集成加工中心制造技术

一种集成加工中心，具有自动卡盘交换系统，其铅垂向下，有Ｃ轴控制，装有卡盘抓取和驱动机构的工件主轴，能从传送带上直接拾取毛坯，或通过一个卡盘交换从传送带上抓取预装有工件的卡盘进行加工。工具框架及其间的可回转多轴箱上装有车刨、钻铣、直齿滚插、伞齿刨铣、磨削、激光加工、电加工、线切割、工件测量、刀库、工具库等工作装置的部分或全部，可以在一次上下料中自动完成一个复杂机械零件两端的全部或部分加工。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种金属切削机床，尤其是一种可在一次上下料的过程中完成一个复杂工件的大部或全部加工的加工中心。专利DE-PS3416660介绍了如下的车床铅垂向下的工作主轴，驱动电机安装在主轴箱上，工作卡盘位于工作主轴下端，刀盘位于工作主轴下方，主轴箱可沿铅垂Z轴和水平X轴平移。平移行程的一端相应于车削加工的进给量，另一端一动至水平上料站，工件装卸采用拾取式。其优点是自动上料十分简单，其X，Y，Z导轨均高于并远离加工区，导轨的防护很容易。德国EMAG公司专利CN1080230A介绍的部件组合式加工中心采用了上述的铅垂向下的工作主轴，及拾取式装卸工件的方法。按其从属权利要求12，25，26的一个实施例，在机架的两壁之间安装了一个可回转的轴，其上装有一个安装固定刀具的转塔，和一个安装旋转刀具的转塔，第二个转塔上还装有一个第二主轴，床头箱除Z轴和X轴外，还能沿Y轴水平移动，这样，该加工中心在一次装夹中除能完成车削加工外，还可对工件进行5自由度的钻铣加工。利用第二主轴，还可进行工件第二端的加工。该实施例的缺点是1，因一种动力卡盘只能夹取一定范围的工件毛坯，工件主轴不能自动更换卡盘意味着该加工中心只能对较小范围的工件毛坯自动加工。由于卡盘朝下，也不便于对难于自动装夹的工件实行人工辅助装夹。2，装在回转轴上的第二主轴和卡盘，虽然能自动夹取某些形状的已加工一端的工件进行第二端的加工，但工件第二端的加工无法利用转塔上的刀具，而必须靠工件主轴卡盘中心的装刀机构从传送带上夹取刀具来进行加工，即必须配置两套不同的刀具系统。使用装在卡盘中心的刀具进行加工时必须当心大直径的卡盘与工件或别的刀具相碰。第二主轴不能自动更换卡盘也使一些工件无法自动进行第二端的加工。3，旋转刀具呈幅射状装在转塔上，如两刀之间的夹角小于60度，则由于相邻力具会发生干涉，不能以对工件轴线垂直或接近垂直的角度进行加工。如要避免这种情形，除非大幅度增大转塔直径，或减小工件的最大尺寸。另外，用转塔上的同一刀具进行平行于工件轴线的加工和垂直于工件轴线的加工，床头箱必须具有很大的伸出量，该伸出量约等于转塔上最长的刀具的回转半径加上工件的长度。对于最大尺寸200×270mm的工件，床头箱的悬伸量将大于800mm。如此大的悬伸量将严重影响工件主轴的刚性。4，只能进行车削和钻铣加工，进一步的加工，如齿轮加工，花键和花键孔加工，淬火，磨削等只能靠机械手和搬运装置依次运到第二，第三台加工中心上去完成。对某些要求较高定位精度的工件或难于装夹的工件，还必须设计制造专用的心轴或夹具才能在第二，第三台加工中心上装夹。中国专利申请95100745.7提出了一种与转塔式换刀或刀库＋机械手式换刀不同的换刀和变换加工类型的机制，即用一个相对工件主轴在X、Y、Z三个方向受控移动的工具框架，其边框上沿X或Y方向安装多把固定刀具、旋转刀具和其它加工装置，如磨削装置，切齿装置，淬火装置等，利用工具框架相对工件主轴箱在X方向或Y方向移动来实现自动换刀和更换加工类型。从而实现工件在一次装夹中完成多种类型加工。用专利申请95100746.7所述的工具框架来改进专利技术CN 10800230A的刀具系统，可克服其换刀系统的缺点，并增强该加工中心的工艺能力，使一次上料完成全部加工成为可能。本专利技术的目的是把上述三种专利技术的优点结合起来，克服彼此的缺点，从而提供一种集成加工中心，它具有铅垂的主轴，能自动从传送带上拾取工件毛坯或爪取予先装夹有复杂工件的卡盘进行加工，不用第二主轴而能进行工件第二端的加工。它的工具框架上除安装有足够的内外圆车刀，刨刀，插刀外，也可安装足够多的铣，镗，钻，铰，功等旋转刀具，所有刀具都能以任意角度对主轴上的工件进行5维的加工，还可安装插齿，拉削，锥齿轮切齿，珩磨剃齿，淬火，精磨等加工装置和自动测量机构，以保证能在一次上下料中完成一个典型机械另件的全部加工测量过程。本专利技术实现目的的关键手段是(A)增设一个卡盘自动交换系统，它由装在工件主轴内部的一个卡盘自动抓取及驱动机构，有统一接口的动力和非动力卡盘，和一个传送带构成。这样工件主轴利用卡盘自动爪取及驱动机构能自动爪取卡盘，把卡盘拉紧在主轴端部的定位面上，并能驱动卡盘直接拾取传送带上的工件。定位面可以是传统的组合回转面加切向定位键(或销)，也可以是分别装在主轴端面和卡盘后面的鼠齿盘，后者使卡盘的安装有高的定位精度和刚性。抓取机构可采用类似NC机床主轴抓刀机构的构造，但反其意而用之，即以卡盘上凹的抓取孔和主轴上凸出的抓取元件接口，这样卡盘可以平稳放置在传送带或运料车上，也便于人工装夹。抓取机构也可采用类似照相机镜头卡口的构造，即用外端带有卡口的拉紧套来抓取制有卡口的卡盘后接盘。抓取时，工件主轴先要使拉紧套卡口对准卡盘后接盘卡口插入，再转一定角度把卡盘抓住，最后拉紧套拉紧卡盘。拉紧的动力可取自一个经减速器由马达驱动的螺纹机构，或取自一个液压缸，或一组由液压缸预压缩的碟型压缩弹簧。为供应卡盘夹取工件的动力，工件主轴端部设置有动力接口，动力接口可以是工件主轴中心的一个机械驱动轴，或是电源接头，或是自封液压接头，或是气源接头。还可设置一个电信号接口，用于从装在工件主轴端部的卡盘或其它装置上获取夹紧力或卡爪位置或其它反馈信号。不同的卡盘具有相同的定位面，抓取接口和动力接口。爪式自定心卡盘夹取工件的动力可以直接地，或经减速机构取自机械动力接口，或取自卡盘内装的电机，或气动马达，或液压马达。弹簧胀套式，弹簧夹头式或液形塑料式动力卡盘夹取工件的动力可取自一组压缩的碟形弹簧。放松工件的动力可取自油缸，或气缸，或主轴中心的一个顶杆。卡盘上可以设置电信号接口以便反馈夹紧力或卡爪位置信息。工件主轴利用不同的卡盘可从传送带上直接拾取不同类型的工件毛坯。利用装在传送带上部或侧面的卡盘交换手，还可以把传送带上预先装夹有工件的卡盘送交工件主轴抓取进行加工。空的或装夹有工件的卡盘定位面朝下放在传送带的托盘上，它们被卡盘交换手从传送带上夹取，并翻转180度，就可由工件主轴爪取。为了进行工件第二端的加工，主轴先把已完成一端的工件卸到被卡盘交换手夹取的第二卡盘上，让其夹紧，再把第一卡盘脱卸，等卡盘交换手把第二卡盘翻转180度再爪取第二卡盘，进行工件第二端的加工。加工好的工件也卸到传送带上运出。如已加工完一端的工件用第二卡盘自动夹紧有困难，可以把该工件卸到传送带上送到机床外部，由工人辅助装夹到第二卡盘上，再由传送带送入，并经卡盘交换手交由主轴抓取进行加工。(B)固定或旋转刀具的安装不采用转塔形式，而采用专利申请95100742.7所介绍的工具框架的形式。按照工具框架的定义，专利CN10800230A所述加工中心的左右机架相当于沿X-Z平面延展了的左右框边，机架联结构件和传送带相当于固定框边，不同之处在于A.工具框架上装有包括固定刀具和旋转刀具的多种切削、加工、工作装置。B.在工具框架上固定刀具和旋转刀具平行安装并沿Y或X轴线方向排列。以这种形式布置刀具，可保证工件尺寸一定时，工具框架上能安装足够多的固定和旋转刀具，而加工时相邻刀具不会发生干涉。由于旋转刀具主轴相互平行，工具框架内部的传动机构较为简单。工件尺寸较大时，工具框架的可回转多轴箱宜采用四棱柱形，旋转刀具主轴在每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床或加工中心由带有工件主轴的主轴箱，可控制相对主轴箱的直线移动的装有工作装置的工具框架组成，其特征在于：一个卡盘自动交换系统，该系统由装在工件主轴中的卡盘自动爪取及驱动机构，接口统一的动力或无动力卡盘，以及卡盘存储及递送机构所构成。２．按权利要求１所述之机床或加工中心，其特征在于：所述工件主轴的卡盘自动爪取及驱动机构由卡盘抓取机构，定位机构，拉紧机构和卡盘驱动接口所构成。所述卡盘爪取机构为下列之一：Ａ．由拉紧套（１３），与拉紧套轴向联接，并且排成一圈，可伸入卡盘后孔内凹槽的爪取元件（０５），和一个相对主轴固定的带有锥面的变径套（１５）所构成，Ｂ．外端带有内（外）卡口（４９）的拉紧套（４５），其卡口与卡盘后部的外（内）卡口松动吻合，所述定位机构是下列之一：Ａ．鼠齿盘（３５），Ｂ．组合回转面（０３）＋切向定位元件（０４），所述拉紧机构是下列之一：Ａ．与拉紧套（１３）上的螺纹啮合的一个螺纹套（１２）或（３４），它直接地，或经减速器，由驱动轴（０６），或由内装的电机，或气动马达，或液压马达驱动，Ｂ．向内压紧拉紧套（４５）的预压紧的碟形弹簧组（４６），及把拉紧套向外推出放松的液压或气压缸。所述卡盘驱动接口是下述之一：Ａ．由动力（１４４）驱动旋转的驱动轴（０６），Ｂ．电气接头（１９），Ｃ．通向油压源的自封液压接头（５０），Ｄ．通向气压源的气压接头，Ｅ．以上各项的任意组合。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵文远，
申请(专利权)人：邵文远，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]