CN114633214A - 曲面加工装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种曲面加工装置及方法，包括驱动支架，其一端与底座活动连接，另一端活动连接基座；夹具，其通过旋转基座可转动的设置在基座上；竖直支架，其一端与底座固定连接，另一端设置有旋转电机；环形导轨，其与旋转电机主轴固定连接，所述环形导轨内圈可转动的设置有连接架。本发明通过将基座与四组驱动支架连接，通过四组驱动支架配合并协调运动，使得基座能够进行伸缩和任意方向的翻转，极大的提高基座的自由度；同时，上部的加工头在旋转电机的作用下，能够进行转动，并在环形导轨和连接架的作用下，能够旋转并沿环形导轨径向方向移动，使其具有任意半径的转动，极大的提升加工头的自由度。

Description

曲面加工装置及方法
技术领域
本发明涉及曲面加工设备技术领域，具体为一种曲面加工装置及方法。
背景技术
中国专利公开号：CN110293471A，公开了一种曲面工件的加工方法及用于该方法中的设备，其包括机座、安装于机座上并可沿Y轴方向移动的治具、安装于机座上并可沿X轴及Z轴方向移动的机头，该机头位于治具上方，该机头上设置有视觉定位机构、用于检测工件曲面弯曲度的光学曲面弯曲度检测模组和加工磨头模组，且该机头可控制视觉定位机构或光学曲面弯曲度检测模组或加工磨头模组面对所述治具，上述装置采用视觉定位机构对曲面工件进行拍照以采集坐标数据，并通过光学曲面弯曲度检测模组检测该曲面工件的曲面弯曲度，能够一定程度上提高加工精度。但是上述装置在使用过程中存在以下较为明显的缺陷：下部的治具和加工摸头仅仅仅具有单一的移动或转动，不具有任意角度的转动，其自由度低，无法适用于复杂曲面。
发明内容
本发明的目的在于提供曲面加工装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种曲面加工装置，包括
驱动支架，其一端与底座活动连接，另一端活动连接基座，用于驱动基座转动和上下移动；
其中：所述驱动支架包括与底座活动连接的固定套，所述固定套上可移动的设置有伸缩套，所述固定套沿长度方向上设置有第一丝杆，所述第一丝杆一端传动连接用于驱动其转动的伸缩电机，所述第一丝杆与伸缩套传动连接，所述固定套和伸缩套两端分别可转动连接有第二U型块，所述第二U型块通过十字连轴与第一U型块连接，所述第一U型块可转动连接底座或基座；
夹具，其通过旋转基座可转动的设置在基座上，用于固定夹持工件；
竖直支架，其一端与底座固定连接，另一端设置有旋转电机；
环形导轨，其与旋转电机主轴固定连接，所述环形导轨内圈可转动的设置有连接架，所述连接架两端分别设置有与环形导轨滑动连接的第一卡块和第二卡块，所述第一卡块上设置有用于驱动连接架沿环形导轨转动的第一电机，所述第一电机主轴上设置有第一驱动轮，所述第一驱动轮与环形导轨内圈上的环形齿条啮合，所述第二卡块上设置有第二电机，所述第二电机主轴设置有与第三驱动轮相互啮合的第二驱动轮，所述第三驱动轮设置在第二丝杆端部上；
驱动块，其可移动的设置在连接架上，且与第二丝杆传动连接，所述驱动块下端连接有连杆，所述连杆另一端设置有安装架，所述安装架内设置有加工头；以及
扫描仪，其固定设置在竖直支架，用于对夹具上的工件进行扫描。
优选的，所述伸缩套上开设有滑槽，所述固定套上的滑块卡接到滑槽内。
优选的，所述连接架长度方向上开设有滑槽，所述第二丝杆可转动的设置在滑槽内。
优选的，所述环形导轨内圈中设置有环形凸缘，所述第一卡块和第二卡块卡接在环形凸缘上。
优选的，还包括工控机、伺服控制器和显示器。
本发明还提供一种曲面加工方法，包括上述所述的一种曲面加工装置，还包括以下步骤：
S1：通过显示器将设备切换到人机交互模式，并通过显示器调节基座和加工头位置；
S2：将工件固定安装在夹具上；
S3：开启扫描仪，通过旋转基座转动，对加工部件进行三维扫描建模，并将扫描结果显示到显示器上；
S4：将加工程序输入到工控机中，工控机将程序与三维扫描结果对比，并形成工件加工程序；
S5：人工对加工程序进行修改，并生成最终加工程序；
S6：通过显示器将设备切换到加工模式，工控机根据生成的加工程序控制伺服控制器，对工件进行加工。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过将基座与四组驱动支架连接，通过四组驱动支架配合并协调运动，使得基座能够进行伸缩和任意方向的翻转，极大的提高基座的自由度；同时，上部的加工头在旋转电机的作用下，能够进行转动，并在环形导轨和连接架的作用下，能够旋转并沿环形导轨径向方向移动，使其具有任意半径的转动，极大的提升加工头的自由度，在下部基座的配合下，使得整个装置能够很好的应对复杂曲面。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明的环形导轨和连接架结构示意图；
图4为本发明的环形导轨和连接架俯视图；
图5为本发明的驱动支架结构示意图；
图6为图5中A去结构放大示意图；
图7为本发明的第二电机结构示意图。
图中：1底座、2驱动支架、3基座、4固定套、5伸缩套、6第一丝杆、7伸缩电机、8滑块、9滑槽、10第一U型块、11第二U型块、12十字连轴、13旋转基座、14夹具、15竖直支架、16旋转电机、17环形导轨、18环形齿条、19连接架、20第一卡块、21第二卡块、22第一电机、23第一驱动轮、24第二电机、25第二驱动轮、26第三驱动轮、27第二丝杆、28驱动块、29连杆、30安装架、31加工头、32扫描仪。
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1-7，本发明提供一种技术方案：
一种曲面加工装置，包括
驱动支架2，其一端与底座1活动连接，另一端活动连接基座3，在本实施例的技术方案中，驱动支架2共设置有四组，通过四组驱动支架2协调运动，使得上部的基座3具有升降和任意方向一定角度的转动，进而提高基座3的自由度，在对复杂曲面进行加工时，通过基座3的运动，使得复杂曲面具有良好的加工角度和加工方向，进而使得整个装置能够适用于复杂曲面的加工；
其中：驱动支架2包括与底座1活动连接的固定套4，固定套4上可移动的设置有伸缩套5，在本实施例的技术方案中，固定套4和伸缩套5均为无两个侧面的金属框架结构，伸缩套5上沿长度方向开设有滑槽9，固定套4上的滑块8卡接到滑槽9内，通过设置滑块8和滑槽9，使得伸缩套5紧密且顺畅的沿固定套4方向移动，固定套4沿长度方向上设置有第一丝杆6，第一丝杆6一端传动连接用于驱动其转动的伸缩电机7，伸缩电机7为伺服电机，并与伺服控制器电性连接，第一丝杆6与伸缩套5传动连接，伸缩电机7驱动第一丝杆6转动，使得伸缩套5沿固定套4移动；固定套4和伸缩套5两端分别通过转轴可转动连接有第二U型块11，第二U型块11通过十字连轴12与第一U型块10可转动连接，第一U型块10通过转轴可转动连接底座1或基座3；
夹具14，其通过旋转基座13可转动的设置在基座3上，用于固定夹持需要进行加工的工件，同时，通过设置旋转基座13使得基座3具有独立和协调性的转动，一方面，在加工之前，通过旋转基座13的转动对工件进行三维扫描建模，另一方面，在加工阶段，通过旋转基座13的转动，使得工件具有转动，提高其自由度；
竖直支架15，其一端与底座1垂直固定连接，另一端设置有旋转电机16，旋转电机16能够驱动与其连接的加工头31进行转动，进而提高加工头31的自由度；
环形导轨17，其与旋转电机16主轴固定连接，环形导轨17内圈可转动的设置有连接架19，连接架19两端分别设置有与环形导轨17滑动连接的第一卡块20和第二卡块21，环形导轨17内圈中设置有环形凸缘，第一卡块20和第二卡块21卡接在环形凸缘上，环形凸缘为第一卡块20和第二卡块21提供竖向和横向的限位，构成其运动的导轨；第一卡块20上设置有用于驱动连接架19沿环形导轨17转动的第一电机22，第一电机22主轴上设置有第一驱动轮23，第一驱动轮23与环形导轨17内圈上的环形齿条18啮合，第二卡块21上设置有第二电机24，第二电机24主轴设置有与第三驱动轮26相互啮合的第二驱动轮25，第二驱动轮25和第三驱动轮26均为相互啮合的锥齿轮结构，第三驱动轮26固定设置在第二丝杆27端部上，连接架19长度方向上开设有滑槽，第二丝杆27可转动的设置在滑槽内；第一电机22驱动第一驱动轮23转动，在环形齿条18的作用下，驱动连接架19沿环形导轨17转动，同时，第二电机24驱动第二丝杆27转动，联动下部的加工头31沿连接架19移动，最终使得加工头31具有转动任意半径的转动，极大的提高了加工头31的自由度；
驱动块28，其可移动的设置在连接架19上，且与第二丝杆27传动连接，驱动块28下端连接有连杆29，连杆29另一端设置有安装架30，安装架30内设置有加工头31，加工头31由驱动电机、夹头和刀具构成，可以根据实际的加工需求对刀具进行更换；以及
扫描仪32，其固定设置在竖直支架15，其与工控机电性连接，用于对夹具14上的工件进行扫描，形成三维模型数据；
还包括工控机、伺服控制器和显示器，工控机用于根据三维模型数据和加工程序生成最终的加工程序，伺服控制器用于根据最终加工程序驱动相应的伺服电机运行，执行最终加工程序，而显示器用于输入控制信号，并将实时信息反馈给操作者；
本发明还提供一种曲面加工方法，包括上述的一种曲面加工装置，还包括以下步骤：
S1：通过显示器将设备切换到人机交互模式，并通过显示器调节基座3和加工头31位置，使得调节基座3能够接近扫描仪32的高度，并使得加工头31远离基座3，便于接下来的扫描工作；
S2：将工件固定安装在夹具14上；
S3：开启扫描仪32，通过旋转基座13转动，对加工部件进行三维扫描建模，并将扫描结果显示到显示器上；
S4：通过显示屏将加工程序输入到工控机中，工控机将程序与三维扫描结果对比，并形成工件加工程序；
S5：人工根据实际的加工需求对加工程序进行修改，并生成最终加工程序；
S6：通过显示器将设备切换到加工模式，工控机根据生成的加工程序控制伺服控制器，对工件进行加工。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种曲面加工装置，其特征在于：包括
驱动支架(2)，其一端与底座(1)活动连接，另一端活动连接基座(3)，用于驱动基座(3)转动和上下移动；
其中：所述驱动支架(2)包括与底座(1)活动连接的固定套(4)，所述固定套(4)上可移动的设置有伸缩套(5)，所述固定套(4)沿长度方向上设置有第一丝杆(6)，所述第一丝杆(6)一端传动连接用于驱动其转动的伸缩电机(7)，所述第一丝杆(6)与伸缩套(5)传动连接，所述固定套(4)和伸缩套(5)两端分别可转动连接有第二U型块(11)，所述第二U型块(11)通过十字连轴(12)与第一U型块(10)连接，所述第一U型块(10)可转动连接底座(1)或基座(3)；
夹具(14)，其通过旋转基座(13)可转动的设置在基座(3)上，用于固定夹持工件；
竖直支架(15)，其一端与底座(1)固定连接，另一端设置有旋转电机(16)；
环形导轨(17)，其与旋转电机(16)主轴固定连接，所述环形导轨(17)内圈可转动的设置有连接架(19)，所述连接架(19)两端分别设置有与环形导轨(17)滑动连接的第一卡块(20)和第二卡块(21)，所述第一卡块(20)上设置有用于驱动连接架(19)沿环形导轨(17)转动的第一电机(22)，所述第一电机(22)主轴上设置有第一驱动轮(23)，所述第一驱动轮(23)与环形导轨(17)内圈上的环形齿条(18)啮合，所述第二卡块(21)上设置有第二电机(24)，所述第二电机(24)主轴设置有与第三驱动轮(26)相互啮合的第二驱动轮(25)，所述第三驱动轮(26)设置在第二丝杆(27)端部上；
驱动块(28)，其可移动的设置在连接架(19)上，且与第二丝杆(27)传动连接，所述驱动块(28)下端连接有连杆(29)，所述连杆(29)另一端设置有安装架(30)，所述安装架(30)内设置有加工头(31)；以及
扫描仪(32)，其固定设置在竖直支架(15)，用于对夹具(14)上的工件进行扫描。
2.根据权利要求1所述的一种曲面加工装置，其特征在于：所述伸缩套(5)上开设有滑槽(9)，所述固定套(4)上的滑块(8)卡接到滑槽(9)内。
3.根据权利要求1所述的一种曲面加工装置，其特征在于：所述连接架(19)长度方向上开设有滑槽，所述第二丝杆(27)可转动的设置在滑槽内。
4.根据权利要求1所述的一种曲面加工装置，其特征在于：所述环形导轨(17)内圈中设置有环形凸缘，所述第一卡块(20)和第二卡块(21)卡接在环形凸缘上。
5.根据权利要求1所述的一种曲面加工装置及方法，其特征在于：还包括工控机、伺服控制器和显示器。
6.一种曲面加工方法，其特征在于：包括权利要求1-5任意一项所述的一种曲面加工装置，还包括以下步骤：
S1：通过显示器将设备切换到人机交互模式，并通过显示器调节基座(3)和加工头(31)位置；
S2：将工件固定安装在夹具(14)上；
S3：开启扫描仪(32)，通过旋转基座(13)转动，对加工部件进行三维扫描建模，并将扫描结果显示到显示器上；
S4：将加工程序输入到工控机中，工控机将程序与三维扫描结果对比，并形成工件加工程序；
S5：人工对加工程序进行修改，并生成最终加工程序；
S6：通过显示器将设备切换到加工模式，工控机根据生成的加工程序控制伺服控制器，对工件进行加工。
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