本發(fā)明涉及石材機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及五軸加工中心及其石材加工方法。

背景技術(shù)：

目前，傳統(tǒng)的三軸機(jī)床只有x軸、y軸、z軸結(jié)構(gòu)，功能單一，只能進(jìn)行簡單的切割旋銑加工，對于復(fù)雜工件的加工則需要通過多種特定夾具的配合并經(jīng)過多次裝夾、多道加工工序才能達(dá)到最終成品。但多次裝夾帶來定位不準(zhǔn)，相對精度下降，工作效率降低，操作麻煩對操作工人的要求高，加工耗時(shí)長等不足。另外，加工完的板材需人工移走，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，也不安全衛(wèi)生。

現(xiàn)有的立體雕刻大多數(shù)以人工雕刻為主，勞動(dòng)強(qiáng)度大，所需人工量巨大，生產(chǎn)效率低，不能大批量生產(chǎn)，無法適應(yīng)巨大的市場需求，并且人工雕刻質(zhì)量無法保證，產(chǎn)品品質(zhì)主要依賴于人工技藝。也有少數(shù)采用xyz三軸加工方式，只能加工出比較簡單的圖案；四軸即xyz和旋轉(zhuǎn)軸加工方式只能在圓柱面上加工字體和圖案；上述三軸與四軸加工方式都只能加工位于陽面上的圖案，無法加工復(fù)雜圖形和陰面圖案，使用范圍較窄。

現(xiàn)有的異型加工在曲面加工過程中，只能加工工件比較簡單的曲面，無法加工工件的陰面和復(fù)雜的側(cè)面，加工效率低，定位相對麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種能夠克服上述不足的五軸加工中心，其通過五軸聯(lián)動(dòng)能夠自動(dòng)完成異型板材切割和立體石材雕刻，裝夾更加容易，定位準(zhǔn)確，加工成本低，工作效率高，工件表面光潔度優(yōu)良，提高了加工精度，有效保證每件產(chǎn)品質(zhì)量。

為了解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

五軸加工中心，其是由x軸、y軸、z軸、c軸和b軸組成的五軸聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，框架主體呈龍門式結(jié)構(gòu)；y軸由左右對稱設(shè)置的兩部分結(jié)構(gòu)組成，固定于高架墻上的y軸底座上縱向設(shè)置有y軸；x軸橫向設(shè)置于橫梁上，橫梁橫跨連接于一對y軸滑臺上；垂直設(shè)置的z軸通過z軸滑臺與x軸滑臺連接，z軸主體下端面與c軸中的基座上端面固定連接，c軸輸出盤與b軸中的u型頭連接，u型頭通過連接法蘭與主軸電機(jī)連接；在兩個(gè)高架墻之間設(shè)置有工作臺總成，在高架墻的內(nèi)側(cè)面設(shè)置有刀庫總成，在高架墻的外側(cè)設(shè)置有電氣控制柜。

所述y軸由y軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)y軸滾珠絲杠帶動(dòng)y軸滑臺及橫梁沿y軸直線導(dǎo)軌進(jìn)行前后縱向移動(dòng)；所述x軸由x軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)x軸滾珠絲杠帶動(dòng)x軸滑臺及z軸沿x軸直線導(dǎo)軌進(jìn)行左右橫向移動(dòng)；所述z軸由z軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)z軸滾珠絲杠帶動(dòng)z軸主體以及c軸和b軸沿z軸滑臺進(jìn)行垂直上下移動(dòng)。

所述z軸主體的下端兩側(cè)對稱設(shè)置有一對氣缸支座，在一對氣缸支座上設(shè)置有一對平衡氣缸。

所述c軸中的c軸伺服電機(jī)通過c軸同步帶與c軸減速器傳動(dòng)連接，c軸減速器與c軸輸出盤固定連接，并帶動(dòng)c軸輸出盤繞z軸旋轉(zhuǎn)；安全限位機(jī)構(gòu)中的限位頂板上安裝有兩個(gè)限位開關(guān)，限位開關(guān)與限位同步帶輪上設(shè)有的限位塊配合，限制c軸旋轉(zhuǎn)角度為-420°至+420°。

所述b軸中的b軸伺服電機(jī)通過b軸同步帶與b軸減速機(jī)傳動(dòng)連接，b軸減速機(jī)通過轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于u型頭內(nèi)腔中的連接法蘭與主軸電機(jī)固定連接，并帶動(dòng)主軸電機(jī)繞y軸旋轉(zhuǎn)；在連接法蘭的外端面上設(shè)置有兩個(gè)限位開關(guān)，限制b軸旋轉(zhuǎn)角度為-120°至+120°。

所述工作臺總成包括主工作臺、副工作臺和上料機(jī)構(gòu)，其中主工作臺與兩個(gè)高架墻固定連接，副工作臺設(shè)置于主工作臺面上，該副工作臺為一層鋪設(shè)于主工作臺面上的木方；該上料機(jī)構(gòu)中的上料架設(shè)置于副工作臺面上，并通過設(shè)置在主工作臺一側(cè)的轉(zhuǎn)軸與主工作臺轉(zhuǎn)動(dòng)連接；液壓油缸體鉸接于支腿上，液壓油缸桿鉸接于上料架上；工作時(shí)由液壓油缸驅(qū)動(dòng)上料架以主工作臺一側(cè)設(shè)有的轉(zhuǎn)軸為旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)進(jìn)行正反旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)上料與下料。

所述刀庫總成包括固定板、刀夾、刀柄、刀具，其中固定板的內(nèi)側(cè)面上等距排列有用于安裝刀柄的多個(gè)刀夾，刀柄上安裝有刀具；該刀具包括有銑刀、鉆頭、圓鋸片、磨料、拋光輪。

還包括電氣控制部分，其由數(shù)控系統(tǒng)和電器組件組成；該電器組件包括斷路器、接觸器、變壓器、繼電器、開關(guān)電源；該數(shù)控系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的控制柜、實(shí)現(xiàn)人機(jī)數(shù)據(jù)交換的操作面板、伺服系統(tǒng)、安全限位裝置，其中伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器組成，接受控制系統(tǒng)發(fā)出的指令后動(dòng)作和響應(yīng)，并將響應(yīng)后的數(shù)據(jù)反饋給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；安全限位裝置由各個(gè)軸的限位開關(guān)組成。

還包括冷卻系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)，其中冷卻系統(tǒng)包括通過內(nèi)循環(huán)給主軸電機(jī)降溫的冷卻機(jī)、冷卻管；壓縮空氣系統(tǒng)給氣缸提供氣壓，并給真空發(fā)生器提供能量。

本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是增設(shè)真空吸附裝置，從而在異型板材切割時(shí)通過真空吸附裝置能將已切割好的板材或者其它需要移位的板材移動(dòng)到指定位置，有利于后續(xù)加工工序；不用時(shí)可自行拆卸，騰出更大的工作空間。

為了解決上述第二個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

還包括設(shè)置于u型頭側(cè)面的真空吸附裝置，所述真空吸附裝置中的l型板上對稱固定有一對導(dǎo)向塊，對稱設(shè)置于真空吸附氣缸兩側(cè)的一對導(dǎo)向桿垂直穿過一對導(dǎo)向塊并能隨同真空吸附氣缸桿的伸縮進(jìn)行上下移動(dòng)，在導(dǎo)向桿上設(shè)置有起限位作用的雙緊固螺母；真空吸附氣缸體固定在l型板上，真空吸附氣缸桿和一對導(dǎo)向桿垂直穿過吸盤鋼板，安裝在吸盤鋼板上的真空吸盤下表面附著有密封圈。

本發(fā)明所要解決的第三個(gè)技術(shù)問題是提供一種由五軸加工中心實(shí)施并能實(shí)現(xiàn)異型板材切割的石材加工方法。

為了解決上述第三個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種由五軸加工中心實(shí)施的石材加工方法，其用于異型板材切割時(shí)包括如下步驟：

⑴上料：將毛坯板材通過上料機(jī)構(gòu)放置于工作臺的中心位置；使毛坯板材的長度方向與x軸平行放置，寬度方向與y軸平行放置，并進(jìn)行固定；

⑵系統(tǒng)對刀：將鋸片移動(dòng)到指定位置，并將當(dāng)前位置記錄在系統(tǒng)坐標(biāo)上，對刀完成；

⑶自動(dòng)運(yùn)行：開啟自動(dòng)加工模式，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)程序開始加工；

⑷吸附動(dòng)作：真空吸附裝置根據(jù)編程預(yù)設(shè)的程序自動(dòng)工作；真空吸附裝置將已切割好的成型板材或者需要移位的板材移動(dòng)到指定位置；

⑸返回原點(diǎn)：切割完畢后鋸片移動(dòng)到指定位置待命。

本發(fā)明所要解決的第四個(gè)技術(shù)問題是提供一種由五軸加工中心實(shí)施并能實(shí)現(xiàn)立體石材雕刻的石材加工方法。

為了解決上述第四個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種由五軸加工中心實(shí)施的石材加工方法，其用于立體石材雕刻時(shí)包括如下步驟：

⑴擺放工件：將工件擺放于工作臺中心位置；使工件的長度方向與x軸平行放置，寬度方向與y軸平行放置，并進(jìn)行固定；

⑵系統(tǒng)對刀：對雕刻所用的多把刀具長度進(jìn)行一一測量，并輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)換刀時(shí)會(huì)自動(dòng)提取刀長；選取加工的第一把刀進(jìn)行對刀，將刀具移動(dòng)到指定的對刀位置，并將當(dāng)前位置記錄在系統(tǒng)坐標(biāo)上，對刀完成；

⑶自動(dòng)運(yùn)行：開啟自動(dòng)加工模式，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)程序開始加工；

⑷自動(dòng)換刀：系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)程序自動(dòng)選取刀庫中的刀具；換刀時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)換刀路徑自動(dòng)運(yùn)行，換刀結(jié)束；

⑸返回原點(diǎn)：切割完畢后刀具移動(dòng)到指定位置待命。

本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

本發(fā)明采用三個(gè)直線座標(biāo)軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)座標(biāo)軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)形成五軸聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，使刀具與工件能夠按照規(guī)定的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行切削加工，通過兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸控制刀具兩個(gè)方向擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜型面工件的加工，不管是陽面和陰面的工件形狀均能加工，并且能夠自動(dòng)進(jìn)行刀具更換，一機(jī)多用，大大提高了加工效率。

本發(fā)明通過五軸聯(lián)動(dòng)能夠自動(dòng)完成異型板材切割和立體石材雕刻，全部加工過程都由計(jì)算機(jī)控制完成，大大降低了加工工藝的難度，減化了程序，工件加工成型快，大幅度提高了加工效率，有利于大批量規(guī)?；a(chǎn)，并且能夠保證每一件產(chǎn)品的加工質(zhì)量和加工精度。

本發(fā)明只需要一次裝夾即可完成工件的整個(gè)加工過程，避免了因多次重復(fù)裝夾而導(dǎo)致定位不準(zhǔn)的情況發(fā)生，從而使裝夾更加容易，定位準(zhǔn)確；節(jié)省了許多夾具和特殊刀具，相應(yīng)降低了夾具和刀具成本。由于采用伺服系統(tǒng)作為運(yùn)動(dòng)控制，所以各軸移動(dòng)精度高，工件表面光潔度要優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)床，工件加工精度大大提高。

真空吸附裝置主要是用作板材加工時(shí)，將切割完畢的成型板材或者需要移位的板材及時(shí)移走，實(shí)現(xiàn)后續(xù)工件復(fù)雜形狀的切割。在圓周雕刻時(shí)可自行拆掉真空吸附裝置，以騰出更大的工作空間，防止后續(xù)加工時(shí)發(fā)生干涉。

本發(fā)明通過五軸聯(lián)動(dòng)不僅能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜形狀、圖形如異型柱體的立體石材雕刻，而且通過五軸聯(lián)動(dòng)還能自動(dòng)切割出各種異型板材如斜面、弧面，適用范圍廣。本發(fā)明具有占地少，節(jié)約空間，運(yùn)行平穩(wěn)，性能穩(wěn)定，使用方便安全，加工效率高，加工成本低，加工產(chǎn)品質(zhì)量好、精度高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視圖；

圖2為圖1的左視圖；

圖3為x軸的主視圖；

圖4為圖3的左視圖；

圖5為y軸的主視圖；

圖6為圖5的左視圖；

圖7為z軸的主視圖；

圖8為圖7的左視圖；

圖9為b軸的剖視圖；

圖10為c軸的主視圖；

圖11為圖10的軸向剖視圖；

圖12為工作臺總成的主視圖；

圖13為圖12的左視圖；

圖14為圖12的俯視圖；

圖15為刀庫總成的主視圖；

圖16為圖15的左視圖；

圖17為真空吸附裝置的主視圖；

圖18為圖17的左視圖；

圖19為數(shù)控系統(tǒng)的控制原理方框圖。

圖1-圖2中的部件說明：

100、x軸；200、y軸；300、z軸；400、b軸；500、c軸；600、工作臺總成；700、刀庫總成；800、電氣控制柜；900、真空吸附裝置；

圖3-圖4中的部件說明：

101、橫梁；102、106、一對x軸絲杠支座；103、x軸滾珠絲杠；104、x軸直線導(dǎo)軌；105、x軸滑臺主板；107、x軸軸承座；108、x軸聯(lián)軸器；109、x軸減速器；110、x軸伺服電機(jī)；111、x軸滑臺橫板；112、x軸螺母座；113、x軸導(dǎo)軌滑塊；

圖5-圖6中的部件說明：

201、y軸伺服電機(jī)；202、y軸減速器；203、y軸聯(lián)軸器；204、y軸軸承座；205、209、一對y軸絲杠支座；206、y軸滑臺；207、y軸直線導(dǎo)軌；208、y軸滾珠絲杠；210、y軸螺母座；211、y軸導(dǎo)軌滑塊；212、y軸底座；

圖7-圖8中的部件說明：

301、z軸伺服電機(jī)；302、電機(jī)座；303、z軸主體；304、風(fēng)琴擋板；305、z軸導(dǎo)軌滑塊；306、z軸同步帶；307、z軸同步帶輪大輪；308、312、一對z軸絲杠支座；309、z軸滾珠絲杠；310、z軸直線導(dǎo)軌；311、z軸滑臺；313、平衡氣缸；314、氣缸支座；

圖9中的部件說明：

401、u型頭；402、主軸電機(jī)；403、b軸伺服電機(jī)；404、b軸電機(jī)同步帶輪；405、b軸減速器；406、連接法蘭；407、b軸減速器同步帶輪；408、b軸同步帶；409、兩個(gè)限位開關(guān)；

圖10-圖11中的部件說明：

501、c軸伺服電機(jī)；502、電機(jī)墊板；503、c軸同步帶預(yù)緊塊；504、頂板；505、基座；506、c軸輸出盤；507、c軸傳動(dòng)同步帶；508、限位同步帶；509、限位墊板；510、限位頂板；511、限位同步帶輪；512、c軸減速器同步帶輪；513、c軸減速器；514、限位傳動(dòng)軸；515、c軸電機(jī)同步帶輪；

圖12-圖14中的部件說明：

601、主工作臺；602、副工作臺；603、液壓油缸；604、上料架；605、轉(zhuǎn)軸；606、支腿；

圖15-圖16中的部件說明：

701、固定板；702、刀夾；703、刀柄；704、刀具；

圖17-圖18中的部件說明：

901、l型板；902、雙緊固螺母；903、導(dǎo)向桿；904、真空吸附氣缸；905、導(dǎo)向塊；906、吸盤鋼板；907、真空吸盤；908、密封圈。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。

由圖1-圖19可知，本發(fā)明為由x軸、y軸、z軸、c軸、b軸組成的五軸聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，框架主體呈龍門式結(jié)構(gòu)；y軸由左右對稱設(shè)置的兩部分結(jié)構(gòu)組成，固定在高架墻上的y軸底座212上縱向設(shè)置有y軸200；x軸100橫向設(shè)置于橫梁上，橫梁101橫跨連接于一對y軸滑臺206上；在x軸滑臺上固定有z軸滑臺311，垂直設(shè)置的z軸主體下端面與c軸中的基座上端面固定連接，c軸輸出盤506與b軸中的u型頭401連接，u型頭401通過連接法蘭406與用于安裝刀具的主軸電機(jī)402連接。在u型頭401的側(cè)面安裝有真空吸附裝置900。在兩個(gè)高架墻之間設(shè)置有工作臺總成600，在高架墻的內(nèi)側(cè)面設(shè)置有刀庫總成700，在高架墻的外側(cè)設(shè)置有電氣控制柜800。下面對各組成部分的結(jié)構(gòu)及作用原理分別進(jìn)行詳細(xì)說明：

(一)機(jī)械部分

⑴框架主體：參照圖1、圖2。

框架主體呈龍門式結(jié)構(gòu)，其主要由方管焊接組成。功能是為五軸提供支撐，固定作用。

⑵x軸：參照圖3、圖4。

x軸設(shè)置于橫梁101上，x軸的移動(dòng)方向?yàn)樽笥覚M向移動(dòng)。

x軸100包括橫梁101、x軸伺服電機(jī)110、x軸減速器109、x軸聯(lián)軸器108、x軸軸承座107、一對x軸絲杠支座102、106、x軸直線導(dǎo)軌104、x軸導(dǎo)軌滑塊113、x軸滾珠絲杠103、x軸螺母座112、x軸滑臺橫板111、x軸滑臺主板105；其中：

x軸伺服電機(jī)110與x軸減速器109連接，并通過x軸聯(lián)軸器108與x軸滾珠絲杠103的一端連接，x軸滾珠絲杠103通過一對x軸絲杠支座102、106和x軸軸承座107橫向設(shè)置于橫梁101上。

x軸直線導(dǎo)軌104為一對，分別橫向設(shè)置于橫梁101呈90°夾角的兩個(gè)面上。一對x軸導(dǎo)軌滑塊113分別設(shè)置在呈90°夾角的x軸滑臺主板105、x軸滑臺橫板111上，并與一對x軸直線導(dǎo)軌104相配合。與x軸滾珠絲杠103相配合的x軸螺母座112固定在x軸滑臺主板105上。x軸滑臺主板105與x軸滑臺橫板111呈90°夾角設(shè)置，二者組成x軸滑臺。

工作時(shí)，x軸伺服電機(jī)通過x軸減速器、x軸聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)x軸滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，x軸滾珠絲杠通過x軸螺母座帶動(dòng)x軸滑臺主板、x軸滑臺橫板111沿x軸直線導(dǎo)軌進(jìn)行左右橫向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)刀具的左右橫向移動(dòng)。

⑶y軸：參照圖5、圖6。

y軸設(shè)置于y軸底座212上，y軸的移動(dòng)方向?yàn)榍昂罂v向移動(dòng)。

y軸200由左右對稱設(shè)置的兩部分結(jié)構(gòu)組成；y軸以y軸底座為主體，兩個(gè)y軸底座左右對稱設(shè)置，該y軸底座固定于高架墻上。

y軸200包括y軸伺服電機(jī)201、y軸減速器202、y軸聯(lián)軸器203、y軸直線導(dǎo)軌207、y軸導(dǎo)軌滑塊211、y軸軸承座204、一對y軸絲杠支座205、209、y軸滾珠絲杠208、y軸螺母座210、y軸滑臺206、y軸底座212；其中：

y軸伺服電機(jī)201與y軸減速器202連接，并通過y軸聯(lián)軸器與y軸滾珠絲杠208的一端連接，y軸滾珠絲杠通過一對y軸絲杠支座205、209和y軸軸承座204縱向設(shè)置于y軸底座212上。固定于y軸滑臺206上的y軸螺母座210與y軸滾珠絲杠208相配合。

一對y軸直線導(dǎo)軌207縱向設(shè)置于y軸底座212上；該y軸直線導(dǎo)軌207與設(shè)置在y軸滑臺206上的y軸導(dǎo)軌滑塊211相配合。

y軸與x軸的結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同，只是安裝位置與安裝方向有所不同。y軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)y軸滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，由y軸滾珠絲杠帶動(dòng)y軸滑臺沿y軸直線導(dǎo)軌進(jìn)行前后縱向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)刀具的前后縱向移動(dòng)。

⑷z軸：參照圖7、圖8。

z軸滑臺311固定于x軸滑臺主板105上，z軸的移動(dòng)方向?yàn)榇怪鄙舷乱苿?dòng)。

z軸300包括z軸主體303、z軸伺服電機(jī)301、z軸同步帶輪大輪307、z軸同步帶306、z軸直線導(dǎo)軌310、z軸導(dǎo)軌滑塊305、一對z軸絲杠支座308、312、z軸滾珠絲杠309、z軸螺母座、z軸滑臺311、電機(jī)座302、風(fēng)琴擋板304、平衡氣缸313、氣缸支座314；其中：

z軸伺服電機(jī)301通過電機(jī)座302安裝在z軸主體303的頂部。z軸伺服電機(jī)301上設(shè)有的z軸同步帶輪通過z軸同步帶306與z軸滾珠絲杠309上設(shè)有的z軸同步帶輪大輪307傳動(dòng)連接。

z軸滾珠絲杠309通過一對z軸絲杠支座308、312垂直設(shè)置在z軸主體303上。z軸螺母座固定在z軸滑臺311上，并與z軸滾珠絲杠309相配合。

一對z軸直線導(dǎo)軌310垂直設(shè)置在z軸主體303的前部。設(shè)置在z軸滑臺311上的一對z軸導(dǎo)軌滑塊305與一對z軸直線導(dǎo)軌310相配合。z軸直線導(dǎo)軌310上設(shè)置有風(fēng)琴擋板304，起防塵保護(hù)作用。

氣缸支座314為一對，對稱設(shè)置在z軸主體303的下端兩側(cè)，一對氣缸支座314上對稱安裝有一對平衡氣缸313。平衡氣缸的作用是：由于z軸垂直設(shè)置且本身具有重量，因此為了克服z軸重量，保持z軸升降時(shí)受力均勻而設(shè)置有一對平衡氣缸。

工作時(shí)，z軸伺服電機(jī)301通過z軸同步帶306驅(qū)動(dòng)z軸滾珠絲杠309轉(zhuǎn)動(dòng)，z軸滾珠絲杠通過z軸螺母座帶動(dòng)z軸滑臺311沿z軸直線導(dǎo)軌310進(jìn)行垂直上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)刀具的垂直上下移動(dòng)。

⑸c軸：參照圖10、圖11。

c軸中的基座上端面與z軸主體下端面固定連接，c軸的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槔@z軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

c軸500包括c軸伺服電機(jī)501、c軸電機(jī)同步帶輪515、c軸傳動(dòng)同步帶507、c軸同步帶預(yù)緊塊503、c軸減速器同步帶輪512、c軸減速器513、c軸輸出盤506、電機(jī)墊板502、頂板504、基座505、安全限位機(jī)構(gòu)，其中：

c軸伺服電機(jī)501通過電機(jī)墊板502固定于頂板504上。c軸伺服電機(jī)501上設(shè)有c軸電機(jī)同步帶輪515，通過c軸傳動(dòng)同步帶507與c軸減速器同步帶輪512傳動(dòng)連接；c軸同步帶預(yù)緊塊503用于漲緊c軸傳動(dòng)同步帶507。c軸減速器同步帶輪512、c軸減速器513和c軸輸出盤506均安裝在限位傳動(dòng)軸514上。c軸減速器513設(shè)置在基座505內(nèi)腔中，并與c軸輸出盤506固定連接。c軸輸出盤506安裝在c軸減速器513的輸出端。

工作時(shí)，c軸伺服電機(jī)501通過c軸傳動(dòng)同步帶507傳動(dòng)c軸減速器同步帶輪512旋轉(zhuǎn)，通過c軸減速器513的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)c軸輸出盤506旋轉(zhuǎn)，保證c軸繞z軸的旋轉(zhuǎn)角度為-420°至+420°。

安全限位機(jī)構(gòu)包括限位傳動(dòng)軸514、限位同步帶508、限位同步帶輪511、限位墊板509、限位頂板510、兩個(gè)限位開關(guān)，其中：限位傳動(dòng)軸514上設(shè)置有與其一體結(jié)構(gòu)的一限位同步帶輪，該限位同步帶輪通過限位同步帶508傳動(dòng)連接另一限位同步帶輪511，該另一限位同步帶輪511與限位頂板510固定連接，最終實(shí)現(xiàn)限位頂板510的轉(zhuǎn)動(dòng)。限位同步帶輪511安裝在限位墊板509上，限位墊板509用于漲緊限位同步帶508。在限位頂板510上安裝有兩個(gè)限位開關(guān)，與限位同步帶輪511上設(shè)有的限位塊配合，能夠限制c軸繞z軸的旋轉(zhuǎn)角度。

⑹b軸：參照圖9。

b軸通過u型頭401與c軸輸出盤506連接。b軸的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槔@y軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

b軸400包括b軸伺服電機(jī)403、b軸電機(jī)同步帶輪404、b軸同步帶408、b軸減速器405、b軸減速器同步帶輪407、u型頭401、連接法蘭406、主軸電機(jī)402、兩個(gè)限位開關(guān)409，其中：

b軸伺服電機(jī)403上設(shè)置有b軸電機(jī)同步帶輪404，b軸電機(jī)同步帶輪404通過b軸同步帶408與b軸減速器同步帶輪407傳動(dòng)連接。連接法蘭406轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于u型頭上，b軸減速器405通過連接法蘭406與主軸電機(jī)402固定連接。

在連接法蘭406遠(yuǎn)離b軸減速器405的外端面上設(shè)置有呈240°夾角的兩個(gè)限位開關(guān)409。兩個(gè)限位開關(guān)用于限制b軸繞y軸的旋轉(zhuǎn)角度。

工作時(shí)，b軸伺服電機(jī)403通過b軸同步帶408傳動(dòng)b軸減速器405轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過連接法蘭406帶動(dòng)主軸電機(jī)402繞y軸旋轉(zhuǎn)，保證b軸繞y軸的旋轉(zhuǎn)角度為-120°至+120°。

⑺刀庫總成：參照圖15、圖16。

刀庫總成設(shè)置于高架墻的內(nèi)側(cè)面上。其作用是放置加工所需要的刀柄，實(shí)現(xiàn)快速換刀。根據(jù)預(yù)定程序，主軸電機(jī)自身具有自動(dòng)換刀功能。

刀庫總成700包括固定板701、刀夾702、刀柄703、刀具704，其中：在固定板701的內(nèi)側(cè)面上等距排列有多個(gè)刀夾702，刀夾上安裝有刀柄703，刀柄上安裝有可拆卸的刀具704。刀具通過刀柄安裝于主軸電機(jī)上。

刀具704包括有銑刀、鉆頭、圓鋸片、磨料、拋光輪等，可根據(jù)實(shí)際加工需要進(jìn)行刀具的選擇與更換。

⑻工作臺總成：參照圖12、圖13、圖14。

工作臺總成設(shè)置于兩個(gè)高架墻之間，并與刀具工作區(qū)域相對應(yīng)。其作用是放置待加工件，固定加工件。

工作臺總成600包括主工作臺601、副工作臺602、支腿606、上料機(jī)構(gòu)，其中：

主工作臺601固定連接于兩個(gè)高架墻之間，主工作臺由方管焊接而成。在主工作臺601的下面設(shè)置有多個(gè)支腿606。

在主工作臺601上面設(shè)置有副工作臺602，該副工作臺602為一層鋪設(shè)在主工作臺面上的木方，木方為易損耗件，可以更換。

上料機(jī)構(gòu)包括上料架604、轉(zhuǎn)軸605、液壓油缸603，其中：上料架604的橫斷面呈形，其設(shè)置于副工作臺面上的部分呈m形。上料架604通過設(shè)置于主工作臺一側(cè)的轉(zhuǎn)軸605與主工作臺601形成轉(zhuǎn)動(dòng)連接。液壓油缸體鉸接于支腿606上，液壓油缸桿與上料架604遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸605的部位鉸接。

工作時(shí)，由液壓油缸603驅(qū)動(dòng)上料架604，以設(shè)置于主工作臺一側(cè)的轉(zhuǎn)軸605為旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)進(jìn)行正反旋轉(zhuǎn)90°，實(shí)現(xiàn)毛坯板材的上料與大規(guī)格板材的下料。

⑼真空吸附裝置：參照圖17、圖18。

真空吸附裝置設(shè)置于u型頭的側(cè)面。其作用是將已加工好的成型板材或者需要移位的板材移動(dòng)到指定位置，有利于后續(xù)加工工序。

真空吸附裝置900包括真空發(fā)生器、真空吸附氣缸904、導(dǎo)向桿903、導(dǎo)向塊905、l型板901、密封圈908、真空吸盤907、吸盤鋼板906、雙緊固螺母902，其中：

在l型板901上對稱固定有一對導(dǎo)向塊905，一對導(dǎo)向桿垂直穿過上述一對導(dǎo)向塊并能隨同真空吸附氣缸桿的伸縮進(jìn)行上下移動(dòng)；在導(dǎo)向桿903上設(shè)置有起限位作用的雙緊固螺母902。真空吸附氣缸904固定在l型板901上，一對導(dǎo)向桿903對稱設(shè)置于真空吸附氣缸兩側(cè)，真空吸附氣缸桿和一對導(dǎo)向桿垂直穿過l型板后與吸盤鋼板906連接。在吸盤鋼板906上安裝有真空吸盤907，在真空吸盤907的下表面附著有密封圈908。

真空發(fā)生器安裝在l型板901上，作用是為真空吸盤907提供負(fù)壓，使真空吸盤具備吸附板材的吸力。

(二)電氣控制部分：參照圖19。

電氣控制部分除了顯示器、控制面板、hk鍵盤之外的結(jié)構(gòu)全部設(shè)置于電氣控制柜800內(nèi)，其組成部分及其作用如下：

⑴電器組件包括斷路器、接觸器、變壓器、繼電器、開關(guān)電源，其作用是為系統(tǒng)提供電源并接受系統(tǒng)發(fā)出的指令，產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。

⑵數(shù)控系統(tǒng)：包括系統(tǒng)主機(jī)、顯示器、控制面板、rio模組、手輪、系統(tǒng)電源、hk鍵盤，其作用是接收指令，經(jīng)過運(yùn)算后給伺服系統(tǒng)發(fā)出指令，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

數(shù)控系統(tǒng)的控制程序由以下兩部分組成：

a、不可編程部分。不可編程部分是由系統(tǒng)二次開發(fā)者根據(jù)設(shè)備的實(shí)際需求和功能進(jìn)行的軟件編程，主要是對系統(tǒng)的plc和hmi進(jìn)行定制化編程。完成編程后將固化到系統(tǒng)存儲器中，掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)，后續(xù)操作者只能讀取不能修改。不可編程部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過這部分的編程可以完成對整個(gè)機(jī)床各個(gè)部分的整合與協(xié)調(diào)，保證整個(gè)機(jī)床的安全與可靠。

b、可編程部分?？删幊滩糠钟刹僮髡咄ㄟ^外部鍵盤或者通過可存儲設(shè)備對系統(tǒng)進(jìn)行編程。系統(tǒng)根據(jù)接收的數(shù)據(jù)自行編譯，并執(zhí)行?？删幊滩糠质窍到y(tǒng)的主要功能，也是后期加工的重要依據(jù)，通過這部分的編程可控制整個(gè)機(jī)床的所有功能，實(shí)現(xiàn)各種加工方案。

數(shù)控系統(tǒng)在加工過程中的作用及步驟：

a、要根據(jù)機(jī)床的有效行程確定好加工工藝。

b、根據(jù)加工工藝確定加工所需要的刀具。

c、確定好刀具后進(jìn)入工件的編程。編程部分根據(jù)工件的難易程度可通過鍵盤編寫或者通過軟件編寫，也可以整體編寫或者分成幾部分來編寫。

d、完成編程后通過系統(tǒng)的編譯后轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)能讀寫的數(shù)據(jù)。可通過系統(tǒng)軟件進(jìn)行模擬加工，查看編程是否有問題。

e、進(jìn)入實(shí)際加工階段。伺服系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)的指引下按照程序預(yù)定的指令運(yùn)動(dòng)，通過rtcp功能實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。

f、根據(jù)工件的實(shí)際需要，來選擇是否需要真空吸附裝置作為輔助加工。真空吸附主要是用作板材加工時(shí)，對板材進(jìn)行位移，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀的切割。在圓周雕刻時(shí)可自行拆掉，減少因占空間所引起的干涉。

g、機(jī)床可按預(yù)定指令進(jìn)行換刀，提高加工效率。

h、根據(jù)實(shí)際加工的尺寸與圖紙尺寸的對比后，可對機(jī)床進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償，保證工件精度。

i、工件加工完畢后可按照預(yù)定指令移動(dòng)到指定位置，待命。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保存加工時(shí)間和加工件數(shù)。⑶操作面板：作用是給系統(tǒng)發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)人機(jī)數(shù)據(jù)交換，對整個(gè)設(shè)備全方面操控。

⑷伺服系統(tǒng)：由伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器組成，其作用是接收控制系統(tǒng)發(fā)出的指令后動(dòng)作和響應(yīng)，并將響應(yīng)的數(shù)據(jù)反饋給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

⑸安全限位裝置：由各個(gè)軸的限位開關(guān)組成，其作用是當(dāng)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)意外情況時(shí)，保證系統(tǒng)各軸不會(huì)超出最大移動(dòng)范圍，從而達(dá)到安全保護(hù)的作用。

(三)輔助部分

輔助部分的組成及其作用如下：

⑴冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)主要是指冷卻機(jī)、冷卻管，其作用是通過內(nèi)循環(huán)給主軸電機(jī)降溫。

⑵壓縮空氣系統(tǒng)。壓縮空氣系統(tǒng)的作用是給氣缸提供氣壓，并給真空發(fā)生器提供能量。

(四)本發(fā)明五軸加工中心的加工過程是：參照圖1-圖19。

本發(fā)明能夠進(jìn)行x軸、y軸、z軸的刀具移動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行刀具b軸和c軸的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化異型板材切割和立體石材雕刻，并且加工效率高，產(chǎn)品加工精度高、質(zhì)量好。

為了完成異型板材切割，五軸加工中心所采用的加工方法包括如下步驟：

⑴上料：將毛坯板材通過上料機(jī)構(gòu)放置于副工作臺的中心位置，使毛坯板材的長度方向與x軸平行放置，寬度方向與y軸平行放置，并進(jìn)行固定。

⑵系統(tǒng)對刀：將鋸片通過鉸銑頭安裝在主軸電機(jī)上。將鋸片移動(dòng)到指定位置，并將當(dāng)前位置記錄在系統(tǒng)坐標(biāo)上，對刀完成。

⑶自動(dòng)運(yùn)行：開啟自動(dòng)加工模式，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)程序開始加工。

⑷吸附動(dòng)作：真空吸附裝置根據(jù)編程預(yù)設(shè)的程序自動(dòng)工作。通過真空吸附裝置將已切割好的成型板材或者需要移位的板材移動(dòng)到指定位置。

⑸返回原點(diǎn)：切割完畢后鋸片移動(dòng)到指定位置待命。

為了完成立體石材雕刻，五軸加工中心所采用的加工方法包括如下步驟：

⑴擺放工件：將工件擺放于副工作臺中心位置，使工件的長度方向與x軸平行放置，寬度方向與y軸平行放置，并進(jìn)行固定。

⑵系統(tǒng)對刀：由于雕刻需要多把刀具，所以需要對所用的刀具長度進(jìn)行一一測量，并輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)換刀時(shí)會(huì)自動(dòng)提取刀長。選取加工的第一把刀進(jìn)行對刀，將刀具移動(dòng)到指定的對刀位置，并將當(dāng)前位置記錄在系統(tǒng)坐標(biāo)上，對刀完成。

⑶自動(dòng)運(yùn)行：開啟自動(dòng)加工模式，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)程序開始加工。

⑷自動(dòng)換刀：系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)程序自動(dòng)選取刀庫中的刀具。換刀時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)換刀路徑自動(dòng)運(yùn)行，換刀結(jié)束。

⑸返回原點(diǎn)：切割完畢后刀具移動(dòng)到指定位置待命。