【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数控机床，特别涉及一种零部件加工用五轴联动数控机床。
技术介绍
1、铝碳化硅（sicp/al）是一种颗粒增强金属基复合材料，采用al合金作基体，按设计要求，以一定形式、比例和分布状态，用sic颗粒作增强体，构成有明显界面的多组相复合材料，兼具单一金属不具备的综合优越性能，使用sicp/al作为基底采用用于生产加工航空、汽车等工业领域的非标产品，使得非标产品具有密度轻强度高的优点，为此，我们提出一种以sicp/al为基础原料用于加工非标零部件的五轴联动数控机床。
2、专利号为cn111390578b的中国专利公开了一种五轴联动数控机床，其包括底座；所述底座上设有沿其x轴、y轴和z轴往复运动的主轴；所述底座上还设有位于所述主轴下方的工作台；所述工作台包括支撑架和与所述支撑架旋转连接的调整装置；所述调整装置包括可带动工件转动的转台和与所述转台通信连接用于获取工件动平衡值的测量模块；所述测量模块与所述主轴通信连接并基于所述测量模块提供的工件动平衡值控制所述主轴的位置及其进给量。
3、但是上述申请在实际使用中，仅仅通过设置调整装置，通过使用调整装置完成控制主轴的位置及其进给量，完成配合工件的角度进行车削加工，首先，切削加工是sicp/al复合材料的主要加工方法，但在切削加工中，存在刀具磨损严重，和难以获取良好的加工表面质量的问题，其次在非标零部件加工完成后，为了判断非标零部件是否合格，需要进行对非标零部件进行规格检测以及探伤检测，为此，我们提出一种零部件加工用五轴联动数控机床，能够在对以sicp/al
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种零部件加工用五轴联动数控机床，以解决现有的五轴联动数控机床加工后的零部件需要再进行一次质量检测造成的费时费力的问题。
2、基于上述目的，本专利技术提供了一种零部件加工用五轴联动数控机床，包括五轴联动数控机床主体，所述五轴联动数控机床主体包括工作台以及刀具，所述工作台上设有主轴，所述主轴上端设有用于夹持待加工的sicp/al基底原料的夹持工装，所述夹持工装内部设有超声三维成像装置；
3、所述超声三维成像装置包括滑动组件以及超声波探头组，所述超声波探头组由若干竖直方向上等间距阵列分布的超声波探头构成，所述超声波探头组电性连接有超声波成像系统，所述超声波成像系统通过所述超声波探头组发射超声波并接收反射波信号，所述超声波成像系统根据反射波信号完成在对以sicp/al为基底原料加工零部件的过程中进行实时三维成像，得到实时三维数据，所述超声波成像系统与五轴联动数控机床的控制系统通信连接，所述超声波成像系统将实时三维数据反馈至所述五轴联动数控机床的控制系统，所述五轴联动数控机床的控制系统根据实时三维数据以及零部件加工设定的输入参数进行修正，最终控制所述五轴联动数控机床主体完成零部件的加工。
4、进一步地，所述五轴联动数控机床的控制系统包括数据获取模块以及数据处理模块，所述五轴联动数控机床的控制系统首先通过超声波成像系统控制滑动组件工作，使得所述滑动组件带动超声波探头组在以刀具为中轴线两侧各延伸cm宽度的范围内横向滑动，使得所述超声波成像系统实时跟随刀具进行实时三维成像，得到实时三维数据，所述数据获取模块首先调取非标零部件加工设定的输入参数，所述输入参数包含对应时间内五轴联动数控车床中各个轴以及刀具的运行的角度以及位移；所述数据获取模块再获取实时三维数据，所述数据处理模块通过实时三维数据对输入参数进行修订，判断非标零部件的磨削加工是否符合设定参数的尺寸需求，若复合则控制五轴联动数控机床主体继续沿着设定参数继续工作，若不复合则根据实时三维数据对输入参数进行修订，五轴联动数控机床主体沿修订后的参数进行工作，得到尺寸符合要求的非标零部件。
5、进一步地，所述超声波成像系统完成零部件三维成像的步骤包括以下四个步骤，首先进行超声信号数据采集，得到若干分层切片截面内的全矩阵数据，然后利用全聚焦成像算法对单层切片截面内的全矩阵数据实现二维检测成谱；随后，对所有的二维检测图谱进行切边、二值化及灰度图像预处理，得到零部件的轮廓信息；最后，以每张图谱的位置信息以及各个分层切片截面内的轮廓信息为参考，通过等值面算法对所有图谱进行三维重构，并对三维重构图像进行插值及平滑处理，最终得到零部件的轮廓的空间三维成像。
6、进一步地，在超声信号采集过程中，等间距阵列分布的若干所述超声波探头在初始位置处完成对一个xoz切片截面内的全矩阵数据采集，所述滑动组件驱动所述超声波探头组在所述夹持工装的一个夹持板内部横向滑动的过程中，若干所述超声波探头以固定间隔时间进行单次扫查，完成对零部件的分层扫查，最终得到若干分层切片截面内的全矩阵数据。
7、进一步地，所述二维检测图谱预处理过程中，首先将单一分层切片截面内的原始全聚焦的二维检测图谱作为原始检测图像，对原始检测图像中存在的颜色样条、坐标标注及坐标显示进行切取，得到第一次处理后的图像，随后选定二值化阈值对第一次处理后的图像进行二值化处理，提取图像中的轮廓信息，使用相同的方式对所有的二维检测图谱进行处理，得到各个分层切片截面内的轮廓信息。
8、进一步地，根据各个分层切片截面内的轮廓信息，每次选取两个相邻的分层切片的二维检测图谱，在二维检测图谱中选取一个体素，所述体素是由相邻两个切片层切片截面内的小方格组成；然后在等值面算法中，等值面即为在空间中所有具有相同灰度值大小的点的集合，该等值面实际为一个连续的三维曲面，设该曲面的方程为fx,y,z,设定某个灰度值为g，则等值面方程需满足下式：fx,y,z=g；输入各个体素定点坐标x,y,z以及实际灰度值g；通过计算公式计算各个体素定点坐标x,y,z的函数值f，并判断函数值f是否等于灰度值g，若函数值f等于灰度值g则该体素内含有符合该灰度值的等值面，反之该体素内没有符合该灰度值的等值面，对每一个体素进行等值面计算，依次完成所有切片层的等值面处理；最后根据等值面完成对通过三维重构得到零部件的轮廓的空间三维成像。
9、进一步地，所述主轴中部开设有横向滑槽，所述夹持工装包括对称设置在横向滑槽内壁的滑轨、活动设置在每个所述滑轨上的齿轮条，两个所述齿轮条端部分别设有一个连接条，其中一个所述连接条上端连接有第一夹持板，另一个所述连接条连接有第二夹持板，所述主轴中部嵌设有第一伺服电机，所述第一伺服电机输出端设有驱动齿轮，所述驱动齿轮与两个所述齿轮条相互啮合，所述横向滑槽中部设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆输出端设有弧形块，所述弧形块内壁设有齿牙，所述弧形块与所述驱动齿轮相互适配。
10、进一步地，所述第一夹持板内部中空，所述滑动组件包括活动设置在所述第一夹持板内部两端侧壁上的滑动齿轮，所述滑动齿轮上啮合有齿条带，所述第一夹持板内部一端侧壁上设有第二伺服电机，所述第二伺服电机输出端与所述滑动齿轮连接，所述超声波本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种零部件加工用五轴联动数控机床，包括五轴联动数控机床主体（1），所述五轴联动数控机床主体（1）包括工作台（101）以及刀具（102），所述工作台（101）上设有主轴（103），其特征在于：所述主轴（103）上端设有用于夹持待加工的SICP/Al基底原料的夹持工装（2），所述夹持工装（2）内部设有超声三维成像装置（3）；
2.根据权利要求1所述的一种零部件加工用五轴联动数控机床，其特征在于：所述五轴联动数控机床的控制系统包括数据获取模块以及数据处理模块，所述五轴联动数控机床的控制系统首先通过超声波成像系统控制滑动组件（31）工作，使得所述滑动组件（31）带动超声波探头组（32）横向滑动，进行实时三维成像，得到实时三维数据，所述数据获取模块首先调取非标零部件加工设定的输入参数；所述数据获取模块再获取实时三维数据，所述数据处理模块通过实时三维数据对输入参数进行修订，判断非标零部件的磨削加工是否符合设定参数的尺寸需求，若复合则控制五轴联动数控机床主体（1）继续沿着设定参数继续工作，若不复合则根据实时三维数据对输入参数进行修订，五轴联动数控机床主体（1）沿修订后的参数进行
3.根据权利要求1所述的一种零部件加工用五轴联动数控机床，其特征在于：所述超声波成像系统完成零部件三维成像的步骤包括以下四个步骤，首先进行超声信号数据采集，得到若干分层切片截面内的全矩阵数据，然后利用全聚焦成像算法对单层切片截面内的全矩阵数据实现二维检测成谱；随后，对所有的二维检测图谱进行切边、二值化及灰度图像预处理，得到零部件的轮廓信息；最后，以每张图谱的位置信息以及各个分层切片截面内的轮廓信息为参考，通过等值面算法对所有图谱进行三维重构，并对三维重构图像进行插值及平滑处理，最终得到零部件的轮廓的空间三维成像。
4.根据权利要求3所述的一种零部件加工用五轴联动数控机床，其特征在于：在超声信号采集过程中，等间距阵列分布的若干所述超声波探头在初始位置处完成对一个XOZ切片截面内的全矩阵数据采集，所述滑动组件（31）驱动所述超声波探头组（32）在所述夹持工装（2）的一个夹持板内部横向滑动的过程中，若干所述超声波探头以固定间隔时间进行单次扫查，完成对零部件的分层扫查，最终得到若干分层切片截面内的全矩阵数据。
5.根据权利要求4所述的一种零部件加工用五轴联动数控机床，其特征在于：所述二维检测图谱预处理过程中，首先将单一分层切片截面内的原始全聚焦的二维检测图谱作为原始检测图像，对原始检测图像中存在的颜色样条、坐标标注及坐标显示进行切取，得到第一次处理后的图像，随后选定二值化阈值对第一次处理后的图像进行二值化处理，提取图像中的轮廓信息，使用相同的方式对所有的二维检测图谱进行处理，得到各个分层切片截面内的轮廓信息。
6.根据权利要求5所述的一种零部件加工用五轴联动数控机床，其特征在于：根据各个分层切片截面内的轮廓信息，每次选取两个相邻的分层切片的二维检测图谱，在二维检测图谱中选取一个体素，所述体素是由相邻两个切片层切片截面内的小方格组成；然后在等值面算法中，等值面即为在空间中所有具有相同灰度值大小的点的集合，该等值面实际为一个连续的三维曲面，设该曲面的方程为F（x,y,z）,设定某个灰度值为g，则等值面方程需满足下式：F（x,y,z）=g；输入各个体素定点坐标（x,y,z）以及实际灰度值g；通过计算公式计算各个体素定点坐标（x,y,z）的函数值f，并判断函数值f是否等于灰度值g，若函数值f等于灰度值g则该体素内含有复合该灰度值的等值面，反之该体素内没有复合该灰度值的等值面，对每一个体素进行等值面计算，依次完成所有切片层的等值面处理；最后根据等值面完成对通过三维重构得到零部件的轮廓的空间三维成像。
7.根据权利要求1所述的一种零部件加工用五轴联动数控机床，其特征在于：所述主轴（103）中部开设有横向滑槽，所述夹持工装（2）包括对称设置在横向滑槽内壁的滑轨（201）、活动设置在每个所述滑轨（201）上的齿轮条（202），两个所述齿轮条（202）端部分别设有一个连接条（203），其中一个所述连接条（203）上端连接有第一夹持板（208），另一个所述连接条（203）连接有第二夹持板（209），所述主轴（103）中部嵌设有第一伺服电机（204），所述第一伺服电机（204）输出端设有驱动齿轮（205），所述驱动齿轮（205）与两个所述齿轮条（202）相互啮合，所述横向滑槽中部设有电动伸缩杆（206），所述电动伸缩杆（206）输出端设有弧形块（207），所述弧形块（207）内壁设有齿牙，所述弧形块（207）与所述驱动齿轮（205）相互适配。
8.根据权利要求6所述的...
【技术特征摘要】
1.一种零部件加工用五轴联动数控机床，包括五轴联动数控机床主体（1），所述五轴联动数控机床主体（1）包括工作台（101）以及刀具（102），所述工作台（101）上设有主轴（103），其特征在于：所述主轴（103）上端设有用于夹持待加工的sicp/al基底原料的夹持工装（2），所述夹持工装（2）内部设有超声三维成像装置（3）；
2.根据权利要求1所述的一种零部件加工用五轴联动数控机床，其特征在于：所述五轴联动数控机床的控制系统包括数据获取模块以及数据处理模块，所述五轴联动数控机床的控制系统首先通过超声波成像系统控制滑动组件（31）工作，使得所述滑动组件（31）带动超声波探头组（32）横向滑动，进行实时三维成像，得到实时三维数据，所述数据获取模块首先调取非标零部件加工设定的输入参数；所述数据获取模块再获取实时三维数据，所述数据处理模块通过实时三维数据对输入参数进行修订，判断非标零部件的磨削加工是否符合设定参数的尺寸需求，若复合则控制五轴联动数控机床主体（1）继续沿着设定参数继续工作，若不复合则根据实时三维数据对输入参数进行修订，五轴联动数控机床主体（1）沿修订后的参数进行工作，得到尺寸符合要求的非标零部件。
3.根据权利要求1所述的一种零部件加工用五轴联动数控机床，其特征在于：所述超声波成像系统完成零部件三维成像的步骤包括以下四个步骤，首先进行超声信号数据采集，得到若干分层切片截面内的全矩阵数据，然后利用全聚焦成像算法对单层切片截面内的全矩阵数据实现二维检测成谱；随后，对所有的二维检测图谱进行切边、二值化及灰度图像预处理，得到零部件的轮廓信息；最后，以每张图谱的位置信息以及各个分层切片截面内的轮廓信息为参考，通过等值面算法对所有图谱进行三维重构，并对三维重构图像进行插值及平滑处理，最终得到零部件的轮廓的空间三维成像。
4.根据权利要求3所述的一种零部件加工用五轴联动数控机床，其特征在于：在超声信号采集过程中，等间距阵列分布的若干所述超声波探头在初始位置处完成对一个xoz切片截面内的全矩阵数据采集，所述滑动组件（31）驱动所述超声波探头组（32）在所述夹持工装（2）的一个夹持板内部横向滑动的过程中，若干所述超声波探头以固定间隔时间进行单次扫查，完成对零部件的分层扫查，最终得到若干分层切片截面内的全矩阵数据。
5.根据权利要求4所述的一种零部件加工用五轴联动数控机床，其特征在于：所述二维检测图谱预处理过程中，首先将单一分层切片截面内的原始全聚焦的二维检测图谱作为原始检测图像，对原始检测图像中存在的颜色样条、坐标标注及坐标显示进行切取，得到第一次处理后的图像，随后选定二值化阈值对第一次处理后的图像进行二值化处理，提取图像中的轮廓信息，使用相同的方式对所有的二维检测图谱进行处理，得到各个分层切片截面内的轮廓信息。
6.根据权利要求5所述的一种零部件加工用五轴联动数控机床，其特征在于：根据各个分层切片截面内的轮廓信息，每次选取两个相邻的分层切片的二维检测图谱，在二维检测图谱中选取一个体素，所述体素是由相邻两个切片层切片截...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄文波，吴银强，杨华，
申请(专利权)人：黄鹄浙江精密机床有限公司，
类型：发明
国别省市：
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