機(jī)床進(jìn)給軸共用的臥式撫平機(jī)構(gòu)

張道東

山東威達(dá)重工股份有限公司 山東滕州 277500

1 序言

工作臺(tái)是機(jī)床基礎(chǔ)部件，為扁平結(jié)構(gòu)，表面有T形槽，背面為導(dǎo)軌，四周為防護(hù)罩或絲杠支撐部件。傳統(tǒng)的工作臺(tái)加工用人工裝夾，往往需要多次裝夾找正，效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大。隨著自動(dòng)化程度的不斷提高，越來越多零部件的加工實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

關(guān)節(jié)機(jī)器人自動(dòng)上料時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)工件（機(jī)床工作臺(tái)）的大面立放置狀態(tài)的定位面準(zhǔn)確到位，需要一個(gè)像人手一樣自由度高的機(jī)構(gòu)保證定位準(zhǔn)確，簡(jiǎn)稱為撫平。

2 機(jī)構(gòu)介紹

機(jī)床進(jìn)給軸共用的臥式撫平機(jī)構(gòu)能夠用于在自動(dòng)化加工模式下，加工完成銑床類、加工中心主要零部件，工作臺(tái)的定位和裝夾功能實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的快速定位及粗加工、精加工的應(yīng)力釋放和無人化加工。

3 工作原理和技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，該機(jī)構(gòu)采用如下技術(shù)方案。

（1）結(jié)構(gòu)組成 如圖1所示，機(jī)床進(jìn)給軸共用的臥式撫平機(jī)構(gòu)包括機(jī)床主軸、拉釘、銑刀柄、壓縮彈簧、導(dǎo)柱、球頭連桿、撫平盤、壓蓋、聯(lián)接螺釘和球頭銷。其中銑刀柄上部為錐柄，錐柄同標(biāo)準(zhǔn)銑刀柄錐度一致，拉釘與銑刀柄固定連接，銑刀柄通過拉釘與機(jī)床主軸通過刀庫換刀的方式進(jìn)行安裝、更換，銑刀柄前端內(nèi)孔安裝有壓縮彈簧、球頭連桿，銑刀柄前端徑向安裝有導(dǎo)柱，導(dǎo)柱伸入到球頭連桿軸上的滑槽內(nèi)，球頭連桿沿銑刀柄前端內(nèi)孔軸向滑動(dòng)，撫平盤通過壓蓋、聯(lián)接螺釘與球頭聯(lián)接形成鉸鏈結(jié)構(gòu)，球頭銷一般為3個(gè)，均勻固定安裝在撫平盤端面上。

圖1 撫平機(jī)構(gòu)

機(jī)床主軸利用刀庫換刀的方式更換撫平機(jī)構(gòu)，機(jī)床Z軸運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將待加工工作臺(tái)的平面靠近柔性撫平機(jī)構(gòu)。撫平機(jī)構(gòu)將待加工工作臺(tái)靠住后，夾緊液壓缸松開，工件處于自由狀態(tài)，撫平機(jī)構(gòu)將待加工工作臺(tái)定位面靠到定位基準(zhǔn)處[1]，夾緊液壓缸工作，固定待加工工作臺(tái)，進(jìn)行粗加工。粗加工后改變了工作臺(tái)內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，與上面描述的方式相同，用撫平機(jī)構(gòu)靠住工件，松開夾緊液壓缸，可以防止因液壓缸松開造成的工件傾倒，液壓缸再用小的壓力夾緊工件，進(jìn)行下一步的精加工。

該結(jié)構(gòu)采用與機(jī)床進(jìn)給軸共用的臥式撫平機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了無人化裝夾和定位調(diào)整，同時(shí)通過粗加工和精加工時(shí)撫平機(jī)構(gòu)的應(yīng)用，消除了粗加工后的應(yīng)力變形，保證了精加工的加工質(zhì)量[2]。

（2）具體實(shí)施方式 下面對(duì)該結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。

如圖2所示，關(guān)節(jié)機(jī)器人的工作手爪抓住待加工工作臺(tái)的A面和B面，送至臥式加工中心工作臺(tái)上的液壓工裝上，并靠近液壓工裝的C面，液壓工裝上裝有用于待加工工作臺(tái)B面定位的定位銷，A面位置安裝有夾緊液壓缸，此時(shí)夾緊液壓缸活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，夾緊工件。

圖2 機(jī)械手安裝工件示意

臥式加工中心的工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°，使待加工工作臺(tái)D面面向臥式加工中心的主軸端面，機(jī)床Z軸移動(dòng)，使待加工工作臺(tái)D面接觸撫平機(jī)構(gòu)的撫平盤上的球頭銷端面。待加工工作臺(tái)A面位置的夾緊液壓缸活塞桿向上運(yùn)動(dòng)，松開工件，機(jī)床Z軸繼續(xù)移動(dòng)。待加工工作臺(tái)受撫平機(jī)構(gòu)的推力靠近液壓工裝的D面，撫平機(jī)構(gòu)則受到待加工工作臺(tái)反向的推力反向移動(dòng)，推動(dòng)撫平機(jī)構(gòu)中的球頭連桿沿銑刀柄前端內(nèi)孔移動(dòng)，并擠壓壓縮彈簧，壓縮彈簧吸收待加工工作臺(tái)反向的推力。此時(shí)待加工工作臺(tái)A面位置的夾緊液壓缸活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，夾緊工件，機(jī)床主軸利用刀庫換刀的方式將撫平機(jī)構(gòu)更換為加工刀具，進(jìn)行粗加工。

粗加工工序結(jié)束后，機(jī)床Z軸運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)粗加工后的工作臺(tái)遠(yuǎn)離機(jī)床主軸，此時(shí)機(jī)床主軸利用換刀的方式將加工刀具更換為撫平機(jī)構(gòu)。機(jī)床Z軸移動(dòng)，使粗加工后的工作臺(tái)D面接觸撫平機(jī)構(gòu)的撫平盤上的球頭銷端面，待加工工作臺(tái)A面位置的夾緊液壓缸活塞桿向上運(yùn)動(dòng)，松開工件，釋放工作臺(tái)因粗加工而產(chǎn)生的應(yīng)力變形，機(jī)床Z軸繼續(xù)移動(dòng)。粗加工后的加工工作臺(tái)受撫平機(jī)構(gòu)的推力靠近液壓工裝的D面，撫平機(jī)構(gòu)則受到粗加工后工作臺(tái)反向的推力反向移動(dòng)，推動(dòng)撫平機(jī)構(gòu)中的球頭連桿沿銑刀柄前端內(nèi)孔移動(dòng)，并擠壓壓縮彈簧，壓縮彈簧吸收粗加工后工作臺(tái)反向的推力。此時(shí)粗加工后工作臺(tái)A面位置的夾緊液壓缸活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，夾緊工件，機(jī)床主軸利用刀庫換刀的方式將撫平機(jī)構(gòu)更換為加工刀具，進(jìn)行精加工[3]。

加工示意如圖3所示。

圖3 加工示意

待精加工后，臥式加工中心工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°，機(jī)床Z軸運(yùn)動(dòng)，將精加工后的工作臺(tái)運(yùn)送到裝夾處，關(guān)節(jié)機(jī)器人的工作手爪抓住待加工工作臺(tái)的A面和B面位置，A面位置的夾緊液壓缸活塞桿向上運(yùn)動(dòng)，松開工件，關(guān)節(jié)機(jī)器人將精加工后的工作臺(tái)送至成品庫位，然后抓取下一個(gè)待加工工作臺(tái)進(jìn)行下一件的加工循環(huán)。

實(shí)際應(yīng)用情況如圖4～圖6所示。

圖4 機(jī)床工作臺(tái)生產(chǎn)線總體布局

圖5 等待上線加工的機(jī)床工作臺(tái)

圖6 加工完畢的機(jī)床工作臺(tái)

4 結(jié)束語

采用以上結(jié)構(gòu)，方便地實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作臺(tái)粗加工、精加工過程的松開和夾緊，將傳統(tǒng)的粗加工、精加工需要的人工調(diào)整改為自動(dòng)調(diào)整。解決了傳統(tǒng)的離散制造業(yè)粗加工、精加工不能采用無人值守的自動(dòng)化生產(chǎn)方式的問題。

配置4臺(tái)HMC630臥式加工中心，組成了立式加工中心工作臺(tái)的智能制造生產(chǎn)線，可以月產(chǎn)4種規(guī)格的立式加工中心工作臺(tái)400塊，下一步將繼續(xù)探討利用此方式加工立式加工中心工作臺(tái)底座等系列零件。