CN114178899A - 一种自动清理切屑的智能加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动清理切屑的智能加工装置，包括智能加工装置和智能冷却清理系统，所述智能加工装置包括机床主体，所述机床主体的左侧固定安装有控制台，所述机床主体的上端固定安装有安装板，所述安装板的下端活动连接有上模组，所述上模组的下端活动连接有下模组，所述下模组的下端固定安装有喷射管，所述机床主体的后侧设置有水箱，所述水箱的左侧固定连接有切削液箱，所述水箱的上端管路连接有流量阀一，所述流量阀一的一端管路连接有水泵，所述切削液箱的上端管路连接有流量阀二，所述流量阀二与水泵管路连接，所述水泵的左侧与喷射管固定连接，本发明，具有实用性强和智能冷却清理的特点。

Description

一种自动清理切屑的智能加工装置
技术领域
本发明涉及机械技术领域，具体为一种自动清理切屑的智能加工装置。
背景技术
机床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床，在机械加工生产中时不可缺少的机床，在加工过程中为保证加工精度防止加工件高温变形，需要通过不断对加工位置喷洒切削液进行降温处理，而切削液主要分为油基切削液与水基切削液两种，其中水基切削液因其冷却效果较好被广泛的应用，其使用方法需要根据不同的加工需求与水进行配比混合后喷洒到加工工件上，在加工要求较高的工件时就需要使用较好的切削液，其成本也随之增加，并且在传动使用过程中切削液喷射嘴位置固定，为保证降温效率需要不断进行大流量喷洒，切削液利用效率过低，在转换切削位置时需要人工对喷射嘴的位置进行调整，具有一定的安全隐患，因此，设计实用性强和智能冷却清理的一种自动清理切屑的智能加工装置是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动清理切屑的智能加工装置，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：一种自动清理切屑的智能加工装置，包括智能加工装置和智能冷却清理系统，所述智能加工装置包括机床主体，所述机床主体的左侧固定安装有控制台，所述机床主体的上端固定安装有安装板，所述安装板的下端活动连接有上模组，所述上模组的下端活动连接有下模组，所述下模组的下端固定安装有喷射管，所述机床主体的后侧设置有水箱，所述水箱的左侧固定连接有切削液箱，所述水箱的上端管路连接有流量阀一，所述流量阀一的一端管路连接有水泵，所述切削液箱的上端管路连接有流量阀二，所述流量阀二与水泵管路连接，所述水泵的左侧与喷射管固定连接，所述下模组的下端固定安装有摄像头，所述机床主体的内部设置有卡爪，所述卡爪的内侧固定安装有温度感应器，所述控制台与流量阀二电连接，所述控制台与流量阀一电连接，所述控制台与上模组电连接，所述控制台与下模组电连接。
根据上述技术方案，所述智能冷却清理系统包括智能判断模块、智能调节模块和状态转换模块，所述智能判断模块包括视频拍摄模块、对比分析模块和逻辑判断模块，所述智能调节模块包括实时监控模块、流量调节模块、补偿模块和坐标跟随模块，所述状态转换模块包括视频扫描模块和清洗模块，所述智能判断模块、智能调节模块和状态转换模块各自通过无线电连接，所述智能判断模块用于判断车削的加工工艺，从而自动调配切削液比例，所述智能调节模块用于根据车削的实际情况自动调节切削液的量，所述状态转换模块用于在车削完成后自动对机床内部铁屑进行清洗，保证机床的清洁度；
所述视频拍摄模块与摄像头信号连接，所述逻辑判断模块与控制台信号连接，所述实时监控模块与摄像头信号连接，所述流量调节模块与控制台信号连接，所述补偿模块与温度感应器信号连接，所述坐标跟随模块与控制台信号连接，所述视频扫描模块与摄像头信号连接，所述清洗模块与控制台信号连接。
根据上述技术方案，所述视频拍摄模块用于对机床内部进行拍摄获取图像数据，所述对比分析模块用于通过视频拍摄出刀具车削的初始位置与其工件整体所占位置大小进行对比分析得出其切削深度，所述逻辑判断模块用于判断此次车削时粗车还是精车，从而调节切削液的调配比例，所述实时监控模块用于通过摄像头在车削过程中实时监控车削情况，所述流量调节模块用于根据车削情况自动调节切削液流量，所述补偿模块用于工件在车削过程中因其他原因导致温度超过标准温度时自动增加切削液流量，所述坐标跟随模块用于控制喷射管位置跟随刀具切削位置移动，所述视频扫描模块用于在车削结束后扫描机床内的铁屑位置，所述清洗模块用于根据扫描出的铁屑位置利用可移动的喷射管对其进行清洗。
根据上述技术方案，所述智能冷却清理系统的运行包含以下步骤：
S1、通过摄像头对准备车削的工件及刀具位置进行拍摄，分析其切削深度；
S2、根据拍摄信息判断其加工工艺选择合适的切削液配比；
S3、根据切削时的实际情况自动调节切削液的喷射量；
S4、当工件温度超过标准温度时自动提高喷射量进行有效降温；
S5、在车削时根据刀具位置自动调节喷射管位置使其跟随移动；
S6、在车削完成后通过对机床内部进行扫描找出铁屑位置，利用喷射管喷射水对该位置进行清理；
S7、重复S1-S6，可以实现车削的智能冷却清理。
根据上述技术方案，所述S1中视频拍摄模块和对比分析模块的方法如下：
S11、通过摄像头对准备车削的工件及刀具位置进行拍摄，并将图像数据传输到智能冷却清理系统当中；
S12、系统通过位置分析判断其切削深度为J实，根据测试数据精车较为合适的最大切削深度为J精，当J实＞J精时，智能冷却清理系统判断其为粗车，当J实≤J精时，判断其为精车。
根据上述技术方案，所述S2中逻辑判断模块的方法当智能冷却清理系统判断其为粗车时，切削深度较大，切削时产生的温度较高，故切削液兑水的比例为1:20，当判断其为精车时，产生温度较低，且对润滑性能的要求较高，故切削液兑水的比例为1:10，从而根据实际情况通过控制台控制流量阀一和流量阀二的流量大小自动调节喷洒切削液的配比，在保证切削性能的同时节省了切削液的量。
根据上述技术方案，所述S3中实时监控模块和流量调节模块的方法如下：
S31、在切削时通过摄像对切削状态进行实时的监控，将其切削时间实时反馈给智能冷却清理系统；
S32、通过流量阀一和流量阀二等比例控制输出流量，将水泵泵出的切削液的量由低到高分为L1、L2、L3、L4、L5五个等级；
S33、设单位时间内，单位切削深度内刀具切削所产生的温度为S单，将产生的温度由低到高分为S1、S2、S3、S4、S5五个等级，并与其各等级降温所需的切削液的量的五个等级相对应，随着切削时间的增长，其温度也会逐渐升高，设切削过程中某一切削用时间T实时的未降温温度为S实，其公式为：
S实＝J实S单T实
以此算出该时刻末理论温度S实，根据S实属于哪一等级的温度，系统将自动调节其所对应的泵出的切削液的量的等级，根据切削状况自动选择最合适的水量，节省切削液降低成本。
根据上述技术方案，所述S4中补偿模块的方法如下：
通过温度感应器实时感应工件的温度U实，设工件理论车削温度为U额，当U实＞1.3U额时，智能冷却清理系统将判定其过热，自动提升泵出切削液的量的一个等级，防止工件因其他原因导致温度异常升高影响切削质量。
根据上述技术方案，所述S5中坐标跟随模块的方法如下：
S51、以摄像头位置为原点建立直角坐标系(X，Y，Z)，因喷射管高度方向位置不能改变且始终在刀具的上方，故喷射管的位置为(X喷，Y喷)，刀具刀头的位置为(X刀，Y刀)；
S52、通过控制台控制上模组与下模组从而控制喷射管移动，当X喷＝X刀、Y喷＝Y刀时为切削液喷射位置，并随着刀头位置的移动而跟随移动，从而能够更为高效的对刀具及工件进行降温并冲刷掉切削出来的铁屑，提高切削液的利用率。
根据上述技术方案，所述S6中视频扫描模块和清洗模块的方法如下：
通过摄像头对切削完成后的机床内部进行扫描，标记出铁屑位置，通过控制台控制喷射管移动到此处并将流量阀二关闭，打开流量阀一对其进行冲洗，从而去除铁屑，保证台面清洁，提高工作环境的安全性。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置有智能加工装置和智能冷却清理系统，能够达到通过实时监控机床内部的工作情况，对其进行有效的降温，并且通过数据自动调节切削液的比例及流量从而降低成本，切削结束后通过调节喷射位置对机床台面进行清理，提高工作环境的安全性。
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是本发明的整体正面结构示意图；
图2是本发明的后侧局部示意图；
图3是本发明的整体系统结构示意图；
图中：1、机床主体；2、安装板；3、上模组；4、下模组；5、喷射管；6、控制台；7、切削液箱；8、水箱；9、水泵；10、流量阀一；11、流量阀二；12、卡爪。
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1-3，本发明提供技术方案：一种自动清理切屑的智能加工装置，包括智能加工装置和智能冷却清理系统，其特征在于：智能加工装置包括机床主体1，机床主体1的左侧固定安装有控制台6，机床主体1的上端固定安装有安装板2，安装板2的下端活动连接有上模组3，上模组3的下端活动连接有下模组4，下模组4的下端固定安装有喷射管5，机床主体1的后侧设置有水箱8，水箱8的左侧固定连接有切削液箱7，水箱8的上端管路连接有流量阀一10，流量阀一10的一端管路连接有水泵9，切削液箱7的上端管路连接有流量阀二11，流量阀二11与水泵9管路连接，水泵9的左侧与喷射管5固定连接，下模组4的下端固定安装有摄像头，机床主体1的内部设置有卡爪12，卡爪12的内侧固定安装有温度感应器，控制台6与流量阀二11电连接，控制台6与流量阀一10电连接，控制台6与上模组3电连接，控制台6与下模组4电连接，在机床车削前通过摄像头对机床内部进行拍摄获取数据，通过控制台6控制上模组3与下模组4从而调节喷射管5的位置跟随刀具切削进行运动喷洒切削液降温，通过拍摄获取的切削数据对切削液的配比及流量进行实时调整，从而保证切削液的利用效率及工件的降温效果，降低成本；
智能冷却清理系统包括智能判断模块、智能调节模块和状态转换模块，智能判断模块包括视频拍摄模块、对比分析模块和逻辑判断模块，智能调节模块包括实时监控模块、流量调节模块、补偿模块和坐标跟随模块，状态转换模块包括视频扫描模块和清洗模块，智能判断模块、智能调节模块和状态转换模块各自通过无线电连接，智能判断模块用于判断车削的加工工艺，从而自动调配切削液比例，智能调节模块用于根据车削的实际情况自动调节切削液的量，状态转换模块用于在车削完成后自动对机床内部铁屑进行清洗，保证机床的清洁度；
视频拍摄模块与摄像头信号连接，逻辑判断模块与控制台6信号连接，实时监控模块与摄像头信号连接，流量调节模块与控制台6信号连接，补偿模块与温度感应器信号连接，坐标跟随模块与控制台6信号连接，视频扫描模块与摄像头信号连接，清洗模块与控制台6信号连接；
视频拍摄模块用于对机床内部进行拍摄获取图像数据，对比分析模块用于通过视频拍摄出刀具车削的初始位置与其工件整体所占位置大小进行对比分析得出其切削深度，逻辑判断模块用于判断此次车削时粗车还是精车，从而调节切削液的调配比例，实时监控模块用于通过摄像头在车削过程中实时监控车削情况，流量调节模块用于根据车削情况自动调节切削液流量，补偿模块用于工件在车削过程中因其他原因导致温度超过标准温度时自动增加切削液流量，坐标跟随模块用于控制喷射管5位置跟随刀具切削位置移动，视频扫描模块用于在车削结束后扫描机床内的铁屑位置，清洗模块用于根据扫描出的铁屑位置利用可移动的喷射管5对其进行清洗；
智能冷却清理系统的运行包含以下步骤：
S1、通过摄像头对准备车削的工件及刀具位置进行拍摄，分析其切削深度；
S2、根据拍摄信息判断其加工工艺选择合适的切削液配比；
S3、根据切削时的实际情况自动调节切削液的喷射量；
S4、当工件温度超过标准温度时自动提高喷射量进行有效降温；
S5、在车削时根据刀具位置自动调节喷射管5位置使其跟随移动；
S6、在车削完成后通过对机床内部进行扫描找出铁屑位置，利用喷射管5喷射水对该位置进行清理；
S7、重复S1-S6，可以实现车削的智能冷却清理；
S1中视频拍摄模块和对比分析模块的方法如下：
S11、通过摄像头对准备车削的工件及刀具位置进行拍摄，并将图像数据传输到智能冷却清理系统当中；
S12、系统通过位置分析判断其切削深度为J实，根据测试数据精车较为合适的最大切削深度为J精，当J实＞J精时，智能冷却清理系统判断其为粗车，当J实≤J精时，判断其为精车；
S2中逻辑判断模块的方法当智能冷却清理系统判断其为粗车时，切削深度较大，切削时产生的温度较高，故切削液兑水的比例为1:20，当判断其为精车时，产生温度较低，且对润滑性能的要求较高，故切削液兑水的比例为1:10，从而根据实际情况通过控制台6控制流量阀一10和流量阀二11的流量大小自动调节喷洒切削液的配比，在保证切削性能的同时节省了切削液的量；
S3中实时监控模块和流量调节模块的方法如下：
S31、在切削时通过摄像对切削状态进行实时的监控，将其切削时间实时反馈给智能冷却清理系统；
S32、通过流量阀一10和流量阀二11等比例控制输出流量，将水泵9泵出的切削液的量由低到高分为L1、L2、L3、L4、L5五个等级；
S33、设单位时间内，单位切削深度内刀具切削所产生的温度为S单，将产生的温度由低到高分为S1、S2、S3、S4、S5五个等级，并与其各等级降温所需的切削液的量的五个等级相对应，随着切削时间的增长，其温度也会逐渐升高，设切削过程中某一切削用时间T实时的未降温温度为S实，其公式为：
S实＝J实S单T实
以此算出该时刻末理论温度S实，根据S实属于哪一等级的温度，系统将自动调节其所对应的泵出的切削液的量的等级，根据切削状况自动选择最合适的水量，节省切削液降低成本；
S4中补偿模块的方法如下：
通过温度感应器实时感应工件的温度U实，设工件理论车削温度为U额，当U实＞1.3U额时，智能冷却清理系统将判定其过热，自动提升泵出切削液的量的一个等级，防止工件因其他原因导致温度异常升高影响切削质量；
S5中坐标跟随模块的方法如下：
S51、以摄像头位置为原点建立直角坐标系(X，Y，Z)，因喷射管5高度方向位置不能改变且始终在刀具的上方，故喷射管5的位置为(X喷，Y喷)，刀具刀头的位置为(X刀，Y刀)；
S52、通过控制台6控制上模组3与下模组4从而控制喷射管5移动，当X喷＝X刀、Y喷＝Y刀时为切削液喷射位置，并随着刀头位置的移动而跟随移动，从而能够更为高效的对刀具及工件进行降温并冲刷掉切削出来的铁屑，提高切削液的利用率；
S6中视频扫描模块和清洗模块的方法如下：
通过摄像头对切削完成后的机床内部进行扫描，标记出铁屑位置，通过控制台6控制喷射管5移动到此处并将流量阀二11关闭，打开流量阀一10对其进行冲洗，从而去除铁屑，保证台面清洁，提高工作环境的安全性。
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)

1.一种自动清理切屑的智能加工装置，包括智能加工装置和智能冷却清理系统，其特征在于：所述智能加工装置包括机床主体(1)，所述机床主体(1)的左侧固定安装有控制台(6)，所述机床主体(1)的上端固定安装有安装板(2)，所述安装板(2)的下端活动连接有上模组(3)，所述上模组(3)的下端活动连接有下模组(4)，所述下模组(4)的下端固定安装有喷射管(5)，所述机床主体(1)的后侧设置有水箱(8)，所述水箱(8)的左侧固定连接有切削液箱(7)，所述水箱(8)的上端管路连接有流量阀一(10)，所述流量阀一(10)的一端管路连接有水泵(9)，所述切削液箱(7)的上端管路连接有流量阀二(11)，所述流量阀二(11)与水泵(9)管路连接，所述水泵(9)的左侧与喷射管(5)固定连接，所述下模组(4)的下端固定安装有摄像头，所述机床主体(1)的内部设置有卡爪(12)，所述卡爪(12)的内侧固定安装有温度感应器，所述控制台(6)与流量阀二(11)电连接，所述控制台(6)与流量阀一(10)电连接，所述控制台(6)与上模组(3)电连接，所述控制台(6)与下模组(4)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动清理切屑的智能加工装置，其特征在于：所述智能冷却清理系统包括智能判断模块、智能调节模块和状态转换模块，所述智能判断模块包括视频拍摄模块、对比分析模块和逻辑判断模块，所述智能调节模块包括实时监控模块、流量调节模块、补偿模块和坐标跟随模块，所述状态转换模块包括视频扫描模块和清洗模块，所述智能判断模块、智能调节模块和状态转换模块各自通过无线电连接，所述智能判断模块用于判断车削的加工工艺，从而自动调配切削液比例，所述智能调节模块用于根据车削的实际情况自动调节切削液的量，所述状态转换模块用于在车削完成后自动对机床内部铁屑进行清洗，保证机床的清洁度；
所述视频拍摄模块与摄像头信号连接，所述逻辑判断模块与控制台(6)信号连接，所述实时监控模块与摄像头信号连接，所述流量调节模块与控制台(6)信号连接，所述补偿模块与温度感应器信号连接，所述坐标跟随模块与控制台(6)信号连接，所述视频扫描模块与摄像头信号连接，所述清洗模块与控制台(6)信号连接。
3.根据权利要求2所述的一种自动清理切屑的智能加工装置，其特征在于：所述视频拍摄模块用于对机床内部进行拍摄获取图像数据，所述对比分析模块用于通过视频拍摄出刀具车削的初始位置与其工件整体所占位置大小进行对比分析得出其切削深度，所述逻辑判断模块用于判断此次车削时粗车还是精车，从而调节切削液的调配比例，所述实时监控模块用于通过摄像头在车削过程中实时监控车削情况，所述流量调节模块用于根据车削情况自动调节切削液流量，所述补偿模块用于工件在车削过程中因其他原因导致温度超过标准温度时自动增加切削液流量，所述坐标跟随模块用于控制喷射管(5)位置跟随刀具切削位置移动，所述视频扫描模块用于在车削结束后扫描机床内的铁屑位置，所述清洗模块用于根据扫描出的铁屑位置利用可移动的喷射管(5)对其进行清洗。
4.根据权利要求3所述的一种自动清理切屑的智能加工装置，其特征在于：所述智能冷却清理系统的运行包含以下步骤：
S1、通过摄像头对准备车削的工件及刀具位置进行拍摄，分析其切削深度；
S2、根据拍摄信息判断其加工工艺选择合适的切削液配比；
S3、根据切削时的实际情况自动调节切削液的喷射量；
S4、当工件温度超过标准温度时自动提高喷射量进行有效降温；
S5、在车削时根据刀具位置自动调节喷射管(5)位置使其跟随移动；
S6、在车削完成后通过对机床内部进行扫描找出铁屑位置，利用喷射管(5)喷射水对该位置进行清理；
S7、重复S1-S6，可以实现车削的智能冷却清理。
5.根据权利要求4所述的一种自动清理切屑的智能加工装置，其特征在于：所述S1中视频拍摄模块和对比分析模块的方法如下：
S11、通过摄像头对准备车削的工件及刀具位置进行拍摄，并将图像数据传输到智能冷却清理系统当中；
S12、系统通过位置分析判断其切削深度为J实，根据测试数据精车较为合适的最大切削深度为J精，当J实＞J精时，智能冷却清理系统判断其为粗车，当J实≤J精时，判断其为精车。
6.根据权利要求5所述的一种自动清理切屑的智能加工装置，其特征在于：所述S2中逻辑判断模块的方法当智能冷却清理系统判断其为粗车时，切削深度较大，切削时产生的温度较高，故切削液兑水的比例为1:20，当判断其为精车时，产生温度较低，且对润滑性能的要求较高，故切削液兑水的比例为1:10，从而根据实际情况通过控制台(6)控制流量阀一(10)和流量阀二(11)的流量大小自动调节喷洒切削液的配比，在保证切削性能的同时节省了切削液的量。
7.根据权利要求6所述的一种自动清理切屑的智能加工装置，其特征在于：所述S3中实时监控模块和流量调节模块的方法如下：
S31、在切削时通过摄像对切削状态进行实时的监控，将其切削时间实时反馈给智能冷却清理系统；
S32、通过流量阀一(10)和流量阀二(11)等比例控制输出流量，将水泵(9)泵出的切削液的量由低到高分为L1、L2、L3、L4、L5五个等级；
S33、设单位时间内，单位切削深度内刀具切削所产生的温度为S单，将产生的温度由低到高分为S1、S2、S3、S4、S5五个等级，并与其各等级降温所需的切削液的量的五个等级相对应，随着切削时间的增长，其温度也会逐渐升高，设切削过程中某一切削用时间T实时的未降温温度为S实，其公式为：
S实＝J实S单T实
以此算出该时刻末理论温度S实，根据S实属于哪一等级的温度，系统将自动调节其所对应的泵出的切削液的量的等级，根据切削状况自动选择最合适的水量，节省切削液降低成本。
8.根据权利要求7所述的一种自动清理切屑的智能加工装置，其特征在于：所述S4中补偿模块的方法如下：
通过温度感应器实时感应工件的温度U实，设工件理论车削温度为U额，当U实＞1.3U额时，智能冷却清理系统将判定其过热，自动提升泵出切削液的量的一个等级，防止工件因其他原因导致温度异常升高影响切削质量。
9.根据权利要求8所述的一种自动清理切屑的智能加工装置，其特征在于：所述S5中坐标跟随模块的方法如下：
S51、以摄像头位置为原点建立直角坐标系(X，Y，Z)，因喷射管(5)高度方向位置不能改变且始终在刀具的上方，故喷射管(5)的位置为(X喷，Y喷)，刀具刀头的位置为(X刀，Y刀)；
S52、通过控制台(6)控制上模组(3)与下模组(4)从而控制喷射管(5)移动，当X喷＝X刀、Y喷＝Y刀时为切削液喷射位置，并随着刀头位置的移动而跟随移动，从而能够更为高效的对刀具及工件进行降温并冲刷掉切削出来的铁屑，提高切削液的利用率。
10.根据权利要求9所述的一种自动清理切屑的智能加工装置，其特征在于：所述S6中视频扫描模块和清洗模块的方法如下：
通过摄像头对切削完成后的机床内部进行扫描，标记出铁屑位置，通过控制台(6)控制喷射管(5)移动到此处并将流量阀二(11)关闭，打开流量阀一(10)对其进行冲洗，从而去除铁屑，保证台面清洁，提高工作环境的安全性。
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