一种自适应工装及智能加工中心制造技术

一种自适应工装，包括本体及其控制装置，所述本体包括用于可释放地保持工件的工件保持部，所述工件保持部固定设置在一工件安装架上，所述工件安装架可动地设置在一安装底座上，所述安装底座适于固定设置在一数控机床的工作台上，所述工件安装架包括可切换的工件锁紧状态和工件可调状态，所述控制装置用于控制所述工件安装架的状态切换以及控制所述工件安装架相对于所述安装底座的运动。以及一种包含这种自适应工装的智能加工中心。自适应工装能够方便地对待加工工件的位姿进行调节，将待加工工件上的任意一个待加工区域调整到基准位姿，从而使得数控机床能够方便地对每个待加工区域进行加工，扩大数控机床的加工范围，并不受工件随机误差的影响。

An Adaptive Tooling and Intelligent Machining Center

【技术实现步骤摘要】
一种自适应工装及智能加工中心
本专利技术涉及自动化机加工领域，尤其是智能化数控机床的工件保持技术。
技术介绍
目前，例如货运火车转向架上的摇枕、侧架等大型工件，在铸造出坯体之后，需要针对坯体的表面进行加工处理，例如喷丸清砂、切割浇注系统、切除浇冒口、浇冒口余量打磨去掉凸出的浇注口，才能够得到可使用的成品工件。为了完成从铸坯到成品工件的上述表面加工，现有技术多采用人工处理的方法，具体地，(1)将通过砂型铸造的工件开箱取出，然后进行抛丸清砂；(2)人工采用火焰切割气对浇注系统进行切割；(3)人工采用碳弧气刨将铸造工件上的浇冒口进行切除，并再次进行抛丸清砂；(4)人工采用角磨机对切割后的浇冒口余量进行打磨去除，实现加工区域和未加工区域的平滑过渡等。现有技术中采用数控机床对这种大型铸造工件进行表面加工处理的效果也不理想。原因是，由于大型铸造件在铸造时将产生较大的尺寸误差，可以说，每一个铸坯均具有各不相同的特征尺寸。也就是说，铸坯的形状和尺寸与标准铸型的形状和尺寸总有较大偏差，而且此偏差随机出现，不同铸坯在不同部位产生的偏差不总相同。因此，当采用数控机床批量加工这类工件时，无论以工件的哪个部位作为加工数据基准点，待加工区域的精确位置和待加工量都是各不相同的，如果按照数控机床中预设的加工数据进行加工，势必产生较大的加工误差，无法得到合格的成品工件。因此，目前为止，尚无采用数控机床代替前述人工处理的成功应用，行业内普遍认为这种大型铸造件无法采用现有数控机床进行全程自动化机加工，存在着批量待加工铸造件之间有一定的尺寸误差异致使普通数控机床不能或者不方便加工的问题。专利技术内容(一)要解决的技术问题为了解决现有技术中存在的上述批量待加工铸造件之间有一定的尺寸误差异致使普通数控机床不能或者不方便加工的技术问题，本专利技术提供了一种应用于数控机床的自适应工装，并且能够适应批量待加工工件的尺寸误差，使工件的位姿能够进行灵活调节，达到足够的加工精度。(二)技术方案为了达到上述的目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种自适应工装，包括本体及其控制装置，所述本体包括用于可释放地保持工件的工件保持部，其特征在于，所述工件保持部固定设置在一工件安装架上，所述工件安装架可动地设置在一安装底座上，所述安装底座适于固定设置在一数控机床的工作台上，所述工件安装架包括可切换的工件锁紧状态和工件可调状态，在所述工件锁紧状态下，所述工件安装架相对于所述安装底座固定；在所述工件可调状态下，所述工件安装架相对于所述安装底座运动以调整工件的位姿；所述控制装置用于控制所述工件安装架的状态切换以及控制所述工件安装架相对于所述安装底座的运动。优选地，所述工件安装架相对于所述安装底座的运动包括，围绕所述第一方向的旋转运动，以及包括在垂直于所述第一方向的第二方向上的俯仰运动。优选地，所述数控机床为立式数控机床，所述第一方向为机床坐标系的X方向；所述第二方向为机床坐标系的Z方向。优选地，所述安装底座包括左固定座和右固定座，所述左固定座与所述工件安装架左端接合，所述右固定座与所述工件安装架右端接合。优选地，所述工件安装架围绕所述第一方向的旋转运动借助于一由左固定座旋转支撑的旋转驱动轴驱动旋转，所述旋转驱动轴由一动力源驱动。优选地，所述工件安装架沿所述第二方向的俯仰运动借助于一设置在右固定座与所述工件安装架之间的自锁式直线运动组件实现。优选地，所述直线导轨组件包括丝杠和滑块，所述丝杠沿所述第二方向设置在所述右固定座上并由一动力源驱动，所述滑块可旋转地支撑所述工件安装架的右端。优选地，所述动力源均与所述控制装置连接。一种智能加工中心，包括一工作台，所述工作台上固定设置前述任一种自适应工装，用于保持一待加工工件，以及包括一位姿检测系统，所述位姿检测系统用于检测所述待加工工件上待加工区域的位姿，所述自适应工装的控制装置用于根据所述位姿测量系统的反馈数据，控制所述自适应工装调整待加工工件的位姿，使其上的待加工区域调整到基准位姿。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：自适应工装能够方便地对待加工工件的位姿进行调节，将待加工工件上的任意一个待加工区域调整到理想位姿，从而使得数控机床能够方便地对每个待加工区域进行加工，保证加工精度，不受数控机床自由度的限制和/或批量工件尺寸误差的影响。附图说明图1为安装有本专利技术的自适应工装的智能加工中心的结构示意图；图2为根据本专利技术的自适应工装保持一待加工工件的工作状态立体示意图；图3为根据本专利技术的自适应工装保持一待加工工件的工作状态主视示意图；图4为图3中剖面I的放大图；图5为图3中剖面IV的放大图；图6为图3中剖面II的放大图。具体实施例为了更好地解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施例，对本专利技术作详细描述。本专利技术的自适应工装适用于大型工件的装夹，特别是诸如货车转向架的摇枕和侧架等尺寸大、重量大的铸钢件。如图1所示，智能加工中心包括立式数控机床3(在其他实施例中也可以是其他类型的机床)、位姿测量系统4和本专利技术的自适应工装5，其中所述自适应工装5用来保持待加工工件W。当任意一个待加工工件W保持在自适应工装5上时，位姿测量系统4首先工作，检测待加工工件W上任意一个待加工区域的位姿数据，并与标准加工数据进行比对。标准加工数据包括理想尺寸工件上每个待加工区域在数控机床坐标系下的位置和姿态。自适应工装5包括一个控制装置，其根据位姿测量系统4的反馈数据调整待加工工件W的位姿，使待加工工件调整到基准位姿。当自适应工装5调整工件位姿时，能够依次将每个待加工区域的位置和姿态调整到与理论模型上对应待加工区域的位置和姿态一致。这样，数控机床3即可按照标准加工数据对待加工区域进行加工，实现加工的智能化，满足大误差批量工件的自动化加工。下面借助于图2和图3对自适应工装5的结构进行描述。图2所示的待加工工件W为货车转向架摇枕的铸坯，包括例如13个凸出于工件表面的浇冒口R。这种摇枕铸坯由于体型庞大，受铸造工艺精度限制，同一模具生产出的多个铸坯之间的尺寸差异也相当大，工件各特征部位浇冒口R的尺寸和位置的误差比较大，而且批量工件存在的尺寸和位置的误差各不相同，下文称为带有随机尺寸误差的工件。这一特征带来的问题是，实际工件上待加工区域和数控机床中理论工件数模中对应待加工区域是不匹配的，如果直接调用数控机床中理论工件数模的加工轨迹，必然带来较大的加工误差，这将导致数控机床无法对其上的待加工区域(浇冒口特征)直接批量加工去除。为了能够精确地对针对带有随机尺寸误差的工件上的待加工区域进行加工，本专利技术采用了可调整工件位姿的自适应工装，在数控机床加工之前先针对工件进行位姿调节，以将工件位姿调整到基准位姿。在这种基准位姿下，数控机床能够基于理论工件数模的加工轨迹对待加工区域进行精确加工。并且，通过自适应工装与测量系统的配合，使工件的位姿调整基于测量系统的测量结果进行，实现位姿调整的自动化。下文将结合这种工件描述本专利技术自适应工装的结构和工作方式进行描述。当然，本专利技术的自适应工装所适用的装夹对象并不仅限于此。对于一般工件的加工，例如复杂曲面的加工，如果本身需要多轴自由度机床或加工中心完成，也可以采用更少轴数的机床或加工中心配合本专利技术的自适应工装完成。另外，需要指出的是，大型工件在采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应工装，包括本体及其控制装置，所述本体包括用于可释放地保持工件的工件保持部，其特征在于，所述工件保持部固定设置在一工件安装架上，所述工件安装架可动地设置在一安装底座上，所述安装底座适于固定设置在一数控机床的工作台上，所述工件安装架包括可切换的工件锁紧状态和工件可调状态，在所述工件锁紧状态下，所述工件安装架相对于所述安装底座固定；在所述工件可调状态下，所述工件安装架相对于所述安装底座运动以调整工件的位姿；所述控制装置用于控制所述工件安装架的状态切换以及控制所述工件安装架相对于所述安装底座的运动。

【技术特征摘要】
1.一种自适应工装，包括本体及其控制装置，所述本体包括用于可释放地保持工件的工件保持部，其特征在于，所述工件保持部固定设置在一工件安装架上，所述工件安装架可动地设置在一安装底座上，所述安装底座适于固定设置在一数控机床的工作台上，所述工件安装架包括可切换的工件锁紧状态和工件可调状态，在所述工件锁紧状态下，所述工件安装架相对于所述安装底座固定；在所述工件可调状态下，所述工件安装架相对于所述安装底座运动以调整工件的位姿；所述控制装置用于控制所述工件安装架的状态切换以及控制所述工件安装架相对于所述安装底座的运动。2.根据权利要求1所述的自适应工装，其特征在于，所述工件安装架相对于所述安装底座的运动包括，围绕所述第一方向的旋转运动，以及包括在垂直于所述第一方向的第二方向上的俯仰运动。3.根据权利要求2所述的自适应工装，其特征在于，所述数控机床为立式数控机床，所述第一方向为机床坐标系的X方向；所述第二方向为机床坐标系的Z方向。4.根据权利要求2所述的自适应工装，其特征在于，所述安装底座包括左固定座和右固定座，所述左固定座与所述工件安装架左端接合，所述右固...

【专利技术属性】
技术研发人员：景泽涛，
申请(专利权)人：安徽行者智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34