【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精密零件的加工领域，具体涉及一种基于五轴机床的柔性制造单元及其操作方法。
技术介绍
1、现有五轴机床加工工件时，需要工人将工件搬运至机床工作台上，并进行加工辅助操作，机床加工完成后，工人再进行下料操作。对于多个物料，工人需要进行重复的循环作业，且工人需要关注机床加工状态，等待进行下一个工件的加工流程。此工作模式下，工人劳动强度大，且工人在机内操作时，机床处于等待时间，夜班期间，机床也无法得到有效利用，车间产能低。
2、利用上下料机械手代替工人工作，工人集中将物料搬运至储料仓内，即可投入至其它工作。自动化上下料机械手的应用将工人从单调枯燥的工作中解放出来，减少停机等待时间，提高劳动生产率和加工稳定性，实现加工过程的自动化，目前市面上也已经出现多种自动化方案。其中，自动化生产线方案，其开发周期长、难度大、前期资金投入大，因此应用较少，而单机自动化设备逐年增多。传统的单机自动化单元多采用六轴机器人、scara机器人等，机器人手爪需要根据抓取的物料特殊定制设计，并经过稳定可靠的验证，才能投入使用。若物料更换，则手爪需要重新设计以及验证，通用性差，耗时长。结合五轴机床的加工情况，工件精度要求高，工件种类多，现有的柔性制造单元无法快速适配，无法满足多样的自动化需求。因此，需要设计一款柔性程度高的柔性制造单元，可与不同型号的五轴机床快速适配，针对于多品种零件，实现自动搬运，降低人员操作强度，实现夜班连续生产，提高生产效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于五轴机床的柔性制造单元，包括五轴机床1和自动供料系统2；其中，
4、五轴机床1的机床转台上配置零点快换系统，机床一侧安装自动门；
5、自动供料系统2设置在五轴机床1自动门的一侧，自动供料系统2包括桁架机械手21、工件储运系统22、供料系统护罩23、气控箱24、人机交互系统25、清洁系统26以及电控柜27；
6、其中，桁架机械手21支撑于料仓台面一侧；工件储运系统22采用可旋转的环形料盘料仓；人机交互系统25位于自动供料系统2的正面和右侧；清洁系统26采用清洁气枪组件，置于换料门右侧；电控柜27独立外置于料仓后方；
7、桁架机械手21末端配置托盘交换系统214，将工件储运系统22内存储的标准托盘221搬运至五轴机床1转台上，与零点快换系统配合，实现标准托盘221的定位夹紧和松开；工件通过治具锁紧于标准托盘221上；
8、上料时，桁架机械手21搬运标准托盘穿过自动门送入五轴机床1零点快换系统上，零点快换系统夹紧，五轴机床1加工毛坯工件；
9、下料时，零点快换系统松开，桁架机械手21搬运标准托盘穿过自动门放于工件储运系统22的空置料位处。
10、一种基于五轴机床的柔性制造单元的操作方法，包括有以下步骤：
11、步骤1，人工上料：标准托盘221置于环形轨道222上，人工将一定数量的待加工毛坯工件锁紧于标准托盘221上，或者人工将标准托盘221从自动供料系统2内取出，在外置工作台上，实现毛坯工件锁紧于标准托盘221上，再将标准托盘221搬运至环形轨道222上；通过操作侧面人机交互面板252，实现工件储运系统22各个料位的上料；
12、步骤2，机械手上料：人工完成工件储运系统22的上料，关闭自动供料系统2的换料门，将设备置于自动运行模式；五轴机床1发出上料信号，五轴机床1一侧自动门打开；工件储运系统22中链轮旋转，与之配合的链条带动标准托盘221移动，机械手换料位的检测传感器检测到有标准托盘221后，链轮停止转动；机械手换料位处的顶升机构226将标准托盘221顶起；桁架机械手21沿x轴和z轴移动，末端托盘交换系统214到达指定位置，叉取机械手换料位处的被顶升起的标准托盘221，穿过五轴机床1的自动门，将标准托盘221送入五轴机床1内部的零点快换系统上；零点快换系统实现标准托盘221的定位夹紧；桁架机械手21沿x轴、z轴移动，退出五轴机床1，五轴机床1自动门关闭；五轴机床1完成在机测量及补偿任务，开始加工；
13、步骤3，机械手下料：五轴机床1加工完成后，采用在机测量功能对成品进行再次测量，合格后进行下料；五轴机床1自动门打开，机内零点快换系统松开，桁架机械手21进入五轴机床1内部，叉取固定成品的标准托盘221，退出五轴机床1；移动至工件储运系统22中机械手换料位上方，该处顶升机构226升起，支撑末端交换系统214上的标准托盘221，桁架机械手21退出，顶升机构226下降，标准托盘221被放回环形轨道222上；工件储运系统22旋转，桁架机械手21重新叉取固定待加工工件的标准托盘221，按照步骤2进行五轴机床上料；
14、步骤4，人工下料：柔性制造单元按照上述步骤2、3进行循环，直至整个工件储运系统22内部的毛坯工件加工完成；人工将加工完成的成品工件从标准托盘221上取下，完成人工下料。
15、优化的：五轴机床1采用精雕机。
16、优化的：桁架机械手21采用机械手支撑架211作为支撑架体，机械手支撑架上安装机械手x轴212、机械手z轴213以及托盘交换系统214，其中，机械手z轴213置于机械手x轴212下方，托盘交换系统214安装在机械手z轴213底部。
17、优化的：托盘交换系统214采用料叉结构，料叉内侧安装2个对称的圆柱销，与标准托盘221两侧凹槽配合，从而实现标准托盘221的抓取定位。
18、优化的：工件储运系统22主体为料仓支撑架224连接调整垫铁225支撑于地面上，料仓支撑架224上方安装环形料盘223，环形轨道222铺设于环形料盘223表面，环形轨道222上方放置一定数量的标准托盘221，环形轨道222对标准托盘221起支撑和导向作用；旋转驱动组件采用伺服电机驱动链轮转动，带动链条移动，从而实现链条上连接的标准托盘221的移动。
19、优化的：工件储运系统22包含人工换料位和机械手换料位，两处换料位均通过顶升机构226实现标准托盘221的定位。
20、优化的：供料系统护罩23包括上护罩231、下护罩232，且均采用分体组装设计，便于加工制造、安装维护。
21、优化的：人机交互系统25包括正面操作面板251和人工换料位处的侧面操作面板252，且均配备急停按钮，两处操作面板应用于不同模式下的指令操作、状态监控以及信息流转。
22、本专利技术具有如下的有益效果：
23、工件储运系统可容纳一定数量的毛坯工件，人工只需一次集中上料，桁架机械手自动将毛坯工件搬运至机床内以及将成品物料从机床内取出，人工操作时间更集中，减少人员配置，且在夜班，也能实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，包括五轴机床（1）和自动供料系统（2）；其中，
2.根据权利要求1所述的基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，所述五轴机床（1）采用精雕机。
3.根据权利要求1所述的基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，所述桁架机械手（21）采用机械手支撑架（211）作为支撑架体，机械手支撑架上安装机械手X轴（212）、机械手Z轴（213）以及托盘交换系统（214），其中，机械手Z轴（213）置于机械手X轴（212）下方，托盘交换系统（214）安装在机械手Z轴（213）底部。
4.根据权利要求3所述的基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，所述托盘交换系统（214）采用料叉结构，料叉内侧安装（2）个对称的圆柱销，与标准托盘（221）两侧凹槽配合，从而实现标准托盘（221）的抓取定位。
5.根据权利要求1所述的基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，所述工件储运系统（22）主体为料仓支撑架（224）连接调整垫铁（225）支撑于地面上，料仓支撑架（224）上方安装环形料盘（223），环形轨道（222）
6.根据权利要求5所述的基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，所述工件储运系统（22）包含人工换料位和机械手换料位，两处换料位均通过顶升机构（226）实现标准托盘（221）的定位。
7.根据权利要求1所述的基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，所述供料系统护罩（23）包括上护罩（231）、下护罩（232），且均采用分体组装设计，便于加工制造、安装维护。
8.根据权利要求1所述的基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，所述人机交互系统（25）包括正面操作面板（251）和人工换料位处的侧面操作面板（252），且均配备急停按钮，两处操作面板应用于不同模式下的指令操作、状态监控以及信息流转。
9.一种基于五轴机床的柔性制造单元的操作方法，其特征在于，包括有以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，包括五轴机床（1）和自动供料系统（2）；其中，
2.根据权利要求1所述的基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，所述五轴机床（1）采用精雕机。
3.根据权利要求1所述的基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，所述桁架机械手（21）采用机械手支撑架（211）作为支撑架体，机械手支撑架上安装机械手x轴（212）、机械手z轴（213）以及托盘交换系统（214），其中，机械手z轴（213）置于机械手x轴（212）下方，托盘交换系统（214）安装在机械手z轴（213）底部。
4.根据权利要求3所述的基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，所述托盘交换系统（214）采用料叉结构，料叉内侧安装（2）个对称的圆柱销，与标准托盘（221）两侧凹槽配合，从而实现标准托盘（221）的抓取定位。
5.根据权利要求1所述的基于五轴机床的柔性制造单元，其特征在于，所述工件储运系统（22）主体为料仓支撑架（224）连接调整垫铁（225）支撑于地面上，料仓支撑架（224）上方安装环形料盘（223），环...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘进奇，亢亚巍，赵香，高创，
申请(专利权)人：西安精雕精密机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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