CN116493681A - 一种壳体内圆的切削控制系统及切削装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种壳体内圆的切削控制系统及切削装置，其中系统包括工件装夹控制模块，至少包括工件校正单元和三维测量仪，处理器GPU，包括工件仿真模块和模拟仿真模型；刀具控制模块，连接所述模拟仿真模型，获取工件三维轮廓和工件尺寸；基于三维轮廓和工件尺寸来对工件进行建模得到工件仿真模型，通过工件仿真模型利用模拟仿真模型来构建在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹，基于切削刀具运动轨迹来设定的切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合。
Description
技术领域
本发明涉及壳体内圆切削加工技术领域，尤其涉及一种壳体内圆的切削控制系统及切削装置。
背景技术
切削加工是指采用具有规则形状的刀具从工件表面切除多余材料，从而保证在几何形状、尺寸精度、表面粗糙度以及表面层质量等方面均符合设计要求的机械加工方法，工件可能是毛坯，也可能是半成品，其材料可能是金属的，也可能是非金属的，所使用的刀具可能是单刃的，也可能是多刃的，切削加工是制造业中基本的加工方法，被广泛应用于生产中。
目前，半圆形壳体类工件的内圆一般采用切削加工，而现有的壳体内圆切削加工装置大都功能单一，缺乏有效的切削控制系统，导致现有的壳体内圆切削加工装置在切削加工过程中自动化程度较低，依赖人工操作，且加工效率较低，加工精度也不高，因此，本发明提出一种壳体内圆的切削控制系统及切削装置以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种壳体内圆的切削控制系统及切削装置，解决现有的壳体内圆切削加工装置因缺乏有效的切削控制系统而导致自动化程度较低、加工效率较低且加工精度不高的问题。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种壳体内圆的切削控制系统，包括：
工件装夹控制模块，至少包括工件校正单元和三维测量仪；
所述工件校正单元用于对工件进行位置校正；
所述三维测量仪用于对工件进行扫描，以获取工件三维轮廓和工件尺寸；
处理器GPU，包括工件仿真模块和模拟仿真模型；
所述工件仿真模块用于基于工件三维轮廓和工件尺寸来对工件进行建模形成工件原始三维模型，基于工件原始三维模型得到工件仿真模型；
所述模拟仿真模型连接所述工件仿真模块，用于基于所述工件仿真模型创建工件三维空间坐标点集，基于所述三维空间坐标点集创建工件切削加工时的对照线，将工件仿真模型沿对照线的延伸方向划分成多个均等的工件仿真单元，记录每一工件仿真单元的单元列表，调用设置在存储模块中对应的标准工件切削加工工艺参数来设定每一工件仿真单元在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹，基于切削刀具运动轨迹来设定切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合；
刀具控制模块，连接所述模拟仿真模型，用于获取在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹、切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合，并基于在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的动作顺序和运动轨迹、基于切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中主轴的转动速率以及基于切削刀具进给量的进给量控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的进给量。
进一步地，所述工件装夹控制模块还包括设于切削机床上的切削加工台和用于固定工件的工件夹持单元，所述切削加工台上设有用于控制切削液喷射的切削液控制装置和用于对切削加工进行防护隔离的防护控制装置；
所述刀具控制模块包括设于切削加工台上方的刀具库、用于对切削刀具进行对刀的自动对刀单元、用于调节切削刀具主轴转速的主轴转速控制单元和用于调节切削刀具进给量的进给量控制单元；
其中，主轴转速控制单元用于基于切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中主轴的转动速率；
进给量控制单元用于基于切削刀具进给量的进给量控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的进给量。
进一步地，所述刀具库中安装有不同规格的切削刀具，所述刀具库上设有刀具更换单元，所述刀具更换单元根据实际加工需要对刀具库中的切削刀具进行切换，所述自动对刀单元在切削刀具切换完成后进行自动对刀。
进一步地，所述防护控制装置包括防护门控制单元、光电传感单元和报警单元，所述防护门控制单元控制切削机床上的防护门进行开启或闭合，所述光电传感单元安装于切削机床上的防护门上并检测防护门位置是否存在障碍物，所述报警单元在光电传感单元检测到障碍物时进行报警，所述报警单元为警示灯。
进一步地，所述切削液控制装置包括用于存储切削液的蓄液箱、用于对切削加工处喷射切削液的切削液喷嘴和用于对切削液进行回收处理的切削液回收箱，所述蓄液箱通过切削液输出管与切削液喷嘴连接，所述切削液回收箱通过切削液输入管与蓄液箱连接，所述切削液输出管和切削液输入管上均设有抽液泵。
本发明还提供了一种壳体内圆的切削装置，包括：
切削机床和机罩，所述机罩的一侧设有用于控制切削装置工作的控制主机；
所述切削机床上设有用于安装夹持工件的工件装夹装置；
工件装夹装置上方两侧均设有用于控制切削刀具的刀具控制装置；
工件装夹装置用于在工件装夹控制模块下对工件进行位置校正；校正完毕后对工件进行扫描，以获取工件三维轮廓和工件尺寸；
所述控制主机内设置有处理器GPU，所述处理器GPU包括：
工件仿真模块，用于基于工件三维轮廓和工件尺寸来对工件进行建模形成工件原始三维模型，基于工件原始三维模型得到工件仿真模型；
模拟仿真模型，连接所述工件仿真模块，用于基于所述工件仿真模型来创建工件三维空间坐标点集，基于所述三维空间坐标点集创建工件切削加工时的对照线，将工件仿真模型沿对照线的延伸方向划分成多个均等的工件仿真单元，记录每一工件仿真单元的单元列表，调用设置在存储模块中对应的标准工件切削加工工艺参数来设定每一工件仿真单元在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹，基于切削刀具运动轨迹来设定切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合；
所述刀具控制装置内设置有刀具控制模块，所述刀具控制模块连接所述模拟仿真模型，用于获取在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹、切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合，并基于在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的动作顺序和运动轨迹、基于切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中主轴的转动速率以及基于切削刀具进给量的进给量控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的进给量。
进一步地，所述工件装夹装置上方设有用于控制切削液喷射的切削液控制装置；
所述机罩正面对称设有用于对切削加工过程进行防护隔离的电动防护门，所述机罩上设有用于控制电动防护门开合的防护门控制装置，所述切削机床一侧设有内置供电模块并为切削装置供电的配电柜；
所述防护门控制装置包括防护门控制器、光电传感器和警示灯，所述防护门控制器安装于机罩正面两侧位置，所述光电传感器对称设于机罩内侧顶端并位于电动防护门上方，所述警示灯安装于机罩顶端。
进一步地，所述工件装夹装置包括切削加工台、工件纠偏板、三维测量仪和工件夹块，所述三维测量仪设于切削加工台上方，所述切削加工台顶端前后两侧均固定有支撑板，所述支撑板靠近工件纠偏板的一侧通过气缸与工件纠偏板连接，所述切削加工台内部设有通过马达驱动旋转的正、反牙双向滚珠丝杆，所述正、反牙双向滚珠丝杆两侧均螺纹套接有丝杆螺母，所述丝杆螺母顶端固定有滑动贯穿切削加工台并与工件夹块固定连接的连接杆。
进一步地，所述刀具控制装置包括刀具库、自动对刀仪、主轴转速控制单元和进给量控制单元，所述刀具库上设有不同规格的切削刀具并通过和主轴的相对运动实现换刀，所述自动对刀仪设于刀具库的下方，所述刀具库安装于切削控制电机的输出端转轴上，所述主轴转速控制单元和进给量控制单元均安装于切削控制电机上。
进一步地，所述切削液控制装置包括蓄液箱、切削液喷嘴和切削液回收箱，所述蓄液箱设于机罩背面，所述切削液喷嘴设于机罩内并通过切削液输出管与蓄液箱连接，所述切削液回收箱设于切削液喷嘴下方并通过切削液输入管与蓄液箱连接，所述切削液输出管和切削液输入管上均安装有抽液泵。
本发明的有益效果为：本发明通过工件装夹控制模块、刀具控制模块均与处理器GPU无线连接，工件装夹控制模块包括切削加工台、工件校正单元、三维测量仪和工件夹持单元，其中切削加工台设于切削机床上，工件校正单元用于对工件进行位置校正，三维测量仪用于对工件尺寸进行测量以及三维轮廓的获取，工件夹持单元用于固定工件，基于工件三维轮廓和工件尺寸来对工件进行建模得到工件仿真模型，通过工件仿真模型利用模拟仿真模型来构建在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹，基于切削刀具运动轨迹来设定切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合，并基于在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的动作顺序和运动轨迹、基于切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中主轴的转动速率以及基于切削刀具进给量的进给量控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的进给量。
上述通过建模、构建各种控制指令集合来实现对每一工件进行精确的切削控制，无需人工操作，通过处理器GPU中的模拟仿真模型模拟切削加工过程，并利用数据分析单元对切削加工模拟结果进行数据分析，以输出最终加工参数用于实际加工，从而使实际加工精度更高，避免因用户输入参数错误而导致不必要的加工失误，进一步提高了加工效率，最后通过刀具控制模块实现切削刀具的自动切换以及对刀，相比传统人工换刀和对刀也更为高效快捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一的系统结构示意图；
图2是本发明实施例一的电动防护门关闭时的切削装置正视图；
图3是本发明实施例一的电动防护门打开时的切削装置正视图；
图4是本发明实施例一的工件装夹装置的正面剖视图；
图5是本发明实施例一的切削加工台的俯视图；
图6是本发明实施例一的刀具控制装置结构示意图；
图7是本发明实施例一的切削液控制装置的侧面剖视图。
其中，1、切削机床；2、机罩；3、工件装夹装置；4、刀具控制装置；5、切削液控制装置；6、电动防护门；7、配电柜；8、控制主机；9、防护门控制器；10、光电传感器；11、警示灯；301、切削加工台；302、工件纠偏板；303、三维测量仪；304、工件夹块；305、支撑板；306、气缸；307、正、反牙双向滚珠丝杆；308、丝杆螺母；309、连接杆；401、刀具库；402、自动对刀仪；403、主轴转速控制单元；404、进给量控制单元；501、蓄液箱；502、切削液喷嘴；503、切削液回收箱；504、切削液输出管；505、切削液输入管。
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作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。
实施例1
参见图1，一种壳体内圆的切削控制系统，包括：
工件装夹控制模块，至少包括工件校正单元和三维测量仪；
所述工件校正单元用于对工件进行位置校正；
所述三维测量仪用于对工件进行扫描，以获取工件三维轮廓和工件尺寸；
处理器GPU，包括工件仿真模块和模拟仿真模型；
所述工件仿真模块用于基于工件三维轮廓和工件尺寸来对工件进行建模形成工件原始三维模型，基于工件原始三维模型得到工件仿真模型；
所述模拟仿真模型连接所述工件仿真模块，用于基于所述工件仿真模型来创建工件三维空间坐标点集，基于所述三维空间坐标点集创建工件切削加工时的对照线，将工件仿真模型沿对照线的延伸方向划分成多个均等的工件仿真单元，记录每一工件仿真单元的单元列表，调用设置在存储模块中对应的标准工件切削加工工艺参数来设定每一工件仿真单元在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹，基于切削刀具运动轨迹来设定切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合；
刀具控制模块，连接所述模拟仿真模型，用于获取在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹、切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合，并基于在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的动作顺序和运动轨迹、基于切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中主轴的转动速率以及基于切削刀具进给量的进给量控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的进给量。
在上述中，工件装夹控制模块、刀具控制模块均与处理器GPU无线连接，工件装夹控制模块包括切削加工台、工件校正单元、三维测量仪和工件夹持单元，其中切削加工台设于切削机床上，工件校正单元用于对工件进行位置校正，三维测量仪用于对工件尺寸进行测量以及三维轮廓的获取，工件夹持单元用于固定工件，切削加工台上设有切削液控制装置和防护控制装置，其中切削液控制装置用于对切削加工处喷射切削液，防护控制装置用于对切削加工进行防护隔离，刀具控制模块包括刀具库、自动对刀单元、主轴转速控制单元和进给量控制单元，其中刀具库设于切削加工台上方，自动对刀单元用于对切削刀具进行对刀，主轴转速控制单元用于调节切削刀具主轴转速，进给量控制单元用于调节切削刀具进给量，处理器GPU包括模拟仿真模型、数据分析单元和结果输出单元，其中模拟仿真模型用于进行模拟切削加工，数据分析单元用于对切削数据进行分析，结果输出单元用于输出切削数据分析结果，模拟仿真模型中设有工艺数据库，工艺数据库中预存有不同类型的标准切削加工工艺参数。
刀具库中安装有不同规格的切削刀具，刀具库上设有根据实际加工需要对刀具库中的切削刀具进行切换的刀具更换单元，自动对刀单元在切削刀具切换完成后进行自动对刀。
工件校正单元对切削加工台上的工件进行位置校正，三维测量仪对位置校正后的工件进行三维测量以获取工件三维轮廓和工件尺寸，工件夹持单元根据工件的三维测量仪获得的工件尺寸并对工件进行夹持固定，以保证工件加工过程中的稳定性。
防护控制装置包括防护门控制单元、光电传感单元和报警单元，防护门控制单元控制切削机床上的防护门进行开启或闭合，光电传感单元安装于切削机床上的防护门上并检测防护门位置是否存在障碍物，报警单元在光电传感单元检测到障碍物时进行报警，所述报警单元为警示灯，以提示用户防护门受阻，避免防护门不能正常关闭。
切削液控制装置包括用于存储切削液的蓄液箱、用于对切削加工处喷射切削液的切削液喷嘴和用于对切削液进行回收处理的切削液回收箱，蓄液箱通过切削液输出管与切削液喷嘴连接，切削液回收箱通过切削液输入管与蓄液箱连接，切削液输出管和切削液输入管上均设有抽液泵，切削液回收箱内置有过滤组件，用于过滤切削液中的切削碎屑，便于对切削液进行回收。
工艺数据库包括数据存储单元和数据调取单元，数据存储单元对切削加工工序参数进行存储备份，数据调取单元对数据存储单元中的削加工工序参数进行调取，以供数据分析单元使用。
对半圆形壳体类工件进行内圆切削加工时，先将待切削工件放置到切削加工台上，并利用工件校正单元、三维测量仪和工件夹持单元分别对工件进行位置校正、获取工件三维轮廓和工件尺寸、根据三维测量仪获得的工件尺寸并对工件进行夹持固定，以保证工件加工过程中的稳定性。
获取工件三维轮廓和工件尺寸；基于工件三维轮廓和工件尺寸来对工件进行建模得到工件仿真模型，通过工件仿真模型利用模拟仿真模型来构建在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹，基于切削刀具运动轨迹来设定切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合，并基于在切削过程中控制切削刀具进行动作控制指令集合以及切削刀具运动轨迹依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的动作顺序和运动轨迹、基于切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中主轴的转动速率以及基于切削刀具进给量的进给量控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的进给量。
上述中，模拟仿真模型根据切削加工参数以及测量的工件尺寸模拟切削加工过程，再利用数据分析单元对切削加工模拟结果进行数据分析，同时根据数据分析结果以及工艺数据库中存储的标准切削加工工艺参数对实际切削加工参数进行调整，生成最终加工参数并由结果输出单元输出至刀具控制单元，然后刀具控制单元根据最终加工参数切换对应的切削刀具，并在自动对刀后对工件进行内圆切削加工，加工过程中利用切削液控制装置对切削处同步喷射切削液，直至加工完毕。
实施例2
参见图2、图3、图4、图5、图6、图7，本实施例还提供了一种壳体内圆的切削装置，包括切削机床1和机罩2，切削机床1上设有位于机罩2内并用于安装夹持工件的工件装夹装置3，工件装夹装置3具备工件位置校正、三维测量和夹持固定功能，通过工件装夹装置3对工件进行自动装夹，工件装夹装置3上方两侧均设有用于控制切削刀具的刀具控制装置4。
机罩2一侧设有用于控制切削装置工作的控制主机8，控制主机8上设有用于输入控制参数和加工参数的控制面板，控制主机8内部设有用于对数据进行处理分析的处理器GPU，处理器GPU由模拟仿真模型、数据分析单元和结果输出单元构成，先通过拟仿真模型对切削加工进行模拟，再通过数据分析单元对切削数据进行分析，最后通过结果输出单元用于输出切削数据分析结果。
工件装夹装置用于在工件装夹控制模块下对工件进行位置校正；校正完毕后对工件进行扫描，以获取工件三维轮廓和工件尺寸；
所述控制主机内设置有处理器GPU，所述处理器GPU包括：
工件仿真模块，用于基于工件三维轮廓和工件尺寸来对工件进行建模形成工件原始三维模型，基于工件原始三维模型得到工件仿真模型；
模拟仿真模型，连接所述工件仿真模块，用于基于所述工件仿真模型来创建工件三维空间坐标点集，基于所述三维空间坐标点集创建工件切削加工时的对照线，将工件仿真模型沿对照线的延伸方向划分成多个均等的工件仿真单元，记录每一工件仿真单元的单元列表，调用设置在存储模块中对应的标准工件切削加工工艺参数来设定每一工件仿真单元在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹，基于切削刀具运动轨迹来设定切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合；
所述刀具控制装置内设置有刀具控制模块，所述刀具控制模块连接所述模拟仿真模型，用于获取在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹、切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合，并基于在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的动作顺序和运动轨迹、基于切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中主轴的转动速率以及基于切削刀具进给量的进给量控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的进给量。
工件装夹装置3上方设有用于控制切削液喷射的切削液控制装置5，机罩2正面对称设有用于对切削加工过程进行防护隔离的电动防护门6，电动防护门6由电控驱动，电动防护门6上设有透明观察窗，便于用户观察切削过程，机罩2上设有用于控制电动防护门6开合的防护门控制装置，切削机床1一侧设有内置供电模块并为切削装置供电的配电柜7。
防护门控制装置包括安装于机罩2正面两侧位置的防护门控制器9、对称设于机罩2内侧顶端并位于电动防护门6上方的光电传感器10和安装于机罩2顶端的警示灯11，通过光电传感器10对电动防护门6的开合位置进行检测，并在检测到障碍物后驱动警示灯11闪烁报警。
工件装夹装置3包括位于切削机床1上的切削加工台301、用于对工件进行位置校正的工件纠偏板302、用于对工件尺寸和三维轮廓进行测量的三维测量仪303和用于固定工件的工件夹块304，三维测量仪303设于切削加工台301上方，通过三维测量仪303获取工件的尺寸数据和三维轮廓，切削加工台301顶端前后两侧均固定有支撑板305，支撑板305靠近工件纠偏板302的一侧通过气缸306与工件纠偏板302连接，通过气缸306驱动两块工件纠偏板302同时向工件移动，实现工件的位置纠偏校正，切削加工台301内部设有通过马达驱动旋转的正、反牙双向滚珠丝杆307，正、反牙双向滚珠丝杆307两侧均螺纹套接有丝杆螺母308，丝杆螺母308顶端固定有滑动贯穿切削加工台301并与工件夹块304固定连接的连接杆309，通过马达驱动正、反牙双向滚珠丝杆307转动，使正、反牙双向滚珠丝杆307两侧的丝杆螺母308带着连接杆309和工件夹块304向工件移动并对工件进行夹持固定。
刀具控制装置4包括设于切削加工台301上方的刀具库401、用于对切削刀具进行对刀的自动对刀仪402、用于调节切削刀具主轴转速的主轴转速控制单元403和用于调节切削刀具进给量的进给量控制单元404，刀具库401上设有不同规格的切削刀具并通过和主轴的相对运动实现换刀，自动对刀仪402设于刀具库401的下方，通过自动对刀仪402对刀具库401上的切削刀具进行对刀工作，刀具库401安装于切削控制电机的输出端转轴上，主轴转速控制单元403和进给量控制单元404均安装于切削控制电机上，刀具控制装置4通过主轴转速控制单元403调节切削刀具主轴转速，并通过进给量控制单元404调节切削刀具的进给量。
切削液控制装置5包括用于存储切削液的蓄液箱501、用于对切削加工处喷射切削液的切削液喷嘴502和对切削液进行回收处理的切削液回收箱503，蓄液箱501设于机罩2背面，切削液喷嘴502设于机罩2内并通过切削液输出管504与蓄液箱501连接，切削液回收箱503设于切削液喷嘴502下方并通过切削液输入管505与蓄液箱501连接，切削液输出管504和切削液输入管505上均安装有水泵，蓄液箱501内的切削液经切削液喷嘴502向加工处喷出，再流入切削液回收箱503进行过滤净化，最后通过切削液输入管505上的抽液泵将切削液回收箱503内的经过过滤净化处理后的切削液回流至蓄液箱501内。
实施例3
本发明还提供了一种壳体内圆的切削控制方法，包括如下步骤：
由工件校正单元对工件进行位置校正；
由三维测量仪对工件进行扫描，以获取工件三维轮廓和工件尺寸；
基于工件三维轮廓和工件尺寸来对工件进行建模形成工件原始三维模型，基于工件原始三维模型得到工件仿真模型；
基于所述工件仿真模型来创建工件三维空间坐标点集，基于所述三维空间坐标点集创建工件切削加工时的对照线，并将工件仿真模型沿对照线的延伸方向划分成多个均等的工件仿真单元，记录每一工件仿真单元的单元列表，调用设置在存储模块中对应的标准工件切削加工工艺参数来设定每一工件仿真单元在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹，基于切削刀具运动轨迹来设定切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合；
基于获取在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹、切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合，并基于在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的动作顺序和运动轨迹、基于切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中主轴的转动速率以及基于切削刀具进给量的进给量控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的进给量。
本发明通过工件装夹控制模块、刀具控制模块均与处理器GPU无线连接，工件装夹控制模块包括切削加工台、工件校正单元、三维测量仪和工件夹持单元，其中切削加工台设于切削机床上，工件校正单元用于对工件进行位置校正，三维测量仪用于对工件尺寸进行测量以及三维轮廓的获取，工件夹持单元用于固定工件，使工件在加工前得到自动化的定位，并获取工件三维轮廓和工件尺寸；基于三维轮廓和工件尺寸来对工件进行建模得到工件仿真模型，通过工件仿真模型利用模拟仿真模型来构建在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹，基于切削刀具运动轨迹来设定切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合，并基于在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的动作顺序和运动轨迹、基于切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中主轴的转动速率以及基于切削刀具进给量的进给量控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的进给量。
上述通过建模、构建各种控制指令集合来实现对每一工件进行精确的切削控制，无需人工操作，通过处理器GPU中的模拟仿真模型模拟切削加工过程，并利用数据分析单元对切削加工模拟结果进行数据分析，以输出最终加工参数用于实际加工，从而使实际加工精度更高，避免因用户输入参数错误而导致不必要的加工失误，进一步提高了加工效率，最后通过刀具控制模块实现切削刀具的自动切换以及对刀，相比传统人工换刀和对刀也更为高效快捷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)
1.一种壳体内圆的切削控制系统，其特征在于：包括：
工件装夹控制模块，至少包括工件校正单元和三维测量仪；
所述工件校正单元用于对工件进行位置校正；
所述三维测量仪用于对工件进行扫描，以获取工件三维轮廓和工件尺寸；
处理器GPU，包括工件仿真模块和模拟仿真模型；
所述工件仿真模块用于基于工件三维轮廓和工件尺寸来对工件进行建模形成工件原始三维模型，基于工件原始三维模型得到工件仿真模型；
所述模拟仿真模型连接所述工件仿真模块，用于基于所述工件仿真模型创建工件三维空间坐标点集，基于所述三维空间坐标点集创建工件切削加工时的对照线，将工件仿真模型沿对照线的延伸方向划分成多个均等的工件仿真单元，记录每一工件仿真单元的单元列表，调用设置在存储模块中对应的标准工件切削加工工艺参数来设定每一工件仿真单元在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹，基于切削刀具运动轨迹来设定切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合；
刀具控制模块，连接所述模拟仿真模型，用于获取在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹、切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合，并基于在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的动作顺序和运动轨迹，基于切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中主轴的转动速率以及基于切削刀具进给量的进给量控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的进给量。
2.根据权利要求1所述的壳体内圆的切削控制系统，其特征在于：所述工件装夹控制模块还包括设于切削机床上的切削加工台和用于固定工件的工件夹持单元，所述切削加工台上设有用于控制切削液喷射的切削液控制装置和用于对切削加工进行防护隔离的防护控制装置；
所述刀具控制模块包括设于切削加工台上方的刀具库、用于对切削刀具进行对刀的自动对刀单元、用于调节切削刀具主轴转速的主轴转速控制单元和用于调节切削刀具进给量的进给量控制单元；
其中，主轴转速控制单元用于基于切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中主轴的转动速率；
进给量控制单元用于基于切削刀具进给量的进给量控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的进给量。
3.根据权利要求2所述的一种壳体内圆的切削控制系统，其特征在于：所述刀具库中安装有不同规格的切削刀具，所述刀具库上设有刀具更换单元，所述刀具更换单元根据实际加工需要对刀具库中的切削刀具进行切换，所述自动对刀单元在切削刀具切换完成后进行自动对刀。
4.根据权利要求2所述的一种壳体内圆的切削控制系统，其特征在于：所述防护控制装置包括防护门控制单元、光电传感单元和报警单元，所述防护门控制单元控制切削机床上的防护门进行开启或闭合，所述光电传感单元安装于切削机床上的防护门上并检测防护门位置是否存在障碍物，所述报警单元在光电传感单元检测到障碍物时进行报警，所述报警单元为警示灯。
5.根据权利要求2所述的一种壳体内圆的切削控制系统，其特征在于：所述切削液控制装置包括用于存储切削液的蓄液箱、用于对切削加工处喷射切削液的切削液喷嘴和用于对切削液进行回收处理的切削液回收箱，所述蓄液箱通过切削液输出管与切削液喷嘴连接，所述切削液回收箱通过切削液输入管与蓄液箱连接，所述切削液输出管和切削液输入管上均设有抽液泵。
6.一种壳体内圆的切削装置，其特征在于：包括：
切削机床(1)和机罩(2)，所述机罩(2)的一侧设有用于控制切削装置工作的控制主机(8)；
所述切削机床(1)上设有用于安装夹持工件的工件装夹装置(3)；
工件装夹装置(3)上方两侧均设有用于控制切削刀具的刀具控制装置(4)；
工件装夹装置(3)用于在工件装夹控制模块下对工件进行位置校正；校正完毕后对工件进行扫描，以获取工件三维轮廓和工件尺寸；
所述控制主机(8)内设置有处理器GPU，所述处理器GPU包括：
工件仿真模块，用于基于工件三维轮廓和工件尺寸来对工件进行建模形成工件原始三维模型，基于工件原始三维模型得到工件仿真模型；
模拟仿真模型，连接所述工件仿真模块，用于基于所述工件仿真模型来创建工件三维空间坐标点集，基于所述三维空间坐标点集创建工件切削加工时的对照线，将工件仿真模型沿对照线的延伸方向划分成多个均等的工件仿真单元，记录每一工件仿真单元的单元列表，调用设置在存储模块中对应的标准工件切削加工工艺参数来设定每一工件仿真单元在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具运动轨迹，基于切削刀具运动轨迹来设定切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合；
所述刀具控制装置(4)内设置有刀具控制模块，所述刀具控制模块连接所述模拟仿真模型，用于获取在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹、切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合和切削刀具进给量的进给量控制指令集合，并基于在切削过程中控制切削刀具进行动作的控制指令集合以及切削刀具的运动轨迹依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的动作顺序和运动轨迹、基于切削刀具主轴转动的主轴转速控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中主轴的转动速率以及基于切削刀具进给量的进给量控制指令集合依次来控制每一工件仿真单元在切削过程中切削刀具的进给量。
7.根据权利要求6所述的一种壳体内圆的切削装置，其特征在于：所述工件装夹装置(3)上方设有用于控制切削液喷射的切削液控制装置(5)；
所述机罩(2)正面对称设有用于对切削加工过程进行防护隔离的电动防护门(6)，所述机罩(2)上设有用于控制电动防护门(6)开合的防护门控制装置，所述切削机床(1)一侧设有内置供电模块并为切削装置供电的配电柜(7)；
所述防护门控制装置包括防护门控制器(9)、光电传感器(10)和警示灯(11)，所述防护门控制器(9)安装于机罩(2)正面两侧位置，所述光电传感器(10)对称设于机罩(2)内侧顶端并位于电动防护门(6)上方，所述警示灯(11)安装于机罩(2)顶端。
8.根据权利要求6所述的一种壳体内圆的切削装置，其特征在于：所述工件装夹装置(3)包括切削加工台(301)、工件纠偏板(302)、三维测量仪(303)和工件夹块(304)，所述三维测量仪(303)设于切削加工台(301)上方，所述切削加工台(301)顶端前后两侧均固定有支撑板(305)，所述支撑板(305)靠近工件纠偏板(302)的一侧通过气缸(306)与工件纠偏板(302)连接，所述切削加工台(301)内部设有通过马达驱动旋转的正、反牙双向滚珠丝杆(307)，所述正、反牙双向滚珠丝杆(307)两侧均螺纹套接有丝杆螺母(308)，所述丝杆螺母(308)顶端固定有滑动贯穿切削加工台(301)并与工件夹块(304)固定连接的连接杆(309)。
9.根据权利要求6所述的一种壳体内圆的切削装置，其特征在于：所述刀具控制装置(4)包括刀具库(401)、自动对刀仪(402)、主轴转速控制单元(403)和进给量控制单元(404)，所述刀具库(401)上设有不同规格的切削刀具并通过和主轴的相对运动实现换刀，所述自动对刀仪(402)设于刀具库(401)的下方，所述刀具库(401)安装于切削控制电机的输出端转轴上，所述主轴转速控制单元(403)和进给量控制单元(404)均安装于切削控制电机上。
10.根据权利要求7所述的一种壳体内圆的切削装置，其特征在于：所述切削液控制装置(5)包括蓄液箱(501)、切削液喷嘴(502)和切削液回收箱(503)，所述蓄液箱(501)设于机罩(2)背面，所述切削液喷嘴(502)设于机罩(2)内并通过切削液输出管(504)与蓄液箱(501)连接，所述切削液回收箱(503)设于切削液喷嘴(502)下方并通过切削液输入管(505)与蓄液箱(501)连接，所述切削液输出管(504)和切削液输入管(505)上均安装有抽液泵。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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