CN115415828A - 一种拥有数据库的智能高效立式加工中心 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，所属立式加工中心技术领域，包括立式加工机床，所述的立式加工机床包括高刚性底座，所述的高刚性底座后面设有高刚性Z向滑台，所述的高刚性Z向滑台上部设有重载主轴箱，所述的重载主轴箱下端设有重载主轴，所述的高刚性底座前面设有重载十字滑台，所述的立式加工机床外围设有机床罩壳，所述的机床罩壳上设有4～8轴集中控制系统和机床数据库。具有高效机床结构与数据库技术、结构紧凑、运行稳定性好和使用寿命长的特点。解决了现有立式加工中心尚未拥有数据库的问题，尚未实现立式加工中心运行数据采集及存储的功能。
Description
技术领域
本发明涉及立式加工中心技术领域，具体涉及一种拥有数据库的智能高效立式加工中心。
背景技术
加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。立式加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。立式加工中心能完成铣、镗削、钻削、攻螺纹和用切削螺纹等工序。
立式加工中心最少是三轴二联动，一般可实现三轴三联动。也可扩展为五轴、六轴控制。立式加工中心工件装夹、定位方便；刃具运动轨迹易观察，调试程序检查测量方便，可及时发现问题，进行停机处理或修改；冷却条件易建立，切削液能直接到达刀具和加工表面；三个坐标轴与笛卡儿坐标系吻合，感觉直观与图样视角一致，切屑易排除和掉落，避免划伤加工过的表面。与相应的卧式加工中心相比，结构简单，占地面积较小，价格较低。
立式加工中心产业存在困难在于同质化危机，据中国机床工具年鉴披露，国内生产的立式加工中心占比为68％，卧式加工中心的占比为17％，龙门加工中心占比为15％，其它差异化加工中心占比仅为0.4％，与国外发达国家相比存在巨大差距，高端立式机床主要依栽进口，处于严重失守状态，低端机床生产过剩，差异化机床无法满足新兴产业的需求，是国内急需解决与发展的产品。
新型机床与数据库建立需要有丰富的数控机床使用经验，深厚的金属切削工艺基础、数据采集、大规模储存与应用支撑技术的深刻掌握与机床设计平台、设计工具软件的实际应用验证能力，因此长期以来束缚着我国机床行业的发展，造成与国外发达国家的巨大差距，是项急需填空白、补短板的技术。
实用新型内容
本发明主要解决现有立式加工中心同质化严重问题，提供一种拥有数据库的智能高效差异化的立式加工中心，具有高刚性底座、高刚性Z向滑台、高刚性十字滑台、重载主轴箱与重载主轴，可以配置一个以上的Z向滑台与一个以上的主轴箱，十字滑台上可以配置回转工作台，自适应柔性夹具，设有4-8轴集中控制系统满足复合机构需求，提高切削效率缩短辅助时间，设有机床数据采集、储存与应用数据库，是种与人工智能技术融合的差异化高效机床。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，包括立式加工机床，所述的立式加工机床包括高刚性底座，所述的高刚性底座后面设有高刚性Z向滑台，所述的高刚性Z向滑台上部设有重载主轴箱，所述的重载主轴箱下端设有重载主轴，所述的高刚性底座前面设有重载十字滑台，所述的立式加工机床外围设有机床罩壳，所述的机床罩壳上设有4～8轴集中控制系统和机床数据库。
机床数据库的数据采集、储存与应用技术方案：
数控机床数据采集：在机床上安装振动传感器、噪声传感器、交变电流变送器、交变电压变送器，通过串口通信技术，获取各类传感器实时采集的数据，包括主轴电机实际电流值、主轴电机实际电压值、加工过程产生的实时振动值、噪声值通过通信线传输到工控机。工控机同时与数控机床控制器进行网络通信，由数控机床控制器将主轴电机实际转速值、实际进给率、刀具寿命、当前刀具号及刀具补偿值系统报警状态和警告信息等内容实时传输给工控机。
数控机床数据储存：包括实时数据和信息经过软件数据处理，在工控机的人机界面上进行实时显示，将这些数据信息标定时间，经过数据清理、数据集成、数据转换、数据规约等预处理后，存储至工控机后台的实时检测与监控系统数据库中。
数控机床数据应用：将实时采集数据与加工数据库标准参数对比，根据差值为用户推荐最为合理的加工工艺参数值，当机床加工过程中传感器检测数据若高于上限值时，系统会向用户给出警告提醒，若长时间未干预处理的，则在计时到达后控制数控机床进行加工停机处理，以此实现对工件、刀具和机床的保护。
作为优选，所述的4～8轴集中控制系统能满足以下复合机构需求，包括：四轴控制系统为X轴、Y轴、Z轴、主轴；五轴控制系统为X轴、Y轴、Z轴、主轴、回转工作台；六轴控制系统为X轴、Y轴、Z1轴、Z2轴与主轴1、主轴2；七轴控制系统为X轴、Y轴、Z1轴、Z2轴与主轴1、主轴2、回转工作台；八轴控制系统为X轴、Y轴、Z1轴、Z2轴、主轴1、主轴2、回转工作台，自适应夹具。
作为优选，所述的4～8轴集中控制系统上方设有工控机，所述的主轴箱上设有传感器，所述的加工数据库由集中控制系统、传感器与工控机组成，或由集中控制系统、传感器与电脑组成。
作为优选，所述的工控机包括IPC、PLC、DCS、FCS、CNC五种类型，所述的工控机通过网线与4～8轴集中控制系统联接，通过通讯线与传感器联接。
作为优选，所述的工控机存有数据采集系统、数据大规模存储系统与数据应用支撑系统。所述的工控机采用SK-10.4BJGB工控机，具有2.0Ghz四代CPU，64位平台处理器，10WCPU功能、22纳米制造工艺。
作为优选，所述的传感器包括噪音传感器、振动传感器、电流传感器、电压传感器与视觉传感器。
作为优选，所述的振动传感器安装在重载主轴或主轴箱或重载十字滑台或高刚性Z向滑台上。
作为优选，所述的噪音传感器安装在机床罩壳或重载主轴箱或立柱或高刚性底座上。
作为优选，所述的视觉传感器安装在机床罩壳前上方，或安装在机床罩壳侧上方。
作为优选，所述的电流传感器、电压传感器与工控机安装在电气柜内，或安装在电气柜外。
作为优选，所述的重载主轴与重载十字滑台间设有自适应夹具，所述的自适应夹具由夹具体、工件自检测装置、自适应调整装置与4～8轴集中控制系统组成；所述的自适应夹具可采用高效气动夹具、高效液压夹具或高效机械夹具。
作为优选，所述的工作台上设置回转工作台，设置自适应夹具或液压夹具或气动夹具或简易机械夹具；所述的高刚性底座后面设置二个高刚性Z向滑台与二个重载主轴箱。
作为优选，所述的高刚性底座、重载十字滑台、高刚性Z向滑台均采用宽轨距与密肋高刚性结构或者采用蜂窝形结构。
作为优选，所述的重载主轴箱为大扭矩，所述的重载主轴箱的主电机比同型号的加工中心选大一个规格；或采用1:2/1:3/1:4减速机构，或采用广域电机。
作为优选，所述的重载主轴箱采用的重载主轴前面三个轴承，后面二个轴承组成。
本发明能够达到如下效果：
本发明提供了一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，与现有技术相比较，把高刚性大扭矩高效机床结构与数据库人工智能技术创新融合，能有效提升加工效率30％以上，并实现立式加工中心运行数据采集及存储的功能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中的立式加工机床的立体结构示意图。
图3是本发明中的立式加工机床的侧视结构示意图。
图4是本发明中的立式加工机床的俯视结构示意图。
图5是本发明中的自适应夹具的正视结构示意图。
图6是本发明中的自适应夹具的俯视结构示意图。
图中：机床罩壳1，噪音传感器2，振动传感器3，立式加工机床4，机床数据库5，电流传感器6，电压传感器7，工控机8，4～8轴集中控制系统9，视觉传感器10，重载主轴箱11，传感器12，高刚性Z向滑台13，重载主轴14，自适应夹具15，高刚性底座16，重载十字滑台17，工件自检测装置18，自适应调整装置19，夹具体20。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：如图1-6所示，一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，包括立式加工机床4，立式加工机床4包括高刚性底座16，高刚性底座16后面设有高刚性Z向滑台13，高刚性Z向滑台13上部设有重载主轴箱11，高刚性底座16后面设置二个高刚性Z向滑台13与二个重载主轴箱11。重载主轴箱11为大扭矩，重载主轴箱11的主电机比同型号的加工中心选大一个规格；或采用1:2/1:3/1:4减速机构，或采用广域电机。重载主轴箱11下端设有重载主轴14，重载主轴箱11采用的重载主轴14前面三个轴承，后面二个轴承组成。重载主轴14与高刚性Z向滑台13间设有重载十字滑台17，重载主轴14与十字滑台17间设有自适应夹具15，自适应夹具15由夹具体20、工件自检测装置18、自适应调整装置19与4～8轴集中控制系统9组成；自适应夹具15可采用高效气动夹具、高效液压夹具或高效机械夹具。工作台上可以设置回转工作台，设置自适应夹具15或液压夹具或气动夹具或简易机械夹具。高刚性底座16、重载十字滑台17、高刚性Z向滑台13均采用宽轨距与密肋高刚性结构或者采用蜂窝形结构。立式加工机床4外围设有机床罩壳1，机床罩壳1上设有集中控制系统9和机床数据库5。4～8轴集中控制系统(9)能满足以下复合机构需求，包括：四轴控制系统为X轴、Y轴、Z轴、主轴；五轴控制系统为X轴、Y轴、Z轴、主轴、回转工作台；六轴控制系统为X轴、Y轴、Z1轴、Z2轴与主轴1、主轴2；七轴控制系统为X轴、Y轴、Z1轴、Z2轴与主轴1、主轴2、回转工作台；八轴控制系统为X轴、Y轴、Z1轴、Z2轴、主轴1、主轴2、回转工作台，自适应夹具。
4～8轴集中控制系统9上方设有工控机8，工控机8包括IPC、PLC、DCS、FCS、CNC五种类型，工控机8存有数据采集系统、数据大规模存储系统与数据应用支撑系统。工控机8通过网线与4～8轴集中控制系统9联接，通过通讯线与传感器12联接。主轴箱11上设有传感器12，机床数据库5由集中控制系统9、传感器12与工控机8组成，或由4～8轴集中控制系统9、传感器12与电脑组成。传感器12包括噪音传感器2、振动传感器3、电流传感器6、电压传感器7与视觉传感器10。振动传感器3安装在重载主轴14或重载主轴箱11或重载十字滑台17或高刚性Z向滑台13上。噪音传感器2安装在机床罩壳1或重载主轴箱11或立柱或底座16上。视觉传感器10安装在机床罩壳1前上方，或安装在机床罩壳1侧上方。电流传感器6、电压传感器7与工控机8安装在电气柜内，或安装在电气柜外。
综上所述，该拥有数据库的智能高效立式加工中心，具有高效机床结构与数据库技术、结构紧凑、运行稳定性好和使用寿命长的特点。解决了现有立式加工中心尚未拥有数据库的问题，尚未实现立式加工中心运行数据采集及存储的功能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范实施例的细节，而且在不背离发明的基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
总之，以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (15)
1.一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：包括立式加工机床(4)，所述的立式加工机床(4)包括高刚性底座(16)，所述的高刚性底座(16)后面设有高刚性Z向滑台(13)，所述的高刚性Z向滑台(13)上部设有重载主轴箱(11)，所述的重载主轴箱(11)下端设有重载主轴(14)，所述的高刚性底座(16)前面设有重载十字滑台(17)，所述的立式加工机床(4)外围设有机床罩壳(1)，所述的机床罩壳(1)上设有4～8轴集中控制系统(9)和机床数据库(5)。
2.根据权利要求1所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的4～8轴集中控制系统(9)能满足以下复合机构需求，包括：四轴控制系统为X轴、Y轴、Z轴、主轴；五轴控制系统为X轴、Y轴、Z轴、主轴、回转工作台；六轴控制系统为X轴、Y轴、Z1轴、Z2轴与主轴1、主轴2；七轴控制系统为X轴、Y轴、Z1轴、Z2轴与主轴1、主轴2、回转工作台；八轴控制系统为X轴、Y轴、Z1轴、Z2轴、主轴1、主轴2、回转工作台，自适应夹具。
3.根据权利要求1所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的4～8轴集中控制系统(9)上方设有工控机(8)，所述的主轴箱(11)上设有传感器(12)，所述的机床数据库(5)由集中控制系统(9)、传感器(12)与工控机(8)组成，或由4～8轴集中控制系统(9)、传感器(12)与电脑组成。
4.根据权利要求3所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的工控机(8)包括IPC、PLC、DCS、FCS、CNC五种类型，所述的工控机(8)通过网线与4～8轴集中控制系统(9)联接，通过通讯线与传感器(12)联接。
5.根据权利要求3或4所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的工控机(8)存有数据采集系统、数据大规模存储系统与数据应用支撑系统。
6.根据权利要求3所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的传感器(12)包括噪音传感器(2)、振动传感器(3)、电流传感器(6)、电压传感器(7)与视觉传感器(10)。
7.根据权利要求6所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的振动传感器(3)安装在重载主轴(14)或重载主轴箱(11)或重载十字滑台(17)或高刚性Z向滑台(13)上。
8.根据权利要求6所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的噪音传感器(2)安装在机床罩壳(1)或重载主轴箱(11)或立柱或高刚性底座(16)上。
9.根据权利要求6所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的视觉传感器(10)安装在机床罩壳(1)前上方，或安装在机床罩壳(1)侧上方。
10.根据权利要求6所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的电流传感器(6)、电压传感器(7)与工控机(8)安装在电气柜内，或安装在电气柜外。
11.根据权利要求1所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的重载主轴(14)与重载十字滑台(17)间设有自适应夹具(15)，所述的自适应夹具(15)由夹具体(20)、工件自检测装置(18)、自适应调整装置(19)与4～8轴集中控制系统(9)组成；所述的自适应夹具(15)可采用高效气动夹具、高效液压夹具或高效机械夹具。
12.根据权力要求1或2的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的工作台上设置回转工作台，设置自适应夹具(15)或液压夹具或气动夹具或简易机械夹具；所述的高刚性底座(16)后面设置二个高刚性Z向滑台(13)与二个重载主轴箱(11)。
13.根据权利要求1所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的高刚性底座(16)、重载十字滑台(17)、高刚性Z向滑台(13)均采用宽轨距与密肋高刚性结构或者采用蜂窝形结构。
14.根据权利要求1所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的重载主轴箱(11)为大扭矩，所述的重载主轴箱(11)的主电机比同型号的加工中心选大一个规格；或采用1:2/1:3/1:4减速机构，或采用广域电机。
15.根据权利要求1所述的一种拥有数据库的智能高效立式加工中心，其特征在于：所述的重载主轴箱(11)采用的重载主轴(14)前面三个轴承，后面二个轴承组成。
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