五轴精雕机的制作方法

本发明涉及多轴的数控机床领域，特别地，涉及一种五轴精雕机。

背景技术：

1、目前，现有的精雕机数控机床具有x、y、z三轴移动机构，整体体积偏大，加工的稳定性和功能性都需要较大程度的提升。

2、雕刻加工是一门传统技术，手工要具有很高的技艺，技艺水平的高低决定了雕刻品的质量，所以低效率的生产、大量的成本投入，成品的品相因人而异，这使得雕刻机的产生成为必然。精雕机的数控系统是数控精雕机的控制核心，其控制功能的强弱、控制性能的优劣直接关系到数控精雕机的加工质量与加工效率。

3、在五轴精雕机中，其中三轴为x、y、z作为基础的三轴机构，其他设置a轴和c轴，这样形成了五轴系统，分为刀具轴组机构和工件轴组机构，其中在多轴的动力传递中会产生误差累积。特别的，在运动过程中也会伴随轴部为的热源温度变化所带来的热力误差。

4、需要对现有的五轴精雕机进行性能优化是需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种五轴精雕机，具有提升加工精度，提高运行稳定性和可靠性的优势。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种五轴精雕机，包括x轴驱动机构、y轴驱动机构、z轴驱动机构、刀具机构、a轴驱动机构、c轴驱动机构、加工台、以及机床，所述机床上设置龙门架，在龙门架的上方安装所述x轴驱动机构，x轴驱动机构上安装y轴驱动机构，y轴驱动机构上安装z轴驱动机构，z轴驱动机构上安装刀具机构，在龙门架的内部安装c轴驱动机构，在c轴驱动机构上安装a轴驱动机构，

3、所述a轴驱动机构设置连接架，所述机床上设置有空槽，连接架在空槽范围驱动c轴驱动机构平行于y轴旋转，所述c轴驱动机构驱动加工台，所述加工台和刀具机构之间通过无线球杆仪连接；

4、无线球杆仪于数控控制模块进行数据通信。

5、优选的，所述加工台和刀具机构之间通过无线球杆仪连接包括如下步骤：

6、步骤一：在刀柄上装入杯形槽，通过杯形槽的磁性与刀柄吸合固定；

7、步骤二：在机床的刀具机构输出轴上装入步骤一中的刀柄，编程执行发出输出轴定向并锁紧命令；

8、步骤三：将输出轴上的杯形槽移动到机床加工台上中心座的正上方,中心座磁吸固定在机床加工台上，把输出轴上的杯形槽移动到距离中心座上方一定距离；

9、步骤四：将无线球杆仪的设定球放入加工台上的中心杯中，松开加工台上磁性中心座上的夹紧开关，确保中心杯和设定球落到中心座上，有一定的上下运动距离；

10、步骤五：移动杯形槽下面的中心座，目测保证中心座放置在杯形槽的正下方，允许存在微小的偏差；

11、步骤六：下移输出轴上的工具杯至设定球一定距离；

12、步骤七：慢慢下移输出轴，直到设定球和中心杯抬起，发出触碰声音被杯形槽吸住；

13、步骤八：将加工台上的中心座上拉杆向水平位置搬动锁紧；

14、步骤九：在数控控制模块上设置当前坐标值为机床坐标轴[x、y、z]的零点；

15、步骤十：将中心座拉杆向垂直方向搬动，向上移动输出轴，杯形槽随输出轴拉起并且离开中心座，如果测试xy平面时，此时是操作机床沿z轴正方向运动。

16、优选的，分别在主轴凸台、主轴外壳、x轴驱动机构、y轴驱动机构、z轴驱动机构、a轴驱动机构、c轴驱动机构上以及周边设置多个温度探测器，所述温度探测器反馈数据至数控控制模块。

17、优选的，数控控制模块包括对温度数据的处理步骤包括：

18、求取温度与其对应的热变形之间的关联系数矩阵r＝[rij](i,j＝1,2,…,p+1),p+1表示包含p个温度变量和一个热误差变量,

19、

20、

21、n为样本数量，逆矩阵u＝r-1；

22、变量xi与xj的偏相关系数为rij*；使用统计学对偏相关系数进行显著性检验，采用t检验,检验水平规定为a＝0.05；

23、将计算得到的t值与a＝0.05的临界值进行比较：若t大于临界值,则拒绝原假设,证明该温度变量与热误差相关性较低；若t小于临界值,则接受原假设,证明该温度变量与热误差相关性比较高，选取关联性高的测点作为温度关键点。

24、优选的，首先初始化lssvm模型，使用lso算法对lssvm模型参数进行有寻优，输出最优lssvm模型的参数，判断结果是否在最小适应度之下，满足最小适应度的前提下输出温度误差，否者重新初始化lssvm模型。

25、优选的，所述x轴驱动机构、y轴驱动机构、z轴驱动机构包括伺服电机、丝杆、螺母、移动座、滑块、滑轨，所述伺服电机驱动所述丝杆旋转，所述螺母套接在所述丝杆上，所述移动做固定所述螺母并且固定所述滑块，所述滑块与滑轨滑移配合，在所述滑块上设置有注油管，所述注油管连接注油泵，所述注油泵受控于数控控制模块。

26、优选的，所述滑块于注油管连接之间设置有节油阀，所述节油阀包括外壳、弹簧、第一芯子、以及第二芯子，所述外壳具有进油口、出油口、第一腔室、第二腔室，弹簧的一端抵触在外壳内的第一腔室的凹槽上，弹簧的另一端抵触在第一芯子上，第一芯子通过密封圈分隔第一腔室和第二腔室，第一芯子设置内通道，内通道连通第一腔室和第二腔室，内通道在第一芯子上受第二芯子抵触封闭，第二芯子在第二腔室内滑动形变并控制进油口单向通油。

27、优选的，所述外壳包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体通过螺纹结构装配连接，弹簧的一端抵触在第一壳体上，第一芯子装配在第二壳体内，通过第一壳体和第二壳体的螺纹结构控制弹簧的初始弹性势能。

28、优选的，所述第一壳体的外壁设置有齿圈，所述齿圈配合有驱动器，所述驱动器连接数控控制模块，数控控制模块控制弹簧的初始弹性势能或实时调控弹簧的势能。

29、相比于背景技术，本发明技术效果主要体现在以下方面：

30、1、利用无线球杆仪对机床加工进行初始参数的采集和录入，以便于搭建数据模型，建立模型的判断基础，通过无线球杆仪的操作来将第一次的运行状况进行记录，并且计算和确定，设定坐标零点；

31、2、通过布控多个温度采集点，根据温度检测点的布局和温度反馈的情况来搭建温度影响模型，即找出温度变量与热误差的关联位置点，根据这些与热误差关联密切的温度变量位置点保留温度检测，去除关联性不大的温度检测位置点，以减少温度检测的传感器数量，并且能够有效采集温度变化，根据温度变化，进行数据反馈，而后以便于能够进行热误差的数据补偿；

32、3、对于滑块的润滑控制上能够有效提高运行精度以及减少摩擦力带来的影响，能够更加节能，提高运动速度和精确度；采用的特殊的节油阀能够自动调节改变弹簧初始压缩或者工作过程中的压缩量，从而能够实现控油量的调节变化。

技术特征：

1.一种五轴精雕机，包括x轴驱动机构(1)、y轴驱动机构(2)、z轴驱动机构(3)、刀具机构(4)、a轴驱动机构(5)、c轴驱动机构(6)、加工台(7)、以及机床(8)，其特征是：所述机床(8)上设置龙门架(9)，在龙门架(9)的上方安装所述x轴驱动机构(1)，x轴驱动机构(1)上安装y轴驱动机构(2)，y轴驱动机构(2)上安装z轴驱动机构(3)，z轴驱动机构(3)上安装刀具机构(4)，在龙门架(9)的内部安装c轴驱动机构(6)，在c轴驱动机构(6)上安装a轴驱动机构(5)，

2.根据权利要求1所述的五轴精雕机，其特征是：

3.根据权利要求1或2所述的五轴精雕机，其特征是：分别在主轴凸台、主轴外壳(301)、x轴驱动机构(1)、y轴驱动机构(2)、z轴驱动机构(3)、a轴驱动机构(5)、c轴驱动机构(6)上以及周边设置多个温度探测器(11)，所述温度探测器(11)反馈数据至数控控制模块。

4.根据权利要求3所述的五轴精雕机，其特征是：数控控制模块包括对温度数据的处理步骤包括：

5.根据权利要求4所述的五轴精雕机，其特征是：首先初始化lssvm模型，使用lso算法对lssvm模型参数进行有寻优，输出最优lssvm模型的参数，判断结果是否在最小适应度之下，满足最小适应度的前提下输出温度误差，否者重新初始化lssvm模型。

6.根据权利要求1所述的五轴精雕机，其特征是：所述x轴驱动机构(1)、y轴驱动机构(2)、z轴驱动机构(3)包括伺服电机(21)、丝杆(22)、螺母(23)、移动座(24)、滑块(25)、滑轨(26)，所述伺服电机(21)驱动所述丝杆(22)旋转，所述螺母(23)套接在所述丝杆(22)上，所述移动做固定所述螺母(23)并且固定所述滑块(25)，所述滑块(25)与滑轨(26)滑移配合，在所述滑块(25)上设置有注油管，所述注油管连接注油泵，所述注油泵受控于数控控制模块。

7.根据权利要求6所述的五轴精雕机，其特征是：所述滑块(25)于注油管连接之间设置有节油阀(30)，所述节油阀(30)包括外壳(301)、弹簧(302)、第一芯子(303)、以及第二芯子(304)，所述外壳(301)具有进油口(3013)、出油口(3014)、第一腔室(3015)、第二腔室(3016)，弹簧(302)的一端抵触在外壳(301)内的第一腔室(3015)的凹槽上，弹簧(302)的另一端抵触在第一芯子(303)上，第一芯子(303)通过密封圈(307)分隔第一腔室(3015)和第二腔室(3016)，第一芯子(303)设置内通道(306)，内通道(306)连通第一腔室(3015)和第二腔室(3016)，内通道(306)在第一芯子(303)上受第二芯子(304)抵触封闭，第二芯子(304)在第二腔室(3016)内滑动形变并控制进油口(3013)单向通油。

8.根据权利要求7所述的五轴精雕机，其特征是：所述外壳(301)包括第一壳体(3011)和第二壳体(3012)，第一壳体(3011)和第二壳体(3012)通过螺纹结构装配连接，弹簧(302)的一端抵触在第一壳体(3011)上，第一芯子(303)装配在第二壳体(3012)内，通过第一壳体(3011)和第二壳体(3012)的螺纹结构控制弹簧(302)的初始弹性势能。

9.根据权利要求8所述的五轴精雕机，其特征是：所述第一壳体(3011)的外壁设置有齿圈(305)，所述齿圈(305)配合有驱动器，所述驱动器连接数控控制模块，数控控制模块控制弹簧(302)的初始弹性势能或实时调控弹簧(302)的势能。

技术总结
本发明公开了一种五轴精雕机，属于数控机床技术领域，解决了数控机床中多轴控制精度如何提升的问题，其技术方案要点是包括X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构、刀具机构、A轴驱动机构、C轴驱动机构、加工台、以及机床，所述A轴驱动机构设置连接架，所述机床上设置有空槽，连接架在空槽范围驱动C轴驱动机构平行于Y轴旋转，所述C轴驱动机构驱动加工台，所述加工台和刀具机构之间通过无线球杆仪连接；无线球杆仪于数控控制模块进行数据通信，达到了数控加工上，对位置控制的精度要求效果。

技术研发人员：洪逢生
受保护的技术使用者：深圳市玉雕数控科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15