[发明专利]一种大型桥式龙门混合加工机床及其加工方法

权利要求书

1.一种大型桥式龙门混合加工机床，其特征在于包括：基础(1)、工作走廊(2)、床身(3)、X轴进给系统(4)、横梁(5)、Y轴进给系统(8)、溜板(7)、方滑枕(11)、Z轴进给系统(12)、C轴进给系统、A轴进给系统、执行机构接口(13)和执行单元库(15)，床身(3)设置在基础(1)上，基础(1)两侧设有工作走廊(2)，X轴进给系统(4)设置在床身(3)上，X轴进给系统(4)上设有横梁(5)，横梁(5)上设有溜板(7)，上方滑枕(11)和Z轴进给系统(12)设置在溜板(7)上，执行单元库(15)设置在基础(1)上，X轴进给系统(4)、Y轴进给系统(8)和Z轴进给系统(12)分别与X轴运动拖链(6)、Y轴运动拖链(9)和Z轴运动拖链(10)相连，方滑枕(11)底部设有执行机构接口(13)，方滑枕(11)连接C轴进给系统和A轴进给系统。

2.根据权利要求1所述的一种大型桥式龙门混合加工机床，其特征在于所述执行单元库(15)中包括减材制造单元(14)、增材制造单元(16)、在机测量单元(17)，通过机构的运动需求，可以与执行机构接口(13)进行安装，满足加工的需求。

3.根据权利要求1所述的一种大型桥式龙门混合加工机床，其特征在于所述执行单元库(15)包括执行单元库平台(18)、执行单元库安装平台(19)、执行单元库纵向运动(20)和执行单元库横向运动方向(21)，所述执行单元库平台(18)上设有执行单元库纵向运动(20)和执行单元库横向运动方向(21)，执行单元库安装平台(19)设置在执行单元库纵向运动(20)上。

4.根据权利要求1所述的一种大型桥式龙门混合加工机床，其特征在于所述床身(3)、横梁(5)、溜板(7)和方滑枕(11)采用米汉纳铸铁(也可用焊接件)安装，铸件内腔系蜂巢式复合排列结构，均经时效及二次回火处理，消除残留内应力使材质稳定，确保工件加工精度的稳定及机床寿命。

5.根据权利要求1所述的一种大型桥式龙门混合加工机床，其特征在于所述X轴进给系统(4)通过可消隙的斜齿轮齿条驱动，满足高精度移动要求；所述Y轴进给系统(8)通过中心卸荷的三导轨结构，结合可消隙的斜齿轮齿条驱动，满足不同执行单元的运动需求；所述Z轴进给系统12()通过2组直线导轨或者以上的直线导轨，结合滚珠丝杠，满足不同执行单元的运动需求。

6.根据权利要求1所述的一种大型桥式龙门混合加工机床，其特征在于所述执行单元库(15)是设备的执行单元存储库。内部包括增材制造单元、测量系统单元以及其他减材单元。该类设备与执行机构接口可进行接触安装并固定。

7.一种利用如权利要求1至6任意之一所述的大型桥式龙门混合加工机床进行加工的方法，其特征是包括以下步骤：

增材制造系统执行单元运行的步骤：增材系统喷头系统中配置螺杆泵，其驱动由伺服电机控制，可有效控制喷射微滴量与速度；注胶速度动态闭环可调；注胶速度由机床检测系统统一控制，机床检测系统对表面加工情况进行检测，并与理论要求的曲面进行比较；在补喷胶阶段，当检测结果评估出产品的表面凸凹位置时，软件发出注胶速度更改信号，注胶系统接收到该信号时，更改注胶速度以完成表面的加工；在加工原型面(22)基础上，从加工起始点开始，按照路径规划，相继在路径规划范围内加工获得尺寸要求的材料，遇到加工原型面(22)或者加工加工获得面(23)则进行路径的上调；依次直到某段封闭的路径加工完。对于未加工的曲面，通过当前加工获得面(23)和加工原型面(22)比较，再未加工部分进行路径的重新规划，进而通过增材制造系统单元进行进一步的加工；

测量系统执行单元运行的步骤：采用激光测距装置，对加工表面进行无接触式测量，获得的数据采用数字化技术展成曲面，进而实现曲面比较，指导增材制造及减材制造的工艺；

切削系统执行单元运行的步骤：为满足机床铣削主轴实现复杂叶片曲面铣削加工，在铣削滑枕上配置高精度五轴铣头，可在笛卡尔坐标系中实现5轴联动，满足曲面的光顺铣削；五轴数控加工时，采用球头铣刀，适应性强、刀位规划简单,可以加工任意复杂曲面,但是加工性能较差,加工效率比较低。在加工平坦、敞口类曲面时，可以采用盘形铣刀进行五轴加工，不仅能改善切削性能,而且可以提高加工效率；通过调整圆环形铣刀的位姿,使得在刀触点轨迹线附近的带状区域内刀具包络曲面充分逼近理论设计曲面,从而显著提高给定精度下的加工带宽；安装大直径盘铣刀，在同等切削深度、同等进给速度情况下，基于优化算法，提高加工效率5倍以上；对于局部曲率变化较大的曲面，通过自动更换球头铣刀，实现精确加工。