[发明专利]一种六轴联动机床弱电控制系统及六轴联动机床和铣削加工方法

说明书

一种六轴联动机床弱电控制系统及六轴联动机床和铣削加工方法，涉及微小构件微铣削加工领域，用于解决现有技术的加工方法不能完成的薄壁球壳类微小构件的铣削加工、并且缺少相应控制系统缺陷。本发明六轴联动机床设有可拆卸的铣削工具轴并给出对应的六轴联动机床弱电控制系统。本发明方法包括对刀步骤、第一半球冠加工步骤、调头装夹步骤以及第二半球冠加工步骤。其中对刀步骤用于通过图像采集分析技术将铣刀定位到准确位置。第一半球冠加工步骤用于对薄壁球壳的部分区域进行加工。调头装夹步骤用于调整球壳位置，将剩余未加工到的区域调整至可进行加工的位置。第二半球冠加工步骤用于对剩余区域进行加工。本发明用于薄壁球壳类微小构件微铣削加工。

技术领域

本发明涉及微小构件微铣削加工领域，具体涉及一种用于薄壁球壳类微小构件微铣削加工的六轴联动机床弱电控制系统及六轴联动机床和铣削加工方法。

背景技术

当今世界对各种精密化、小型化、一体化的复杂微小构件的需求量越来越大。作为很多精密装备的核心器件，复杂微小构件的制造实现性及加工精度直接影响着装备的使役性能，需要采用特定的超精密加工技术，才能满足特征微结构相应的加工要求。例如，在能源探究领域，直径1～5mm、壳层厚度20～120μm的薄壁球壳类微小构件应用广泛，需要在全表面加工出数十个至百余个纵向尺寸0.5～20μm，横向尺寸50～200μm的微坑结构，须采用专用超精五轴机床、配备铣削工具轴，由多轴联动控制才能达到轮廓误差优于0.3μm、表面粗糙度Ra优于20nm的较高加工精度。超精“五轴+铣削工具轴”联动机床是超精密加工过程中难度最大、控制轴数最多的设备，其制造精度及使役性能直接影响着工件的加工精度和表面质量。影响机床使役性能的因素有很多，包括机床部件的制造误差，安装精度、工况环境、控制系统存在的误差等等。作为人机交互机制的信息输入端，弱电控制系统及装置控制着机床各轴的运动，监视着整个加工工艺过程，是超精五轴联动机床的重要组成部分，其控制性能直接影响着“五轴+铣削工具轴”超精机床的加工工艺效果。因此，薄壁球壳类微小构件微铣削加工超精“五轴+铣削工具轴”联动机床专用弱电控制系统及装置的搭建及优化，对提高机床加工性能、优化工件表面质量、拓展机床用途具有极其重要的意义。

弱电控制系统，一般由直流电路或部分低压交流电路组成，涵盖视频线路、音频线路、通信线路、信息反馈线路等，一般直流电压在36V以内。家用摄像头、电话、电脑、投影仪等的信号输入等都属于弱电控制的设备。在工业上，超精多轴联动机床的弱电控制系统主要指的是机床控制柜体及控制操作面板上的操作控制模块等整个操作控制系统，主要涵盖控制操作面板上的按钮/旋钮操作、工控机的程序输入、plc指令转换、驱动器驱动、图像信息的采集等，其控制形式及多样性直接决定了超精多轴联动机床功能实现性及多样性。现有的机床弱电控制系统及装置控制形式较为单一、系统灵活性差，可重复读写次数少、系统柔性差，无法实现微空间尺度约束下的精准对刀控制、调头装夹时真空吸附转换的监测及加工过程的全方位监视、控制功能较弱，仅能实现单轴或多轴的简单运动控制，且结构复杂，控制及加工精度较低，无法满足微空间尺度约束下薄壁球壳类微小构件高精度加工要求，迫切需要开发设计出一种超精“五轴+铣削工具轴”联动机床专用弱电控制系统及装置以对薄壁球壳类微小构件微铣削加工专用超精“五轴+铣削工具轴”联动机床的运动控制，进而实现微空间尺度约束下薄壁球壳类微小构件全表面微坑结构的高精度微铣削加工，填补技术空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

本发明提供一种六轴联动机床弱电控制系统及六轴联动机床和铣削加工方法，以解决现有技术的加工方法不能完成的薄壁球壳类微小构件的铣削加工、并且缺少相应控制系统缺陷，进而实现微空间尺度约束下薄壁球壳类微小构件全表面微坑结构的高精度微铣削加工。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：