專利名稱：數(shù)字控制線接觸曲面加工方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械加工技術(shù)領(lǐng)域，屬于數(shù)控機械加工的設(shè)備和方法。數(shù)字控制線接觸曲面加工的方法與設(shè)備，是采用線接觸加工方法對工件曲面加工的方法與設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前已知技術(shù)中的各種曲面數(shù)控加工如銑削、磨削等都是采用逼近或擬合的方法，將曲面轉(zhuǎn)換成很小的平面片或曲面片，再采用傳統(tǒng)的點線加工的方式，這需要大量的刀位數(shù)據(jù)，用3軸、4軸或5軸(及以上)的機床多軸聯(lián)動加工，在這種加工方式中，追求加工效率與誤差控制是一對難以調(diào)和的矛盾。
側(cè)銑加工是近年來研究較多的一種加工方法，其主要優(yōu)點在于加工表面質(zhì)量好、加工效率高。這些研究主要集中于對扭曲直紋面及自由曲面的加工，分析由于加工方法本身所產(chǎn)生的加工誤差，以及基于誤差分析的刀位優(yōu)化方法。如于源等人發(fā)表在機械工程學報2002年第6期的“基于特征的直紋面5軸側(cè)銑精加工刀位計算方法”、蔡永林等人發(fā)表在西安交通大學學報2004年第5期的“任意扭曲直紋面葉輪數(shù)控側(cè)銑刀位計算與誤差分析”、Menzel，Cornelia等發(fā)表在CADComputer Aided Design 2004年第3期的“Triple tangent flank milling ofruled surfaces”、Larue等發(fā)表在International Journal of Machine Toolsand Manufacture 2003年第2期的“Deviation of a machined surface in flankmilling”等。上述側(cè)銑方法雖然也都類似于線接觸加工方法，但其加工曲面的方法還是以點、線方式規(guī)劃刀具路徑，用刀具周齒實現(xiàn)切削；這需要將曲面逼近成多個曲面片，并用很多條數(shù)控代碼才能完成曲面加工，并存在逼近誤差，同傳統(tǒng)五軸點加工方法相比沒有質(zhì)的飛躍。
經(jīng)對國內(nèi)外專利文獻和公開發(fā)表的期刊論文檢索，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明相同或類似的報道或文獻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)或設(shè)備存在的缺點，提供一種加工路徑短，效率高，精度高，用最少聯(lián)動軸數(shù)和最少的數(shù)控加工代碼實現(xiàn)曲面加工的數(shù)字控制線接觸曲面加工方法與設(shè)備。
本發(fā)明的實現(xiàn)在于作為一種數(shù)字控制線接觸曲面加工設(shè)備，包括有數(shù)字控制系統(tǒng)、動力驅(qū)動源、帶有數(shù)控的多軸運動的坐標進給系統(tǒng)，其特征在于還必須具有四軸線接觸曲面加工裝置。四軸線接觸曲面加工裝置主要由回轉(zhuǎn)組件、平移組件、擺動組件、伸縮組件和切削組件五大部分組成，回轉(zhuǎn)組件固定在基座上，主要由支承架構(gòu)件、下軸承、回轉(zhuǎn)體及上軸承組成。兩個軸承固定在支承架構(gòu)件上，回轉(zhuǎn)體分別和上軸承內(nèi)圈和下軸承內(nèi)圈靜配合連接，回轉(zhuǎn)電機安裝在支承架構(gòu)件上，回轉(zhuǎn)電機的軸回轉(zhuǎn)帶動回轉(zhuǎn)體及其延伸件構(gòu)成回轉(zhuǎn)運動進給軸，即C軸。平移組件安裝在回轉(zhuǎn)體的延伸件上，由安裝在延伸件上相互平行的一對導(dǎo)軌和滾珠絲杠以及安裝在導(dǎo)軌滑塊上的擺動架組成。滾珠絲杠穿過擺動架，其兩端支承安裝在回轉(zhuǎn)體的延伸件上，與導(dǎo)軌平行。與絲杠相連的平移運動伺服電機旋轉(zhuǎn)，帶動滾珠絲杠使擺動架沿平移導(dǎo)軌移動，由此構(gòu)成平移進給軸，即U軸。擺動組件通過一對軸承安裝在擺動架的下部，由這一對軸承和擺動體組成。擺動體伸出軸分別和這兩個軸承的內(nèi)圈靜配合連接。安裝在擺動架上的擺動電機往復(fù)回轉(zhuǎn)，帶動擺動體擺動，以構(gòu)成擺動進給軸，即B軸。伸縮組件安裝在擺動體上，它由一對導(dǎo)軌、伸縮滑塊和滾珠絲杠及聯(lián)接件組成。滾珠絲杠與導(dǎo)軌平行，穿過聯(lián)接件安裝，滾珠絲杠兩端與擺動體固連，軸向進給電機旋轉(zhuǎn)帶動滾珠絲杠使導(dǎo)軌沿伸縮滑塊運動，由此構(gòu)成伸縮運動進給軸，即W軸。切削組件安裝在伸縮滑塊上。上述四軸線接觸曲面加工裝置使切削組件隨回轉(zhuǎn)組件、平移組件、擺動組件和伸縮組件作空間運動。
目前的多軸機床結(jié)構(gòu)均不具備單軸進給完成加工不同位置，不同半徑回轉(zhuǎn)面的能力，即使加工由平面、錐面和柱面等簡單特征面所組成的零件表面也需要多軸的聯(lián)動，以點、線方式規(guī)劃刀具路徑，以行切法或環(huán)切法加工完成，加工路徑長，不可避免的存在逼進誤差和非線性誤差。本發(fā)明設(shè)計了一套四軸線接觸曲面加工裝置，其刀具側(cè)有兩個回轉(zhuǎn)軸和兩個移動軸。在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，直接根據(jù)被加工曲面特征，采用基于空間面加工的數(shù)控加工代碼，控制刀具的伸縮、擺動、平移及旋轉(zhuǎn)，使刀具側(cè)刃始終與加工面的相切，用最少的聯(lián)動軸數(shù)和最少的數(shù)控加工代碼實現(xiàn)曲面的加工。特別是由于本發(fā)明在加工空間平面、圓柱面和圓錐面時，不存在理論廓形誤差，最終的加工誤差也僅來自機械誤差，因而加工路徑短、效率高、精度高。
本發(fā)明的實現(xiàn)還在于回轉(zhuǎn)組件中的下軸承和上軸承用一個軸承代替，可以簡化結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的實現(xiàn)還在于伸縮組件中的導(dǎo)軌和伸縮滑塊位置互換，以適應(yīng)不同的加工和安裝需要。
本發(fā)明的實現(xiàn)還在于切削組件或由主軸和刀具組成，或由主軸和拋光頭構(gòu)成，或由切割頭構(gòu)成，或由電加工陰極單元構(gòu)成。刀具可以是銑削刀具，也可以是磨削刀具。
本發(fā)明的實現(xiàn)還是作為一種數(shù)字控制線接觸曲面加工方法，其特征在于采用權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制線接觸曲面加工設(shè)備，即用帶有四軸線接觸曲面加工裝置的數(shù)控的多軸運動的坐標進給系統(tǒng)，實現(xiàn)對工件上不同加工區(qū)域的特征型面加工，具體的步驟有一.根據(jù)加工件的曲面特征編寫數(shù)控加工代碼；二.將加工件的空間面加工的數(shù)控加工代碼輸入到數(shù)控系統(tǒng)；三.通過數(shù)控系統(tǒng)控制四軸線接觸曲面加工裝置的B、C軸回轉(zhuǎn)使刀具軸線矢量方向等于曲面起始加工點的切線矢量；四.控制刀具主軸旋轉(zhuǎn)；五.通過控制X，Y和Z軸，先調(diào)整工件使得刀具的側(cè)刃與工件的加工起始線相切觸；六.控制四軸線接觸曲面加工裝置的B軸回轉(zhuǎn)和W軸進給，切削過程中，使刀具底刃始終與曲面導(dǎo)動線保持切觸；七.完成曲面加工全過程，各軸回位。
本發(fā)明的數(shù)字控制線接觸曲面加工方法采用四軸線接觸曲面加工裝置作為刀具側(cè)，配以不同的工件側(cè)裝置，可以實現(xiàn)不同加工范圍及特征型面加工。同時，也由于工件側(cè)可實現(xiàn)的運動功能的區(qū)別，而使加工方法產(chǎn)生差異。實現(xiàn)了用一條數(shù)控代碼就可以加工一種特定的曲面，或者是用一條數(shù)控代碼就可以加工任意的空間平面的加工方法。
本發(fā)明的實現(xiàn)還在于當曲面為圓錐面時，在進行第三步時還要調(diào)整工件位置使其圓錐面的回轉(zhuǎn)軸線與C軸回轉(zhuǎn)軸線重合，U軸進給調(diào)整刀具繞工件的回轉(zhuǎn)半徑；進行第五步時，擺動B軸進給調(diào)整刀具繞回轉(zhuǎn)軸的夾角即半圓錐角，通過控制X，Y和Z軸，調(diào)整工件使得刀具的側(cè)刃與工件的加工起始線相切觸。
本發(fā)明的實現(xiàn)還在于加工柱面時，在進行第三步時，調(diào)整回轉(zhuǎn)軸B和C軸使刀具軸線矢量方向等于柱面直母線矢量，調(diào)整U軸和W軸使刀具底刃始終與導(dǎo)動線保持切觸，而加工中不再調(diào)整刀具矢量；進行第六步時刀具軸線始終運行在加工面的等距面上。
本發(fā)明的實現(xiàn)還在于加工平面時在進行第三步時先調(diào)整刀具軸線與工件加工平面平行，刀具軸線與加工平面距離等于刀具半徑；第六步時，控制X，Y軸和W軸完成進給，使刀具底刃始終與平面邊界保持切觸從而完成加工。
本發(fā)明提出并設(shè)計了四軸線接觸曲面加工裝置的運動軸和結(jié)構(gòu)，提供了一種能實現(xiàn)兩個回轉(zhuǎn)運動和兩個移動運動的四軸線接觸曲面加工裝置。與數(shù)控系統(tǒng)結(jié)合在一起，可以構(gòu)成多軸數(shù)控曲面加工機床，因而可以直接根據(jù)被加工曲面特征，采用基于空間面加工的數(shù)控加工代碼，控制刀具的伸縮、擺動、平移及旋轉(zhuǎn)，使刀具周刃始終與加工面的直母線相切進行加工，較好地解決加工效率與誤差控制之間的矛盾。由于本發(fā)明在加工空間平面、圓柱面和圓錐面時，不存在理論誤差，最終的加工誤差也僅來自機械誤差，因而效率高、精度高，實現(xiàn)了用最少的聯(lián)動軸數(shù)和最少的數(shù)控加工代碼實現(xiàn)曲面的加工。本發(fā)明不僅可應(yīng)用于數(shù)控銑削精加工，而且可應(yīng)用于光整加工，數(shù)控車銑加工、數(shù)控電解加工和數(shù)控電火花加工等許多方面的機械精加工。


圖1是本發(fā)明的運動簡圖；圖2是本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的四軸線接觸曲面加工裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明的四軸線接觸曲面加工裝置的平移組件結(jié)構(gòu)圖，也是圖3中平移組件的側(cè)視圖；圖5是本發(fā)明的四軸線接觸曲面加工裝置的伸縮組件的結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明的四軸線接觸曲面加工裝置伸縮組件的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖7是本發(fā)明中實現(xiàn)數(shù)字控制線接觸曲面加工方法的設(shè)備的幾種組合形式列舉表，也是實施例9和10中表述的幾種形式。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的實施例實施例1參見圖3，本發(fā)明作為一種數(shù)字控制線接觸曲面加工設(shè)備，包括有數(shù)字控制系統(tǒng)、動力驅(qū)動源、帶有數(shù)控的多軸運動的坐標進給系統(tǒng)，關(guān)鍵點在于還必須具有四軸線接觸曲面加工裝置，四軸線接觸曲面加工裝置主要由回轉(zhuǎn)組件、平移組件、擺動組件、伸縮組件和切削組件五大部分組成，回轉(zhuǎn)組件固定在基座1上，主要由支承架構(gòu)件2、下軸承3、回轉(zhuǎn)體4及上軸承5組成，兩個軸承3和5固定在支承架構(gòu)件2上，回轉(zhuǎn)體4分別和上軸承內(nèi)圈7和下軸承內(nèi)圈8靜配合連接，回轉(zhuǎn)電機6安裝在支承架構(gòu)件2上，電機6的軸回轉(zhuǎn)帶動回轉(zhuǎn)體4及其延伸件19構(gòu)成回轉(zhuǎn)運動進給軸，即C軸，見圖1。平移組件安裝在回轉(zhuǎn)體4的延伸件19上，又參見圖4，由安裝在延伸件19上相互平行的一對導(dǎo)軌17和滾珠絲杠10以及安裝在導(dǎo)軌滑塊18上的擺動架16組成，滾珠絲杠10穿過擺動架16，其兩端支承安裝在回轉(zhuǎn)體4的延伸件19上，與導(dǎo)軌17平行，與絲杠相連的電機20旋轉(zhuǎn)，帶動滾珠絲杠10使擺動架16沿導(dǎo)軌17移動，由此構(gòu)成平移進給軸，即U軸，見圖1。擺動組件通過兩個軸承12安裝在擺動架16的下部，由一對軸承12和擺動體15組成，擺動體15伸出軸分別和兩個軸承12的內(nèi)圈靜配合連接，安裝在擺動架16上的電機11往復(fù)回轉(zhuǎn)帶動擺動體15擺動以構(gòu)成擺動進給軸，即B軸，見圖1。伸縮組件安裝在擺動體15上，又參見圖5和圖6，伸縮組件由一對導(dǎo)軌21、伸縮滑塊22和滾珠絲杠13及聯(lián)接件23組成，滾珠絲杠13穿過伸縮滑塊22及聯(lián)接件23，與導(dǎo)軌21平行，滾珠絲杠13兩端與擺動體15固連，電機9旋轉(zhuǎn)帶動滾珠絲杠13使導(dǎo)軌21沿伸縮滑塊22運動，由此構(gòu)成伸縮運動進給軸，即W軸，見圖1。這種導(dǎo)軌沿伸縮滑塊運動的形式便于安裝。切削組件安裝在導(dǎo)軌21上。上述四軸線接觸曲面加工裝置使切削組件隨回轉(zhuǎn)組件、平移組件、擺動組件和伸縮組件作空間運動。
其中的電機6、電機9、電機11和電機20可以是步進電機，也可以是直流或交流伺服電機。
回轉(zhuǎn)組件中的回轉(zhuǎn)體4及其延伸件19為連接件，主要用于安裝構(gòu)成四軸線接觸曲面加工裝置的平移組件、擺動組件、伸縮組件和切削組件，呈臺階狀回轉(zhuǎn)體4及其延伸件19，可以做成一個零件。
實施例2總體裝置同實施例1，不同之處是回轉(zhuǎn)體4及其延伸件19為連接件，分部件制造，然后安裝而成。支承架構(gòu)件2也是組合構(gòu)件，由上下構(gòu)件和蓋子組成，采用分部件制造，然后安裝，這樣易加工，易于安裝，成本低，也利于改進。
實施例3總體裝置同實施例1，不同之處是回轉(zhuǎn)組件中的下軸承3和上軸承5用一個軸承代替，可以簡化結(jié)構(gòu)。
實施例4總體裝置同實施例1，不同之處是伸縮組件中的導(dǎo)軌21和伸縮滑塊22位置互換，以適應(yīng)不同的加工和安裝需要。
實施例5參見圖1，本發(fā)明采用如前所述的數(shù)字控制線接觸曲面加工設(shè)備，由四軸線接觸曲面加工裝置和數(shù)控多軸運動的坐標進給系統(tǒng)組成，實現(xiàn)對工件上不同加工區(qū)域的特征型面加工，具體的步驟有一.根據(jù)加工件的曲面特征編寫數(shù)控加工代碼；二.將加工件的空間面加工的數(shù)控加工代碼輸入到數(shù)控系統(tǒng)；三.通過數(shù)控系統(tǒng)控制四軸線接觸曲面加工裝置的B、C軸回轉(zhuǎn)使刀具軸線矢量方向等于曲面起始加工點的切線矢量；四.控制刀具主軸旋轉(zhuǎn)；五.通過控制X，Y和Z軸，先調(diào)整工件使得刀具的側(cè)刃與工件的加工起始線相切觸；
六.控制四軸線接觸曲面加工裝置的B軸回轉(zhuǎn)和W軸進給，切削過程中，使刀具底刃始終與曲面導(dǎo)動線保持切觸；七.完成曲面加工全過程，各軸回位。
實施例6對圓錐面的加工總體步驟同實施例5，參見圖1，當曲面為圓錐面時，在進行第三步時還要調(diào)整工件位置使其圓錐面的回轉(zhuǎn)軸線與C軸回轉(zhuǎn)軸線重合，U軸進給調(diào)整刀具繞工件的回轉(zhuǎn)半徑；進行第五步時，擺動B軸進給調(diào)整刀具繞回轉(zhuǎn)軸的夾角即半圓錐角，通過控制X，Y和Z軸，調(diào)整工件使得刀具的側(cè)刃與工件的加工起始線相切觸。這樣，通過C軸單軸的回轉(zhuǎn)進給，用最短的刀具路徑即可完成該面的加工。由此可以看出，這樣的加工效率是最高的。對于非平面導(dǎo)動線，可在回轉(zhuǎn)進給的同時控制刀具軸向(W軸)進給，而使刀具底端的切觸點始終落在導(dǎo)動線上。這樣，通過兩個軸的進給就可完成不同半徑，不同回轉(zhuǎn)軸心位置、不同圓錐角的曲邊圓錐面加工，加工過程中不需調(diào)整刀具軸線矢量，簡化了編程，并且在錐面上沒有法向誤差。特別是，當圓錐角為零時，對圓錐面的加工就變成了對圓柱面的加工。
實施例7對柱面的加工總體步驟同實施例5，參見圖1，加工柱面，在進行第三步時，調(diào)整回轉(zhuǎn)軸B和C軸使刀具軸線矢量方向等于柱面直母線矢量，使刀具底刃始終與導(dǎo)動線保持切觸，而加工中不再調(diào)整刀具矢量；進行第六步時刀具軸線始終運行在加工面的等距面上。和圓錐面加工一樣，通過C軸單軸的回轉(zhuǎn)進給，用最短的刀具路徑即可完成該面的加工，這樣的加工效率也是最高的。對于非平面導(dǎo)動線，可在回轉(zhuǎn)進給的同時控制刀具軸向(W軸)進給，而使刀具底端的切觸點始終落在導(dǎo)動線上。這樣，通過兩個軸的進給就可完成不同半徑，不同回轉(zhuǎn)軸心位置的曲邊圓柱面加工，加工過程中不需調(diào)整刀具矢量，簡化了編程，并且在柱面上沒有法向誤差。
實施例8對空間平面的加工總體步驟同實施例5，參見圖1，加工平面，在進行第三步時，先調(diào)整刀具軸線與工件加工平面平行，刀具軸線與加工平面距離等于刀具半徑；第六步控制X，Y軸和W軸完成進給，使刀具底刃始終與平面邊界保持切觸從而實現(xiàn)任意角度的曲邊平面加工，其刀具軸線運行平面為加工面的等距面，完成加工。
實施例9總體步驟同實施例5，如圖2所示。在刀具側(cè)有兩個回轉(zhuǎn)進給軸和兩個移動進給軸，即四軸線接觸曲面加工裝置，見圖1。在工件側(cè)若配以XY工作臺，就是圖7中序號為1的組成形式。圖中OXYZ為帶有數(shù)控的多軸運動的坐標進給系統(tǒng)的坐標系，刀架可沿C軸(繞Z軸的回轉(zhuǎn)運動)、U軸(沿回轉(zhuǎn)半徑作直線運動)、B軸(繞Y′擺動)和W軸(沿刀軸方向直線運動)進給；工件在工作臺上沿X、Y軸進給運動?？赏瓿煽臻g曲面的線接觸曲面加工。
實施例10總體步驟同實施例5，如圖7所示，基本結(jié)構(gòu)如實施例7。若在工件側(cè)或刀具側(cè)增加Z軸運動，即圖7中序號為2或3的組成形式，則可以擴展Z向加工范圍；若在工件側(cè)追加A軸或B軸運動，則可以加工任意空間角度的曲面，即圖7中序號為4或5的組成形式；如果在工件側(cè)追加A軸、B軸和Z軸運動，即圖7中序號為6的組成形式，則可以線接觸曲面加工任意空間位置、任意空間角度的曲面。本發(fā)明還可以有更多的組合實施形式，本處不再一一列舉。
實施例11加工效率比較以立銑刀銑削加工為例，用半徑為10mm銑刀加工工件大圓半徑為40mm、小圓半徑為38mm、高度為8mm的圓錐面，給定加工誤差不大于1μm，分析對比本發(fā)明銑削加工與五軸聯(lián)動點接觸銑削加工兩種方法的加工效率。本發(fā)明線接觸銑削需要加工時間10秒，且不存在理論誤差；而五軸聯(lián)動點接觸加工在允差為1μm時，需要加工時間為274～321秒。這是由于五軸聯(lián)動點接觸加工是點接觸，將整個加工面分成很多行逐行加工。而本發(fā)明是采用線接觸加工方法，使用一條數(shù)控代碼，利用銑刀側(cè)刃對面形只加工一行，節(jié)約時間264～311秒，效率提高30倍左右，大大地提高了加工效率。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字控制線接觸曲面加工設(shè)備，包括有數(shù)字控制系統(tǒng)、動力驅(qū)動源、帶有數(shù)控的多軸運動的坐標進給系統(tǒng)，其特征在于還必須具有四軸線接觸曲面加工裝置，四軸線接觸曲面加工裝置主要由回轉(zhuǎn)組件、平移組件、擺動組件、伸縮組件和切削組件五大部分組成，回轉(zhuǎn)組件固定在基座(1)上，主要由支承架構(gòu)件(2)、下軸承(3)、回轉(zhuǎn)體(4)及上軸承(5)組成，兩個軸承(3)和(5)固定在支承架構(gòu)件(2)上，回轉(zhuǎn)體(4)分別和上軸承內(nèi)圈(7)和下軸承內(nèi)圈(8)靜配合連接，回轉(zhuǎn)電機(6)安裝在支承架構(gòu)件(2)上，電機(6)的軸回轉(zhuǎn)帶動回轉(zhuǎn)體(4)及其延伸件(19)構(gòu)成回轉(zhuǎn)運動進給軸，即C軸；平移組件安裝在回轉(zhuǎn)體(4)的延伸件(19)上，由安裝在延伸件(19)上相互平行的一對導(dǎo)軌(17)和滾珠絲杠(10)以及安裝在導(dǎo)軌滑塊(18)上的擺動架(16)組成，滾珠絲杠(10)穿過擺動架(16)，其兩端支承安裝在回轉(zhuǎn)體(4)的延伸件(19)上，與導(dǎo)軌(17)平行，與絲杠相連的電機(20)旋轉(zhuǎn)，帶動滾珠絲杠(10)使擺動架(16)沿導(dǎo)軌(17)移動，由此構(gòu)成平移進給軸，即U軸；擺動組件通過兩個軸承(12)安裝在擺動架(16)的下部，由一對軸承(12)和擺動體(15)組成，擺動體(15)伸出軸分別和兩個軸承(12)的內(nèi)圈靜配合連接，安裝在擺動架(16)上的電機(11)往復(fù)回轉(zhuǎn)帶動擺動體(15)擺動以構(gòu)成擺動進給軸，即B軸；伸縮組件安裝在擺動體(15)上，它由一對導(dǎo)軌(21)、伸縮滑塊(22)和滾珠絲杠(13)及聯(lián)接件(23)組成，滾珠絲杠(13)穿過伸縮滑塊(22)及聯(lián)接件(23)，與導(dǎo)軌(21)平行，滾珠絲杠(13)兩端與擺動體(15)固連，電機(9)旋轉(zhuǎn)帶動滾珠絲杠(13)使導(dǎo)軌(21)沿伸縮滑塊(22)運動，由此構(gòu)成伸縮運動進給軸，即W軸；切削組件安裝在導(dǎo)軌(21)上；上述四軸線接觸曲面加工裝置使切削組件隨回轉(zhuǎn)組件、平移組件、擺動組件和伸縮組件作空間運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制線接觸曲面加工設(shè)備，其特征在于所述的回轉(zhuǎn)組件中的下軸承(3)和上軸承(5)用一個軸承代替。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制線接觸曲面加工設(shè)備，其特征在于所述的伸縮組件中的導(dǎo)軌(21)和伸縮滑塊(22)位置互換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制線接觸曲面加工設(shè)備，其特征在于所述的切削組件或由主軸(24)和刀具(14)組成，或由主軸和拋光頭構(gòu)成，或由切割頭構(gòu)成，或由電加工陰極單元構(gòu)成。
5.一種數(shù)字控制線接觸曲面加工方法，其特征在于采用權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制線接觸曲面加工設(shè)備，即用帶有四軸線接觸曲面加工裝置的數(shù)控的多軸運動的坐標進給系統(tǒng)，實現(xiàn)對工件上不同加工區(qū)域的特征型面加工，具體的步驟有一.根據(jù)加工件的曲面特征編寫數(shù)控加工代碼；二.將加工件的空間面加工的數(shù)控加工代碼輸入到數(shù)控系統(tǒng)；三.通過數(shù)控系統(tǒng)控制四軸線接觸曲面加工裝置的B、C軸回轉(zhuǎn)使刀具軸線矢量方向等于曲面起始加工點的切線矢量；四.控制刀具主軸旋轉(zhuǎn)；五.通過控制X，Y和Z軸，先調(diào)整工件使得刀具的側(cè)刃與工件的加工起始線相切觸；六.控制四軸線接觸曲面加工裝置的B軸回轉(zhuǎn)和W軸進給，切削過程中，使刀具底刃始終與曲面導(dǎo)動線保持切觸；七.完成曲面加工全過程，各軸回位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字控制線接觸曲面加工方法，其特征在于當曲面為圓錐面時，在進行第三步時還要調(diào)整工件位置使其圓錐面的回轉(zhuǎn)軸線與C軸回轉(zhuǎn)軸線重合，U軸進給調(diào)整刀具繞工件的回轉(zhuǎn)半徑；進行第五步時，擺動B軸進給調(diào)整刀具繞回轉(zhuǎn)軸的夾角即半圓錐角，通過控制X，Y和Z軸，調(diào)整工件使得刀具的側(cè)刃與工件的加工起始線相切觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字控制線接觸曲面加工方法，其特征在于對于柱面加工，進行第三步時，調(diào)整回轉(zhuǎn)軸B和C軸使刀具軸線矢量方向等于柱面直母線矢量，使刀具底刃始終與導(dǎo)動線保持切觸，而加工中不再調(diào)整刀具矢量；進行第六步時刀具軸線始終運行在加工面的等距面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字控制線接觸曲面加工方法，其特征在于加工平面，在進行第三步時，先調(diào)整刀具軸線與工件加工平面平行，刀具軸線與加工平面距離等于刀具半徑；第六步控制X，Y軸和W軸完成進給，使刀具底刃始終與平面邊界保持切觸從而完成加工。
全文摘要
本發(fā)明是一種數(shù)字控制線接觸曲面加工方法與設(shè)備，屬數(shù)控機械加工領(lǐng)域。核心是四軸線接觸曲面加工裝置，由回轉(zhuǎn)、平移、擺動、伸縮和切削組件組成。切削組件安裝于伸縮組件上隨上述四組件作空間運動。本發(fā)明用帶有四軸線接觸曲面加工裝置的數(shù)控多軸運動坐標進給系統(tǒng)，根據(jù)加工需要可構(gòu)成多種多軸數(shù)控曲面加工機床，控制刀具側(cè)刃始終與加工面直母線相切加工，實現(xiàn)用一條代碼就可加工一特定曲面或任意空間平面的加工方法。無理論廓形誤差，效率高、精度高。用最少聯(lián)動軸數(shù)和最少的數(shù)控加工代碼實現(xiàn)曲面加工?？捎糜跀?shù)控銑削精加工、光整加工、數(shù)控車銑加工、數(shù)控電解加工和數(shù)控電火花加工等機械精加工領(lǐng)域。
文檔編號B23Q5/00GK101041224SQ20061010536
公開日2007年9月26日 申請日期2006年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月31日
發(fā)明者王琨琦, 余斌高, 王芳 申請人:西安工業(yè)大學