[發明專利]一種大型橋式龍門混合加工機床及其加工方法

在審

• 申請號: 201710368746.1
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107214523A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 方成剛;張金;黃筱調
• 申請（專利權）人: 南京工大數控科技有限公司
• 主分類號: B23P23/04
• 分類號: B23P23/04;B23Q17/00
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙)32273
• 代理人: 蔣真

1.一種大型橋式龍門混合加工機床，其特征在于包括：基礎(1)、工作走廊(2)、床身(3)、X軸進給系統(4)、橫梁(5)、Y軸進給系統(8)、溜板(7)、方滑枕(11)、Z軸進給系統(12)、C軸進給系統、A軸進給系統、執行機構接口(13)和執行單元庫(15)，床身(3)設置在基礎(1)上，基礎(1)兩側設有工作走廊(2)，X軸進給系統(4)設置在床身(3)上，X軸進給系統(4)上設有橫梁(5)，橫梁(5)上設有溜板(7)，上方滑枕(11)和Z軸進給系統(12)設置在溜板(7)上，執行單元庫(15)設置在基礎(1)上，X軸進給系統(4)、Y軸進給系統(8)和Z軸進給系統(12)分別與X軸運動拖鏈(6)、Y軸運動拖鏈(9)和Z軸運動拖鏈(10)相連，方滑枕(11)底部設有執行機構接口(13)，方滑枕(11)連接C軸進給系統和A軸進給系統。

2.根據權利要求1所述的一種大型橋式龍門混合加工機床，其特征在于所述執行單元庫(15)中包括減材制造單元(14)、增材制造單元(16)、在機測量單元(17)，通過機構的運動需求，可以與執行機構接口(13)進行安裝，滿足加工的需求。

3.根據權利要求1所述的一種大型橋式龍門混合加工機床，其特征在于所述執行單元庫(15)包括執行單元庫平臺(18)、執行單元庫安裝平臺(19)、執行單元庫縱向運動(20)和執行單元庫橫向運動方向(21)，所述執行單元庫平臺(18)上設有執行單元庫縱向運動(20)和執行單元庫橫向運動方向(21)，執行單元庫安裝平臺(19)設置在執行單元庫縱向運動(20)上。

4.根據權利要求1所述的一種大型橋式龍門混合加工機床，其特征在于所述床身(3)、橫梁(5)、溜板(7)和方滑枕(11)采用米漢納鑄鐵(也可用焊接件)安裝，鑄件內腔系蜂巢式復合排列結構，均經時效及二次回火處理，消除殘留內應力使材質穩定，確保工件加工精度的穩定及機床壽命。

5.根據權利要求1所述的一種大型橋式龍門混合加工機床，其特征在于所述X軸進給系統(4)通過可消隙的斜齒輪齒條驅動，滿足高精度移動要求；所述Y軸進給系統(8)通過中心卸荷的三導軌結構，結合可消隙的斜齒輪齒條驅動，滿足不同執行單元的運動需求；所述Z軸進給系統12()通過2組直線導軌或者以上的直線導軌，結合滾珠絲杠，滿足不同執行單元的運動需求。

6.根據權利要求1所述的一種大型橋式龍門混合加工機床，其特征在于所述執行單元庫(15)是設備的執行單元存儲庫。內部包括增材制造單元、測量系統單元以及其他減材單元。該類設備與執行機構接口可進行接觸安裝并固定。

7.一種利用如權利要求1至6任意之一所述的大型橋式龍門混合加工機床進行加工的方法，其特征是包括以下步驟：

增材制造系統執行單元運行的步驟：增材系統噴頭系統中配置螺桿泵，其驅動由伺服電機控制，可有效控制噴射微滴量與速度；注膠速度動態閉環可調；注膠速度由機床檢測系統統一控制，機床檢測系統對表面加工情況進行檢測，并與理論要求的曲面進行比較；在補噴膠階段，當檢測結果評估出產品的表面凸凹位置時，軟件發出注膠速度更改信號，注膠系統接收到該信號時，更改注膠速度以完成表面的加工；在加工原型面(22)基礎上，從加工起始點開始，按照路徑規劃，相繼在路徑規劃范圍內加工獲得尺寸要求的材料，遇到加工原型面(22)或者加工加工獲得面(23)則進行路徑的上調；依次直到某段封閉的路徑加工完。對于未加工的曲面，通過當前加工獲得面(23)和加工原型面(22)比較，再未加工部分進行路徑的重新規劃，進而通過增材制造系統單元進行進一步的加工；

測量系統執行單元運行的步驟：采用激光測距裝置，對加工表面進行無接觸式測量，獲得的數據采用數字化技術展成曲面，進而實現曲面比較，指導增材制造及減材制造的工藝；

切削系統執行單元運行的步驟：為滿足機床銑削主軸實現復雜葉片曲面銑削加工，在銑削滑枕上配置高精度五軸銑頭，可在笛卡爾坐標系中實現5軸聯動，滿足曲面的光順銑削；五軸數控加工時，采用球頭銑刀，適應性強、刀位規劃簡單,可以加工任意復雜曲面,但是加工性能較差,加工效率比較低。在加工平坦、敞口類曲面時，可以采用盤形銑刀進行五軸加工，不僅能改善切削性能,而且可以提高加工效率；通過調整圓環形銑刀的位姿,使得在刀觸點軌跡線附近的帶狀區域內刀具包絡曲面充分逼近理論設計曲面,從而顯著提高給定精度下的加工帶寬；安裝大直徑盤銑刀，在同等切削深度、同等進給速度情況下，基于優化算法，提高加工效率5倍以上；對于局部曲率變化較大的曲面，通過自動更換球頭銑刀，實現精確加工。