加工中心的托盤交換器

1、中文文獻(xiàn)綜述加工中心的發(fā)展史加工中心最初是從數(shù)控銑床發(fā)展而來的。第一臺加工中心是1958年由美國卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在數(shù)控臥式鏜銑床的基礎(chǔ)上增加了自動換刀裝置，從而實現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。二十世紀(jì)70年代以來，加工中心得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了可換主軸箱加工中心，它備有多個可以自動更換的裝有刀具的多軸主軸箱，能對工件同時進(jìn)行多孔加工。加工中心(ComputerizedNumericalControlMachine)簡稱cnc，是由機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的使用于加工復(fù)雜形狀工件的高效率自動化機(jī)床。加工中心又叫電腦鑼。加工中心備有刀庫，

2、具有自動換刀功能，是對工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。加工中心是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動選擇、更換刀具、自動對刀、自動改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了工件裝夾時間、測量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時間，對加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。一 加工中心的托盤交換器的應(yīng)用1托盤交換器在MC系列機(jī)床中的應(yīng)用：MC系列鏜銑中心配有三種直徑分別為127mm152mm、178mm的伸縮式主軸以提高機(jī)床加工范圍、多用性及剛性，每一種型號各配置一個內(nèi)置回轉(zhuǎn)工作臺，最小承重達(dá)13608k

3、g。托盤尺寸為1219mrK1219mm到1524mnK2743mm工件自動上/下料能夠在機(jī)床保持連續(xù)切削的狀態(tài)下完成。MC系列鏜銑中心提供不同規(guī)格的回轉(zhuǎn)工作和托盤承載能力；其托盤交換系統(tǒng)對于每一種型號的機(jī)床都是標(biāo)準(zhǔn)配置。工件上/下料在重型雙托盤滑臺上自動運(yùn)行。2 目前國內(nèi)外的應(yīng)用實例：目前，國內(nèi)車床的最高轉(zhuǎn)速小于3000r/min，加工中心40號主軸的轉(zhuǎn)速小于6000r/min，50號主軸的轉(zhuǎn)速小于4000r/min，進(jìn)給速度小于20m/min，1993年，直線電機(jī)的出現(xiàn)拉開了高速進(jìn)給的序幕，從而也使高速切削技術(shù)走向成熟應(yīng)用階段。目前，PTW所研制的高速機(jī)床已在德國許多企業(yè)里應(yīng)用。高速立式銑

4、削加工中心是該所特色產(chǎn)品，實用化的主軸轉(zhuǎn)速為60000r/min，最快進(jìn)給速度X、Y、Z軸均為60m/min，加速度為2.5g，重復(fù)定位精度土1卩mPTW所在研制高速切削機(jī)床的同時，還在高速切削工藝方面進(jìn)行深入研究，在有色輕金屬、復(fù)合材料、鑄鐵及模具鋼等高速切削機(jī)理研究方面形成系統(tǒng)理論，以加工效率、加工精度和加工零件表面完整性為目標(biāo)，對高速切削工藝進(jìn)行優(yōu)化，對指導(dǎo)高速切削生產(chǎn)起到很大作用。研究內(nèi)容有各種材料高速切削過程中切屑形成機(jī)理，刀具材料及切削參數(shù)優(yōu)化，面向高速切削過程的CAD/CAM系統(tǒng)開發(fā)，刀夾系統(tǒng)安全性設(shè)計，刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計及動平衡，刀具空間位姿及走刀路徑控制，少量氣束噴霧冷卻技術(shù)等。該

5、所高速切削研究成果已應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)、飛機(jī)框架構(gòu)件及渦輪葉片的制造垣野教授聯(lián)合9家企業(yè)，于1996年研制出日本第一臺商品化臥式高速切削加工中心，該加工中心主軸轉(zhuǎn)速30000r/min，最大進(jìn)給速度80m/min,加速度為2g，重復(fù)定位精度土1卩m同時也致力于高速切削工藝研究，主要內(nèi)容包括高速切削工藝數(shù)據(jù)庫，高速切削刀具磨損破損機(jī)理，切屑控制，高速切削過程CAD/CAM系統(tǒng)開發(fā)及質(zhì)量控制等，從而加速高速切削技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。目前，垣野研究室研究成果在日本企業(yè)界甚至在國際上均產(chǎn)生重大影響。二 加工中心的托盤交換器的定義、原理和特點定義：加工中心托盤自動交換裝置(AutomaticPalletChan

6、ger)簡稱APC是柔性加工單元(FMC及柔性加工系統(tǒng)(FMS的重要組成部分。在交換用于將工件安裝于機(jī)床工作臺上的托盤的托盤交換器中，一種托盤交換器夾緊機(jī)構(gòu)將工件安裝托盤夾緊到工作臺和將工件安裝托盤從工作臺松開，該托盤交換器夾緊機(jī)構(gòu)包括工件安裝托盤，工件安裝托盤傳送到工作臺和從工作臺移走的方向與其夾緊和松開的移動方向相同。當(dāng)將其夾緊到工作臺或從工作臺移走時，工件安裝托盤在平行于工作臺的平面上移動。它是FMSto工系統(tǒng)中的重要配套件。對于棱柱體類工件，通常是在FMS中用夾具將它安裝在托盤上，進(jìn)行存儲、搬運(yùn)、加工、清洗和檢驗等。因此在物料(工件)流動過程中，托盤不僅是一個載體，也是各單元間的接口。

7、對加工系統(tǒng)來說，工件被裝夾在托盤上，由托盤交換器送給機(jī)床并自動在機(jī)床支承座上定位、夾緊，這時托盤相當(dāng)于一個可移動的工作臺。又由于工件在加工系統(tǒng)中移動時，托盤及其夾具也跟隨著一起移動，故托盤連其安裝在托盤上的夾具一起被稱為隨行夾具。加工系統(tǒng)對托盤的要求有：在加工設(shè)備、托盤交換器及其他存儲設(shè)備中能夠通用；機(jī)械結(jié)構(gòu)合理，材料性能穩(wěn)定，有足夠的剛度，能在大切削力的作用下不變形或變形量微小，使用壽命長；工件在托盤上裝夾方便，精度高；托盤被送往機(jī)床后能快速、準(zhǔn)確定位，夾持安全、可靠，且都是自動地進(jìn)行；在加工循環(huán)中不需要人工的任何干預(yù)；能在加工過程中的苛刻環(huán)境(如切削熱、濕氣、振動、高壓切削液等)下，可靠工

8、作；定位、夾緊和排屑等，不影響工件的精度和已加工完的工件表面質(zhì)量；便于控制與管理，保證在安裝工件、輸送及加工中不混亂和不出差錯。為了保證托盤能在不同廠家生產(chǎn)的加工設(shè)備、運(yùn)儲設(shè)備上共用，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織已制定了公稱尺寸小于或等于800mm勺托盤標(biāo)準(zhǔn)(ISO/DIS8526-1)和公稱尺寸大于800mm勺托盤標(biāo)準(zhǔn)(ISO/DIS8526-2)，規(guī)定了與工件安裝直接有關(guān)勺托盤頂面結(jié)構(gòu)尺寸和與自動化運(yùn)儲有關(guān)勺底面結(jié)構(gòu)尺寸。托盤勺公稱尺寸是指安裝工件勺托盤頂面勺寬度，其尺寸系列有：320、400、500、630、800、1000、1250和1600mn共8級。托盤的代號依次由下列部分組成：1SO號;寬X長

9、；頂面形式號；槽距或孔距；工件的定位方式；托盤的定位方式。如ISO85-2-1000X1250-1-100-a-b，表示是ISO8526-2的矩形托盤，頂面尺寸為1000X1250,帶螺孔系的頂面，螺孔的中心距為100,工件用側(cè)定位塊定位，托盤用兩錐孔和支承件上的兩圓錐銷定位。ISO托盤基本形狀如圖一所示。圖一1 原理：雙托盤自動交換裝置備有兩個托盤，其中一托盤裝著工件在工作臺上進(jìn)行加工；另一個托盤則處于工作臺外等待，此時可以進(jìn)行下一個待加工工件的裝載。這樣，能夠并行進(jìn)行工件的裝卸與加工。多托盤自動交換裝置一般有兩個以上的托盤，可以將一批工件分別裝載在各個托盤上。移動式托盤交換過程如圖一所示：

10、如要將工作臺上的托盤1換成托盤2，需要完成下動作：動作:首先將工作臺移動到指定位置;動作:工作臺上的托盤1抬起,移動至工作臺外等待位置，落下、定位;動作:移動工作臺至另一個機(jī)外托盤2的對應(yīng)位置;動作:托盤2抬起,移動至工作臺上,下落、定位,交換完畢。圖二旋轉(zhuǎn)式托盤交換器交換過程如下圖所示：如果將工件臺上的托盤1換成托盤2，主要交換步驟有：動作:工作臺移動到指定位置，這個位置有加工中心工作臺以及托盤交換器裝置的具體結(jié)構(gòu)確定，以托盤的交換過程各個部件不發(fā)生干涉為原則；動作:交換裝置將兩只托盤同時抬起；動作:交換旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)180°，實現(xiàn)托盤1和托盤2的交換；動作:托盤落下定位。圖三特點：可

11、減少工件裝夾次數(shù)，避免工作多次定位所產(chǎn)生的積累誤差，節(jié)省輔助時間，實現(xiàn)高質(zhì)、高效加工。三 加工中心的托盤的要求對加工系統(tǒng)來說，工件被裝夾在托盤上，由托盤交換器送給機(jī)床并自動在機(jī)床支撐位上定位、夾緊，這時托盤相當(dāng)于一個可以動的工作臺。又由于工件在加工系統(tǒng)中移動時，托盤及其夾具也跟隨著一起移動，故托盤連同其安裝在托盤上的夾具一起被稱為隨行夾具。所以加工系統(tǒng)對托盤的要求有以下幾點：1在加工設(shè)備、托盤交換器及其他存儲設(shè)備中能夠通用；2機(jī)械結(jié)構(gòu)合理，材料性能穩(wěn)定，有足夠的剛度，能在大切削力的作用下不變形或變形量微小，使用壽命長；3 工件在托盤上裝夾方便，速度快，精度高，且都是自動地進(jìn)行；4 在加工循環(huán)中不需要人工的任何干預(yù)；5 能夠在加工過程中的苛刻環(huán)境（如切削、濕氣、震動、高壓切削夜等）下可靠工作；6 定位、夾緊和排屑等，不影響工件的精度和已加工完的工件表面質(zhì)量；7 便于控制與管理，保證在安裝工件、輸送及加工中不混亂和不出差錯。結(jié)論根據(jù)以上對托盤交換器的了解，我設(shè)計了一種升降和旋轉(zhuǎn)都由液壓裝置來實現(xiàn)的托盤交換器，它真正實現(xiàn)了，裝夾和加工同時進(jìn)行，減少了裝夾與加工過程中的時間