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CN105479176A - 一种采用微量润滑系统的机器人钻铣装置及方法 - Google Patents

一种采用微量润滑系统的机器人钻铣装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用微量润滑系统的机器人钻铣装置及方法，包括机器人、钻铣主轴、刀具系统、微量润滑系统、检测系统和控制器，所述机器人依次与钻铣主轴、刀具系统相连，所述机器人控制钻铣的位置，所述钻铣主轴控制钻铣的切削速度，所述微量润滑系统对钻铣过程进行冷却润滑处理，所述检测系统分别与钻铣的工件和控制器相连，所述检测系统检测钻铣信息，并传递至所述控制器，所述控制器分别与机器人、钻铣主轴、微量润滑系统相连，所述控制器根据钻铣信息实时控制机器人、钻铣主轴、刀具系统、微量润滑系统的运行。本发明的技术方案改善了钻铣的速度和加工质量，提高了机器人钻铣加工的稳定性。

Description

一种采用微量润滑系统的机器人钻铣装置及方法
技术领域
本发明属于机械领域，涉及一种钻铣装置，尤其涉及一种采用微量润滑系统的机器人钻铣装置及方法。
背景技术
目前，进行钻铣时，普遍采用加工中心来完成钻铣加工，而其中的润滑方式可以归结为：切削液润滑、无润滑(风冷或干式切削)和微量润滑三种。切削液润滑是最普遍使用的冷却润滑方式，也因切削液含有氯、磷、硫等对环境有危害的元素、加工中切削液产生的汽化和飞溅对操作员工产生危害、对刀具的淬火效应等饱受诟病；无润滑方式下的风冷试用于低速加工，无润滑方式下的干式切削适合于超高速加工。因此，微量润滑是科研的热点和重点。
以高灵活性和高可达性为特色的机器人钻铣加工继承了加工中心的润滑方式，但以风冷和切削液冷却润滑为主。但这两种冷却方式存在明显的缺陷，限制了机器人钻铣加工的发展。切削液润滑方式除了上述缺点外，还在机器人机加工中出现了投资大、回收利用困难、影响机器人灵活性/可达性和降低加工精度等问题。而风冷只能应用于薄壁零件的低速加工，且加工精度不高，基本无法满足实际加工需要。作为新型的润滑方式，微量润滑方式较少在机器人机加工中使用，且出现了因润滑不充分等问题造成加工精度严重下降、刀具磨损严重或崩刀、加工不稳定等现象。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种采用微量润滑系统的机器人钻铣装置及方法。
为达到上述目的，具体技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种采用微量润滑系统的机器人钻铣装置，包括机器人、钻铣主轴、刀具系统、微量润滑系统、检测系统和控制器，所述机器人依次与钻铣主轴、刀具系统相连，所述机器人控制钻铣的位置，所述钻铣主轴控制钻铣的切削速度，所述微量润滑系统对钻铣过程进行冷却润滑处理，所述检测系统分别与钻铣的工件和控制器相连，所述检测系统检测钻铣信息，并传递至所述控制器，所述控制器分别与机器人、钻铣主轴、微量润滑系统相连，所述控制器根据钻铣信息实时控制机器人、钻铣主轴、刀具系统、微量润滑系统的运行。
优选的，所述机器人实现钻铣的定位控制、进给量控制和加工工艺控制。
优选的，所述钻铣信息包括实时位置信息、进给量、钻铣速度和润滑油流量和气体流量。
优选的，所述微量润滑系统包括控制系统、空气供给调节系统、润滑油供给调节系统、微量润滑泵系统、计量系统和油气管路喷嘴系统，所述空气供给调节系统、润滑油供给调节系统分别与微量润滑泵系统相连，所述微量润滑泵系统、计量系统和油气管路喷嘴系统依次相连，所述控制系统分别与空气供给调节系统、润滑油供给调节系统、微量润滑泵系统、计量系统相连。
优选的，所述空气供给调节系统包括储气罐和依次相连的空气过滤系统、增压泵和控制气路。
优选的，所述润滑油供给/调节系统包括相连的储油罐系统和润滑油过滤系统。
优选的，所述润滑油过滤系统后还加装润滑油增压泵。
优选的，所述控制器包括相连的PLC和工控机。
另一方面，本发明提供了一种采用微量润滑系统的机器人钻铣方法，包括上述的采用微量润滑系统的机器人钻铣装置，所述方法包括机器人通过钻铣主轴及其上的刀具系统进行钻铣，所述机器人控制钻铣的位置，所述钻铣主轴控制钻铣速度，所述微量润滑系统进行冷却润滑处理，所述检测系统获取钻铣信息并反馈到控制器，所述控制器综合处理后实现位置、钻铣速度和润滑的实时控制。
优选的，所述微量润滑系统通过微量润滑泵系统将来自空气供给调节系统的空气和来自润滑油供给调节系统的润滑油进行油气混合并通过油气管路喷嘴系统喷出，所述微量润滑系统中的计量系统实时检测当前的润滑流量并反馈给控制系统，由控制系统控制空气供给调节系统、润滑油供给调节系统、微量润滑泵系统做出实时调节。
相对于现有技术，本发明的技术方案在保证机器人高灵活性和高可达性的前提下，解决了机器人钻铣微量润滑的问题，改善了钻铣的速度和加工质量，提高了机器人钻铣加工的稳定性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的机器人钻铣控制结构示意图；
图2为本发明的实施例的微量润滑系统结构示意图；
图3为本发明的实施例的操作示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。
如图1中所示，本发明的实施例的机器人钻铣装置及方法对微量润滑控制系统进行了控制。孔的铣削由机器人带着铣削主轴(刀具系统)来完成。机器人实现孔的定位控制、进给量控制和加工工艺控制；钻铣主轴完成孔的钻铣速度控制；微量润滑系统进行冷却润滑处理；检测系统获取孔的实时位置信息、进给量、钻铣速度和润滑油流量和气体流量等反馈到PLC/PMC和工控机，工控机综合处理后实现位置、切削和润滑的实时控制。在本发明的实施例中，PLC/PMC(可编程控制器)控制单台机器人，并通过上位机，即工控机控制多台机器人进行钻铣操作。
如图2所示，微量润滑系统包括六大部分：控制系统、空气供给调节系统、润滑油供给调节系统、微量润滑泵系统、计量系统和油气管路/喷嘴系统。
控制系统由PLC/PMC组成，优选集成于钻铣装置的控制器中，对空气供给调节系统、润滑油供给调节系统、微量润滑泵系统进行控制，处理计量系统反馈的信息，从而实现对微量润滑系统进行控制。其中，微量润滑控制的基本原则是：首先，根据待铣削工件各孔的信息、刀具信息等事先制定各孔的润滑用量表，以此为依据给各孔钻铣时提供微量润滑，其次，根据钻铣的实际情况给出油量进行调整。
空气供给调节系统由空气过滤系统、增压泵、储气罐和控制气路等组成，直接控制微量润滑的汽油比例和流量。其中，储气罐用于保证空气量的稳定，实现微量润滑流量的稳定；增压泵用于在检测到刀具出现排屑不畅、润滑不足等情况时，增加润滑流量；控制气路用以调节对微量润滑泵系统的空气供给量从而调节微量润滑的油气比或润滑油流量。
润滑油供给调节系统包括储油罐系统(带油量过低报警)、润滑油过滤系统、润滑油增压泵。其中，润滑油过滤系统主要用于过滤切削环境产生的铝屑等杂物；润滑油增压泵用以在润滑不足时增加供油量从而在提高润滑油流量的同时保证油气比。
微量润滑泵系统用于将来自空气供给/调节系统的空气和来自润滑油供给/调节系统的润滑油进行油气混合并通过油气管路/喷嘴系统喷出。
计量系统，包括计量单元，用以实时检测当前的润滑流量并反馈给控制系统，由控制系统做出实时调节。
本发明的实施例通过实时控制，在保证机器人高灵活性和高可达性的前提下，解决了机器人钻铣微量润滑的问题，改善了钻铣的速度和加工质量，提高了机器人钻铣加工的稳定性。
如图3中所示，采用了本发明实施例钻铣装置及方法，对汽车铝制构件进行钻铣加工，其中，工件孔尺寸在Φ3.6-Φ7.6，深度在2-5mm之间，正面孔45个(腰孔7个，采用直接铣削的工艺进行加工)，外侧面孔24个(腰孔5个)，内侧面孔19个(腰孔4个)，达到了钻铣要求达到的孔位精度±0.05mm，加工质量和加工效率都得到很大的提高，符合客户实际生产的需求，并进入批量生产。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种采用微量润滑系统的机器人钻铣装置，其特征在于，包括机器人、钻铣主轴、刀具系统、微量润滑系统、检测系统和控制器，所述机器人依次与钻铣主轴、刀具系统相连，所述机器人控制钻铣的位置，所述钻铣主轴控制钻铣的切削速度，所述微量润滑系统对钻铣过程进行冷却润滑处理，所述检测系统分别与钻铣的工件和控制器相连，所述检测系统检测钻铣信息，并传递至所述控制器，所述控制器分别与机器人、钻铣主轴、微量润滑系统相连，所述控制器根据钻铣信息实时控制机器人、钻铣主轴、刀具系统、微量润滑系统的运行。
2.根据权利要求1所述的采用微量润滑系统的机器人钻铣装置，其特征在于：所述机器人实现钻铣的定位控制、进给量控制和加工工艺控制。
3.根据权利要求1所述的采用微量润滑系统的机器人钻铣装置，其特征在于：所述钻铣信息包括实时位置信息、进给量、钻铣速度和润滑油流量和气体流量。
4.根据权利要求1所述的采用微量润滑系统的机器人钻铣装置，其特征在于，所述微量润滑系统包括控制系统、空气供给调节系统、润滑油供给调节系统、微量润滑泵系统、计量系统和油气管路喷嘴系统，所述空气供给调节系统、润滑油供给调节系统分别与微量润滑泵系统相连，所述微量润滑泵系统、计量系统和油气管路喷嘴系统依次相连，所述控制系统分别与空气供给调节系统、润滑油供给调节系统、微量润滑泵系统、计量系统相连。
5.根据权利要求4所述的采用微量润滑系统的机器人钻铣装置，其特征在于，所述空气供给调节系统包括储气罐和依次相连的空气过滤系统、增压泵和控制气路。
6.根据权利要求4所述的采用微量润滑系统的机器人钻铣装置，其特征在于，所述润滑油供给/调节系统包括相连的储油罐系统和润滑油过滤系统。
7.根据权利要求6所述的采用微量润滑系统的机器人钻铣装置，其特征在于，所述润滑油过滤系统后还加装润滑油增压泵。
8.根据权利要求1所述的采用微量润滑系统的机器人钻铣装置，其特征在于，所述控制器包括相连的PLC和工控机。
9.一种采用微量润滑系统的机器人钻铣方法，包括根据权利要求1至8中任一项的采用微量润滑系统的机器人钻铣装置，其特征在于，所述方法包括机器人通过钻铣主轴及其上的刀具系统进行钻铣，所述机器人控制钻铣的位置，所述钻铣主轴控制钻铣速度，所述微量润滑系统进行冷却润滑处理，所述检测系统获取钻铣信息并反馈到控制器，所述控制器综合处理后实现位置、钻铣速度和润滑的实时控制。
10.根据权利要求9所述的采用微量润滑系统的机器人钻铣方法，其特征在于，所述微量润滑系统通过微量润滑泵系统将来自空气供给调节系统的空气和来自润滑油供给调节系统的润滑油进行油气混合并通过油气管路喷嘴系统喷出，所述微量润滑系统中的计量系统实时检测当前的润滑流量并反馈给控制系统，由控制系统控制空气供给调节系统、润滑油供给调节系统、微量润滑泵系统做出实时调节。
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PB01 Publication
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160413

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