超大薄壁零件五轴数控加工系统的制作方法

本实用新型涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种超大薄壁零件五轴数控加工系统。

背景技术：

某装置上的大型薄壁件加工均使用国产高强度铝合金预拉伸板材，毛坯厚度 300mm。加工成型后成品为直径Φ3000mm，壁厚5mm回转体薄壁结构件，侧壁沿装配关系，水平面对称开出到根部腹板的豁口，使侧壁圆环形成上下孤立突缘，其外形圆度形位公差≦Φ0.05mm，如附图1～3所示。成品受疲劳强度影响，加工表面不允许接刀差，且表面粗糙度Ra3.2以内，腹板孔位置度≦0.05mm，配合精度IT6级，具有结构尺寸大，刚性差，精度高，机加难度大等特点。

用于处理零件的传统机床是手动操作，因此零件的精密度取决于操作者的技能和专长。为了减小操作者的作用，发展了计算机数控(CNC)机床。CNC机床使用时，由操作者将用于与根据要求切削零件的指令输入计算机，将所需的工具加载到机床，剩余的工作有计算机自动地进行。典型的CNC机床支撑沿两个轴或者三个轴的平移。技术上的新进展已经引起五轴CNC机床的发展。但是，五轴数控的技术应用仍然仅限于少数大型国有军工企业，在国内机械加工企业中使用上极少，且尤其是在加工超大薄壁零件时，目前的五轴加工技术还不能达到其生产精度要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种超大薄壁零件五轴数控加工系统，该系统增加了检测数据库存储模块和辅助计算机模块，引入了五轴加工非接触性在线检测功能，通过调用检测数据库存储模块存储的测量宏程序，对加工中的零件进行测量，然后与辅助计算机模块编制的实时在线生产检测程序进行比较，通过机器“视觉”和逆向数模对比实施误差监控，由CNC中控模块对刀具路径进行补偿，最终产品达到加工精度。

本实用新型采用的技术方案是：

超大薄壁零件五轴数控加工系统，包括工作台、CNC中控模块、控制器和伺服系统，在所述工作台安装在移动基座上，工件固定在工作台的工作面上，在工作台的上方设有主轴且刀具安装在主轴上，伺服系统与主轴和移动基座连接并向主轴、移动基座和刀具提供工作动力，所述CNC中控模块与伺服系统之间进行单向通讯并控制主轴、移动基座和刀具的移动和旋转过程，所述刀具与控制器进行单向通讯并将刀具的移动路径信息单向发送给所述CNC中控模块，其特征在于：所述CNC中控模块分别与检测数据库存储模块和辅助计算机模块进行双向通讯，检测数据库存储模块被配置为测量宏程序的存储库，辅助计算机模块被配置为编制实时在线生产检测程序。

进一步地，系统还包括识别装置和记录装置，所述CNC中控模块分别与识别装置和记录装置进行单向通讯；

所述识别装置被配置为对工件编号和/或工件的生产操作号码识别；

所述记录装置被配置为记录选自下组的至少一个的数据输入，该组包括：

工件的加工动作过程时间指示、速度以及工作参数；

工件的装载时间或卸载时间；

异常的长时间等待空闲时间；

故障时间；

耗材工具的磨损时间和磨损量；以及以上任意组合。

进一步地，系统还包括数据采集装置，所述CNC中控模块与数据采集装置进行单向通讯，识别装置和记录装置分别与数据采集装置进行单向通讯；

所述数据采集装置用于采集选自下组的至少一个输入数据，该组包括：

由所述识别装置识别的数据；

由所述记录装置记录的数据；

所述工件的加工动作过程；

所述工件的装载空闲时间；

成型的工件的最终质量；

“故障”原因；

异常的长时间等待空闲时间的原因；

建立时间；

操作员ID；

生产批号；以及以上任意组合。

进一步地，系统还包括存储装置，所述CNC中控模块和数据采集装置分别与存储装置进行单向通讯；

所述存储装置被配置为用于存储选自下组的至少一个条目，该组包括：

非过程依赖的所有数据；

所有过程依赖数据，包括：记录的数据、输入的数据、从所述数据采集装置获取的数据以及所有计算的和评估的信息；

更新的工件的性能；以及以上任意组合。

本实用新型的有益效果是：

待加工的零件属于超大、薄壁件，意味着对于零件加工过程中的实施检测要求极高的能力。检测的实时性和准确性，直接关系零件的合格率。加之，该产品一旦从设备上取下，由于零件材料自身的金属记忆性，导致产品变形量极大。为了保证产品的合格性，本实用新型在原来五轴数控加工系统的基础上，增加了检测数据库存储模块和辅助计算机模块，引入了五轴加工非接触性在线检测功能，通过调用检测数据库存储模块存储的测量宏程序，对加工中的零件进行测量，然后与辅助计算机模块编制的实时在线生产检测程序进行比较，通过机器“视觉”和逆向数模对比实施误差监控，由CNC中控模块对刀具路径进行补偿，最终产品达到加工精度。

附图说明

图1超大薄壁零件结构示意图。

图2是图1中A-A向剖视结构示意图。

图3是图2中B-B向剖视结构示意图。

图4是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的及技术方案的优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本实用新型进行进一步详细说明。

如附图4所示，超大薄壁零件五轴数控加工系统，包括工作台9、CNC中控模块5、控制器2和伺服系统7，在所述工作台9安装在移动基座10上，工件8 固定在工作台9的工作面上，在工作台9的上方设有主轴3且刀具4安装在主轴 3上，伺服系统7与主轴3和移动基座10连接并向主轴3、移动基座10和刀具4提供工作动力，所述CNC中控模块5与伺服系统7之间进行单向通讯并控制主轴3、移动基座10和刀具4的移动和旋转过程，所述刀具4与控制器2进行单向通讯并将刀具4的移动路径信息单向发送给所述CNC中控模块5，其特征在于：所述CNC中控模块5分别与检测数据库存储模块1和辅助计算机模块6 进行双向通讯，检测数据库存储模块1被配置为测量宏程序的存储库，辅助计算机模块6被配置为编制实时在线生产检测程序。

系统还包括识别装置11和记录装置12，所述CNC中控模块5分别与识别装置11和记录装置12进行单向通讯；

所述识别装置11被配置为对工件8编号和/或工件8的生产操作号码识别；

所述记录装置12被配置为记录选自下组的至少一个的数据输入，该组包括：

工件8的加工动作过程时间指示、速度以及工作参数；

工件8的装载时间或卸载时间；

异常的长时间等待空闲时间；

故障时间；

耗材工具的磨损时间和磨损量；以及以上任意组合。

系统还包括数据采集装置13，所述CNC中控模块5与数据采集装置13进行单向通讯，识别装置11和记录装置12分别与数据采集装置13进行单向通讯；

所述数据采集装置13用于采集选自下组的至少一个输入数据，该组包括：

由所述识别装置11识别的数据；

由所述记录装置12记录的数据；

所述工件8的加工动作过程；

所述工件8的装载空闲时间；

成型的工件8的最终质量；

“故障”原因；

异常的长时间等待空闲时间的原因；

建立时间；

操作员ID；

生产批号；以及以上任意组合。

系统还包括存储装置14，所述CNC中控模块5和数据采集装置13分别与存储装置14进行单向通讯；

所述存储装置被配置为用于存储选自下组的至少一个条目，该组包括：

非过程依赖的所有数据；

所有过程依赖数据，包括：记录的数据、输入的数据、从所述数据采集装置 13获取的数据以及所有计算的和评估的信息；

更新的工件8的性能；以及以上任意组合。

本实用新型工作时，工件8装夹到工作台9工作面上，CNC中控模块5根据设定的程序启动，由伺服系统7为移动基座10、主轴3和刀具4提供工作动力。刀具4的移动轨迹信息反馈给控制器2并最终传递到CNC中控模块5中。检测数据库存储模块1与CNC中控模块5进行双向通讯，调用存储的测量宏程序，对加工中的工件8进行实时测量。同时，辅助计算机模块6与CNC中控模块5双向通讯，编制实时在线生产检测程序，与调用的检测数据库存储模块1 中测量宏程序测量的工件8信息进行对比，产生的误差由CNC中控模块5控制伺服系统7，调整刀具4的移动轨迹，直到工件8加工完成。