CN114833594A - 具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心及热补偿方法 - Google Patents

具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心及热补偿方法 Download PDF

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Abstract

发明公开了一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心及热补偿方法，涉及数控机床领域。一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，包括对称的立柱，所述立柱上滑动连接有横梁，所述立柱与横梁之间连接有第一传动链，所述横梁上滑动连接有移动立板，所述横梁与所述的移动立板之间连接有第二传动链，所述移动立板上滑动连接有升降板，所述移动立板与所述的升降板之间连接有第三传动链，所述升降板上连接有加工头，发明把局部的热导向整体，达到热平衡，避免形变造成的零件发生因热胀冷缩所产生的应力，影响零件的性能。

Description

具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心及热补偿方法
技术领域
发明属于数控机床技术领域，具体地说，涉及一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心及热补偿方法。
背景技术
数控加工中心是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。数控加工中心是世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一；它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种加工工序工艺手段，随着对加工零件的要求越来越高，五轴加工也出现在机床中。
在对零件进行打磨，钻削，切削等操作的时候，加工中心摩擦，必然会产生大量的热，而零件本身是钢材零件组成，受到温度升高变化的时候，往后出现热胀冷缩的现象，而加工的零件对于打磨处温度较高，而对于零件的其余部分温度不是很高，这就造成了零件局部过热，可能会造成微小的形变，影响整体的性能。
有鉴于此特提出发明。
发明内容
发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心及热补偿方法。
为解决上述技术问题，发明采用技术方案的基本构思是：
一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，包括对称的立柱，所述立柱上滑动连接有横梁，所述立柱与横梁之间连接有第一传动链，所述横梁上滑动连接有移动立板，所述横梁与所述的移动立板之间连接有第二传动链，所述移动立板上滑动连接有升降板，所述移动立板与所述的升降板之间连接有第三传动链，所述升降板上连接有加工头，还包括
底座，固定连接在两个所述立柱之间；
多个带有电磁阀的吸气管，固定连接在所述的底座上；
多个带有电磁阀的吹气细管，固定连接在所述的底座上，且多个所述的吹气细管呈圆周均匀分布在吸气管的外围；
温度传感器，固定连接在所述的底座上，且位于所述的吸气管和吹气细管之间；
所述的温度传感器实时监测底座上被加工零件的各处温度，所述温度传感器将所述的温度信号发送到机床数控中心，对于温度高处开启吸气管上的电磁阀，进行吸气降温，同样对于温度低处的部分，打开其吹气细管的电磁阀，使得被加工零件整体的温度均匀。
为了实现横梁在立柱上稳定移动，进一步地，所述立柱上固定连接有第一导轨，所述横梁滑动连接在所述的第一导轨上，所述横梁上固定连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机驱动端固定连接有齿轮，所述立柱上固定连接有与齿轮啮合的齿条。
为了实现移动立板在横梁上稳定移动，进一步地，所述横梁上固定连接有第二导轨，所述移动立板滑动连接在第二导轨上。
为了移动立板能够在横梁上进行滑动。更进一步地，所述移动立板上固定连接有第二驱动电机，所述移动立板上转动连接有第一螺纹套，所述第二驱动电机驱动端通过传送带与所述的第一螺纹套传动相连，所述横梁上固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆螺纹连接在所述第一螺纹套上。
为了升降板能够在移动立板上升降，进一步地，所述移动立板上固定连接有第三导轨，所述升降板滑动连接在第三导轨上，所述移动立板上固定连接有第三驱动电机，所述第三驱动电机驱动端连接有螺杆，所述升降板上固定连接有第二螺纹套，所述第二螺纹套与螺杆螺纹相连。
为了能够进行抽热风和吹热风，进一步地，还包括抽风管，所述抽风管上连接有抽风风机，所述底座上开设有抽风通道和吹风通道，所述抽风通道两端分别与抽风管和吸气管相连通，所述抽风管出气端连接有吹风管，所述吹风管与所述的吹风通道相连通，所述吹风通道通过送风管与所述的吹气细管连通。
为了在进行吹风的时候，能够过滤杂质，更进一步地，所述吹风管的入口处连接有倾斜过滤网。
为了避免杂质长时间堆积，还进一步地，所述抽风管上滑动连接有抽拉板，所述抽拉板位于所述的倾斜过滤网的下方。
为了将堆积的杂质清理走，再进一步地，还包括收渣车，所述收渣车位于所述的抽拉板的下方。
S1、将待加工零件放置在底座上；
S2、通过横梁、移动立板和升降板的移动，对零件进行加工；
S3、底座上的多个温度传感器工作；
S4、当温度传感器测得的零件处的温度过高的时候，控制吸气管的电磁阀开启，进行吸气降温。
采用上述技术方案后，发明与现有技术相比具有以下有益效果：发明当温度过高的时候，控制吸气管的电磁阀开启，进行吸气降温，当温度过低的时候，控制吹气细管的电磁阀开启，将抽风管抽取的热风吹送到温度低的零件处，进行加热补偿升温；避免了一个零件局部温差过大，减弱或消除因热胀冷缩所产生的应力，把局部的热导向整体，达到热平衡，避免形变造成零件发生因热胀冷缩所产生的应力，影响零件的性能。
下面结合附图对发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为发明的一部分，用来提供对发明的进一步的理解，发明的示意性实施例及其说明用于解释发明，但不构成对发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
在附图中：
图1是发明具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心第一示意图；
图2是发明具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心第二示意图；
图3是发明的立柱示意图；
图4是发明的第一导轨示意图；
图5是发明的图4中A处的示意图；
图6是发明的横梁示意图；
图7是发明的第三驱动电机示意图；
图8是发明的俯视图；
图9是发明的图8中B处的结构示意图；
图10是发明的侧视图；
图11是发明的图10中C处的示意图；
图12是发明的正视图；
图13是发明的图12中D处的结构示意图；
图14是发明的图13中E处的结构示意图。
图中：1、立柱；2、横梁；201、第一传动链；202、第一导轨；203、齿条；204、齿轮；205、第一驱动电机；3、移动立板；301、第二传动链；302、第二导轨；303、第二驱动电机；304、传送带；305、第一螺纹套；306、螺纹杆；4、升降板；401、第三传动链；402、第三导轨；403、加工头；404、第三驱动电机；405、第二螺纹套；7、底座；8、温度传感器；9、吸气管；10、吹气细管；11、抽风管；12、抽风风机；13、吹风管；14、倾斜过滤网；15、抽拉板；16、收渣车；17、抽风通道；18、吹风通道；19、送风管。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明发明的概念。
具体实施方式
为使发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明发明，但不用来限制发明的范围。
实施例1：
参照图1-14，一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，包括对称的立柱1，立柱1上滑动连接有横梁2，立柱1与横梁2之间连接有第一传动链201，横梁2上滑动连接有移动立板3，横梁2与移动立板3之间连接有第二传动链301，移动立板3上滑动连接有升降板4，移动立板3与升降板4之间连接有第三传动链401，升降板4上连接有加工头403，还包括：
底座7，固定连接在两个立柱1之间；
多个带有电磁阀的吸气管9，固定连接在底座7上；
多个带有电磁阀的吹气细管10，固定连接在底座7上，且多个吹气细管10呈圆周均匀分布在吸气管9的外围；
温度传感器8，固定连接在底座7上，且位于吸气管9和吹气细管10之间；
还包括抽风管11，抽风管11上连接有抽风风机12，底座7上开设有抽风通道17和吹风通道18，抽风通道17两端分别与抽风管11和吸气管9相连通，抽风管11出气端连接有吹风管13，吹风管13与吹风通道18相连通，吹风通道18通过送风管19与吹气细管10连通。
温度传感器8实时监测底座7上被加工零件的各处温度，温度传感器8将温度信号发送到机床数控中心，对于温度高处开启吸气管9上的电磁阀，进行吸气降温，同样对于温度低处的部分，打开其吹气细管10的电磁阀，使得被加工零件整体的温度均匀。
吹风管13的入口处连接有倾斜过滤网14，能够过滤杂质，然后通过打开抽拉板15，将杂质掉落到收渣车16中，然后运送处理。
在进行使用的时候，将待加工零件放置在底座7上，横梁2可以在立柱1上前后滑动进行调节，移动立板3可以在横梁2上左右滑动进行调节，升降板4可以在移动立板3上进行升降，实现高度调节，而第一传动链201、第二传动链301和第三传动链401能够确保其稳定的滑动；
底座7上的多个温度传感器8工作，温度传感器8将测得信号传输到机床数控中心，机床数控中心的CPU处理信号并气动抽风管11上的抽风风机12进行工作；
当温度传感器8测得的零件处的温度过高的时候，控制吸气管9的电磁阀开启，进行吸气降温，当温度传感器8测得的零件处的温度过低的时候，控制吹气细管10的电磁阀开启，将抽风管11抽取的热风吹送到温度低的零件处，进行加热补偿升温。
实施例2：
参照图1-14，一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，包括对称的立柱1，立柱1上滑动连接有横梁2，立柱1与横梁2之间连接有第一传动链201，横梁2上滑动连接有移动立板3，横梁2与移动立板3之间连接有第二传动链301，移动立板3上滑动连接有升降板4，移动立板3与升降板4之间连接有第三传动链401，升降板4上连接有加工头403，还包括：
底座7，固定连接在两个立柱1之间；
多个带有电磁阀的吸气管9，固定连接在底座7上；
多个带有电磁阀的吹气细管10，固定连接在底座7上，且多个吹气细管10呈圆周均匀分布在吸气管9的外围；
温度传感器8，固定连接在底座7上，且位于吸气管9和吹气细管10之间；
还包括抽风管11，抽风管11上连接有抽风风机12，底座7上开设有抽风通道17和吹风通道18，抽风通道17两端分别与抽风管11和吸气管9相连通，抽风管11出气端连接有吹风管13，吹风管13与吹风通道18相连通，吹风通道18通过送风管19与吹气细管10连通。
温度传感器8实时监测底座7上被加工零件的各处温度，温度传感器8将温度信号发送到机床数控中心，对于温度高处开启吸气管9上的电磁阀，进行吸气降温，同样对于温度低处的部分，打开其吹气细管10的电磁阀，使得被加工零件整体的温度均匀。
吹风管13的入口处连接有倾斜过滤网14，能够过滤杂质，然后通过打开抽拉板15，将杂质掉落到收渣车16中，然后运送处理。
在进行使用的时候，将待加工零件放置在底座7上，横梁2可以在立柱1上前后滑动进行调节，移动立板3可以在横梁2上左右滑动进行调节，升降板4可以在移动立板3上进行升降，实现高度调节，而第一传动链201、第二传动链301和第三传动链401能够确保其稳定的滑动；
底座7上的多个温度传感器8工作，温度传感器8将测得信号传输到机床数控中心，机床数控中心的CPU处理信号并气动抽风管11上的抽风风机12进行工作；
当温度传感器8测得的零件处的温度过高的时候，控制吸气管9的电磁阀开启，进行吸气降温，当温度传感器8测得的零件处的温度过低的时候，控制吹气细管10的电磁阀开启，将抽风管11抽取的热风吹送到温度低的零件处，进行加热补偿升温。
参照图1-5，立柱1上固定连接有第一导轨202，横梁2滑动连接在第一导轨202上，横梁2上固定连接有第一驱动电机205，第一驱动电机205驱动端固定连接有齿轮204，立柱1上固定连接有与齿轮204啮合的齿条203，通过启动第一驱动电机205，第一驱动电机205带动齿轮204进行旋转，在齿条203的作用下，横梁2进行前后移动，第一导轨202起到导向作用。
参照图1-6，横梁2上固定连接有第二导轨302，移动立板3滑动连接在第二导轨302上，第二导轨302对移动立板3的移动起到导向作用，移动立板3上固定连接有第二驱动电机303，移动立板3上转动连接有第一螺纹套305，第二驱动电机303驱动端通过传送带304与第一螺纹套305传动相连，横梁2上固定连接有螺纹杆306，螺纹杆306螺纹连接在第一螺纹套305上，通过启动第二驱动电机303，第二驱动电机303通过传送带304带动第一螺纹套305进行旋转，在螺纹杆306的作用线，实现移动立板3进行左右移动。
实施例3：
参照图1-14，一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，包括对称的立柱1，立柱1上滑动连接有横梁2，立柱1与横梁2之间连接有第一传动链201，横梁2上滑动连接有移动立板3，横梁2与移动立板3之间连接有第二传动链301，移动立板3上滑动连接有升降板4，移动立板3与升降板4之间连接有第三传动链401，升降板4上连接有加工头403，还包括：
底座7，固定连接在两个立柱1之间；
多个带有电磁阀的吸气管9，固定连接在底座7上；
多个带有电磁阀的吹气细管10，固定连接在底座7上，且多个吹气细管10呈圆周均匀分布在吸气管9的外围；
温度传感器8，固定连接在底座7上，且位于吸气管9和吹气细管10之间；
还包括抽风管11，抽风管11上连接有抽风风机12，底座7上开设有抽风通道17和吹风通道18，抽风通道17两端分别与抽风管11和吸气管9相连通，抽风管11出气端连接有吹风管13，吹风管13与吹风通道18相连通，吹风通道18通过送风管19与吹气细管10连通。
温度传感器8实时监测底座7上被加工零件的各处温度，温度传感器8将温度信号发送到机床数控中心，对于温度高处开启吸气管9上的电磁阀，进行吸气降温，同样对于温度低处的部分，打开其吹气细管10的电磁阀，使得被加工零件整体的温度均匀。
吹风管13的入口处连接有倾斜过滤网14，能够过滤杂质，然后通过打开抽拉板15，将杂质掉落到收渣车16中，然后运送处理。
在进行使用的时候，将待加工零件放置在底座7上，横梁2可以在立柱1上前后滑动进行调节，移动立板3可以在横梁2上左右滑动进行调节，升降板4可以在移动立板3上进行升降，实现高度调节，而第一传动链201、第二传动链301和第三传动链401能够确保其稳定的滑动；
底座7上的多个温度传感器8工作，温度传感器8将测得信号传输到机床数控中心，机床数控中心的CPU处理信号并气动抽风管11上的抽风风机12进行工作；
当温度传感器8测得的零件处的温度过高的时候，控制吸气管9的电磁阀开启，进行吸气降温，当温度传感器8测得的零件处的温度过低的时候，控制吹气细管10的电磁阀开启，将抽风管11抽取的热风吹送到温度低的零件处，进行加热补偿升温。
还包括：
获取吸气管9和吹气细管10出口端的气流信息；
判断吸气管9和吹气细管10的气流是否大于或等于第一预设阈值，若否，则得到对应吸气管或吹气细管出现堵塞或不工作信息，并触发警示。
需要说明的是，在吸气管9和吹气细管10出口端预设气流感应装置，用于检测气流大小，当检测气流的速度大于或等于第一预设阈值时，显示正常，若检测气体小于第一预设阈值时，触发警示装置，比如吸气管9中预设的气流感应装置的第一预设阈值为3，则当检测气流速度为3m/s时，显示正常工作。
还包括：
获取温度传感器8测得的零件处的温度值；
判断温度传感器8测得的零件处的温度值落入的范围，得到对应温度范围值的气流速度；
将气流速度发送至对应的电磁阀开关进行调整。
需要说明的是，零件处的温度值偏差越高，需要调整的温度越高，需要的气流速度越大，吸气管9和吹气细管10的气流速度由对应的电磁阀开关决定，电磁阀开启的越大，对应吸气管9或吹气细管10的气流速度越大。
还包括：
获取零件处温度过高或过低的持续时间信息；
判断零件处温度过高或过低的持续时间是否大于或等于第二预设阈值，若是，则得到零件处温度异常信息；
将零件处温度异常信息发送至预设终端进行显示。
需要说明的是，零件处温度过高或过低时，控制端打开对应的电磁阀进行降温或加热处理，当零件处温度过高或过低的持续时间大于或等于第二预设阈值时，说明零件处温度未得到控制，比如第二预设阈值为2秒，当零件处温度过高或过低持续时间达到2秒时，触发警示装置，并将信息发送至预设终端，以提示对应工作人员以进行查看。
参照图2和7，移动立板3上固定连接有第三导轨402，升降板4滑动连接在第三导轨402上，移动立板3上固定连接有第三驱动电机404，第三驱动电机404驱动端连接有螺杆，升降板4上固定连接有第二螺纹套405，第二螺纹套405与螺杆螺纹相连，通过启动第三驱动电机404，第三驱动电机404带动螺杆进行旋转，在升降板4上的第二螺纹套405的作用下，实现升降板4的升降。
一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心的热补偿方法，包括以下步骤：
S1、将待加工零件放置在底座7上；
S2、通过横梁2、移动立板3和升降板4的移动，对零件进行加工；
S3、底座7上的多个温度传感器8工作；
S4、温度传感器8将测得信号传输到机床数控中心，机床数控中心的CPU处理信号并气动抽风管11上的抽风风机12进行工作；
S5、当温度传感器8测得的零件处的温度过高的时候，控制吸气管9的电磁阀开启，进行吸气降温；
S6、当温度传感器8测得的零件处的温度过低的时候，控制吹气细管10的电磁阀开启，将抽风管11抽取的热风吹送到温度低的零件处，进行加热补偿，避免了一个零件局部温差过大，减弱或消除因热胀冷缩所产生的应力， 把局部的热导向整体，达到热平衡。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
以上所述仅是发明的较佳实施例而已，并非对发明作任何形式上的限制，虽然发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离发明技术方案的内容，依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，包括对称的立柱（1），所述立柱（1）上滑动连接有横梁（2），所述立柱（1）与横梁（2）之间连接有第一传动链（201），所述横梁（2）上滑动连接有移动立板（3），所述横梁（2）与所述的移动立板（3）之间连接有第二传动链（301），所述移动立板（3）上滑动连接有升降板（4），所述移动立板（3）与所述的升降板（4）之间连接有第三传动链（401），所述升降板（4）上连接有加工头（403），其特征在于，还包括：
底座（7），固定连接在两个所述立柱（1）之间；
多个带有电磁阀的吸气管（9），固定连接在所述的底座（7）上；
多个带有电磁阀的吹气细管（10），固定连接在所述的底座（7）上，且多个所述的吹气细管（10）呈圆周均匀分布在吸气管（9）的外围；
温度传感器（8），固定连接在所述的底座（7）上，且位于所述的吸气管（9）和吹气细管（10）之间；
所述的温度传感器（8）实时监测底座（7）上被加工零件的各处温度，所述温度传感器（8）将所述的温度信号发送到机床数控中心，对于温度高处开启吸气管（9）上的电磁阀，进行吸气降温，同样对于温度低处的部分，打开其吹气细管（10）的电磁阀，使得被加工零件整体的温度均匀。
2.根据权利要求1所述的一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，其特征在于：所述立柱（1）上固定连接有第一导轨（202），所述横梁（2）滑动连接在所述的第一导轨（202）上，所述横梁（2）上固定连接有第一驱动电机（205），所述第一驱动电机（205）驱动端固定连接有齿轮（204），所述立柱（1）上固定连接有与齿轮（204）啮合的齿条（203）。
3.根据权利要求1所述的一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，其特征在于：所述横梁（2）上固定连接有第二导轨（302），所述移动立板（3）滑动连接在第二导轨（302）上。
4.根据权利要求3所述的一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，其特征在于：所述移动立板（3）上固定连接有第二驱动电机（303），所述移动立板（3）上转动连接有第一螺纹套（305），所述第二驱动电机（303）驱动端通过传送带（304）与所述的第一螺纹套（305）传动相连，所述横梁（2）上固定连接有螺纹杆（306），所述螺纹杆（306）螺纹连接在所述第一螺纹套（305）上。
5.根据权利要求1所述的一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，其特征在于：所述移动立板（3）上固定连接有第三导轨（402），所述升降板（4）滑动连接在第三导轨（402）上，所述移动立板（3）上固定连接有第三驱动电机（404），所述第三驱动电机（404）驱动端连接有螺杆，所述升降板（4）上固定连接有第二螺纹套（405），所述第二螺纹套（405）与螺杆螺纹相连。
6.根据权利要求1所述的一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，其特征在于：还包括抽风管（11），所述抽风管（11）上连接有抽风风机（12），所述底座（7）上开设有抽风通道（17）和吹风通道（18），所述抽风通道（17）两端分别与抽风管（11）和吸气管（9）相连通，所述抽风管（11）出气端连接有吹风管（13），所述吹风管（13）与所述的吹风通道（18）相连通，所述吹风通道（18）通过送风管（19）与所述的吹气细管（10）连通。
7.根据权利要求6所述的一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，其特征在于：所述吹风管（13）的入口处连接有倾斜过滤网（14）。
8.根据权利要求7所述的一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，其特征在于：所述抽风管（11）上滑动连接有抽拉板（15），所述抽拉板（15）位于所述的倾斜过滤网（14）的下方。
9.根据权利要求8所述的一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心，其特征在于：还包括收渣车（16），所述收渣车（16）位于所述的抽拉板（15）的下方。
10.一种如权利要求9所述的一种具有高刚性传动链结构的五轴数控加工中心的热补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将待加工零件放置在底座（7）上；
S2、通过横梁（2）、移动立板（3）和升降板（4）的移动，对零件进行加工；
S3、底座（7）上的多个温度传感器（8）工作；
S4、当温度传感器（8）测得的零件处的温度过高的时候，控制吸气管（9）的电磁阀开启，进行吸气降温。
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