烦，装夹时容易因装夹力产生变形，加工时又会因为刀具或磨头施加的力发生变形，导致加工误差大，加工得到的环形零件难以达到精度要求，废品率高，装夹次数多，操作繁琐，难以加工出高精度的环形零件等一系列问题，提出了一种环形工件铣磨测一体化加工机床及其控制方法。设计了加工环形工件的专用夹具，定位和装夹时比较简单方便，环形工件的待加工面未受遮挡，机床可以一次性完成环形工件各个端面的加工，因此只需对环形工件装夹一次就可完成对环形工件的加工，大大减少了装夹次数和装夹时间，简化了加工步骤，提高了加工效率和加工精度，还减少了测量误差；机床的双磨头设计，缩短了加工时间，同时磨头对环形工件施加的力可以相互抵消，减少了环形工件的变形，进一步提高了加工精度和加工效率，可以加工出更高精度和更高表面质量的环形零件。
本发明采用以下技术方案，结合附图：
作为本发明的一方面，提供一种环形工件铣磨测一体化加工机床，包括机床基座1、Z轴安装支座2、X轴安装面板3、X轴移动装置4、Z轴移动装置5、B轴旋转台6、铣磨运行系统7、测量机构8、工作台9和Y轴移动装置10；Z轴安装支座2固定于机床基座1上，Z轴移动装置5固定于Z轴安装支座2上，X轴安装面板3固定于Z轴移动装置5上且通过Z轴移动装置5驱动其沿Z轴方向上下移动，X轴移动装置4固定于X轴安装面板3上，B轴旋转台6固定于X轴移动装置4上且通过X轴移动装置4驱动其沿X轴方向左右移动，铣磨运行系统7固定于B轴旋转台6上，测量机构8固定于铣磨运行系统7端部，工作台9固定于Y轴移动装置10上且通过Y轴移动装置10驱动其沿Y轴方向前后移动，Y轴移动装置10固定于机床基座1上。
进一步地，所述工作台9包括旋转安装台901、圆台夹具902；旋转安装台901转动连接在Y轴移动装置10上，圆台夹具902通过T形螺栓905固定于旋转安装台901上，环形工件903通过工件固定螺栓904固定于圆台夹具902上。
进一步地，如权利要求1所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述测量机构8包括伸缩气缸801、滑动安装板803、和接触式传感器805，伸缩气缸801固定于铣磨运行系统7端部上，滑动安装板803与伸缩气缸801气缸轴固定连接，接触式传感器805固定于滑动安装板803上，接触式传感器805的接触头用于对环形工件903各个待加工表面进行测量。
进一步地，所述铣磨运行系统7包括磨头总机构Ⅰ701、移动旋转机构Ⅰ702、系统安装外壳703、法兰连接机构、动力传动机构707、移动旋转机构Ⅱ708、磨头总机构Ⅱ709、动力推动机构Ⅰ710、速度转换机构Ⅰ711、系统安装盖712、速度转换机构Ⅱ713以及动力推动机构Ⅱ714；法兰连接机构固定在所述B轴旋转台6上，系统安装外壳703与法兰连接机构固定连接，系统安装盖712固定在系统安装外壳703上；动力传动机构707安装在法兰连接机构内部，速度转换机构Ⅰ711、速度转换机构Ⅱ713、移动旋转机构Ⅰ702、移动旋转机构Ⅱ708均安装于系统安装外壳703内，磨头总机构Ⅰ701与磨头总机构Ⅱ709分别安装于系统安装外壳703两端部，动力推动机构Ⅰ710及动力推动机构Ⅱ714分别固定于系统安装盖712上；动力传动机构707分别连接速度转换机构Ⅰ711及速度转换机构Ⅱ713；速度转换机构Ⅰ711连接磨头总机构Ⅱ709，速度转换机构Ⅱ713连接磨头总机构Ⅰ701；动力推动机构Ⅰ710与移动旋转机构Ⅱ708连接，动力推动机构Ⅱ714与移动旋转机构Ⅰ702连接；移动旋转机构Ⅱ708与磨头总机构Ⅱ709固定连接且与速度转换机构Ⅰ711转动连接，移动旋转机构Ⅰ702与磨头总机构Ⅰ701固定连接且与速度转换机构Ⅱ713转动连接。
进一步地，所述动力传动机构707包括左牙嵌式离合器70701、左直齿轮70705、左输出传动轴70706、伺服电机70710、输入齿轮轴70712、右输出传动轴70715、右直齿轮70717以及右牙嵌式离合器70721；伺服电机70710通过联轴器70711连接输入齿轮轴70712，输入齿轮轴70712通过齿轮套同时与左直齿轮70705及右直齿轮70717啮合传动；左直齿轮70705与左输出传动轴70706键连接；右直齿轮70717与右输出传动轴70715键连接；左牙嵌式离合器70701上端与左输出传动轴70706固定连接，其下端与速度转换机构Ⅱ713的锥齿轮输入轴71115固定连接；右牙嵌式离合器70721上端与右输出传动轴70715固定连接，其下端与锥齿轮输入轴71121固定连接。
进一步地，所述速度转换机构Ⅰ711和速度转换机构Ⅱ713结构相同；速度转换机构Ⅰ711包括固定机座71101、速度转换轴71105、左锥齿轮71108、锥齿轮输入轴71115、右锥齿轮71117、空心轴71120、惰轮轴71124；固定机座71101固定于所述系统安装外壳703上，速度转换轴71105一端通过轴承与固定机座71101连接，空心轴71120同轴连接在速度转换轴71105外周且空心轴71120与速度转换轴71105之间设有滚针轴承，空心轴71120通过轴承与固定机座71101另一端连接；左锥齿轮71108与速度转换轴71105连接，右锥齿轮71117与空心轴71120连接；锥齿轮输入轴71115安装于固定机座71101内且其锥齿轮同时与左锥齿轮和右锥齿轮啮合传动，惰轮轴71124安装于固定机座71101内且其锥齿轮同时与左锥齿轮和右锥齿轮相啮合；锥齿轮输入轴71115与所述动力传动机构的牙嵌式离合器连接。
进一步地，所述动力推动机构Ⅰ710和动力推动机构Ⅱ714结构相同；动力推动机构Ⅰ710包括步进电机71001、左安装支撑座71002、连接柄71008、右安装支撑座71010、丝杆螺母71015以及丝杆71017；步进电机71001与左安装支撑座71002固定连接，左安装支撑座71002固定于所述系统安装盖712上，丝杆71017一端通过驱动联轴器与步进电机71001连接，丝杆71017另一端通过轴承安装在右安装支撑座71010上，右安装支撑座71010固定于所述系统安装盖712上；丝杆螺母71015与丝杆71017进行丝杆副连接，连接套筒71014固定于丝杆螺母71015上，连接柄71008与连接套筒71014转动连接且通过紧固螺母轴向限位，连接柄71008与所述移动旋转机构Ⅱ708固定连接。
进一步地，所述移动旋转机构Ⅰ702和移动旋转机构Ⅱ708结构相同，移动旋转机构Ⅱ708包括小紧固端盖70801、辅助小套筒70802、移动配合套筒70803、连接盖70806、滚珠70811、小弹簧70812以及小圆头70813；小紧固端盖70801与所述动力推动机构Ⅰ710固定连接，辅助小套筒70802与移动配合套筒70803连接，移动配合套筒70803通过滚珠70811与所述速度转换机构Ⅰ711的空心轴71120转动连接，辅助小套筒70802与所述动力推动机构Ⅰ710通过轴承连接，辅助小套筒70802同时与磨头总机构Ⅱ709通过连接盖70806固定连接，滚珠70811安装于移动配合套筒70803的安装孔内，且滚珠70811与安装孔间设置有小弹簧70812。
进一步地，所述磨头总机构Ⅱ709包括外磨头模块70901、内磨头模块70902；外磨头模块70901与系统安装外壳703和系统安装盖712滑动连接，且外磨头模块70901与移动旋转机构Ⅱ708固定连接；内磨头模块70902滑动连接在外磨头模块70901内侧；所述内磨头模块70902包括内滑动隔离套筒7090201、特殊伸缩套筒7090203、内磨头连接轴7090205、弹簧夹7090210以及内磨头7090211；内滑动隔离套筒7090201与特殊伸缩套筒7090203通过轴承连接，特殊伸缩套筒7090203与内磨头连接轴7090205转动连接且通过伸缩弹簧7090208顶紧，内磨头连接轴7090205左端与所述速度转换机构Ⅰ711的速度转换轴71106螺纹连接柄通过固定滚珠7090206卡紧，内磨头7090211安装于内磨头连接轴7090205端孔内且由弹簧夹7090210夹紧，弹簧夹7090210安装于内磨头连接轴7090205端部孔内且其端部由螺纹压紧盖7090209压紧，螺纹压紧盖7090209与内磨头连接轴7090205螺纹连接。
进一步地，所述外磨头模块70901包括大隔离套筒7090101、大连接套筒7090103、外套筒7090106、外滑动隔离套筒7090108、环形压力传感器7090110、外安装套筒7090111以及外磨头7090112；大隔离套筒7090101与所述系统安装外壳703和系统安装盖712滑动连接，大连接套筒7090103与大隔离套筒7090101通过轴承连接，外套筒7090106与大连接套筒7090103转动连接，外滑动隔离套筒7090108与外套筒7090106通过轴承连接，环形压力传感器7090110固定于大连接套筒7090103上，外安装套筒7090111固定于大连接套筒7090103上，外磨头7090112通过螺纹安装盖7090113固定于外安装套筒7090111上。
作为本发明的另一方面，提供一种环形工件铣磨测一体化加工机床的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将机床的工作台9运行到合适位置，进行环形工件毛坯的定位装夹；
步骤二、使用测量机构8对环形工件毛坯进行测量，采集数据并进行数据分析处理和曲面重构，得到工件毛坯的测量模型，再对设计模型进行特征识别，并与测量模型进行模型的匹配、比较，计算出测量模型相对设计模型的超差；
步骤三、根据超差，判断工件毛坯的尺寸是否合格，若不合格，进入铣削阶段；若尺寸合格，则进入磨削环节：判断Ra≤δ1,Rz≤δ2是否满足，若不满足，则进入粗磨阶段，若满足Ra≤δ1,Rz≤δ2，则进入精磨加工阶段；
工件毛坯的待加工表面为上下端面和15°外斜面，整个加工过程分为八个工序：
首先，进入铣削阶段，第一道工序，铣削工件毛坯的上端面；第二道工序，铣削工件毛坯的15°外斜面；第三道工序，铣削工件毛坯的下端面；完成三道铣削工序后，测量机构8使用测头对工件毛坯进行测量，若加工后的半成品环形工件存在表面尺寸加工不合格，则针对该表面重复相应的铣削工序；
下一步，测量机构8对环形工件表面粗糙度进行检测，进入粗磨阶段：第四道工序，粗磨环形工件的上端面；第五道工序，粗磨环形工件的15°外斜面；第六道工序，粗磨环形工件的下端面；完成粗磨的三道工序后，测量机构8对环形工件三个表面进行粗糙度测量，测量出环形工件中不满足Ra≤δ1,Rz≤δ2要求的表面，再针对该表面重复对应的粗磨工序，进行逐次测量加粗磨，使得环形工件的三个需加工表面满足Ra≤δ1,Rz≤δ2；
最后，进入精磨阶段：在进行第七道工序，精磨环形工件下端面时，内磨头上表面对环形工件下端面进行精磨加工，外磨头下表面的小凸台顶紧环形工件的上端面；进行第八道工序时，外磨头对环形工件上端面的精磨加工和内磨头对环形工件15°外斜面的精磨加工同时进行；在第七道工序和第八道工序完成后，测量机构8对环形工件三个已精磨加工的三个表面进行测量，检测是否满足精度要求，若其中有表面不满足精度要求，则重复进行对应的精磨加工工序，通过逐次测量和精磨加工直到环形工件所需加工的三个表面都满足精度要求，才完成加工；
步骤四、在每个阶段完成后，测量机构8都对加工所得的半成品环形工件重新进行测量、数据采集和分析处理等一系列操作，最后得到环形工件相对设计模型的超差，然后判断环形工件尺寸是否合格，环形工件表面质量是否满足要求，若环形工件尺寸和表面质量均满足精度要求，则完成环形工件的加工，若环形工件尺寸或表面质量不合格，则返回步骤三，进入下一个循环。
本发明的有益效果如下：
(1)实现了铣削、粗磨、精磨和测量的一体化，大大缩减了加工步骤和工人的劳动强度，减少了装夹次数，避免了装夹的误差和工序不同所引起的误差，环形工件装夹时待加工表面均未受圆台夹具遮挡，机床可以一次性完成对环形工件三个待加工表面的加工，即只需一次装夹就可完成加工，进一步减少了装夹次数，缩短了整个加工时长，不仅提高了加工精度，也提高了加工效率。
(2)铣削、粗磨、精磨和测量既独立又相互联系，在机床运行时，大磨头和外磨头在设定的范围可自由的进行伸缩，避免铣削加工，粗磨加工和精磨加工相互影响，前一个加工阶段的加工测量数据可供后一个加工阶段参考，若铣削加工出现偏差，可在粗磨加工和精磨加工进行一定的修正和补偿，若粗磨加工出现偏差，也可在精磨加工时进行一定的修正和补偿，提高了加工的灵活性和加工精度，降低了环形工件的加工报废率，也降低了能耗。
(3)精磨加工阶段，外磨头和内磨头相互辅助进行精磨加工，环形工件所受的轴向力和切向摩擦力为两对平衡力，环形工件的被加工表面不会产生变形，切向摩擦力形成的扭矩也不影响被加工表面的加工，避免了环形工件因受加工力变形，而影响被加工表面的加工精度，并且环形工件上端面和15°外斜面同时加工，省去了一道加工工序，提高了加工精度，也提高了加工效率。
(4)为环形工件的加工提供了一种新的加工思路，且本发明机床可以单独进行铣削、粗磨、精磨以及测量，加工方式多样，也可做普通的铣床和磨床使用，对其他一些类型的工件和曲面进行加工，提高了机床的灵活性和通用性。
附图说明
图1是本发明机床的总体结构示意图
图2是本发明机床的工作台的结构示意图
图3是本发明机床的测量机构的结构示意图
图4是本发明机床的铣磨运行系统的结构示意图
图5是本发明机床的动力传动机构的结构示意图
图6是本发明机床的速度转换机构Ⅰ的结构示意图
图7是本发明机床的动力推动机构Ⅰ的结构示意图
图8是本发明机床的移动旋转机构Ⅱ的结构示意图
图9是本发明机床的磨头总机构Ⅱ的结构示意图
图10是本发明机床的磨头总机构Ⅰ的结构示意图
图11是本发明机床的外磨头模块的结构示意图
图12是本发明的内磨头模块的结构示意图
图13是本发明的圆台夹具的结构示意图
图14是本发明机床加工工序图
图15是本发明机床精磨时环形工件各个待加工表面的受力示意图
图16是本发明机床的铣磨运行系统的机构运动简图
图17是本发明机床的环形工件加工流程图
图中：
1-机床基座；2-Z轴安装支座；3-X轴安装面板；4-X轴移动装置；5-Z轴移动装置；6-B轴旋转台；7-铣磨运行系统；8-测量机构；9-工作台；10-Y轴移动装置；701-磨头总机构Ⅰ；702-移动旋转机构Ⅰ；703-系统安装外壳；704-连接法兰；705-安装法兰；706-法兰基座；707-动力传动机构；708-移动旋转机构Ⅱ；709-磨头总机构Ⅱ；710-动力推动机构Ⅰ；711-速度转换机构Ⅰ；712-系统安装盖；713-速度转换机构Ⅱ；714-动力推动机构Ⅱ；801-伸缩气缸；802-螺母Ⅰ；803-滑动安装板；804-方形保护外壳；805-接触式传感器；901-旋转安装台；902-圆台夹具；903-环形工件；904-工件固定螺栓；905-T形螺栓；70101-盘铣刀；70102-大磨头；70701-左牙嵌式离合器；70702-左深沟球轴承Ⅰ；70703-左套筒；70704-左键；70705-左直齿轮；70706-左输出传动轴；70707-左深沟球轴承Ⅱ；70708-螺钉Ⅰ；70709-电机固定盖；70710-伺服电机；70711-联轴器；70712-输入齿轮轴；70713-中深沟球轴承Ⅰ；70714-右深沟球轴承Ⅰ；70715-右输出传动轴；70716-右键；70717-右直齿轮；70718-右套筒；70719-右深沟球轴承Ⅱ；70720-中深沟球轴承Ⅱ；70721-右牙嵌式离合器；70801-小紧固端盖；70802-辅助小套筒；70803-移动配合套筒；70804-角接触球轴承；70805-薄套筒；70806-连接盖；70807-螺母Ⅱ；70808-右滚针轴承；70809-右推力球轴承；70810-固定螺母；70811-滚珠；70812-小弹簧；70813-小圆头；70901-外磨头模块；70902-内磨头模块；70903-盖板；71001-步进电机；71002-左安装支撑座；71003-螺钉Ⅱ；71004-驱动联轴器；71005-左固定端盖；71006-左小深沟球轴承；71007-左小推力球轴承；71008-连接柄；71009-紧固螺母；71010-右安装支撑座；；71011-右固定端盖；71012-右小深沟球轴承；71013-右小推力球轴承；71014-连接套筒；71015-丝杆螺母；71016-弹簧卡圈；71017-丝杆；71101-固定机座；71102-螺钉Ⅲ；71103-左推力球轴承；71104-补偿套筒；71105-速度转换轴；71106-转轴固定螺母；71107-中圆锥滚子轴承；71108-左锥齿轮；71109-大端盖；71110-上圆锥滚子轴承；71111-安装套筒；71112-安装内套筒；71113-上圆锥滚子轴承Ⅱ；71114-上端盖；71115-锥齿轮输入轴；71116-上紧固螺母；71117-右锥齿轮；71118-左滚针轴承；71119-右端盖；71120-空心轴；71121-右弹簧卡圈；71122-右深沟球轴承；71123-右圆锥滚子轴承；71124-惰轮轴；71125-下圆锥滚子轴承；71126-下深沟球轴承；71127-下弹簧卡圈；71128-下端盖；7090101-大隔离套筒；7090102-大深沟球轴承Ⅰ；7090103-大连接套筒；7090104-弹簧卡圈；7090105-外深沟球轴承Ⅰ；7090106-外套筒；7090107-外深沟球轴承Ⅱ；7090108-外滑动隔离套筒；7090109-外螺母；7090110-环形压力传感器；7090111-外安装套筒；7090112-外磨头；7090113-螺纹安装盖；7090114-外弹簧卡圈；7090115-大深沟球轴承Ⅱ；7090201-内滑动隔离套筒；7090202-内深沟球轴承Ⅰ；7090203-特殊伸缩套筒；7090204-弹簧卡圈；7090205-内磨头连接轴；7090206-固定滚珠；7090207-内深沟球轴承Ⅱ；7090208-伸缩弹簧；7090209-螺纹压紧盖；7090210-弹簧夹；7090211-内磨头；7090212-内螺母。
具体实施方式
以下结合附图及实施例进一步描述本发明的技术方案：
如图1所示，一种环形工件铣磨测一体化加工机床，包括机床基座1、Z轴安装支座2、X轴安装面板3、X轴移动装置4、Z轴移动装置5、B轴旋转台6、铣磨运行系统7、测量机构8、工作台9和Y轴移动装置10；Z轴安装支座2固定于机床基座1上，Z轴移动装置5固定于Z轴安装支座2上，X轴安装面板3固定于Z轴移动装置5上且通过Z轴移动装置5驱动其沿Z轴方向上下移动，X轴移动装置4固定于X轴安装面板3上，B轴旋转台6固定于X轴移动装置4上且通过X轴移动装置4驱动其沿X轴方向左右移动，铣磨运行系统7固定于B轴旋转台6上，测量机构8固定于铣磨运行系统7端部，工作台9固定于Y轴移动装置10上且通过Y轴移动装置10驱动其沿Y轴方向前后移动，Y轴移动装置10固定于机床基座1上。可以实现铣削、磨削和测量之间的切换，完成对环形工件903的加工。
进一步地，如图2和图15所示，所述工作台9包括旋转安装台901、圆台夹具902、环形工件903、工件固定螺栓904和T形螺栓905；旋转安装台901转动连接在Y轴移动装置10上，其可在Y轴移动装置10上旋转，圆台夹具902通过T形螺栓905固定于旋转安装台901上，环形工件903通过工件固定螺栓904固定于圆台夹具902上。其有益效果是定位准确，夹紧力基本不会引起环形工件903的变形，环形工件903依靠内圆面与圆台夹具902定位夹紧，使得环形工件903的待加工表面不受圆台夹具902的遮挡，方便环形工件903各个待加工表面后续的加工。
进一步地，如图3所示，所述测量机构8包括伸缩气缸801、螺母Ⅰ802、滑动安装板803、方形保护外壳804和接触式传感器805，伸缩气缸801固定于铣磨运行系统7端部上，滑动安装板803通过螺母Ⅰ802与伸缩气缸801气缸轴固定连接，方形保护外壳804固定于铣磨运行系统7端部上，接触式传感器805固定于滑动安装板803上。其有益效果是接触式传感器805的接触头可以在机床的控制下对环形工件903各个待加工表面进行精确的测量，并且由伸缩气缸801控制接触式传感器805的伸出进行测量和收缩停止测量，避免了与磨头总机构Ⅰ701和磨头总机构Ⅱ709干涉的发生，从而使得机床加工和测量更加灵活方便。
进一步地，如图4和图16所示，所述铣磨运行系统7包括磨头总机构Ⅰ701、移动旋转机构Ⅰ702、系统安装外壳703、连接法兰704、安装法兰705、法兰基座706、动力传动机构707、移动旋转机构Ⅱ708、磨头总机构Ⅱ709、动力推动机构Ⅰ710、速度转换机构Ⅰ711、系统安装盖712、速度转换机构Ⅱ713和动力推动机构Ⅱ714；磨头总机构Ⅰ701安装于系统安装外壳703端部，并且与速度转换机构Ⅱ713连接，移动旋转机构Ⅰ702安装于系统安装外壳703内，并且与速度转换机构Ⅱ713连接，系统安装外壳703与连接法兰704固定连接，连接法兰704下端与系统安装外壳703固定连接，连接法兰704上端与安装法兰705固定连接，安装法兰705下端通过螺栓715与连接法兰704固定连接，安装法兰705上端和法兰基座706一起固定于B轴旋转台6上，法兰基座706固定于B轴旋转台6上，动力传动机构707安装于连接法兰704、安装法兰705和法兰基座706内，且其与法兰基座706固定连接，移动旋转机构Ⅱ708安装于系统安装外壳703内，并且与速度转换机构Ⅰ711固定连接，磨头总机构Ⅱ709安装于系统安装外壳703端部，并且与速度转换机构Ⅰ711固定连接，动力推动机构Ⅰ710固定于系统安装盖712上，速度转换机构Ⅰ711固定于系统安装外壳703内，系统安装盖712固定于系统安装外壳703上，速度转换机构Ⅱ713固定于系统安装外壳703内，动力推动机构Ⅱ714固定于系统安装盖712上。其有益效果是动力传动机构707将动力输出给速度转换机构Ⅰ711和速度转换机构Ⅱ713，然后经过速度转换机构Ⅰ711和速度转换机构Ⅱ713的速度转换，又将动力输出给磨头总机构Ⅰ701和磨头总机构Ⅱ709，而动力推动机构Ⅰ710和动力推动机构Ⅱ714推动移动旋转机构Ⅰ702和移动旋转机构Ⅱ708工作，作为对铣磨运行系统7主运行的辅助，至此完成铣磨运行系统7的整个运行过程；且铣磨运行系统7的整体结构呈对称分布，结构相对紧凑，实现了较远距离的动力传动，安装固定牢固，左右两侧既可以单独工作，也可以同时工作，运转较为灵活。
更进一步地，如图5所示，所述动力传动机构707包括左牙嵌式离合器70701、左深沟球轴承Ⅰ70702、左套筒70703、左键70704、左直齿轮70705、左输出传动轴70706、左深沟球轴承Ⅱ70707、螺钉Ⅰ70708、电机固定盖70709、伺服电机70710、联轴器70711、输入齿轮轴70712、中深沟球轴承Ⅰ70713、右深沟球轴承Ⅰ70714、右输出传动轴70715、右键70716、右直齿轮70717、右套筒70718、右深沟球轴承Ⅱ70719、中深沟球轴承Ⅱ70720和右牙嵌式离合器70721，左牙嵌式离合器70701上端与左输出传动轴70706固定连接，且其下端与锥齿轮输入轴71115固定连接，左深沟球轴承Ⅰ70702安装在连接法兰704内，且其外圈与连接法兰704转动连接，左套筒70703与左输出传动轴70706转动连接，且其下端与左深沟球轴承Ⅰ70702内圈贴合，其上端与左直齿轮70705贴合，左直齿轮70705通过左键70704与左输出传动轴70706固定连接，且其下端由左套筒70703顶紧，左输出传动轴70706安装在连接法兰704和安装法兰705上，且其上端与左深沟球轴承Ⅱ70707内圈转动连接，其下端与左深沟球轴承Ⅰ70702内圈转动连接，左深沟球轴承Ⅱ70707安装在安装法兰705内，且其外圈与安装法兰705转动连接，电机固定盖70709通过螺钉Ⅰ70708固定于法兰基座706上，伺服电机70710安装在法兰基座706内，且其由电机固定盖70709顶紧，联轴器70711上端与伺服电机70710固定，且其下端与输入齿轮轴70712固定连接，输入齿轮轴70712安装于连接法兰704和安装法兰705上，且其上端与中深沟球轴承Ⅰ70713内圈转动连接，其下端与中深沟球轴承Ⅱ70720内圈转动连接，中深沟球轴承Ⅰ70713安装在安装法兰705上，且其外圈与安装法兰705转动连接，输入齿轮轴70712通过齿轮套同时与左直齿轮70705及右直齿轮70717啮合传动，右深沟球轴承Ⅰ70714安装在安装法兰705上，且其外圈与安装法兰705转动连接，右输出传动轴70715安装在安装法兰705和连接法兰704上，且其上端与右深沟球轴承Ⅰ70714内圈转动连接，其下端与右深沟球轴承Ⅱ70719内圈转动连接，右直齿轮70717通过右键70716与右输出传动轴70715固定连接，且其下端由右套筒70718顶紧，右套筒70718与右输出传动轴70715转动连接，且其上端与右直齿轮70717贴合，其下端与右深沟球轴承Ⅱ70719内圈贴合，右深沟球轴承Ⅱ70719安装于连接法兰704上，且其外圈与连接法兰704转动连接，中深沟球轴承Ⅱ70720安装于连接法兰704上，且其外圈与连接法兰704转动连接，右牙嵌式离合器70721上端与右输出传动轴70715固定连接，且其下端与锥齿轮输入轴71121固定连接。其有益效果是通过动力传动机构707实现了动力的较远距离传送，采用齿轮传动，使得传动平稳可靠，且传动效率高，左牙嵌式离合器70701和右牙嵌式离合器70721的设计实现了左右两侧动力可以同时输出和单独输出。
更进一步地，如图6所示，所述速度转换机构Ⅰ711和速度转换机构Ⅱ713结构相同，选取速度转换机构Ⅰ711为例，速度转换机构Ⅰ711包括固定机座71101、螺钉Ⅲ71102、左推力球轴承71103、补偿套筒71104、速度转换轴71105、转轴固定螺母71106、中圆锥滚子轴承71107、左锥齿轮71108、大端盖71109、上圆锥滚子轴承Ⅰ71110、安装套筒71111、安装内套筒71112、上圆锥滚子轴承Ⅱ71113、上端盖71114、锥齿轮输入轴71115、上紧固螺母71116、右锥齿轮71117、左滚针轴承71118、右端盖71119、空心轴71120、右弹簧卡圈71121、右深沟球轴承71122、右圆锥滚子轴承71123、惰轮轴71124、下圆锥滚子轴承71125、下深沟球轴承71126、下弹簧卡圈71127和下端盖71128，固定机座71101固定于系统安装外壳703上，左推力球轴承71103与速度转换轴71105转动连接，且其左端与补偿套筒71104贴合，其右端与空心轴71120顶紧，补偿套筒71104与速度转换轴71105转动连接，且其左端与左锥齿轮71108贴合，其右端与左推力球轴承71103贴合，速度转换轴71105与空心轴71120同轴连接，且其左端与中圆锥滚子轴承71107内圈转动连接，转轴固定螺母71106与速度转换轴71105左端固定连接，中圆锥滚子轴承71107安装在固定机座71101上，且其外圈与固定机座71101转动连接，左锥齿轮71108与速度转换轴71105固定连接，且其左端与转轴固定螺母71106贴合，右端与补偿套筒71104贴合，大端盖71109与固定机座71101固定连接，上圆锥滚子轴承Ⅰ71110安装于安装套筒71111内，且其外圈与安装套筒71111转动连接，安装套筒71111与大端盖71109固定连接，安装内套筒71112与锥齿轮输入轴71115转动连接，且其两端与上圆锥滚子轴承Ⅰ71110和上圆锥滚子轴承Ⅱ71113贴合，上圆锥滚子轴承Ⅱ71113安装于安装套筒71111内，且其外圈与安装套筒71111转动连接，上端盖71114固定于大端盖71109上，锥齿轮输入轴71115安装于固定机座71101内，且锥齿轮输入轴71115上端与上圆锥滚子轴承Ⅱ71113内圈转动连接，锥齿轮输入轴71115下端与上圆锥滚子轴承Ⅰ71110转动连接，上紧固螺母71116与锥齿轮输入轴71115上端固定连接，右锥齿轮71117与空心轴71120固定连接，且其左端与左推力球轴承71103贴合，其右端与右圆锥滚子轴承71123贴合，左滚针轴承71118安装于空心轴71120左端，且其外圈与空心轴71120转动连接，其内圈与速度转换轴71105转动连接，右端盖71119与固定机座71101固定连接，空心轴71120安装于固定机座71101内，与速度转换轴71105同轴连接，且其左端与左推力球轴承71103贴合，右弹簧卡圈71121固定于空心轴71120上，右深沟球轴承71122安装于固定机座71101上，且其外圈与固定机座71101转动连接，其内圈与空心轴71120连接，右圆锥滚子轴承71123安装于固定机座71101上，且其外圈与固定机座71101转动连接，其内圈与空心轴71120连接，惰轮轴71124安装于固定机座71101上，且其与下圆锥滚子轴承71125和下深沟球轴承71126内圈转动连接，下圆锥滚子轴承71125安装于固定机座71101上，且其外圈与固定机座71101转动连接，下深沟球轴承71126安装于固定机座71101上，且其外圈与固定机座71101转动连接，下弹簧卡圈71127固定于惰轮轴71124下端，下端盖71128固定于固定机座71101上。其有益效果是结构相当紧凑，节省空间，采用锥齿轮传动，实现了动力方向的变换，同时使得速度转换轴71105和空心轴71120输出的转速大小相同，而方向相反，使得磨头总机构Ⅱ709在对环形工件903加工时，对环形工件903产生的切向力可以相互抵消，此外，速度转换机构Ⅰ711和速度转换机构Ⅱ713结构相同且左右对称，动力传动和变换时所产生的的轴向力和径向力可以相互抵消，减小了受力不均和零件的磨损，使得速度转换机构Ⅰ711和速度转换机构Ⅱ713可以更加平稳运转，动力的变换和输出更加稳定。
更进一步地，如图7所示，所述动力推动机构Ⅰ710和动力推动机构Ⅱ714结构相同，选取动力推动机构Ⅰ710为例，动力推动机构Ⅰ710包括步进电机71001、左安装支撑座71002、螺钉Ⅱ71003、驱动联轴器71004、左固定端盖71005、左小深沟球轴承71006、左小推力球轴承71007、连接柄71008、紧固螺母71009、右安装支撑座71010、右固定端盖71011、右小深沟球轴承71012、右小推力球轴承71013、连接套筒71014、丝杆螺母71015、弹簧卡圈71016和丝杆71017，步进电机71001与左安装支撑座71002固定连接，左安装支撑座71002通过螺钉Ⅱ71003固定于系统安装盖712上，驱动联轴器71004左端与步进电机71001固定连接，且其右端与丝杆71017固定连接，左固定端盖71005固定于左安装支撑座71002上，左小深沟球轴承71006安装在左安装支撑座71002，且其外圈与左安装支撑座71002转动连接，左小推力球轴承71007安装在左安装支撑座71002，且其外圈与左安装支撑座71002转动连接，连接柄71008与连接套筒71014转动连接，且其右端与紧固螺母71009贴合，紧固螺母71009与连接套筒71014固定连接，右安装支撑座71010固定于系统安装盖712上，右固定端盖71011固定于右安装支撑座71010上，右小深沟球轴承71012安装于右安装支撑座71010上，且其外圈与右安装支撑座71010转动连接，右小推力球轴承71013安装于右安装支撑座71010上，且其外圈与右安装支撑座71010转动连接，连接套筒71014固定于丝杆螺母71015上，丝杆螺母71015与丝杆71017进行丝杆副连接，弹簧卡圈71016固定于丝杆71017左端，丝杆71017左端安装于左安装支撑座71002，且其与左小深沟球轴承71008和左小推力球轴承71009内圈转动连接，其右端安装于右固定端盖71011上，且其与右小深沟球轴承71012和右小推力球轴承71013内圈转动连接，其有益效果是步进电机71001可以带动丝杆71017平稳运转，丝杆螺母71015从而可以带动连接柄71008精确的左右移动。
更进一步地，如图8所示，所述移动旋转机构Ⅰ702和移动旋转机构Ⅱ708结构相同，选取移动旋转机构Ⅱ708为例，移动旋转机构Ⅱ708包括小紧固端盖70801、辅助小套筒70802、移动配合套筒70803、角接触球轴承70804、薄套筒70805、连接盖70806、螺母Ⅱ70807、右滚针轴承70808、右推力球轴承70809、固定螺母70810、滚珠70811、小弹簧70812和小圆头70813，小紧固端盖70801与连接柄71008固定连接，辅助小套筒70802与移动配合套筒70803抵推连接，移动配合套筒70803通过滚珠70811与空心轴71120连接，角接触球轴承70804安装于连接柄71008上，且其外圈与连接柄71008转动连接，其内圈与辅助小套筒70802转动连接，薄套筒70805与辅助小套筒70802转动连接，且其左端与角接触球轴承70804贴合，连接盖70806通过螺纹与辅助小套筒70802固定连接，且其与大连接套筒7090103固定连接，螺母Ⅱ70807与辅助小套筒70802固定连接，且其左端顶紧连接盖70806，右滚针轴承70808安装于空心轴71120右端，且与空心轴71120转动连接，右推力球轴承70809安装于速度转换轴71105右端，且其左端与空心轴71120顶紧，固定螺母70810固定于速度转换轴71105右端，且其左端与右推力球轴承70809贴合，滚珠70811安装于移动配合套筒70803的孔内，连接移动配合套筒70803和空心轴71120，小弹簧70812安装于移动配合套筒70803的孔内，并压紧滚珠70811，小圆头70813安装于移动配合套筒70803的孔内，辅助压紧滚珠70811。其有益效果是滚珠70811受到小弹簧70812施加的力可以很好地嵌入空心轴71120表面的半球型凹槽中，使得移动配合套筒70803与空心轴71120连接，保证移动配合套筒70803可以随空心轴71120一起旋转，辅助小套筒70802在小圆头70813的帮助下，可以更加方便的拆装，角接触球轴承70804将连接柄71008和辅助小套筒70802隔开，使得辅助小套筒70802随空心轴71120旋转时不受连接柄71008影响，同时在需要时动力推动机构Ⅰ710可以通过连接柄71008推动移动旋转机构Ⅱ708左右移动，实现磨头总机构Ⅱ709不同长度的自由伸缩，更好地控制磨头总机构Ⅱ709对环形工件903进行加工，螺母Ⅱ70807保证连接盖70806与辅助小套筒70802连接牢固，防止其因旋转而产生松动，固定螺母70810保证右推力球轴承70809顶紧空心轴71120，避免空心轴71120有轴向窜动，而右滚针轴承70808保证空心轴71120与速度转换轴71105同轴连接的同时，又将空心轴71120与速度转换轴71105隔离，使得空心轴71120与速度转换轴71105互不影响。
更进一步地，如图9和图10所示，所述磨头总机构Ⅰ701和磨头总机构Ⅱ709结构基本相同，不同之处为，磨头总机构Ⅰ701中的盘铣刀70101与磨头总机构Ⅱ709中的内磨头7090211相对应，且安装方式相同，磨头总机构Ⅰ701中的大磨头70102与磨头总机构Ⅱ709中的外磨头7090112相对应，且安装方式相同，选取磨头总机构Ⅱ709为例，磨头总机构Ⅱ709包括外磨头模块70901、内磨头模块70902和盖板70903，外磨头模块70901与系统安装外壳703和系统安装盖712滑动连接，且其与移动旋转机构Ⅱ708的连接盖70806固定连接，内磨头模块70902与外磨头模块70901滑动连接，盖板70903与系统安装外壳703固定连接；其有益效果是磨头总机构Ⅱ709在受到系统安装外壳703和系统安装盖712支承的同时，又可以自由的进行伸缩，盖板70903起到了保护作用，防止较大物质进入磨头总机构Ⅱ709中阻碍其正常运转，内磨头模块70902与外磨头模块70901工作可以相对独立。
再进一步地，如图11所示，所述外磨头模块70901包括大隔离套筒7090101、大深沟球轴承Ⅰ7090102、大连接套筒7090103、弹簧卡圈7090104、外深沟球轴承Ⅰ7090105、外套筒7090106、外深沟球轴承Ⅱ7090107、外滑动隔离套筒7090108、外螺母7090109、环形压力传感器7090110、外安装套筒7090111、外磨头7090112、螺纹安装盖7090113、外弹簧卡圈7090114和大深沟球轴承Ⅱ7090115，大隔离套筒7090101安装于系统安装外壳703和系统安装盖712内，且其与系统安装外壳703和系统安装盖712滑动连接，大深沟球轴承Ⅰ7090102安装于大隔离套筒7090101内，且其外圈与大隔离套筒7090101转动连接，大连接套筒7090103与大深沟球轴承Ⅰ7090102和大深沟球轴承Ⅱ7090115内圈转动连接，弹簧卡圈7090104固定于大连接套筒7090103内，且其右端与外深沟球轴承Ⅰ7090105贴合，外深沟球轴承Ⅰ7090105安装于大连接套筒7090103内，且其外圈与大连接套筒7090103转动连接，外套筒7090106与大连接套筒7090103转动连接，且其两端与外深沟球轴承Ⅰ7090105和外深沟球轴承Ⅱ7090107贴合，外深沟球轴承Ⅱ7090107安装于大连接套筒7090103内，且其外圈与大连接套筒7090103转动连接，外滑动隔离套筒7090108与外深沟球轴承Ⅰ7090105和外深沟球轴承Ⅱ7090107内圈贴合，且其左端与外深沟球轴承Ⅰ7090105贴合，外螺母7090109固定于外滑动隔离套筒7090108右端，且其左端与外深沟球轴承Ⅱ7090107贴合，环形压力传感器7090110固定于大连接套筒7090103上，外安装套筒7090111固定于大连接套筒7090103上，外磨头7090112固定于螺纹安装盖7090113上，螺纹安装盖7090113通过螺纹连接固定于外安装套筒7090111上，外弹簧卡圈7090114固定于大连接套筒7090103上，大深沟球轴承Ⅱ7090115安装于大隔离套筒7090101内，且其外圈与大隔离套筒7090101转动连接。其有益效果是大隔离套筒7090101使得外磨头模块70901可以在移动旋转机构Ⅱ708的带动下相对系统安装外壳703和系统安装盖712进行自由的伸缩移动，同时外滑动隔离套筒7090108使得外磨头模块70901可以相对内磨头模块70902进行自由的伸缩移动，且外磨头模块70901也可以自由旋转而不受影响，环形压力传感器7090110可以测出外磨头7090112对环形工件903的压力，从而得到内磨头7090211对环形工件903的压力，因此可根据要求调整出外磨头模块70901应伸出的长度以及外磨头7090112对环形工件903应施加的压力。
再进一步地，如图12所示，所述内磨头模块70902包括内滑动隔离套筒7090201、内深沟球轴承Ⅰ7090202、特殊伸缩套筒7090203、弹簧卡圈7090204、内磨头连接轴7090205、固定滚珠7090206、内深沟球轴承Ⅱ7090207、伸缩弹簧7090208、螺纹压紧盖7090209、弹簧夹7090210、内磨头7090211和内螺母7090212，内滑动隔离套筒7090201与内深沟球轴承Ⅰ7090202和内深沟球轴承Ⅱ7090207外圈转动连接，内深沟球轴承Ⅰ7090202安装于特殊伸缩套筒7090203上，且其内圈与特殊伸缩套筒7090203转动连接，特殊伸缩套筒7090203与内磨头连接轴7090205转动连接，且其通过伸缩弹簧7090208顶紧，弹簧卡圈7090204固定于内磨头连接轴7090205左端上，且其右端与特殊伸缩套筒7090203贴合，内磨头连接轴7090205左端与速度转换轴71106进行螺纹连接，且其通过固定滚珠7090206与速度转换轴71106卡紧，固定滚珠7090206安装于内磨头连接轴7090205孔内，内深沟球轴承Ⅱ7090207安装于特殊伸缩套筒7090203上，且其内圈与特殊伸缩套筒7090203转动连接，伸缩弹簧7090208套于内磨头连接轴7090205上，并顶紧特殊伸缩套筒7090203，螺纹压紧盖7090209通过螺纹与内磨头连接轴7090205固定连接，弹簧夹7090210安装于内磨头连接轴7090205右端孔内，且其右端由螺纹压紧盖7090209压紧，内磨头7090211安装于内磨头连接轴7090205孔内，且其由弹簧夹7090210夹紧，内螺母7090212固定于特殊伸缩套筒7090203上，且其左端与内深沟球轴承Ⅱ7090207贴合。其有益效果是内滑动隔离套筒7090201保证了内磨头模块70902工作不受外磨头模块70901工作的影响，内磨头7090211由弹簧夹7090210夹紧，拆卸方便，磨头连接轴7090205与速度转换轴71106进行螺纹连接，且其通过固定滚珠7090206与速度转换轴71106卡紧，连接相当牢固，并且将特殊伸缩套筒7090203向右拉，再旋转磨头连接轴7090205，内磨头模块70902就可以拆卸下来，拆卸安装方便灵活。
进一步地，所述X轴移动装置4、Z轴移动装置5以及Y轴移动装置10的结构相同，均包括导轨、滑块、丝杠、驱动电机以及橡胶折叠防护罩，驱动电机与丝杠驱动链接，滑块滑动连接在导轨上且与丝杠啮合传动，橡胶折叠防护罩扣在导轨外部。X轴安装面板3固定在Z轴移动装置5的滑块上，B轴旋转台6固定于X轴移动装置4的滑块上，工作台9固定于Y轴移动装置10的滑块上。
本发明同时提供了一种环形工件铣磨测一体化加工机床的控制方法，其加工控制过程包括以下步骤：
步骤一、检查机床，确认无误之后启动机床，对机床进行复位和基本的操作运行，再次确认机床可正常运行，将机床的旋转安装台901运行到合适位置，进行人工安装圆台夹具903和工件毛坯的定位装夹，装夹完成后将机床调整到适合加工的位置做好加工准备。
步骤二、使用测量机构8及辅助的相关仪器，对工件毛坯进行测量，采集数据并进行数据分析处理和曲面重构，得到工件毛坯的测量模型，再对设计模型进行特征识别，并与测量模型进行模型的匹配、比较，计算出测量模型相对设计模型的超差。
步骤三、根据超差，判断工件毛坯的尺寸是否合格，若不合格，进入铣削阶段，对超差进行余量分配，确定铣削的加工余量，设定铣削参数，设计计算盘铣刀70101的加工轨迹，再根据加工轨迹生成加工代码，输入到机床进行铣削加工；若尺寸合格，则进入磨削环节，判断Ra≤δ1,Rz≤δ2是否满足，若不满足，则进入粗磨阶段，同样进行粗磨的参数设定和粗磨轨迹的计算，再进行加工代码的生成，输入机床进行粗磨加工；若满足Ra≤δ1,Rz≤δ2，则进入精磨加工阶段，设定精磨参数，根据计算得到的精磨加工轨迹，生成加工代码并输入机床，进行精磨加工。
步骤四、在每个阶段完成后，测量机构8都会在相关仪器的辅助下对加工所得的半成品环形工件重新进行测量、数据采集和分析处理等一系列操作，最后得到环形工件相对设计模型的超差，然后判断环形工件尺寸是否合格，环形工件表面质量是否满足要求，若环形工件尺寸和表面质量均满足精度要求，则完成环形工件的加工，若环形工件尺寸或表面质量不合格，则返回步骤三，进入下一个循环。
进一步地，所述步骤三中，如图14和图15所示，工件毛坯的待加工表面为上下端面和15°外斜面，整个加工过程分为八个工序，铣削三个工序，粗磨三个工序，精磨两个工序，加工时工作台9的旋转安装台901缓慢旋转，带动工件毛坯(其半成品为环形工件)缓慢转动，确保工件毛坯可以进行完整的铣磨加工。
首先，进入铣削阶段，第一道工序，铣削工件毛坯的上端面，第二道工序，再铣削工件毛坯的15°外斜面，第三道工序，铣削工件毛坯的下端面，完成三道铣削工序后，测量机构8的接触式传感器805使用测头对工件毛坯进行测量，若加工后的半成品环形工件存在表面尺寸加工不合格，则针对该表面重复相应的铣削工序，通过逐次加工和测量使得环形工件的尺寸达到精度要求，即合格。
下一步，测量机构8及相关辅助仪器对环形工件表面粗糙度进行检测，进入粗磨阶段，对环形工件的表面质量进行加工，第四道工序，粗磨环形工件的上端面，第五道工序，粗磨环形工件的15°外斜面，第六道工序，粗磨环形工件的下端面，完成粗磨的三道工序后，测量机构8及相关辅助仪器在对三个环形工件表面进行粗糙度测量，测量出环形工件中不满足Ra≤δ1,Rz≤δ2要求的表面，再针对该表面重复对应的粗磨工序，进行逐次测量加粗磨使得环形工件的三个需加工表面满足Ra≤δ1,Rz≤δ2，此时，粗磨已经难以提高环形工件三个需加工表面的表面质量。
最后，进入精磨阶段，精磨阶段中，为尽可能的提高所加工环形工件的表面加工质量，避免了环形工件因受力产生变形而影响自身加工表面质量，在进行第七道工序，精磨环形工件下端面时，内磨头7090211上表面对环形工件下端面进行精磨加工，对环形工件下端面产生一个轴向力Fm2和切向摩擦力Ft2，外磨头7090112下表面的小凸台顶紧环形工件的上端面，对环形工件的上端面产生一个轴向力Fm1和切向摩擦力Ft1，Fm1和Fm2形成一对平衡力，Ft1和Ft2形成一对平衡力，因此，环形工件不会向某一侧产生挠度，引起较大变形，而Ft1和Ft2所形成的力矩并不会引起环形工件轴向的变形，环形工件受力引起的压缩变形又可忽略不计，保证了第七道工序精磨出的环形工件下端面具有较高的加工表面质量，进行第八道工序时，外磨头7090112对环形工件上端面的精磨加工和内磨头7090211对环形工件15°外斜面的精磨加工同时进行，同理，外磨头7090112对环形工件上端面产生的一个轴向力Fm3和切向摩擦力Ft3与内磨头7090211对环形工件15°外斜面产生的一个轴向力Fm4和切向摩擦力Ft4各自形成一对平衡力，保证精磨加工环形工件上端面和15°外斜面时环形工件不受变形的影响，使得精磨出的环形工件上端面和环形工件15°外斜面的加工表面质量比较高，而且还缩减了精磨加工的加工时间，同样的，在第七道工序和第八道工序完成后，测量机构8及相关辅助仪器对环形工件三个已精磨加工的三个表面进行测量，检测是否满足精度要求，若其中有表面不满足精度要求，则重复进行对应的精磨加工工序，通过逐次测量和精磨加工直到环形工件所需加工的三个表面都满足精度要求，才完成加工。

Claims (10)

1.一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，包括机床基座(1)、Z轴安装支座(2)、X轴安装面板(3)、X轴移动装置(4)、Z轴移动装置(5)、B轴旋转台(6)、铣磨运行系统(7)、测量机构(8)、工作台(9)和Y轴移动装置(10)；Z轴安装支座(2)固定于机床基座(1)上，Z轴移动装置(5)固定于Z轴安装支座(2)上，X轴安装面板(3)固定于Z轴移动装置(5)上且通过Z轴移动装置(5)驱动其沿Z轴方向上下移动，X轴移动装置(4)固定于X轴安装面板(3)上，B轴旋转台(6)固定于X轴移动装置(4)上且通过X轴移动装置(4)驱动其沿X轴方向左右移动，铣磨运行系统(7)固定于B轴旋转台(6)上，测量机构(8)固定于铣磨运行系统(7)端部，工作台(9)固定于Y轴移动装置(10)上且通过Y轴移动装置(10)驱动其沿Y轴方向前后移动，Y轴移动装置(10)固定于机床基座(1)上。
2.如权利要求1所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述测量机构(8)包括伸缩气缸(801)、滑动安装板(803)、接触式传感器(805)，伸缩气缸(801)固定于铣磨运行系统(7)端部上，滑动安装板(803)与伸缩气缸(801)气缸轴固定连接，接触式传感器(805)固定于滑动安装板(803)上，接触式传感器(805)的接触头用于对环形工件(903)各个待加工表面进行测量。
3.如权利要求1所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述铣磨运行系统(7)包括磨头总机构Ⅰ(701)、移动旋转机构Ⅰ(702)、系统安装外壳(703)、法兰连接机构、动力传动机构(707)、移动旋转机构Ⅱ(708)、磨头总机构Ⅱ(709)、动力推动机构Ⅰ(710)、速度转换机构Ⅰ(711)、系统安装盖(712)、速度转换机构Ⅱ(713)以及动力推动机构Ⅱ(714)；法兰连接机构固定在所述B轴旋转台(6)上，系统安装外壳(703)与法兰连接机构固定连接，系统安装盖(712)固定在系统安装外壳(703)上；动力传动机构(707)安装在法兰连接机构内部，速度转换机构Ⅰ(711)、速度转换机构Ⅱ(713)、移动旋转机构Ⅰ(702)、移动旋转机构Ⅱ(708)均安装于系统安装外壳(703)内，磨头总机构Ⅰ(701)与磨头总机构Ⅱ(709)分别安装于系统安装外壳(703)两端部，动力推动机构Ⅰ(710)及动力推动机构Ⅱ(714)分别固定于系统安装盖(712)上；动力传动机构(707)分别连接速度转换机构Ⅰ(711)及速度转换机构Ⅱ(713)；速度转换机构Ⅰ(711)连接磨头总机构Ⅱ(709)，速度转换机构Ⅱ(713)连接磨头总机构Ⅰ(701)；动力推动机构Ⅰ(710)与移动旋转机构Ⅱ(708)连接，动力推动机构Ⅱ(714)与移动旋转机构Ⅰ(702)连接；移动旋转机构Ⅱ(708)与磨头总机构Ⅱ(709)固定连接且与速度转换机构Ⅰ(711)转动连接，移动旋转机构Ⅰ(702)与磨头总机构Ⅰ(701)固定连接且与速度转换机构Ⅱ(713)转动连接。
4.如权利要求3所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述动力传动机构(707)包括左牙嵌式离合器(70701)、左直齿轮(70705)、左输出传动轴(70706)、伺服电机(70710)、输入齿轮轴(70712)、右输出传动轴(70715)、右直齿轮(70717)以及右牙嵌式离合器(70721)；伺服电机(70710)通过联轴器(70711)连接输入齿轮轴(70712)，输入齿轮轴(70712)通过齿轮套同时与左直齿轮(70705)及右直齿轮(70717)啮合传动；左直齿轮(70705)与左输出传动轴(70706)键连接；右直齿轮(70717)与右输出传动轴(70715)键连接；左牙嵌式离合器(70701)上端与左输出传动轴(70706)固定连接，其下端与速度转换机构Ⅱ(713)的锥齿轮输入轴(71115)固定连接；右牙嵌式离合器(70721)上端与右输出传动轴(70715)固定连接，其下端与速度转换机构Ⅰ(711)的锥齿轮输入轴(71115)固定连接。
5.如权利要求3所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述速度转换机构Ⅰ(711)和速度转换机构Ⅱ(713)结构相同；速度转换机构Ⅰ(711)包括固定机座(71101)、速度转换轴(71105)、左锥齿轮(71108)、锥齿轮输入轴(71115)、右锥齿轮(71117)、空心轴(71120)、惰轮轴(71124)；固定机座(71101)固定于所述系统安装外壳(703)上，速度转换轴(71105)一端通过轴承与固定机座(71101)连接，空心轴(71120)同轴连接在速度转换轴(71105)外周且空心轴(71120)与速度转换轴(71105)之间设有滚针轴承，空心轴(71120)通过轴承与固定机座(71101)另一端连接；左锥齿轮(71108)与速度转换轴(71105)连接，右锥齿轮(71117)与空心轴(71120)连接；锥齿轮输入轴(71115)安装于固定机座(71101)内且其锥齿轮同时与左锥齿轮(71108)和右锥齿轮(71117)啮合传动，惰轮轴(71124)安装于固定机座(71101)内且其锥齿轮同时与左锥齿轮(71108)和右锥齿轮(71117)相啮合；锥齿轮输入轴(71115)与所述动力传动机构(707)的右牙嵌式离合器(70721)连接。
6.如权利要求3所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述动力推动机构Ⅰ(710)和动力推动机构Ⅱ(714)结构相同；动力推动机构Ⅰ(710)包括步进电机(71001)、左安装支撑座(71002)、连接柄(71008)、右安装支撑座(71010)、丝杆螺母(71015)、连接套筒(71014)以及丝杆(71017)；步进电机(71001)与左安装支撑座(71002)固定连接，左安装支撑座(71002)固定于所述系统安装盖(712)上，丝杆(71017)一端通过驱动联轴器与步进电机(71001)连接，丝杆(71017)另一端通过轴承安装在右安装支撑座(71010)上，右安装支撑座(71010)固定于所述系统安装盖(712)上；丝杆螺母(71015)与丝杆(71017)进行丝杆副连接，连接套筒(71014)固定于丝杆螺母(71015)上，连接柄(71008)与连接套筒(71014)转动连接且通过紧固螺母轴向限位，连接柄(71008)与所述移动旋转机构Ⅱ(708)固定连接。
7.如权利要求3所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述移动旋转机构Ⅰ(702)和移动旋转机构Ⅱ(708)结构相同，移动旋转机构Ⅱ(708)包括小紧固端盖(70801)、辅助小套筒(70802)、移动配合套筒(70803)、连接盖(70806)、滚珠(70811)、小弹簧(70812)以及小圆头(70813)；小紧固端盖(70801)与所述动力推动机构Ⅰ(710)固定连接，辅助小套筒(70802)与移动配合套筒(70803)连接，移动配合套筒(70803)通过滚珠(70811)与所述速度转换机构Ⅰ(711)的空心轴(71120)转动连接，辅助小套筒(70802)与所述动力推动机构Ⅰ(710)通过轴承连接，辅助小套筒(70802)同时与磨头总机构Ⅱ(709)通过连接盖(70806)固定连接，滚珠(70811)安装于移动配合套筒(70803)的安装孔内，且滚珠(70811)与安装孔间设置有小弹簧(70812)。
8.如权利要求3所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述磨头总机构Ⅱ(709)包括外磨头模块(70901)、内磨头模块(70902)；外磨头模块(70901)与系统安装外壳(703)和系统安装盖(712)滑动连接，且外磨头模块(70901)与移动旋转机构Ⅱ(708)固定连接；内磨头模块(70902)滑动连接在外磨头模块(70901)内侧；
所述内磨头模块(70902)包括内滑动隔离套筒(7090201)、特殊伸缩套筒(7090203)、内磨头连接轴(7090205)、弹簧夹(7090210)以及内磨头(7090211)；内滑动隔离套筒(7090201)与特殊伸缩套筒(7090203)通过轴承连接，特殊伸缩套筒(7090203)与内磨头连接轴(7090205)转动连接且通过伸缩弹簧(7090208)顶紧，内磨头连接轴(7090205)左端与所述速度转换机构Ⅰ(711)的速度转换轴(71105)螺纹连接柄通过固定滚珠7090206卡紧，内磨头(7090211)安装于内磨头连接轴(7090205)端孔内且由弹簧夹(7090210)夹紧，弹簧夹(7090210)安装于内磨头连接轴(7090205)端部孔内且其端部由螺纹压紧盖7090209压紧，螺纹压紧盖7090209与内磨头连接轴(7090205)螺纹连接。
9.如权利要求8所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床，其特征在于，所述外磨头模块(70901)包括大隔离套筒(7090101)、大连接套筒(7090103)、外套筒(7090106)、外滑动隔离套筒(7090108)、环形压力传感器(7090110)、外安装套筒(7090111)以及外磨头(7090112)；大隔离套筒(7090101)与所述系统安装外壳(703)和系统安装盖(712)滑动连接，大连接套筒(7090103)与大隔离套筒(7090101)通过轴承连接，外套筒(7090106)与大连接套筒(7090103)转动连接，外滑动隔离套筒(7090108)与外套筒(7090106)通过轴承连接，环形压力传感器(7090110)固定于大连接套筒(7090103)上，外安装套筒(7090111)固定于大连接套筒(7090103)上，外磨头(7090112)通过螺纹安装盖7090113固定于外安装套筒(7090111)上。
10.如权利要求1所述的一种环形工件铣磨测一体化加工机床的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将机床的工作台(9)运行到合适位置，进行环形工件毛坯的定位装夹；
步骤二、使用测量机构(8)对环形工件毛坯进行测量，采集数据并进行数据分析处理和曲面重构，得到工件毛坯的测量模型，再对设计模型进行特征识别，并与测量模型进行模型的匹配、比较，计算出测量模型相对设计模型的超差；
步骤三、根据超差，判断工件毛坯的尺寸是否合格，若不合格，进入铣削阶段；若尺寸合格，则进入磨削环节：判断Ra≤δ1,Rz≤δ2是否满足，若不满足，则进入粗磨阶段，若满足Ra≤δ1,Rz≤δ2，则进入精磨加工阶段；
工件毛坯的待加工表面为上下端面和15°外斜面，整个加工过程分为八个工序：
首先，进入铣削阶段，第一道工序，铣削工件毛坯的上端面；第二道工序，铣削工件毛坯的15°外斜面；第三道工序，铣削工件毛坯的下端面；完成三道铣削工序后，测量机构(8)使用测头对工件毛坯进行测量，若加工后的半成品环形工件存在表面尺寸加工不合格，则针对该表面重复相应的铣削工序；
下一步，测量机构(8)对环形工件表面粗糙度进行检测，进入粗磨阶段：第四道工序，粗磨环形工件的上端面；第五道工序，粗磨环形工件的15°外斜面；第六道工序，粗磨环形工件的下端面；完成粗磨的三道工序后，测量机构(8)对环形工件三个表面进行粗糙度测量，测量出环形工件中不满足Ra≤δ1,Rz≤δ2要求的表面，再针对该表面重复对应的粗磨工序，进行逐次测量加粗磨，使得环形工件的三个需加工表面满足Ra≤δ1,Rz≤δ2；
最后，进入精磨阶段：在进行第七道工序，精磨环形工件下端面时，内磨头上表面对环形工件下端面进行精磨加工，外磨头下表面的小凸台顶紧环形工件的上端面；进行第八道工序时，外磨头对环形工件上端面的精磨加工和内磨头对环形工件15°外斜面的精磨加工同时进行；在第七道工序和第八道工序完成后，测量机构(8)对环形工件三个已精磨加工的三个表面进行测量，检测是否满足精度要求，若其中有表面不满足精度要求，则重复进行对应的精磨加工工序，通过逐次测量和精磨加工直到环形工件所需加工的三个表面都满足精度要求，才完成加工；
步骤四、在每个阶段完成后，测量机构(8)都对加工所得的半成品环形工件重新进行测量、数据采集和分析处理等一系列操作，最后得到环形工件相对设计模型的超差，然后判断环形工件尺寸是否合格，环形工件表面质量是否满足要求，若环形工件尺寸和表面质量均满足精度要求，则完成环形工件的加工，若环形工件尺寸或表面质量不合格，则返回步骤三，进入下一个循环。
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