集成加工中心制造技術

一種集成加工中心，具有自動卡盤交換系統，其鉛垂向下，有Ｃ軸控制，裝有卡盤抓取和驅動機構的工件主軸，能從傳送帶上直接拾取毛坯，或通過一個卡盤交換從傳送帶上抓取預裝有工件的卡盤進行加工。工具框架及其間的可回轉多軸箱上裝有車刨、鉆銑、直齒滾插、傘齒刨銑、磨削、激光加工、電加工、線切割、工件測量、刀庫、工具庫等工作裝置的部分或全部，可以在一次上下料中自動完成一個復雜機械零件兩端的全部或部分加工。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種金屬切削機床，尤其是一種可在一次上下料的過程中完成一個復雜工件的大部或全部加工的加工中心。專利DE-PS3416660介紹了如下的車床鉛垂向下的工作主軸，驅動電機安裝在主軸箱上，工作卡盤位于工作主軸下端，刀盤位于工作主軸下方，主軸箱可沿鉛垂Z軸和水平X軸平移。平移行程的一端相應于車削加工的進給量，另一端一動至水平上料站，工件裝卸采用拾取式。其優點是自動上料十分簡單，其X，Y，Z導軌均高于并遠離加工區，導軌的防護很容易。德國EMAG公司專利CN1080230A介紹的部件組合式加工中心采用了上述的鉛垂向下的工作主軸，及拾取式裝卸工件的方法。按其從屬權利要求12，25，26的一個實施例，在機架的兩壁之間安裝了一個可回轉的軸，其上裝有一個安裝固定刀具的轉塔，和一個安裝旋轉刀具的轉塔，第二個轉塔上還裝有一個第二主軸，床頭箱除Z軸和X軸外，還能沿Y軸水平移動，這樣，該加工中心在一次裝夾中除能完成車削加工外，還可對工件進行5自由度的鉆銑加工。利用第二主軸，還可進行工件第二端的加工。該實施例的缺點是1，因一種動力卡盤只能夾取一定范圍的工件毛坯，工件主軸不能自動更換卡盤意味著該加工中心只能對較小范圍的工件毛坯自動加工。由于卡盤朝下，也不便于對難于自動裝夾的工件實行人工輔助裝夾。2，裝在回轉軸上的第二主軸和卡盤，雖然能自動夾取某些形狀的已加工一端的工件進行第二端的加工，但工件第二端的加工無法利用轉塔上的刀具，而必須靠工件主軸卡盤中心的裝刀機構從傳送帶上夾取刀具來進行加工，即必須配置兩套不同的刀具系統。使用裝在卡盤中心的刀具進行加工時必須當心大直徑的卡盤與工件或別的刀具相碰。第二主軸不能自動更換卡盤也使一些工件無法自動進行第二端的加工。3，旋轉刀具呈幅射狀裝在轉塔上，如兩刀之間的夾角小于60度，則由于相鄰力具會發生干涉，不能以對工件軸線垂直或接近垂直的角度進行加工。如要避免這種情形，除非大幅度增大轉塔直徑，或減小工件的最大尺寸。另外，用轉塔上的同一刀具進行平行于工件軸線的加工和垂直于工件軸線的加工，床頭箱必須具有很大的伸出量，該伸出量約等于轉塔上最長的刀具的回轉半徑加上工件的長度。對于最大尺寸200×270mm的工件，床頭箱的懸伸量將大于800mm。如此大的懸伸量將嚴重影響工件主軸的剛性。4，只能進行車削和鉆銑加工，進一步的加工，如齒輪加工，花鍵和花鍵孔加工，淬火，磨削等只能靠機械手和搬運裝置依次運到第二，第三臺加工中心上去完成。對某些要求較高定位精度的工件或難于裝夾的工件，還必須設計制造專用的心軸或夾具才能在第二，第三臺加工中心上裝夾。中國專利申請95100745.7提出了一種與轉塔式換刀或刀庫＋機械手式換刀不同的換刀和變換加工類型的機制，即用一個相對工件主軸在X、Y、Z三個方向受控移動的工具框架，其邊框上沿X或Y方向安裝多把固定刀具、旋轉刀具和其它加工裝置，如磨削裝置，切齒裝置，淬火裝置等，利用工具框架相對工件主軸箱在X方向或Y方向移動來實現自動換刀和更換加工類型。從而實現工件在一次裝夾中完成多種類型加工。用專利申請95100746.7所述的工具框架來改進專利技術CN 10800230A的刀具系統，可克服其換刀系統的缺點，并增強該加工中心的工藝能力，使一次上料完成全部加工成為可能。本專利技術的目的是把上述三種專利技術的優點結合起來，克服彼此的缺點，從而提供一種集成加工中心，它具有鉛垂的主軸，能自動從傳送帶上拾取工件毛坯或爪取予先裝夾有復雜工件的卡盤進行加工，不用第二主軸而能進行工件第二端的加工。它的工具框架上除安裝有足夠的內外圓車刀，刨刀，插刀外，也可安裝足夠多的銑，鏜，鉆，鉸，功等旋轉刀具，所有刀具都能以任意角度對主軸上的工件進行5維的加工，還可安裝插齒，拉削，錐齒輪切齒，珩磨剃齒，淬火，精磨等加工裝置和自動測量機構，以保證能在一次上下料中完成一個典型機械另件的全部加工測量過程。本專利技術實現目的的關鍵手段是(A)增設一個卡盤自動交換系統，它由裝在工件主軸內部的一個卡盤自動抓取及驅動機構，有統一接口的動力和非動力卡盤，和一個傳送帶構成。這樣工件主軸利用卡盤自動爪取及驅動機構能自動爪取卡盤，把卡盤拉緊在主軸端部的定位面上，并能驅動卡盤直接拾取傳送帶上的工件。定位面可以是傳統的組合回轉面加切向定位鍵(或銷)，也可以是分別裝在主軸端面和卡盤后面的鼠齒盤，后者使卡盤的安裝有高的定位精度和剛性。抓取機構可采用類似NC機床主軸抓刀機構的構造，但反其意而用之，即以卡盤上凹的抓取孔和主軸上凸出的抓取元件接口，這樣卡盤可以平穩放置在傳送帶或運料車上，也便于人工裝夾。抓取機構也可采用類似照相機鏡頭卡口的構造，即用外端帶有卡口的拉緊套來抓取制有卡口的卡盤后接盤。抓取時，工件主軸先要使拉緊套卡口對準卡盤后接盤卡口插入，再轉一定角度把卡盤抓住，最后拉緊套拉緊卡盤。拉緊的動力可取自一個經減速器由馬達驅動的螺紋機構，或取自一個液壓缸，或一組由液壓缸預壓縮的碟型壓縮彈簧。為供應卡盤夾取工件的動力，工件主軸端部設置有動力接口，動力接口可以是工件主軸中心的一個機械驅動軸，或是電源接頭，或是自封液壓接頭，或是氣源接頭。還可設置一個電信號接口，用于從裝在工件主軸端部的卡盤或其它裝置上獲取夾緊力或卡爪位置或其它反饋信號。不同的卡盤具有相同的定位面，抓取接口和動力接口。爪式自定心卡盤夾取工件的動力可以直接地，或經減速機構取自機械動力接口，或取自卡盤內裝的電機，或氣動馬達，或液壓馬達。彈簧脹套式，彈簧夾頭式或液形塑料式動力卡盤夾取工件的動力可取自一組壓縮的碟形彈簧。放松工件的動力可取自油缸，或氣缸，或主軸中心的一個頂桿。卡盤上可以設置電信號接口以便反饋夾緊力或卡爪位置信息。工件主軸利用不同的卡盤可從傳送帶上直接拾取不同類型的工件毛坯。利用裝在傳送帶上部或側面的卡盤交換手，還可以把傳送帶上預先裝夾有工件的卡盤送交工件主軸抓取進行加工。空的或裝夾有工件的卡盤定位面朝下放在傳送帶的托盤上，它們被卡盤交換手從傳送帶上夾取，并翻轉180度，就可由工件主軸爪取。為了進行工件第二端的加工，主軸先把已完成一端的工件卸到被卡盤交換手夾取的第二卡盤上，讓其夾緊，再把第一卡盤脫卸，等卡盤交換手把第二卡盤翻轉180度再爪取第二卡盤，進行工件第二端的加工。加工好的工件也卸到傳送帶上運出。如已加工完一端的工件用第二卡盤自動夾緊有困難，可以把該工件卸到傳送帶上送到機床外部，由工人輔助裝夾到第二卡盤上，再由傳送帶送入，并經卡盤交換手交由主軸抓取進行加工。(B)固定或旋轉刀具的安裝不采用轉塔形式，而采用專利申請95100742.7所介紹的工具框架的形式。按照工具框架的定義，專利CN10800230A所述加工中心的左右機架相當于沿X-Z平面延展了的左右框邊，機架聯結構件和傳送帶相當于固定框邊，不同之處在于A.工具框架上裝有包括固定刀具和旋轉刀具的多種切削、加工、工作裝置。B.在工具框架上固定刀具和旋轉刀具平行安裝并沿Y或X軸線方向排列。以這種形式布置刀具，可保證工件尺寸一定時，工具框架上能安裝足夠多的固定和旋轉刀具，而加工時相鄰刀具不會發生干涉。由于旋轉刀具主軸相互平行，工具框架內部的傳動機構較為簡單。工件尺寸較大時，工具框架的可回轉多軸箱宜采用四棱柱形，旋轉刀具主軸在每個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機床或加工中心由帶有工件主軸的主軸箱，可控制相對主軸箱的直線移動的裝有工作裝置的工具框架組成，其特征在于：一個卡盤自動交換系統，該系統由裝在工件主軸中的卡盤自動爪取及驅動機構，接口統一的動力或無動力卡盤，以及卡盤存儲及遞送機構所構成。２．按權利要求１所述之機床或加工中心，其特征在于：所述工件主軸的卡盤自動爪取及驅動機構由卡盤抓取機構，定位機構，拉緊機構和卡盤驅動接口所構成。所述卡盤爪取機構為下列之一：Ａ．由拉緊套（１３），與拉緊套軸向聯接，并且排成一圈，可伸入卡盤后孔內凹槽的爪取元件（０５），和一個相對主軸固定的帶有錐面的變徑套（１５）所構成，Ｂ．外端帶有內（外）卡口（４９）的拉緊套（４５），其卡口與卡盤后部的外（內）卡口松動吻合，所述定位機構是下列之一：Ａ．鼠齒盤（３５），Ｂ．組合回轉面（０３）＋切向定位元件（０４），所述拉緊機構是下列之一：Ａ．與拉緊套（１３）上的螺紋嚙合的一個螺紋套（１２）或（３４），它直接地，或經減速器，由驅動軸（０６），或由內裝的電機，或氣動馬達，或液壓馬達驅動，Ｂ．向內壓緊拉緊套（４５）的預壓緊的碟形彈簧組（４６），及把拉緊套向外推出放松的液壓或氣壓缸。所述卡盤驅動接口是下述之一：Ａ．由動力（１４４）驅動旋轉的驅動軸（０６），Ｂ．電氣接頭（１９），Ｃ．通向油壓源的自封液壓接頭（５０），Ｄ．通向氣壓源的氣壓接頭，Ｅ．以上各項的任意組合。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：邵文遠，
申請(專利權)人：邵文遠，
類型：發明
國別省市：34[中國|安徽]