机床进给轴共用的卧式抚平机构

2022-09-20张道东

金属加工(冷加工) 2022年9期

关键词：粗加工球头铣刀

张道东

山东威达重工股份有限公司山东滕州 277500

1 序言

工作台是机床基础部件，为扁平结构，表面有T形槽，背面为导轨，四周为防护罩或丝杠支撑部件。传统的工作台加工用人工装夹，往往需要多次装夹找正，效率低、劳动强度大。随着自动化程度的不断提高，越来越多零部件的加工实现了自动化。

关节机器人自动上料时，难以实现工件（机床工作台）的大面立放置状态的定位面准确到位，需要一个像人手一样自由度高的机构保证定位准确，简称为抚平。

2 机构介绍

机床进给轴共用的卧式抚平机构能够用于在自动化加工模式下，加工完成铣床类、加工中心主要零部件，工作台的定位和装夹功能实现了工作台的快速定位及粗加工、精加工的应力释放和无人化加工。

3 工作原理和技术方案

为实现上述目的，该机构采用如下技术方案。

（1）结构组成如图1所示，机床进给轴共用的卧式抚平机构包括机床主轴、拉钉、铣刀柄、压缩弹簧、导柱、球头连杆、抚平盘、压盖、联接螺钉和球头销。其中铣刀柄上部为锥柄，锥柄同标准铣刀柄锥度一致，拉钉与铣刀柄固定连接，铣刀柄通过拉钉与机床主轴通过刀库换刀的方式进行安装、更换，铣刀柄前端内孔安装有压缩弹簧、球头连杆，铣刀柄前端径向安装有导柱，导柱伸入到球头连杆轴上的滑槽内，球头连杆沿铣刀柄前端内孔轴向滑动，抚平盘通过压盖、联接螺钉与球头联接形成铰链结构，球头销一般为3个，均匀固定安装在抚平盘端面上。

图1 抚平机构

机床主轴利用刀库换刀的方式更换抚平机构，机床Z轴运动，同时将待加工工作台的平面靠近柔性抚平机构。抚平机构将待加工工作台靠住后，夹紧液压缸松开，工件处于自由状态，抚平机构将待加工工作台定位面靠到定位基准处[1]，夹紧液压缸工作，固定待加工工作台，进行粗加工。粗加工后改变了工作台内部的应力状态，与上面描述的方式相同，用抚平机构靠住工件，松开夹紧液压缸，可以防止因液压缸松开造成的工件倾倒，液压缸再用小的压力夹紧工件，进行下一步的精加工。

该结构采用与机床进给轴共用的卧式抚平机构，实现了无人化装夹和定位调整，同时通过粗加工和精加工时抚平机构的应用，消除了粗加工后的应力变形，保证了精加工的加工质量[2]。

（2）具体实施方式下面对该结构的技术方案做进一步的说明。

如图2所示，关节机器人的工作手爪抓住待加工工作台的A面和B面，送至卧式加工中心工作台上的液压工装上，并靠近液压工装的C面，液压工装上装有用于待加工工作台B面定位的定位销，A面位置安装有夹紧液压缸，此时夹紧液压缸活塞杆向下运动，夹紧工件。

图2 机械手安装工件示意

卧式加工中心的工作台旋转180°，使待加工工作台D面面向卧式加工中心的主轴端面，机床Z轴移动，使待加工工作台D面接触抚平机构的抚平盘上的球头销端面。待加工工作台A面位置的夹紧液压缸活塞杆向上运动，松开工件，机床Z轴继续移动。待加工工作台受抚平机构的推力靠近液压工装的D面，抚平机构则受到待加工工作台反向的推力反向移动，推动抚平机构中的球头连杆沿铣刀柄前端内孔移动，并挤压压缩弹簧，压缩弹簧吸收待加工工作台反向的推力。此时待加工工作台A面位置的夹紧液压缸活塞杆向下运动，夹紧工件，机床主轴利用刀库换刀的方式将抚平机构更换为加工刀具，进行粗加工。

粗加工工序结束后，机床Z轴运动，带动粗加工后的工作台远离机床主轴，此时机床主轴利用换刀的方式将加工刀具更换为抚平机构。机床Z轴移动，使粗加工后的工作台D面接触抚平机构的抚平盘上的球头销端面，待加工工作台A面位置的夹紧液压缸活塞杆向上运动，松开工件，释放工作台因粗加工而产生的应力变形，机床Z轴继续移动。粗加工后的加工工作台受抚平机构的推力靠近液压工装的D面，抚平机构则受到粗加工后工作台反向的推力反向移动，推动抚平机构中的球头连杆沿铣刀柄前端内孔移动，并挤压压缩弹簧，压缩弹簧吸收粗加工后工作台反向的推力。此时粗加工后工作台A面位置的夹紧液压缸活塞杆向下运动，夹紧工件，机床主轴利用刀库换刀的方式将抚平机构更换为加工刀具，进行精加工[3]。

加工示意如图3所示。