CN113894314A - 一种卧轨数控加工机床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卧轨数控加工机床,包括深孔钻铣装置和智能深孔钻铣系统,所述深孔钻铣装置包括底座,所述底座的上端中间固定连接有底板,所述底座的上端两侧固定连接有滑轨,所述底座的一侧固定连接有移动机构,所述移动机构的输出端固定连接有支架,所述支架与滑轨的外侧滑动连接,所述支架的上端固定连接有驱动机构,所述驱动机构的输出端固定连接有举升机构,所述支架上端固定连接有卧轨,所述举升机构与卧轨滑动连接,所述举升机构的输出端固定连接有安装座,所述支架的上端固定连接有立轨,所述安装座与立轨滑动连接,所述安装座的上端固定连接有电机,本发明,具有实用性强和适用于深孔加工的特点。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工设备技术领域,具体为一种卧轨数控加工机床。
背景技术
数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床,能够根据已编好的程序,使机床动作并加工零件,数控机床综合了机械、自动化、计算机、微电子等技术,解决了复杂、精密、小批量零件的加工问题,是一种柔性的、高效能的自动化机床,现有的数控机床多用于精密零件的加工,在加工的过程中,为了保证零件尺寸的稳定性,往往需要对正在加工的部位喷洒冷却液,然而现有的通用数控机床在钻孔时,特别是钻深孔钻时,表面喷洒切削液不仅很难接触到加工面,同时切削液的冲击力会阻止废屑排出,导致废屑在孔内被二次加工,影响孔加工的精度和孔内部的表面质量,严重的刀具还会断在孔内,造成很大的麻烦,尤其是加工小直径的深孔,这种现象很难避免,因此,设计实用性强和适用于深孔加工的一种卧轨数控加工机床是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卧轨数控加工机床,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种卧轨数控加工机床,包括深孔钻铣装置和智能深孔钻铣系统,所述深孔钻铣装置包括底座,所述底座的上端中间固定连接有底板,所述底座的上端两侧固定连接有滑轨,所述底座的一侧固定连接有移动机构,所述移动机构的输出端固定连接有支架,所述支架与滑轨的外侧滑动连接,所述支架的上端固定连接有驱动机构,所述驱动机构的输出端固定连接有举升机构,所述支架上端固定连接有卧轨,所述举升机构与卧轨滑动连接,所述举升机构的输出端固定连接有安装座,所述支架的上端固定连接有立轨,所述安装座与立轨滑动连接,所述安装座的上端固定连接有电机,所述电机的输出轴固定连接有刀夹,所述刀夹的下端固定连接连接有切削刀,所述切削刀的内部上端设置有内腔,所述切削刀的下端设置有出液孔,所述内腔与出液孔贯通。
根据上述技术方案,所述底座的前端内部设置有切削液箱,所述底座的前端上端活动连接有收集槽,所述收集槽的下端设置有多组漏液孔,多组所述漏液孔与切削液箱管道连接,所述底座的侧面固定连接有液泵,所述切削液箱和出液孔均与液泵管道连接,所述出液孔均与液泵的中间管道上设置有流量控制阀,所述支架的一侧中间固定连接有安装板,所述安装板的一端固定连接有摄像头,所述切削液箱的底部固定连接有感应弹簧,所述感应弹簧的上端固定连接有浮球。
根据上述技术方案,所述智能深孔钻铣系统包括智能控制模块、智能检测模块和智能钻铣模块,所述智能控制模块、智能检测模块和智能钻铣模块分别通过电连接,所述智能控制模块包括数据记录模块、数据计算模块、逻辑判断模块和报警模块,所述智能检测模块包括刀具长度检测模块、废屑检测模块和液位检测模块,所述智能钻铣模块包括压力控制模块、运动控制模块和旋转控制模块,所述运动控制模块包括前后运动单元、左右运动单元和升降运动单元;
所述刀具长度检测模块和废屑检测模块与摄像头(15)电连接,所述液位检测模块与感应弹簧(16)电连接,所述压力控制模块与流量控制阀(13)电连接,所述前后运动单元与移动机构(23)电连接,所述左右运动单元与驱动机构(22)电连接,所述升降运动单元与举升机构(19)电连接,所述旋转控制模块与电机(20)电连接。
根据上述技术方案,所述数据记录模块用于记录实时检测的各种数据,同时包括系统预设的固定数据,所述数据计算模块用于对数据记录模块中的数据进行计算,所述逻辑判断模块用于对计算的结果进行分析,并确定需要采取的钻孔冷却策略,所述报警模块用于非正常情况下的报警,所述刀具长度检测模块用于采集切削刀(5)的长度信息,所述废屑检测模块用于采集废屑的尺寸信息,所述液位检测模块用于检测切削液箱(2)的液体液位信息,所述压力控制模块用于控制钻孔冷却时,喷洒切削液的压力大小,所述运动控制模块用于控制切削刀(5)的位置移动和钻孔动作,所述旋转控制模块用于控制切削刀(5)的旋转速度和旋转方向。
根据上述技术方案,所述智能深孔钻铣系统的运行包含以下步骤:
S1、把需要加工的工件固定在底板(4)上,按照工件孔径的要求,选择相同直径的切削刀(5),并把切削刀(5)安装在刀夹(12)上,然后启动智能深孔钻铣系统;
S2、根据工件钻孔位置在智能深孔钻铣系统的坐标,利用前后运动单元和左右运动单元把切削刀(5)移动到需要钻孔的位置上方,然后利用升降运动单元控制切削刀(5)下降,同时利用旋转控制模块控制切削刀(5)开始顺时针旋转,当切削刀(5)接触到工件时,开始对工件进行钻孔;
S3、利用刀具长度检测模块采集切削刀(5)钻孔时没有进入工件的长度信息,利用废屑检测模块采集钻孔产生的废屑信息;利用液位检测模块采集切削液箱(2)中切削液的液位信息,连同智能深孔钻铣系统的预设值,一起存储在数据记录模块中;
S4、在正常钻孔的过程中,利用数据计算模块对存储在数据记录模块中的信息进行计算,确定钻孔的深度信息,并根据钻孔深度的变化,结合采集的废屑信息以及钻孔直径大小,确定钻孔的难易程度,并利用逻辑判断模块根据钻孔的难易程度,确定钻孔的策略和切削液喷洒的压力;
S5、根据采集的切削液箱(2)中切削液的液位信息,确定切削液的余量能否与切削液的喷洒压力相匹配,如果相匹配,根据确定的钻孔策略,利用旋转控制模块和升降运动单元控制切削刀(5)按指定的路线运动,同时利用压力控制模块控制切削液的喷洒,如果不匹配,利用报警模块进行报警,提醒工作人员进行处理;
S6、重复S1-S6,完成所有的工件钻孔。
根据上述技术方案,所述S3中数据采集的方法如下:
S31、利用摄像头(15)采集切削刀(5)的长度信息,并用记号L0表示未加工时切削刀(5)的长度,用L表示加工时露出工件的切削刀(5)的长度;
S32、利用摄像头(15)实时采集切削刀(5)上是否缠绕有废屑,并用洁净度δ表示切削刀(5)缠绕废屑的情况,并按照情况分为两级,其中:
S32-1、切削刀(5)上没有缠绕废屑,设定δ为I级;
S32-2、切削刀(5)上缠绕有废屑,设定δ为II级;
S33、利用浮球(21)对感应弹簧(16)的压力确定切削液箱(2)液位的高度,并用记号G表示浮球的重力,F表示感应弹簧(16)所受的压力,并把浮球(21)不受浮力时,切削液的余量值为阀值,其中:
S33-3、当F=G时,说明中切削液余量低于阀值,必须补充切削液;
S34、智能深孔钻铣系统设定需要加工的孔径大小和切削刀(5)的直径均为D,需要加工的孔的深度为H0;
S35、智能深孔钻铣系统切削液喷洒的流量分为三个等级,分别为低级、中级、高级,其对应的数值分别为Q0,2Q0,3Q0;
通过对采集数据和参数的设定,方便后续计算和分析的量化。
根据上述技术方案,所述S4中钻孔的难易程度的确定方法如下:
设定切削刀(5)钻孔的实时深度为H,其数值由下式确定:
H=L0-L
同时根据钻孔的深度和直径定义不同的难易程度,把钻孔的难度分为四个等级,分别用记号I级、II级、III级和IV级表示,其中:
E、当0≤H≤5D时,此时钻孔深度较浅,钻孔难度等级为I级;
F、当5D<H≤10D且D>5mm时,此时钻孔深度较深,但钻孔直径较大,钻孔难度相对较容易,钻孔难度等级为II级;
G、当5D<H≤10D且0<D≤5mm时,此时钻孔深度较深,且钻孔直径较小,钻孔难度中等,钻孔难度等级为III级;
H、当H>10D时,钻孔难度较大,钻孔难度等级为IV级;
根据钻孔的深度和直径,确定钻孔的难度等级,从而可以根据不同的难度等级采取不同的钻孔策略。
根据上述技术方案,所述S4中钻孔策略的确定方法如下:
S41、当钻孔难度等级为I级时,采用正常钻孔策略,此时切削刀(5)按照顺时针连续旋转,持续切削工件,同时切削液喷洒的压力设定为Q0;
S42、当钻孔难度等级为II级时,采用正常钻孔策略,此时切削刀(5)按照顺时针连续旋转,持续切削工件,同时切削液喷洒的压力设定为2Q0;
S43、当钻孔难度等级为III级时,采用低频啄钻策略,此时切削刀(5)按照顺时针连续旋转,通过切削刀(5)上下反复运动的方式,间歇性的切削工件,同时切削液喷洒的压力设定为3Q0;
S44、当钻孔难度等级为IV级时,采用高频啄钻策略,此时切削刀(5)按照顺时针连续旋转,通过切削刀(5)上下反复运动的方式,间歇性的切削工件,同时切削液喷洒的压力设定为3Q0;
根据不同的钻孔难度等级,确定不同的钻孔策略和切削液喷洒的压力值,以保证钻孔的高效性,同时在钻孔难度较大的时候,采用啄钻的方式,以保证废屑可以顺利的排出。
根据上述技术方案,所述S43和S44中啄钻的具体方法如下:
啄钻时,切削刀(5)每次钻孔一段深度后,会快速的退刀,并提升到参考平面,然后再快速下降,继续钻孔动作,其中:
S91、当低频啄钻时,每次钻孔的深度为D;
同时智能深孔钻铣系统设定参考平面的位置为钻孔的起始位置,在切削刀(5)抬起的过程中,根据切削刀(5)的洁净度δ,确定切削刀(5)清理的方法:
S93、当δ为I级时,不需要处理,按正常的啄钻程序执行;
S94、当δ为II级时,需要处理,此时从检测到切削刀(5)上有缠绕废屑开始,利用旋转控制模块控制切削刀(5)从顺时针旋转过度到逆时针旋转,配合切屑液的喷洒清除废屑,然后恢复到原先的顺时针旋转,继续对工件进行钻孔加工;
通过对不同啄钻的定义和切削刀(5)上缠绕废屑的处理措施,保证切削刀(5)洁净的同时,避免过多的废屑堆积在加工表面。
根据上述技术方案,所述S5中切屑液的余量与钻孔策略的匹配方法如下:
S51、当切削液的余量充足时,可以与所有钻孔策略匹配,无需处理;
S52、当切屑液的余量较少但未达到阀值时,因为啄钻消耗的切削液较多,所以无法与啄钻策略相匹配;
S53、当切屑液的余量低于阀值时,启动报警系统提醒人员补充切削液;
根据切削液余量的多少,确定可以采取的钻孔策略,保证钻孔的过程中不会出现切削液不足的情况。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:本发明,通过设置有深孔钻铣装置和智能深孔钻铣系统,可以根据钻孔的直径和深度,智能的选择钻孔策略,同时可以在加工深孔的时候,智能的对切削刀进行清洁,保证钻孔的顺利进行。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是本发明的各模块相互关系示意图;
图中:1、底座;2、切削液箱;3、收集槽;4、底板;5、切削刀;6、支架;7、滑轨;8、卧轨;9、立轨;10、液泵;11、安装座;12、刀夹;13、流量控制阀;14、安装板;15、摄像头;16、感应弹簧;17、漏液孔;18、出液孔;19、举升机构;20、电机;21、浮球;22、驱动机构;23、移动机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2,本发明提供技术方案:一种卧轨数控加工机床,包括深孔钻铣装置和智能深孔钻铣系统,其特征在于:深孔钻铣装置包括底座1,底座1的上端中间固定连接有底板4,底座1的上端两侧固定连接有滑轨7,底座1的一侧固定连接有移动机构23,移动机构23的输出端固定连接有支架6,支架6与滑轨7的外侧滑动连接,支架6的上端固定连接有驱动机构22,驱动机构22的输出端固定连接有举升机构19,支架6上端固定连接有卧轨8,举升机构19与卧轨8滑动连接,举升机构19的输出端固定连接有安装座11,支架6的上端固定连接有立轨9,安装座11与立轨9滑动连接,安装座11的上端固定连接有电机20,电机20的输出轴固定连接有刀夹12,刀夹12的下端固定连接连接有切削刀5,切削刀5的内部上端设置有内腔,切削刀5的下端设置有出液孔18,内腔与出液孔18贯通,底座1的前端内部设置有切削液箱2,底座1的前端上端活动连接有收集槽3,收集槽3的下端设置有多组漏液孔17,多组漏液孔17与切削液箱2管道连接,底座1的侧面固定连接有液泵10,切削液箱2和出液孔18均与液泵10管道连接,出液孔18均与液泵10的中间管道上设置有流量控制阀13,支架6的一侧中间固定连接有安装板14,安装板14的一端固定连接有摄像头15,切削液箱2的底部固定连接有感应弹簧16,感应弹簧16的上端固定连接有浮球21,通过设置有深孔钻铣装置和智能深孔钻铣系统,可以根据钻孔的直径和深度,智能的选择钻孔策略,同时可以在加工深孔的时候,智能的对切削刀5进行清洁,保证钻孔的顺利进行;
智能深孔钻铣系统包括智能控制模块、智能检测模块和智能钻铣模块,智能控制模块、智能检测模块和智能钻铣模块分别通过电连接,智能控制模块包括数据记录模块、数据计算模块、逻辑判断模块和报警模块,智能检测模块包括刀具长度检测模块、废屑检测模块和液位检测模块,智能钻铣模块包括压力控制模块、运动控制模块和旋转控制模块,运动控制模块包括前后运动单元、左右运动单元和升降运动单元;
刀具长度检测模块和废屑检测模块与摄像头15电连接,液位检测模块与感应弹簧16电连接,压力控制模块与流量控制阀13电连接,前后运动单元与移动机构23电连接,左右运动单元与驱动机构22电连接,升降运动单元与举升机构19电连接,旋转控制模块与电机20电连接;
数据记录模块用于记录实时检测的各种数据,同时包括系统预设的固定数据,数据计算模块用于对数据记录模块中的数据进行计算,逻辑判断模块用于对计算的结果进行分析,并确定需要采取的钻孔冷却策略,报警模块用于非正常情况下的报警,刀具长度检测模块用于采集切削刀5的长度信息,废屑检测模块用于采集废屑的尺寸信息,液位检测模块用于检测切削液箱2的液体液位信息,压力控制模块用于控制钻孔冷却时,喷洒切削液的压力大小,运动控制模块用于控制切削刀5的位置移动和钻孔动作,旋转控制模块用于控制切削刀5的旋转速度和旋转方向;
智能深孔钻铣系统的运行包含以下步骤:
S1、把需要加工的工件固定在底板4上,按照工件孔径的要求,选择相同直径的切削刀5,并把切削刀5安装在刀夹12上,然后启动智能深孔钻铣系统;
S2、根据工件钻孔位置在智能深孔钻铣系统的坐标,利用前后运动单元和左右运动单元把切削刀5移动到需要钻孔的位置上方,然后利用升降运动单元控制切削刀5下降,同时利用旋转控制模块控制切削刀5开始顺时针旋转,当切削刀5接触到工件时,开始对工件进行钻孔;
S3、利用刀具长度检测模块采集切削刀5钻孔时没有进入工件的长度信息,利用废屑检测模块采集钻孔产生的废屑信息;利用液位检测模块采集切削液箱2中切削液的液位信息,连同智能深孔钻铣系统的预设值,一起存储在数据记录模块中;
S4、在正常钻孔的过程中,利用数据计算模块对存储在数据记录模块中的信息进行计算,确定钻孔的深度信息,并根据钻孔深度的变化,结合采集的废屑信息以及钻孔直径大小,确定钻孔的难易程度,并利用逻辑判断模块根据钻孔的难易程度,确定钻孔的策略和切削液喷洒的压力;
S5、根据采集的切削液箱2中切削液的液位信息,确定切削液的余量能否与切削液的喷洒压力相匹配,如果相匹配,根据确定的钻孔策略,利用旋转控制模块和升降运动单元控制切削刀5按指定的路线运动,同时利用压力控制模块控制切削液的喷洒,如果不匹配,利用报警模块进行报警,提醒工作人员进行处理;
S6、重复S1-S6,完成所有的工件钻孔;
S3中数据采集的方法如下:
S31、利用摄像头15采集切削刀5的长度信息,并用记号L0表示未加工时切削刀5的长度,用L表示加工时露出工件的切削刀5的长度;
S32、利用摄像头15实时采集切削刀5上是否缠绕有废屑,并用洁净度δ表示切削刀5缠绕废屑的情况,并按照情况分为两级,其中:
S32-1、切削刀5上没有缠绕废屑,设定δ为I级;
S32-2、切削刀5上缠绕有废屑,设定δ为II级;
S33、利用浮球21对感应弹簧16的压力确定切削液箱2液位的高度,并用记号G表示浮球的重力,F表示感应弹簧16所受的压力,并把浮球21不受浮力时,切削液的余量值为阀值,其中:
S33-3、当F=G时,说明中切削液余量低于阀值,必须补充切削液;
S34、智能深孔钻铣系统设定需要加工的孔径大小和切削刀5的直径均为D,需要加工的孔的深度为H0;
S35、智能深孔钻铣系统切削液喷洒的流量分为三个等级,分别为低级、中级、高级,其对应的数值分别为Q0,2Q0,3Q0;
通过对采集数据和参数的设定,方便后续计算和分析的量化;
S4中钻孔的难易程度的确定方法如下:
设定切削刀5钻孔的实时深度为H,其数值由下式确定:
H=L0-L
同时根据钻孔的深度和直径定义不同的难易程度,把钻孔的难度分为四个等级,分别用记号I级、II级、III级和IV级表示,其中:
I、当0≤H≤5D时,此时钻孔深度较浅,钻孔难度等级为I级;
J、当5D<H≤10D且D>5mm时,此时钻孔深度较深,但钻孔直径较大,钻孔难度相对较容易,钻孔难度等级为II级;
K、当5D<H≤10D且0<D≤5mm时,此时钻孔深度较深,且钻孔直径较小,钻孔难度中等,钻孔难度等级为III级;
L、当H>10D时,钻孔难度较大,钻孔难度等级为IV级;
根据钻孔的深度和直径,确定钻孔的难度等级,从而可以根据不同的难度等级采取不同的钻孔策略;
S4中钻孔策略的确定方法如下:
S41、当钻孔难度等级为I级时,采用正常钻孔策略,此时切削刀5按照顺时针连续旋转,持续切削工件,同时切削液喷洒的压力设定为Q0;
S42、当钻孔难度等级为II级时,采用正常钻孔策略,此时切削刀5按照顺时针连续旋转,持续切削工件,同时切削液喷洒的压力设定为2Q0;
S43、当钻孔难度等级为III级时,采用低频啄钻策略,此时切削刀5按照顺时针连续旋转,通过切削刀5上下反复运动的方式,间歇性的切削工件,同时切削液喷洒的压力设定为3Q0;
S44、当钻孔难度等级为IV级时,采用高频啄钻策略,此时切削刀5按照顺时针连续旋转,通过切削刀5上下反复运动的方式,间歇性的切削工件,同时切削液喷洒的压力设定为3Q0;
根据不同的钻孔难度等级,确定不同的钻孔策略和切削液喷洒的压力值,以保证钻孔的高效性,同时在钻孔难度较大的时候,采用啄钻的方式,以保证废屑可以顺利的排出;
S43和S44中啄钻的具体方法如下:
啄钻时,切削刀5每次钻孔一段深度后,会快速的退刀,并提升到参考平面,然后再快速下降,继续钻孔动作,其中:
S91、当低频啄钻时,每次钻孔的深度为D;
同时智能深孔钻铣系统设定参考平面的位置为钻孔的起始位置,在切削刀5抬起的过程中,根据切削刀5的洁净度δ,确定切削刀5清理的方法:
S93、当δ为I级时,不需要处理,按正常的啄钻程序执行;
S94、当δ为II级时,需要处理,此时从检测到切削刀5上有缠绕废屑开始,利用旋转控制模块控制切削刀5从顺时针旋转过度到逆时针旋转,配合切屑液的喷洒清除废屑,然后恢复到原先的顺时针旋转,继续对工件进行钻孔加工;
通过对不同啄钻的定义和切削刀5上缠绕废屑的处理措施,保证切削刀5洁净的同时,避免过多的废屑堆积在加工表面;
S5中切屑液的余量与钻孔策略的匹配方法如下:
S51、当切削液的余量充足时,可以与所有钻孔策略匹配,无需处理;
S52、当切屑液的余量较少但未达到阀值时,因为啄钻消耗的切削液较多,所以无法与啄钻策略相匹配;
S53、当切屑液的余量低于阀值时,启动报警系统提醒人员补充切削液;
根据切削液余量的多少,确定可以采取的钻孔策略,保证钻孔的过程中不会出现切削液不足的情况。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种卧轨数控加工机床,包括深孔钻铣装置和智能深孔钻铣系统,其特征在于:所述深孔钻铣装置包括底座(1),所述底座(1)的上端中间固定连接有底板(4),所述底座(1)的上端两侧固定连接有滑轨(7),所述底座(1)的一侧固定连接有移动机构(23),所述移动机构(23)的输出端固定连接有支架(6),所述支架(6)与滑轨(7)的外侧滑动连接,所述支架(6)的上端固定连接有驱动机构(22),所述驱动机构(22)的输出端固定连接有举升机构(19),所述支架(6)上端固定连接有卧轨(8),所述举升机构(19)与卧轨(8)滑动连接,所述举升机构(19)的输出端固定连接有安装座(11),所述支架(6)的上端固定连接有立轨(9),所述安装座(11)与立轨(9)滑动连接,所述安装座(11)的上端固定连接有电机(20),所述电机(20)的输出轴固定连接有刀夹(12),所述刀夹(12)的下端固定连接连接有切削刀(5),所述切削刀(5)的内部上端设置有内腔,所述切削刀(5)的下端设置有出液孔(18),所述内腔与出液孔(18)贯通。
2.根据权利要求1所述的一种卧轨数控加工机床,其特征在于:所述底座(1)的前端内部设置有切削液箱(2),所述底座(1)的前端上端活动连接有收集槽(3),所述收集槽(3)的下端设置有多组漏液孔(17),多组所述漏液孔(17)与切削液箱(2)管道连接,所述底座(1)的侧面固定连接有液泵(10),所述切削液箱(2)和出液孔(18)均与液泵(10)管道连接,所述出液孔(18)均与液泵(10)的中间管道上设置有流量控制阀(13),所述支架(6)的一侧中间固定连接有安装板(14),所述安装板(14)的一端固定连接有摄像头(15),所述切削液箱(2)的底部固定连接有感应弹簧(16),所述感应弹簧(16)的上端固定连接有浮球(21)。
3.根据权利要求2所述的一种卧轨数控加工机床,其特征在于:所述智能深孔钻铣系统包括智能控制模块、智能检测模块和智能钻铣模块,所述智能控制模块、智能检测模块和智能钻铣模块分别通过电连接,所述智能控制模块包括数据记录模块、数据计算模块、逻辑判断模块和报警模块,所述智能检测模块包括刀具长度检测模块、废屑检测模块和液位检测模块,所述智能钻铣模块包括压力控制模块、运动控制模块和旋转控制模块,所述运动控制模块包括前后运动单元、左右运动单元和升降运动单元;
所述刀具长度检测模块和废屑检测模块与摄像头(15)电连接,所述液位检测模块与感应弹簧(16)电连接,所述压力控制模块与流量控制阀(13)电连接,所述前后运动单元与移动机构(23)电连接,所述左右运动单元与驱动机构(22)电连接,所述升降运动单元与举升机构(19)电连接,所述旋转控制模块与电机(20)电连接。
4.根据权利要求3所述的一种卧轨数控加工机床,其特征在于:所述数据记录模块用于记录实时检测的各种数据,同时包括系统预设的固定数据,所述数据计算模块用于对数据记录模块中的数据进行计算,所述逻辑判断模块用于对计算的结果进行分析,并确定需要采取的钻孔冷却策略,所述报警模块用于非正常情况下的报警,所述刀具长度检测模块用于采集切削刀(5)的长度信息,所述废屑检测模块用于采集废屑的尺寸信息,所述液位检测模块用于检测切削液箱(2)的液体液位信息,所述压力控制模块用于控制钻孔冷却时,喷洒切削液的压力大小,所述运动控制模块用于控制切削刀(5)的位置移动和钻孔动作,所述旋转控制模块用于控制切削刀(5)的旋转速度和旋转方向。
5.根据权利要求4所述的一种卧轨数控加工机床,其特征在于:所述智能深孔钻铣系统的运行包含以下步骤:
S1、把需要加工的工件固定在底板(4)上,按照工件孔径的要求,选择相同直径的切削刀(5),并把切削刀(5)安装在刀夹(12)上,然后启动智能深孔钻铣系统;
S2、根据工件钻孔位置在智能深孔钻铣系统的坐标,利用前后运动单元和左右运动单元把切削刀(5)移动到需要钻孔的位置上方,然后利用升降运动单元控制切削刀(5)下降,同时利用旋转控制模块控制切削刀(5)开始顺时针旋转,当切削刀(5)接触到工件时,开始对工件进行钻孔;
S3、利用刀具长度检测模块采集切削刀(5)钻孔时没有进入工件的长度信息,利用废屑检测模块采集钻孔产生的废屑信息;利用液位检测模块采集切削液箱(2)中切削液的液位信息,连同智能深孔钻铣系统的预设值,一起存储在数据记录模块中;
S4、在正常钻孔的过程中,利用数据计算模块对存储在数据记录模块中的信息进行计算,确定钻孔的深度信息,并根据钻孔深度的变化,结合采集的废屑信息以及钻孔直径大小,确定钻孔的难易程度,并利用逻辑判断模块根据钻孔的难易程度,确定钻孔的策略和切削液喷洒的压力;
S5、根据采集的切削液箱(2)中切削液的液位信息,确定切削液的余量能否与切削液的喷洒压力相匹配,如果相匹配,根据确定的钻孔策略,利用旋转控制模块和升降运动单元控制切削刀(5)按指定的路线运动,同时利用压力控制模块控制切削液的喷洒,如果不匹配,利用报警模块进行报警,提醒工作人员进行处理;
S6、重复S1-S6,完成所有的工件钻孔。
6.根据权利要求5所述的一种卧轨数控加工机床,其特征在于:所述S3中数据采集的方法如下:
S31、利用摄像头(15)采集切削刀(5)的长度信息,并用记号L0表示未加工时切削刀(5)的长度,用L表示加工时露出工件的切削刀(5)的长度;
S32、利用摄像头(15)实时采集切削刀(5)上是否缠绕有废屑,并用洁净度δ表示切削刀(5)缠绕废屑的情况,并按照情况分为两级,其中:
S32-1、切削刀(5)上没有缠绕废屑,设定δ为I级;
S32-2、切削刀(5)上缠绕有废屑,设定δ为II级;
S33、利用浮球(21)对感应弹簧(16)的压力确定切削液箱(2)液位的高度,并用记号G表示浮球的重力,F表示感应弹簧(16)所受的压力,并把浮球(21)不受浮力时,切削液的余量值设定为阀值,其中:
S33-3、当F=G时,说明中切削液余量低于阀值,必须补充切削液;
S34、智能深孔钻铣系统设定需要加工的孔径大小和切削刀(5)的直径均为D,需要加工的孔的深度为H0;
S35、智能深孔钻铣系统切削液喷洒的流量分为三个等级,分别为低级、中级、高级,其对应的数值分别为Q0,2Q0,3Q0;
通过对采集数据和参数的设定,方便后续计算和分析的量化。
7.根据权利要求6所述的一种卧轨数控加工机床,其特征在于:所述S4中钻孔的难易程度的确定方法如下:
设定切削刀(5)钻孔的实时深度为H,其数值由下式确定:
H=L0-L
同时根据钻孔的深度和直径定义不同的难易程度,把钻孔的难度分为四个等级,分别用记号I级、II级、III级和IV级表示,其中:
A、当0≤H≤5D时,此时钻孔深度较浅,钻孔难度等级为I级;
B、当5D<H≤10D且D>5mm时,此时钻孔深度较深,但钻孔直径较大,钻孔难度相对较容易,钻孔难度等级为II级;
C、当5D<H≤10D且0<D≤5mm时,此时钻孔深度较深,且钻孔直径较小,钻孔难度中等,钻孔难度等级为III级;
D、当H>10D时,钻孔难度较大,钻孔难度等级为IV级;
根据钻孔的深度和直径,确定钻孔的难度等级,从而可以根据不同的难度等级采取不同的钻孔策略。
8.根据权利要求7所述的一种卧轨数控加工机床,其特征在于:所述S4中钻孔策略的确定方法如下:
S41、当钻孔难度等级为I级时,采用正常钻孔策略,此时切削刀(5)按照顺时针连续旋转,持续切削工件,同时切削液喷洒的压力设定为Q0;
S42、当钻孔难度等级为II级时,采用正常钻孔策略,此时切削刀(5)按照顺时针连续旋转,持续切削工件,同时切削液喷洒的压力设定为2Q0;
S43、当钻孔难度等级为III级时,采用低频啄钻策略,此时切削刀(5)按照顺时针连续旋转,通过切削刀(5)上下反复运动的方式,间歇性的切削工件,同时切削液喷洒的压力设定为3Q0;
S44、当钻孔难度等级为IV级时,采用高频啄钻策略,此时切削刀(5)按照顺时针连续旋转,通过切削刀(5)上下反复运动的方式,间歇性的切削工件,同时切削液喷洒的压力设定为3Q0;
根据不同的钻孔难度等级,确定不同的钻孔策略和切削液喷洒的压力值,以保证钻孔的高效性,同时在钻孔难度较大的时候,采用啄钻的方式,以保证废屑可以顺利的排出。
9.根据权利要求8所述的一种卧轨数控加工机床,其特征在于:所述S43和S44中啄钻的具体方法如下:
啄钻时,切削刀(5)每次钻孔一段深度后,会快速的退刀,并提升到参考平面,然后再快速下降,继续钻孔动作,其中:
S91、当低频啄钻时,每次钻孔的深度为D;
同时智能深孔钻铣系统设定参考平面的位置为钻孔的起始位置,在切削刀(5)抬起的过程中,根据切削刀(5)的洁净度δ,确定切削刀(5)清理的方法:
S93、当δ为I级时,不需要处理,按正常的啄钻程序执行;
S94、当δ为II级时,需要处理,此时从检测到切削刀(5)上有缠绕废屑开始,利用旋转控制模块控制切削刀(5)从顺时针旋转过度到逆时针旋转,配合切屑液的喷洒清除废屑,然后恢复到原先的顺时针旋转,继续对工件进行钻孔加工;
通过对不同啄钻的定义和切削刀(5)上缠绕废屑的处理措施,保证切削刀(5)洁净的同时,避免过多的废屑堆积在加工表面。
10.根据权利要求9所述的一种卧轨数控加工机床,其特征在于:所述S5中切屑液的余量与钻孔策略的匹配方法如下:
S51、当切削液的余量充足时,可以与所有钻孔策略匹配,无需处理;
S52、当切屑液的余量较少但未达到阀值时,因为啄钻消耗的切削液较多,所以无法与啄钻策略相匹配;
S53、当切屑液的余量低于阀值时,启动报警系统提醒人员补充切削液;
根据切削液余量的多少,确定可以采取的钻孔策略,保证钻孔的过程中不会出现切削液不足的情况。
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