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部件組合式加工中心的制作方法

文檔序號:3034584閱讀:387來源:國知局
專利名稱:部件組合式加工中心的制作方法
這一發(fā)明涉及一部件組合式加工中心,該中心配置有一個機架,機架導(dǎo)軌上安裝有一個十字滑板,其上裝有多軸可調(diào)電機驅(qū)動主軸,同時配有切屑與冷卻液收集裝置,機架通過一外罩遮蓋起來。
該類型加工中心在DE-OS4012690中予以介紹,這一加工中心的組成為支承工件工作臺床身,床身縱向滑板,可在滑板上橫向移動的立架,可沿立架鉛垂向移動的加工頭,配有換刀器的刀庫,床身為向后傾斜式,工件工作臺設(shè)置在床身正面,傾斜式床身鉛垂正面設(shè)有支撐,以固定工作臺懸臂,至少還設(shè)有一個排屑井,立架由兩個通過至少一個堅固的橫梁相互固定的高剛度立柱組成,立柱內(nèi)設(shè)有多條鉛垂向?qū)к墸庸ゎ^兩側(cè)沿導(dǎo)軌滑動,立架上可選擇地安裝各種加工頭,其正面安裝有一個隨行式擋板,使切屑沿擋板滑入排屑井,擋板呈百葉窗式,下端與床身固定,加工頭可在其上端側(cè)向移動。各種刀具臺通過懸臂安裝在床身上,刀具庫與換刀裝置固定在立架旁邊,可推動傾斜式滑板靠近換刀位置。
DE-OS3824602為一種切削加工機庫,可加工立方形和旋轉(zhuǎn)對稱類工件,針對不同的加工方法,如鉆孔,銑削和車削,以模塊方式組合安裝在機架上,就是說單一的加工組合和加工部件可以取消或加裝。
一個車削動力頭是由一個定位軸和工件夾緊裝置組合而成,它可將工件傳送到各加工單元所要求的位置。
工件夾緊裝置和加工單元是為工件的五面加工而設(shè)計,它們相互配置在一起。
車削動力頭裝配有一個自動或手動夾緊裝置,動力頭中一條主軸亦可作為某些加工的進給,如銑削與鉆孔,也可用于某些高速切削加工,一個加工單元可具有兩套刀具系統(tǒng),這樣的加工單元其第一個刀具系統(tǒng)有在X-,Y-和Z-方向的可調(diào)整性,旋轉(zhuǎn)工作軸可安裝鉆孔和銑削類刀具;其第二個刀具系統(tǒng)為多角轉(zhuǎn)塔,常為12或16角轉(zhuǎn)塔,其上可安裝固定式或可調(diào)式刀具。另外第二個主軸可作為第一主軸的反軸,安裝在自動或可編程換刀加工中心。此外還具有刀具破裂控制和集中排屑裝置。
按照DE-PS3416660有如下的車床鉛垂向工作主軸,驅(qū)動電機安裝在主軸箱上,工件卡盤位于工作主軸下端,刀盤位于工作主軸下方,主軸箱可沿鉛垂和水平方向平移。平移的行程一方面相應(yīng)于車削加工的進給量,另一方面作為刀盤運動,行進至側(cè)面的水平工件上料站。工件裝卸采用拾取式。
DE-PS2739087說明了這樣一種加工機床,其組成為一個可在床身上轉(zhuǎn)動,分度,且可縱向移動的工件工作臺,一個橫向穿過床身支承在立架上的橫梁,有一滑板可在橫梁上移動,滑板上安裝有可沿垂直方向移動的刀盤,刀盤的底部裝有一個可繞水平軸擺動,能在各種擺角制動,安裝在刀具軸上的刀具夾。借助夾緊裝置在刀具軸上安裝旋轉(zhuǎn)式刀具。電機與傳動鏈組成旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置,可有選擇性將固定式車削刀具安裝在刀盤下端。刀具庫和自動換刀裝置,在刀盤下端可利用夾緊裝置安裝一個寬式固定刀具保持器,擺動式刀具保持器安裝在刀盤旁邊,緊挨著固定式刀具保持器,在平行于擺頭位置自動制動,旋轉(zhuǎn)式刀具能通過固定式刀具更換裝置進行更換??赏瑫r在固定式和擺動式刀架上采取固定式刀具,兩個夾緊裝置自動同步運動。
依照加工任務(wù),本發(fā)明加工中心應(yīng)能組裝成簡單的,或者復(fù)雜的加工機床,也應(yīng)能聯(lián)接成同步自動線或柔性制造系統(tǒng),且要求結(jié)構(gòu)簡單,造價低。
部件組合式加工中心具有一個機架,機架上安裝有導(dǎo)向裝置和十字滑板,其上配備有一個多軸可調(diào)電機驅(qū)動主軸。機架還配置有切屑與冷卻液收集裝置,以及一個工作空間保護罩。保護罩上安裝有控制和能源供應(yīng)元件,作為一個部件套在機架上成為一個外箱。機架上,導(dǎo)軌之間設(shè)有空口,以便排除切屑與冷卻液。導(dǎo)軌托住十字滑板,其上裝有電機軸。電機軸上的主軸以拾取方式工作。機架上為上料與傳送單元還設(shè)置了空口,并配有一個集成于機床控制系統(tǒng)的測頭,用于檢驗加工后工件,以及一個固定在十字滑板上的保護罩,電機軸垂直穿過保護罩,穿孔處設(shè)有密封裝置。
加工中心可由若干部件以模塊形式組合裝配起來,立式主軸箱可為單軸式,以至五軸式,主軸箱即可作為刀具床頭箱,可還作為工件床頭箱。
這樣的加工中心可對對稱或不對稱,圓柱形或立方形工件進行鉆孔,車削,銑削,測量,硬化和焊接加工,特別適合軸套類工件加工。
該加工中心的一個較為突出的優(yōu)點為主要部件用較低費用預(yù)制,然后更為經(jīng)濟地組裝成所需的加工機床,這種模塊化的組裝方式大幅度降低了制造費用,比如說,按這種組裝方式,可組裝成數(shù)控車床,數(shù)控加工中心,數(shù)控加工單元等其它組合系統(tǒng),而使產(chǎn)品的制造費用遠遠低于一般的系統(tǒng),比如說加工制造費用僅為現(xiàn)在費用的一半。
驅(qū)動裝置與其主軸合成一體,即所謂電機軸,因主軸與驅(qū)動裝置同心式安裝,使整個結(jié)構(gòu)更為緊湊。驅(qū)動采用大功率頻率調(diào)節(jié),無需維護的旋轉(zhuǎn)電機。主軸的高剛度由高精度支承予以保證。這里一個較突出的優(yōu)點為主軸前端支承采用徑向止推滾珠軸承,后端支承為滾柱軸承。軸承均采用耐用油脂潤滑。主軸箱內(nèi)溫度分布均勻,加之冷卻系統(tǒng),保證有恒定的加工精度,也可采用靜壓支承軸承結(jié)構(gòu)。
刀具裝卸臺可安裝在加工機床正面(操作面),也可簡單地裝入加工中心。
可直接通過拾取式滑板更換刀具和/或工件,這可通過滑板在裝卸載位置直接抓取或放置進行。放置位置可直接在工作空間內(nèi),或者在中間存放位置,除此外可在測量區(qū)內(nèi)。
隔壁與隔門將各空間,如工作空間,裝卸載區(qū),測量區(qū)和刀具庫,相互分隔開,作為各空間的封閉保護措施??蓪⒁粋€自動刀具更換裝置安裝進加工中心,它主要用于更換磨損了的刀具和裝換某些設(shè)備,在加工過程中更換裝置不發(fā)生作用。
若按此發(fā)明組裝成一個拾取式自動車削頭,則即可完成切削加工,還可快速更換工件和刀具,這只再需要一個簡單的工件傳送帶,安裝在裝卸載處,通過十字滑板(拾取式主軸)進行編程,則刀具參數(shù)也可用來為工件的裝拆過程服務(wù)。在主軸上裝拆工件,進行切削加工,以及測量工件均由拾取式主軸完成。
將裝卸臺,工作空間和測量區(qū)嚴格地分隔開,避免了裝卸工件和測量工件時工件上附著切屑的問題,懸掛式放置工件可更好地解決這一問題。
可將刀具與工件的測量程序編制入該加工機床的計算機數(shù)控程序內(nèi),這樣可以在直接更換刀具后,對刀具和工件進行測量,比如說可在加工過程中,對每第十個或每第二十個工件進行測量。
刀具更換簡單而快速,可通過十字滑板移出工作空間來進行,這時設(shè)置在裝卸載區(qū)與工作空間的門完全打開。
反應(yīng)樹脂混凝土機架具有良好的熱穩(wěn)定性和阻尼特性,相對灰鑄鐵機架,阻尼特性改善6~8倍。機架具有很高的扭轉(zhuǎn)剛度,可不需通常所要求的機床地基,加工中心放置在一般地基上即可,兩條X-向?qū)к壷g跨度大,提高了機架的放置精度,導(dǎo)軌位于加工空間外,不需要保護罩。
帶十字滑板的主軸箱為兩軸式,比如X和Y軸。更換工件和刀具和行進至測頭所需的輔助時間短,這通過短行程和快速行進予以實現(xiàn)。
十字滑板驅(qū)動優(yōu)先選用了反應(yīng)靈敏,頻率調(diào)節(jié),無需維護的旋轉(zhuǎn)電機,電機通過高精度滾珠螺桿驅(qū)動滑板。X,Y和Z軸向安裝有盒式測量系統(tǒng),導(dǎo)向和測量系統(tǒng)位于工作空間外。
滑板導(dǎo)向系統(tǒng)采用高精度偏壓線狀滾柱導(dǎo)軌,摩擦系數(shù)遠小于通常的滑動式導(dǎo)軌,這樣的導(dǎo)向系統(tǒng)可保證計算機數(shù)字控制車床,加工中心或加工單元,使其具有極高的旋轉(zhuǎn)精度和良好的動態(tài)特性。
主軸十字滑板上配置有各個方向的懸掛式動力輸入管線,且結(jié)構(gòu)簡單,無需維護,位于切屑區(qū)外,簡化了部件組合。
工作空間被機架的兩個側(cè)壁,兩個門和一個與主軸箱隨行的隔板完全與裝卸載區(qū)和測量區(qū)分離開,防止了切屑與冷卻液的濺入。
在控制元件和能源箱之間,比如說計算機數(shù)控車床,設(shè)有一鋁制薄片保護簾,將加工機床正面遮蓋住,鋁制薄片上帶有窗孔與間隙,通過它們可觀察加工情況。從側(cè)壁上的封蓋和自動車床上方很容易達到加工頭的上面。
冷卻裝置控制加工機床的熱平衡,比如說按本說明裝配的計算機數(shù)控車床,使主軸支承部件和驅(qū)動部分保持在恒定溫度。
如果以模塊方式組裝成一個自動車削機,則當需要對工件進行測量時,拾取式主軸帶著要測量的工件離開工作空間,而向轉(zhuǎn)塔后面移動,測頭與工作空間之間的門將開啟,這時比如說,就可用固定式測頭進行測量操作。
刀具的測量比如說可通過安裝在主軸箱上的測頭。其過程為更換刀具后,測頭移出保護罩,移向新?lián)Q上的刀具,進行測量操作,測量值直接輸入進控制系統(tǒng),進行換算與調(diào)整,以保證這以后加工的工件,精度保持在預(yù)定的范圍內(nèi)。
可將一個排屑裝置安裝在機架下面,使切屑從前后左右中某一方向排出加工中心。
除排屑裝置外,也可采用切屑收集槽或切屑運輸車,從左邊或者右邊或前邊推入機架。
安裝有排霧裝置,將冷卻液煙霧排放出工作空間。
按此發(fā)明,特別適合于組裝成加工軸套類工件的車床,軸套類工件常指車削件,不需輔助夾具,可直接裝夾在卡盤上進行切削加工。
帶上料與傳送站的上料傳送帶很容易組裝入機床,不需改裝機件。拾取式主軸可將已加工好的工件在此放置。此時傳送帶繼續(xù)按節(jié)拍行進,主軸可在帶上拾取下一個未加工工件。傳送帶可為帶棱形體的鏈帶。棱形體之間的距離,也就是容量大小,視加工的卡盤直徑而定(大卡盤直徑=大棱形體間距)。一般容量大約在25個工件左右。工件先定位后讓拾取式主軸抓取。不同工件的高度可由部分NC程序定義。工件能順利進入傳送帶的位置完全由一個帶上的壓入裝置來掌握。
可在組合部件,亦即加工中心安裝一個轉(zhuǎn)換器,將工件從一條傳送帶轉(zhuǎn)換到另一條傳送帶上。
更進一步,可將轉(zhuǎn)換器連同翻轉(zhuǎn)裝置安裝在加工中心中,對半面已加工好的工件,同時進行翻轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)換。
因為機架將工作空間包圍起來,使整個加工中心結(jié)構(gòu)顯得更為緊湊,而且這樣的話,機架可以承擔更多的功能,如支承所組裝成的加工機床,比如說一臺車床,這時可不需要在車間里設(shè)置機床地基,承受床頭箱連同十字滑板與電機軸,支承上料運輸裝置,隔離和遮蓋工作空間。
在權(quán)利要求2中已說明了一種可優(yōu)先選用的結(jié)構(gòu)形式。
按權(quán)利要求3的結(jié)構(gòu)形式,機架將工作空間至少從三面遮蓋起來,即兩相對側(cè)面,背面和底面。使加工中心結(jié)構(gòu)形式為封閉盒式結(jié)構(gòu),這樣能在很大程度上抑制聲波和氣味的擴散。
按權(quán)利要求4,機架由反應(yīng)樹脂混凝土澆注而成這種材料具有良好的熱穩(wěn)定性和阻尼特性。
按權(quán)利要求5,6和7,這一發(fā)明在結(jié)構(gòu)形式上的另一特點為機架在垂直于其縱向橫截面內(nèi)呈L-,H-或者U-型。
這種結(jié)構(gòu)形式可按權(quán)利要求9予以實現(xiàn),即在機架下面設(shè)置底座。這樣可很方便地使用叉車搬運和放置機架。底座為可卸式,使機架也能進入較低的車間廠房。還可以從機架的任意一個測面插入一個排屑裝置或者切屑運輸車。
H-型或U-型機架為安裝在其上的部件提供了一個穩(wěn)定的支承。十字滑板的導(dǎo)軌鋪設(shè)在側(cè)壁上面。導(dǎo)軌之間,H或U型上面設(shè)有刀具系統(tǒng)與測頭的安裝基礎(chǔ)。
空口,主要在切屑與冷卻液區(qū)域,由一塊型板予以保護,型板澆注在機架上,型板對切屑與冷卻液濺散區(qū)的機架起到一定的保護作用,其它的空口是為上料傳送帶的循環(huán)運動而設(shè)置的。
H-或U-型機架使十字滑板的導(dǎo)軌越過加工位置向前延伸,這樣為多功能的滑板提供了穩(wěn)定的基座,機罩為堅固的板材,固定在十字滑板下面,將工作空間上面遮蓋住。
如果機架在垂直于其縱向的橫截面上呈U形,則U型的立柱分布在鉛垂面,且相互平行排列,而連接立柱的隔板水平布置,即平行于地基。
到目前為止的車床,均是采用水平,傾斜或垂直式導(dǎo)軌,而導(dǎo)軌均由伸縮式保護罩保護,這種保護罩易受干擾而出故障,使切屑濺落在導(dǎo)軌上,這就需要相當?shù)馁M用用于封閉裝置與強制性排屑裝置,而且整個機床所占空間增大。
在權(quán)利要求8中說明這一發(fā)明的一個結(jié)構(gòu)形式,H-或U-型機架上端面鋪設(shè)有相互平行的導(dǎo)軌。床頭箱和十字滑板可在導(dǎo)軌上移動。比如說,十字滑板可在水平面上沿X-向移動,在十字滑板的端面安裝了兩條相互平行的導(dǎo)向裝置,即導(dǎo)軌,主軸單元可在其上作鉛垂向移動。這時主軸單元位于機架內(nèi)兩個側(cè)壁之間,如果機架呈H-型或U-型,則主軸單元的縱軸位于機架的鉛垂隔板,即側(cè)壁之間,這也使整個加工中心結(jié)構(gòu)更為緊湊。
這一加工中心的功能源箱為輕型板材結(jié)構(gòu),可先進行組裝,然后放置在主機上,主機由機架,電機軸,十字滑板和刀具系統(tǒng)組成。能源箱僅需少量螺栓固定,其內(nèi)設(shè)有裝配完善的開關(guān)柜,開關(guān)柜上裝有引出式接頭。電纜鋪設(shè)在引導(dǎo)板上或懸掛著,它與運動著的使用部件用插頭連接。
主軸和開關(guān)柜的冷卻裝置安裝在開關(guān)柜上,液壓與氣動裝置在開關(guān)柜下面。
水管,液壓和氣動管線如同電纜一樣,安裝在搖臺上或懸吊著,引至使用處。能源箱類似于汽車的車身,安裝在主機上,各部件接通后,整個加工中心就可以工作了。
這樣的結(jié)構(gòu)形式,其優(yōu)點為節(jié)省安裝時間,造價低而且材料消耗少。
現(xiàn)在所見車床,經(jīng)常是將動力裝置,如開關(guān)柜,液壓裝置,冷卻裝置和氣動源安裝在機架上,或者豎立著相互之間電纜溝連接起來,搬運時需要拆裝,使用時再組裝起來,造成很大的費用開支。
權(quán)利要求11-21說明了這一發(fā)明在結(jié)構(gòu)上的突出特性。
權(quán)利要求13主要說明了由加工中心組裝成車床的最佳結(jié)構(gòu)形式。
權(quán)利要求22說明了如何組裝成單軸多功能加工系統(tǒng),這一系統(tǒng)帶有一附加定位軸,可對工件進行單軸或多軸鉆孔,使用安裝在單軸十字滑板上的旋轉(zhuǎn)式或非旋轉(zhuǎn)式卡盤,帶緊固鋼塊和固定式或旋轉(zhuǎn)式刀具,多重盤式轉(zhuǎn)塔,轉(zhuǎn)塔上亦可安裝固定式或旋轉(zhuǎn)式刀具。其上加工單元具有以下功能-在上料和傳送帶的裝卸載區(qū),抓取夾緊未加工工件,放置已加工工件;
-適合于同心加工方法,如車削,磨削和鉆孔;以及某些無屑加工,如平整,滾光,精壓;
-通過機架上的測頭測量工件;
-如需要時,可通過上方工作單元的刀具抓取器,從上料和傳送帶上同步運行的刀架上自動更換已磨損刀具;
-新?lián)Q上的刀具通過新?lián)Q在上電機軸上的測頭進行測量,或者通過在上方十字滑板,且能在工作空間定位的測頭進行。
權(quán)利要求23說明了如何組裝成二軸多功能加工系統(tǒng),工件加工采用二軸多功能十字滑板,電機軸,緊固鋼板或多重盤式轉(zhuǎn)塔,固定式刀具。其上加工單元具備的功能為-在上料和傳送帶裝卸載區(qū),抓取夾緊未加工工件,放置已加工工件;
-適合于同心加工方法,如車削,磨削,鉆孔;以及部分無屑加工,如平整,滾光和精壓;
-工件的測量通過機架上的測頭;
-若需要時,可通過上方工作單元的刀具抓取器,從上料和傳送帶上同步運行的刀架上自動更換已磨損刀具;
-新?lián)Q上的刀具通過新?lián)Q在上方電機軸上的測頭進行測量,或者通過在上方十字滑板上,且能在工作空間定位的測頭進行。
在權(quán)利要求24中,說明了如何組裝成一個三軸多功能加工系統(tǒng),工件加工采用二軸多功能十字滑板,C-向動力頭,緊固綱塊或多多重盤式轉(zhuǎn)塔,旋轉(zhuǎn)式或非旋轉(zhuǎn)式刀具,其上加工單元的功能為-在上料和傳送帶的裝卸載區(qū),抓取和夾緊未加工工件,放置已加工工件;
-適合于同心加工方法,如車削,磨削,鉆孔。及部分無屑加工,如平整,滾光和精壓;
-工件測量通過機架上的測頭進行;
-若需要時,可通過上方工作單元的刀具抓取器,從上料和傳送帶上同步運行的刀架上自動更換已磨損刀具;
-新?lián)Q上的刀具通過新?lián)Q在上方電機軸上的測頭進行測量,或者通過在上方十字滑板上,且能在工作空間定位的測頭進行之。
在權(quán)利要求25中說明了如何組裝成一個四軸多功能加工中心,工件加工采用三軸多功能十字滑板,C-向動力頭,橫置式雙轉(zhuǎn)塔或者多重刀架,在雙轉(zhuǎn)塔上安裝有固定式或旋轉(zhuǎn)式刀具,其上加工單元的功能為-在上料和傳送帶的裝卸載區(qū),抓取夾緊未加工工件,放置已加工工件;
-可進行五面加工,適合各類切削加工和部分無屑加工,如平整滾光,精壓和激光焊接;
-工件測量通過安裝在機架上的測頭;
-如需要時,可通過上方工作單元的刀具抓取器,從上料和傳送帶上同步運行的刀架上自動更換已磨損刀具。
在權(quán)利要求26中說明了如何組裝成一個六軸多功能加工系統(tǒng),工件的綜合加工采用二次性裝夾,三軸多功能十字滑板,C-向動力頭,一個下部多功能加工單元,E-擺動軸,F(xiàn)-向動力頭,其上加工單元的功能為-在上料和傳送帶的裝卸載區(qū),抓取夾緊未加工工件,放置已加工工件(卡盤安裝在上加工單元);
-可在各種角度進行五面加工,適合于各種切削和部分無屑加工,如平整,滾光,精壓和激光焊接;
-工件測量通過安裝在機架上的測頭;
-通過固定在上工作單元的刀具抓取器可從下電機軸上卸下刀具,交付給上料傳送帶;刀具安裝過程與此相反;
-利用安裝在上十字滑板,可在工作空間定位的測頭,測量新更換在下工作軸上的刀具;
-可通過上工作單元的刀具抓取器拆下下工作單元夾緊裝置的保護罩,然后交付給刀具傳送帶;亦可進行安裝操作-可在下加工單元的夾緊裝置上,裝夾半加工成的工件;
-可直接從刀具傳送帶上取出保護帽,遮蓋上夾緊裝置,反向操作亦可;
-以直接從刀具傳送帶上取出或放回刀具的方式,在裝卸載區(qū)更換上電機軸的刀具;
-可由機架上的測頭測量新?lián)Q入上電機軸的刀具;
-加工裝夾在下電機軸上的工件未加工表面,適合于各種切削和部分無屑加工;
-可借助安裝在十字滑板上,且能在工作空間定位的測頭,測量裝夾在下電機軸上的工件;
-可以從下加工單元卸下已加工工件,交付到工件傳送帶上。
權(quán)利要求27說明了如何組裝成一個七軸多功能加工系統(tǒng),工件加工采用二次裝夾,四軸多功能十字滑板,帶D-軸;C-向動力頭;一個下部多功能加工單元,繞E-軸擺動,F(xiàn)-向動力頭。其上加工單元的特性為-未加工工件的抓取夾緊,已加工工件的放置,均利用電機軸上的夾緊裝置在裝卸載區(qū)進行(卡盤安裝在上加工單元);
-可在各種角度進行五面加工,適合于各種切削和部分無屑加工,如平整,滾光,精壓和激光焊接;
-工件測量通過安裝在機架上的測頭;
-通過固定在上工作單元的刀具抓取器,可從下電機軸上卸下刀具,交付給上料傳送帶,刀具安裝過程與此相反;
-利用安裝在上十字滑板,可在工作空間定位的測頭,測量新更換在下工作軸上的刀具;
-可通過上工作單元的刀具抓取器拆下下工作單元夾緊裝置的保護罩,然后交付給刀具傳送帶,亦可進行反向的安裝操作;
-可在下加工單元的夾緊裝置上,裝夾半加工成的工件;
-可直接從刀具傳送帶上取出保護帽,遮蓋上夾緊裝置,反向操作亦可;
-以直接從刀具傳送帶上取出或放回刀具的方式,在裝卸載區(qū)更換上電機軸的刀具;
-可由機架上的測頭測量新?lián)Q入上電機軸的刀具;
-加工裝夾在下電機軸上的工件未加工表面,適合于各類切削加工和部分無屑加工;
-可借助安裝在十字滑板上,且能在工作空間定位的測頭,測量裝夾在下電機軸上的工件;
-可從下加工單元卸下已加工工件,交付到工件傳送帶上。
在權(quán)利要求28-33中介紹說明了其它結(jié)構(gòu)形式可在加工中心補充裝備一個組合式工件與刀具夾緊裝置,使用在上加工單元和下加工單元,這樣的夾緊裝置可由一個向心夾緊多爪卡盤,或任意一種刀具對心式特殊卡盤組成。這兩個夾具(刀盤和卡盤)是通過一個拉桿帶動。保護罩保護工件卡爪,不受污染影響,這樣一個卡盤和一個刀架結(jié)合在一起由拉桿操縱。
可以選擇性地使用工件卡盤或者刀座,而不需要重新改裝。夾盤更換和采用特殊刀架,均可使用在多功能加工單元上。
在加工中心上,可另外安裝一個下部加工單元,該加工單元配置有固定式刀具和一個偏心支承工作軸,整個下加工單元由計算機數(shù)控進行擺動,這樣其工作軸可繞E-軸擺動,進行任意擺角的加工。工作軸由內(nèi)裝或外置交流電機驅(qū)動,能無級變速。該工作軸配有一組合式工件刀具夾緊裝置,設(shè)有計算機數(shù)控F-軸。
就目前的技術(shù)現(xiàn)狀,加工單元安裝在各自的或者一共同的滑板上,轉(zhuǎn)塔上裝配有一般的放置式刀具,而這類刀具壽命通常較短。
而由這一發(fā)明,工作軸與多重盤式轉(zhuǎn)塔組合在一條軸上,這種偏心支承工作軸使應(yīng)用附加軸成為可能,這樣附加軸具有較短的Z向行程,具有多種功能,即可作為工件盤,也可作為刀架。
按上述方式,各種工件由一個加工系統(tǒng)完全其所需要的加工是可能的。
其最顯著的優(yōu)越性在于,可直接對原料進行加工,比如對樣機制造,而不需要昂貴的輔助設(shè)備。
仍然可以采用一般的標準刀具和卡盤。
能夠加工旋轉(zhuǎn)對稱和立方形工件。
可使用四爪卡盤,二爪卡盤和特殊夾緊裝置。
使用軟卡爪時,可用卡盤進行調(diào)節(jié),以獲得很高的精度。
依照本發(fā)明,可在加工中心中安裝一個工件和刀具的帶式上料器對工件采用適合于工件形狀的棱形夾持裝置和底板,或夾緊式底板等其它與工件形狀有關(guān)的夾具。
也可在刀具底板上安裝刀具,使其向下或向上豎立。
上料器的傳送帶可為單根,雙根,平行或單一地圍繞加工機床布置,向前或者穿過加工中心。
利用墊層與其上零件(指工件或刀具)的摩擦作用,夾持器可穩(wěn)固地控制零件或底板,使其在制動和停止狀態(tài)時立于所需要的位置。傳送帶在安裝過程中,只需通過簡單地調(diào)整驅(qū)動機構(gòu),就可適應(yīng)不同的零件直徑尺寸。
這樣的一個帶式上料器的優(yōu)點為多用途,易變換調(diào)整,準確定位工件與刀具,可抓取夾緊工件或刀具,如果附加上一個簡單的壓緊裝置,還可達到準確安置定位工件與刀具的目的。
帶有滾子或滑塊的底板通常以橢圓形方式移動。雖然已有各種鏈條和節(jié)拍帶,但仍設(shè)有一個裝置,其傳送棱形體能將一圓形零件在定位停止后,圓心對準移入位置的中心,此外還配備有微調(diào)裝置等相應(yīng)設(shè)備,以達到準確中心定位的目的。
按此發(fā)明的加工中心,能自動更換已磨損刀具,以及在重新裝備時,更換刀具與夾具。
刀具在上料運輸帶的轉(zhuǎn)運底板上裝備好,若需要時,可將底板本身安裝在傳送帶上工件的位置,由棱形體鏈條定心后,再以節(jié)拍方式運動。
多功能十字滑板的刀具抓取器從刀架上取下第一個已磨損刀具,將它放入傳送帶上第一個空閑的刀座。
新?lián)Q上的刀具被安置在剛剛空缺出的刀座位置,第二個已磨損刀具被取下,放置在前面已騰空的底板上。這一過程不斷反復(fù),直到所有已磨損的刀具被更換后為止。被換下的刀具從傳送帶上移開,使傳送帶提供給工件使用。
預(yù)先未調(diào)整好的刀具,同樣可由安裝在上加工單元,可換式或現(xiàn)有的測頭進行測量,刀具尺寸均自動存儲在機床控制系統(tǒng)內(nèi)。
第一次測量刀座位置和碰撞檢驗時,可在原刀具位置安裝上一個定徑銷,然后用測頭進行測量,將測量到刀座位置存儲入控制系統(tǒng)。
這樣一個簡單的刀具更換系統(tǒng),可在出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象后,很容易地進行刀具位置的重新調(diào)整。
按照上面的形式,可見刀具更換方式簡單且自動化,不需造價高的刀具庫和刀具更換器,只需要一個爪鉗。因為刀具放置在工件傳送帶上,所需的空間僅為刀具所占用的。
目前常用的刀具更換裝置和刀具庫造價高,體積大,嚴重影響了機床的使用特性。
按照本發(fā)明,也可將刀架系統(tǒng)集成安裝入加工中心。
可使用緊固鋼塊安裝在機架上,代替原多角盤式轉(zhuǎn)塔位置。單一刀架用于簡單加工,固定式刀具可結(jié)合旋轉(zhuǎn)的上加工單元工件夾緊裝置,進行車削和鉆孔加工,或旋轉(zhuǎn)式刀具進行鉆孔和銑削加工,偏心加工,以及多軸鉆孔。
進一步,可以配置裝有多個刀座的刀具梁,安裝在朝x軸心向或平行于x-軸向。這主要用于二軸或多軸加工系統(tǒng)。固定式刀具可用于車削和鉆孔加工;旋轉(zhuǎn)式刀具用來單軸或多軸鉆孔和銑削加工;固定式與旋轉(zhuǎn)式組合進行車削,鉆孔和銑削加工;有時多個刀具梁平行布置,利用固定式和/或旋轉(zhuǎn)式刀具,用于四軸以上的加工系統(tǒng)。
可使用安裝在機架上的轉(zhuǎn)塔,轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)軸平行于x-軸,形式為多角盤式轉(zhuǎn)塔,帶有各種刀座系統(tǒng)。用旋轉(zhuǎn)伺服電機縮短回轉(zhuǎn)時間。這種轉(zhuǎn)塔用于固定式刀具,可進行車削,鉆孔,滾軋等加工。用于旋轉(zhuǎn)式刀具,可進行車削,鉆孔和銑削等加工。
雙轉(zhuǎn)塔,其回轉(zhuǎn)軸線垂直于x-軸,帶有兩個平行刀架。一個刀架用于固定式刀具進行車削類加工,另一個刀架用于旋轉(zhuǎn)式刀具,進行大功率鉆孔與銑削,或作為多軸鉆孔頭。
在權(quán)利要求34-41中,已說明了其它若干結(jié)構(gòu)形式,這類加工中心的優(yōu)良特性和作用效應(yīng),通過上述權(quán)利要求的特征得以實現(xiàn)。下面將在說明若干結(jié)構(gòu)實施例。
在參照圖上,將該發(fā)明比較概括性地,以實例予以說明

圖1一個依據(jù)此發(fā)明,組裝起來的加工單元;
圖2加工中心主體部分透視圖,打開式;
圖3加工中心主體部分組裝圖,局部剖視;
圖4-17按此發(fā)明組裝的加工單元,表明了不同的加工位置;
圖18按此發(fā)明組裝成的一臺加工機床,部分為剖視,部分為正視圖;
圖19圖20的上視圖,補充有刀具床;
圖20圖19的A向視圖,局部視圖;
圖21圖20的局部視圖,轉(zhuǎn)塔帶有旋轉(zhuǎn)式刀具;
圖22圖4的一種配置形式,電機軸上安裝有小型計算機數(shù)控端面車削頭;
圖23圖22的上視圖;
圖24卡盤,縱向剖視圖;
圖25圖24的端面視圖;
圖26安裝有各類刀具的刀具底板,棱形傳送帶;
圖27由一臺鉆床和兩臺車床,而其部件按此發(fā)明,組裝成的一條多工位自動線;
圖28多臺加工機床組合成的多工位自動線;
圖29作為能源箱的外殼,這也是該發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)形式;
圖30加工中心抓取工件示意圖;
圖31電機軸位于加工位置,加工中心形式為圖30;
圖32測量已加工工件,加工中心形式見圖30和圖31;
圖33測量已加工工件,加工中心形式同圖30和31,測量現(xiàn)在工作空間內(nèi)擺動;
圖34將已加工工件放置在上料傳送帶上。
圖1中,說明了一個按此發(fā)明進行組合,利用小型計算機數(shù)字控制,裝配成的加工單元1,即所謂加工中心。該加工中心的主要部件在圖2和3中詳細說明。這一結(jié)構(gòu)的組成為能源箱2,電機軸3,保護罩4,十字滑板5和機架6。
能源箱2為輕型板殼式結(jié)構(gòu),可預(yù)先組裝,然后用較少的螺栓安裝固定在主機上。能源箱內(nèi)有完全與外絕緣的開關(guān)柜,開關(guān)柜帶有引出式接頭。電纜以及液壓和/或氣動管線鋪設(shè)在引導(dǎo)板8內(nèi),懸掛在吊環(huán)上,使電機軸3和十字滑板5不受干擾地運動。電纜7通過插頭連接到作用部件上,這使迅速接通或切斷連接成為可能。
在開關(guān)柜上部,安裝有主軸和開關(guān)柜的冷卻裝置,開關(guān)柜下面安裝著液壓和氣動裝置(圖上未標出)。供水,液壓和氣動管線(圖上未標出)如同電纜一樣,懸掛在吊環(huán)內(nèi),引向作用部件。
能源箱2,從安裝角度講,如同汽車的車體,安裝在主機上。因此圖1為加工中心的外部形狀,只要安裝好各部件并接通,整個加工中心就可開工啟動了,這種安裝方式,大大節(jié)省了時間,造價低,材料消耗少。
電機軸3由一臺與主軸9同心安裝的電動機10組成,在這里是一個高功率,頻率調(diào)節(jié),無需維護的旋轉(zhuǎn)電機,功率為10/16千瓦,100/40%ED。
電機軸3支撐安裝在一板式承載單元11上,通過加強筋,將承載單元與電機殼作成一體(參照圖2,3)。
承載單元上固定安裝有兩對,相互保持一定距離,尺寸相同的滑頭觸頭14,15,16,17。使承載單元能沿十字滑板導(dǎo)軌1819鉛垂向移動。
參照圖2和3的結(jié)構(gòu)形式,主軸箱由電機主軸3和十字滑板5組成,而且為二軸式。就是說由小型計算機數(shù)據(jù)控制,十字滑板5可在水平面內(nèi)沿X-軸方向移動,而電機主軸可在鉛垂面上沿Z-軸移動。X-軸(水平面內(nèi))行程可為560mm。高速起動和行駛能縮短更換刀具的輔助時間和接近測量規(guī)所需的輔助時間。
電機主軸3范例主軸頭4前軸承直徑75mm轉(zhuǎn)速8000轉(zhuǎn)/分鐘精密軸承保證主軸9的高剛度前軸承為徑向止推滾珠軸承,后軸承為滾柱軸承軸承采用耐用油脂潤滑主軸箱內(nèi)熱平衡3,5,溫度均勻分布和冷卻系統(tǒng)保證了恒定的加工精度。
十字滑板5由啟動迅速,頻率調(diào)節(jié),無需維護的旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動。使十字滑板5通過高精度磨削的滾珠螺桿帶動。X-向裝有盒式長度測量系統(tǒng),Z-向裝有盒式旋轉(zhuǎn)角測量裝置。這兩個引導(dǎo)系統(tǒng)均設(shè)置在工作空間外。進一步詳細的結(jié)構(gòu),下面將予以介紹。
十字滑板5下每邊均配有尺寸相同的滑動觸頭20,21,22和23(參照圖2)滑動觸頭20,21,22,23通過螺栓等連接在十字滑板5上,且可裝拆。
滑動觸頭20,21,22,23安放在兩條相互平行的導(dǎo)軌24和25上。十字滑板導(dǎo)軌和承載體11導(dǎo)軌,其形式均為線式滾柱導(dǎo)軌。其摩擦系數(shù)遠遠小于通常的滑動式導(dǎo)軌。保證整個加工系統(tǒng)具有很高的旋轉(zhuǎn)精度和動態(tài)特性。
電機軸3和十字滑板5均配備有懸掛式動力引線,結(jié)構(gòu)簡單,無需維護,且分布在切屑區(qū)外。
機架6由反應(yīng)樹脂混凝土澆注而成。參照圖3和圖4的結(jié)構(gòu)形式,其縱向剖面圖呈H型,可作為安置在其上部件的穩(wěn)定支承,這些上部部件可為能源箱2,電機軸3,保護罩4和十字滑板5。
在兩側(cè)壁26和27(參照圖2,3),H型機架6的上部,設(shè)有安裝刀具系統(tǒng)和測量規(guī)47的基底。
機架6座落在安裝在其四角的底座上,可借助叉車搬運整個加工中心。底座可拆下,如果需要將加工中心搬送入門較低的車間時,空孔,主要在切屑和冷卻液濺散區(qū),通過型板29保護起來,型板澆注在機架上。
另外兩個空孔30和31,設(shè)置用來循環(huán)上料運輸帶(參照圖1-3上未標出),作為一種選用形式(參照圖19,20)。
導(dǎo)軌24和25相互平行設(shè)置在機架6的側(cè)壁26和27上面。
工作空間34和測量區(qū)35,通過U型立栓構(gòu)成的側(cè)壁26和27,以及面向地基與側(cè)壁26和27構(gòu)成一體的隔板37和后壁38(參照圖2)包圍遮蓋起來。這樣機架6僅僅向上和向前敞開。而向上由十字滑板的保護罩4封閉住,而前面裝卸載區(qū)37設(shè)有一個閉簾。
上料傳輸帶41穿過裝卸載區(qū)39(參照圖1),傳輸帶上可安放工件42,也可安放刀具。
機架6可用來支承刀架與轉(zhuǎn)塔(后面將詳細說明),刀具的耐用度提高,較目前高出30-50%另外在機架6上可安裝一個多功能下部加工單元,或在其側(cè)壁26和27上安裝雙轉(zhuǎn)塔,這樣工作空間利用率高,結(jié)構(gòu)緊湊,而且對可加工的最大工件尺寸無影響。
H型車架使導(dǎo)軌24和25越過加工位置向前延伸。為十字滑板5提供了一個穩(wěn)定的基座。主軸箱由保護罩4遮蓋,保護罩固定在十字滑板上,并將工作空間34上部封閉起來。
型板29保護住位于切屑和冷卻液濺散區(qū)的機架。
工作空間34對著裝卸載區(qū)39的正面,由一個沿鉛垂方向可開關(guān)的門43封閉起來,而其面向測量區(qū)35的正面,同樣由另外一個門44封閉起來。
切屑落入排屑裝置45,從那里由切屑運輸車46(參照圖18)運離加工中心。這種工作空間34幾乎完全被裝卸載區(qū)39和測量區(qū)35封閉起來了。
與圖1-3不同,另外一種結(jié)構(gòu)方式為除X-和Z-軸外,通過十字滑板5上附裝導(dǎo)板111,可構(gòu)成一個Y-軸和/或一個C-軸(參照圖3)。這一布局亦在圖18-20中予以說明。這樣的十字滑板5,在Y-軸間,安置在兩條導(dǎo)軌100,101上。
測量規(guī)147可安裝在轉(zhuǎn)塔48上,也可安裝在水平軸向49刀盤50上。刀盤50的圓周上安裝有各種刀具,比如插刀51,鉆頭52。52稱為轉(zhuǎn)塔驅(qū)動電機。
電機軸3在Z-軸向由電機驅(qū)動,其下端裝有一個卡盤54,用于從上料運輸帶41上抓取工件42。
電機軸3通過保護罩4上的通孔56進入工作空間34(參照圖2)。而且電機軸3的外表由一墊圈密封起來(圖上未標出)。這樣,工作空間34在此處也被嚴格地密封住,防止了灰塵與水份的侵入。
電機軸3的運動,十字滑板5的移動,刀具51,52的運動,測量規(guī)47的移動,以及刀具與工件的裝取及傳送全部由小型計算機數(shù)據(jù)控制。
上料運輸帶41可隨意重新裝配。拾取式主軸可在上料運輸帶上放置已加工好的工件55,而運輸帶以同節(jié)拍運動,然后抓取下一個未加工工件103,上料運送帶(41)可為帶棱形體的鏈帶。棱形體之間的距離,也就是容量大小,視加工的卡盤直徑而定(大卡盤直徑=大棱形體間距)。未加工工件103首先要進行中心定位。各種不同的工件高度均在數(shù)控子程序中予以了定義。工件在夾具中的準確定位可通過安裝在運輸帶上的-壓緊裝置予以保證。這還要求主軸3能正對駛向壓緊裝置,完成定位壓緊操作。比如說,可加工的工件尺寸為工件直徑130mm工件高度75mm當然,這一發(fā)明組裝式的加工中心并不局限于僅能加工這種尺寸的工件。
圖1-17表示的加工中心工作方式,可作如下說明電機軸3形式為拾取式車削自動頭,除可完成車削加工外,還可用來快速更換工件,比如說更換時間僅為5秒鐘。對此還只需要一個形式類似于上料運輸器41的工件傳入傳出帶。經(jīng)過編制主軸箱3,5的執(zhí)行程序,則工件參數(shù)可利用來為工件103,55的裝卸服務(wù)。所有的運動,即主軸3的裝卸載,切削加工,以及工件55的測量均可由拾取式主軸3完成。
正如圖1所示,上料運輸帶主要用來傳送未加工工件103和已加工工件55。比如說,加工機床處于圖4所示狀態(tài),且門43已開啟(即門43下降,達到最大開啟狀態(tài)),這樣電機軸3沿Z-向向下移動,卡盤54抓取住未加工工件103,工件103位于上料運輸帶上。
然后電機軸3如圖5所示,開始沿Z-軸向上移動。
如圖6所示,電機軸3開始沿X-軸方向進行水平運動(電機軸3由十字滑板拖動在導(dǎo)軌24,25上移動),十字滑板5連同其上電機軸3和工件103一直運動到工作空間(參照圖7),門43向上移動關(guān)閉,這以后開始對工件42,利用插刀51進行插削加工(圖8)。
加工完畢,主軸3沿Z-軸向上移動(圖9)十字滑板5沿X-軸向移動(圖10),直至工件42達到下一個加工位置,然后在這一位置,由在這期間由轉(zhuǎn)塔48轉(zhuǎn)送至的鉆頭52(參照圖9),開始進入鉆削加工狀況。
按圖11,電機軸3沿Z-軸向下進給,進行工件42的加工。
然后,電機軸3如圖12所示,沿Z-軸向移動,通向測量區(qū)35的門44完全打開,按照圖13所示,十字滑板5連同其上的電機軸3和工件55移向安裝在轉(zhuǎn)塔48上的測量規(guī)47。大量的測量程序存儲在加工中心的控制系統(tǒng)內(nèi),這樣可以直接在刀具更換后進行測量。另外可在生產(chǎn)過程中,測定事先預(yù)定的工件,比如說每十個或每第二十個工件。
測量過程結(jié)束后,電機軸3沿Z-軸向上移動(圖14),十字滑板5沿X-軸向向前移動(圖15),工作空間34與測量區(qū)35之間的門44關(guān)閉(圖15),電機軸3沿Z-向向下移動(圖15)將已加工工件55放置在上料運輸帶41上,然后沿Z-軸向上,移動到抓取下一個未加工工件103的位置(圖17),這以后接著循環(huán)上述加工過程。
因為裝卸載區(qū)39,加工空間34和測量區(qū)35在X-方向順序布置,使整個工作過程互不干擾。嚴格地分隔這三個工作區(qū)39,34,25解決了在裝卸載工作103及55和測量過程中的切屑問題。懸掛工件103及55也有助于解決切屑問題。
控制說明輪廓控制Siemen′s805T,集成式PLC控制。
對照圖1-17所示的加工中心,可采用一個簡單的操作盤控制各個工作部件。
若加工中心為加工新的工件,須重新裝備時,可采用帶有顯示屏幕,字母數(shù)字鍵盤與軟鍵的移動式操縱臺。操縱臺通過電纜與插頭與機床部件連接。
對多加工機控制采用這一技術(shù),其優(yōu)點在于,相對每臺機床均配制操作臺來講,費用支出減少,另外提供給操作人員一個簡單而且容易掌握的操作界面。
12″單色顯示屏操作盤;
通過字母數(shù)字鍵盤手工輸入指令;
重新靠近加工輪廓;
七個軟鍵通過軟鍵菜單支持操作;
二軸同時移動;
自動進刀至加工中斷點;
脫機或單軸程序式試驗運行;
數(shù)控工件程序存儲器16KByte;
刀刃半徑校正;
程序輸入與程序運行同時進行。
加工循環(huán);
圓弧半徑直接編程;
原始尺寸和鍵尺寸編程;
子程序技術(shù);
1000個半徑參數(shù);
參數(shù)計算;
參數(shù)比較;
參數(shù)調(diào)入功能。
三角幾何算術(shù)運算功能;
最小輸入單位0.001mm;
測量圈路,夾緊裝置,刀具庫和終端開關(guān)的完全措施始終處于工作狀態(tài);
切削點診斷;
數(shù)學(xué)控制,機床和PLC報警在顯示屏上顯示;
顯示內(nèi)部PLC狀態(tài);
輪廓監(jiān)測;
主軸監(jiān)測。
在圖18-21上,對部分與圖1-17相同的功能均采用了與圖1-17相同的表示符號。按照圖18-20,在機架6的側(cè)壁2627上安裝有兩個相互平行又保持一定距離的刀盤,固定式刀具刀盤為58,旋轉(zhuǎn)式刀具刀盤為59。兩個刀盤均裝置在一根以電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)塔軸60上。在刀盤58,59圓周上安裝有許多刀具,從圖中僅以符號表示了固定式刀具61和旋轉(zhuǎn)式刀具62。按照圖19和20,機架6被刀具傳送帶63環(huán)形圍繞起來,傳送帶上不同的刀具64,70安裝在錐套管上,向上或向下放置著,這些刀具垂直懸掛(64)或豎立(70)在傳送帶上,由傳送帶按節(jié)拍傳送刀具(圖26)。刀具傳送帶63由電機驅(qū)動,同樣由加工中心的小型計算機數(shù)字控制機控制。
環(huán)形刀具庫63(刀具傳送帶)被上料運輸帶65圍繞起來。此上料運輸帶也由電機驅(qū)動,通過加工中心的小型計算機數(shù)字控制,在上料運輸帶上各種不同未加工工件103或已加工工件55按照節(jié)拍移動。已加工工件55可由一個轉(zhuǎn)換器移出上料運輸帶(該轉(zhuǎn)換器在圖上未標出)。
電機軸3從上料運輸帶65上取下一個未加工工件103,這一操作可通過電機軸沿Z-軸向下移動一個行程實現(xiàn)。抓取工件103后,電機軸Z-軸方向向上移動一個行程,比如說160mm。封閉工作空間34的門43垂直下落后完全打開。這樣電機軸3可沿x-軸方向移動一個行程,比如說980mm(見參照圖6),主軸3連同十字滑板5停在位置66的方向,進行第一次裝夾,然后進行所需的加工,比如通過鉆頭70鉆孔,第一次裝夾的加工過程結(jié)束后,主軸箱3,5移動到位置68,將已半加工的好的工件102傳遞給夾緊裝置69。夾緊裝置84。比如說可以接受帶錐套管的刀具64,70。
如果在位置68,工件102被夾緊裝置69夾緊,則裝夾在夾緊裝置64上的刀具可對工件進行其它加工。
加工所需要的刀具分別從刀具庫63取出,使用完畢的刀具由電機軸3重新放回刀具庫63。
在不使用的夾緊裝置上安放保護罩(圖上未標出)和打開所需夾緊裝置的保護罩均可由電機軸3進行。
整個加工過程結(jié)束后,通向測量區(qū)35的門44打開,主軸箱35,將工具移入測量區(qū)35。測量區(qū)內(nèi),在可移動懸臂71上安裝有測頭47。
對照圖21表示的結(jié)構(gòu)形式,對部分與前面相同的功能,采用了相同的表示符號。轉(zhuǎn)塔48安裝有刀具51,73和固有驅(qū)動裝置74。這樣可實現(xiàn)其它的加工方法。
如圖27所示,可由多個加工機床,如75,76,77連接成多工位自動線。可以想象,所有這些機床的功能應(yīng)由一個中央計算機控制,這樣的計算機可柔性控制工件和/或者刀具的輸送。
圖28表示了另一種由多個單機78,79,80,81,82和83聯(lián)接構(gòu)成的多工位自動線。不同的加工機床承擔不同的加工任務(wù)。由一臺加工機床加工好的工件將被傳送至其下面的加工機床。工件的傳遞完全通過轉(zhuǎn)換裝置自動進行。
所有工件與刀具的夾緊裝置可按圖24和25配置。這是涉及到同心組合式夾緊裝置69,84。此類夾緊裝置用于適合安裝在錐形套上的刀具64,70和卡爪88,它在導(dǎo)軌89上運行。利用拉桿90可操縱刀座85或卡爪88。卡爪在被用作刀座時被遮蓋住。保護罩可按前面所講述的,用拾取式主軸3進行安裝和拆卸。
按照圖18-21,可通過對電機軸3和/或轉(zhuǎn)塔刀盤50,58,59實施一定的控制,進行空間任意角度的工件加工,比如說,可對工件進行任意角度的鉆孔加工。
在圖22和23上對部分與圖1-17相同的功能均采用了與其相同的表示符號。另外在這里,電機軸3上裝有小型計算機數(shù)控端面車削頭67,這樣可實現(xiàn)其它的加工方法。如圖23所示,節(jié)拍傳送帶帶36將工件33通過機架6上的開口直接送至加工位置,在加工位置,工件由同心夾緊裝置夾緊32,然后由帶刀具87的端面車削頭67進行加工。
在圖27-34上,對部分與前述相同的功能,采用了與其相同的表示符號。
按照圖29,能源箱內(nèi)安裝有電氣設(shè)備117,液壓裝置119,集中冷卻裝置120,帶有油泵的集中潤滑裝置116,油箱,管線,開關(guān)柜121的換熱器,連接電纜,孔套以及插頭接點。
按照圖29所示,能源箱測面呈L型,至少安裝有一個門118,通過此門可以維修L立柱內(nèi)部的設(shè)備,以及維護和保養(yǎng)。能源箱內(nèi)部設(shè)備安裝可不受加工中心內(nèi)其它部件時間與空間上的影響。能源箱可作為一個可移動整體部件配裝到其它部件上。
按照圖30-34,轉(zhuǎn)塔48兩側(cè)均裝有刀座50,通常操作人員站立在這里,能夠很方便地觀察刀具切削刀的情況和更換刀具。
電機軸3安裝在十字滑板5中心位置,且可在靜壓導(dǎo)軌上114115作鉛垂方向移動。中心性保證了應(yīng)力與溫度的均勻分布,進而提高了整個系統(tǒng)剛度與溫度穩(wěn)定性。
裝卸載區(qū)39位于加工中心內(nèi)部,工作空間的后面,這樣明顯地縮短了裝卸載時間。
上料傳輸帶41穿過機架6后部的空口30(圖2),在裝卸裝區(qū)39穿過加工中心。
測量工件55時,測頭47在門43打開后進入工作空間(34)(圖32,33),這里不同于前述,測量區(qū)35不再與工作空間34分離,即位于工作空間34內(nèi),也位于裝卸載區(qū)39(圖32,33)內(nèi)。
機架6和開關(guān)柜117之間留有足夠的空間,以便安裝液壓裝置119,集中潤滑裝置116,換熱器121。可通過門118達到此空間。
加工中心可作為一個整體進行搬運,因此可以在相對比較短的時間重新啟用。
在摘要,權(quán)利要求,說明和附圖中講述的該加工中心特征,無論是以單一方式,還是任意之組合方式,對實現(xiàn)這一發(fā)明均是不可缺少的。
符號說明表1.加工單元,加工中心,加工機床2.能源箱,外箱3.電機軸4.保護罩5.十字滑板6.機架7.電纜8.電纜及套管引導(dǎo)板9.主軸10.電動機11.承載單元12.加強筋,筋片13.″″14.滑動觸頭15.″″16.″″17.″″18.導(dǎo)軌19.″20.滑動觸頭
21.滑動觸頭22.″″23.″″24.導(dǎo)軌,導(dǎo)向裝置25.″″26.側(cè)面27.″28.機床腳座29.型板30.空口31.″32.夾緊裝置33.工件34.工作空間35.測量區(qū)36.工作節(jié)拍傳送帶37.隔片38.后壁39.裝載和卸載區(qū)40.卷簾41.上料與傳送帶,上料與傳送單元42.工件,一般狀態(tài)43.門44.″
45.切屑傳送帶46.切屑運輸車47.測頭48.轉(zhuǎn)塔49.軸,水平50.刀具盤51.插刀52鉆頭53.轉(zhuǎn)塔48用驅(qū)動電機54.卡盤55.工件,已加工56.孔57.電機軸3外殼表面58.固定式刀具刀盤59.驅(qū)動刀具刀盤60.軸61.刀具,固定62.刀具,旋轉(zhuǎn)63.刀具傳送帶64.刀具,懸掛在錐形套上65.上料運輸帶66.定位67.車端面頭架68.定位
69.夾緊裝置,組合式70.刀具,豎立在錐形套上71.懸臂72.多功能加工單元73.刀具,旋轉(zhuǎn)74.自身驅(qū)動75.加工機床76.″″77.″″78.″″79.″″80.″″81.″″82.″″83.″″84.夾緊裝置,組合式85.刀座,向心式86.陡形錐體87.車端面頭用刀具88.卡爪89.導(dǎo)向裝置90.拉桿100.導(dǎo)軌101.″
102.工件,半面已加工103.工件,未加工108.測頭,可換式111.導(dǎo)板,十字滑板,三軸式112.電機軸,下面113.旋轉(zhuǎn)導(dǎo)板,十字滑板,四軸式114.導(dǎo)向裝置,靜壓式115.″″116.集中式潤滑設(shè)備117電氣設(shè)備118.門119液壓裝置120.集中冷卻設(shè)備121.換熱器C.旋轉(zhuǎn)軸D.擺軸E.″F.旋轉(zhuǎn)軸U.車端面頭架移動軸X.運動方向Y.″″Z.″″
權(quán)利要求
1.部件組合式加工中心具有一個機架,機架上安裝有導(dǎo)向裝置和十字滑板,其上配備有一個多軸可調(diào)電機驅(qū)動主軸,機架還配置有切屑與冷卻液收集裝置,以及一個工作空間保護罩,其特征為保護罩上安裝有控制和能源供應(yīng)元件,作為一個部件套在機架上成為一個外箱(2),機架上,導(dǎo)軌(24,25)之間設(shè)有空口,以便排除切屑與冷卻液,導(dǎo)軌托住十字滑板,其上裝有電機軸(3),電機軸上的主軸以拾取方式工作,機架(6)上為上料與傳送單元(41)還設(shè)置了空口(30,31),并配有一個集成于機床控制系統(tǒng)的測頭(47),用于檢驗加工后工件(33),以及一個固定在十字滑板(5)上的保護罩(4),電機軸(3)垂直穿過保護罩,穿孔處設(shè)有密封裝置。
2.按照權(quán)利要求1的加工中心,其特征為空口處由型板(29)保護住,而型板澆注在機架(6)上,成一固定形體。
3.按照權(quán)利要求1或者2的加工中心,其特征為機架(6)將工作空間(34)以三個垂直的面和底面封閉住。
4.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為機架(6)由反應(yīng)樹脂混凝土澆注而成。
5.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為與機架(6)縱軸直交的剖面圖呈H型。
6.按照權(quán)利要求1或其下2至4中任一項要求的加工中心,其特征為與機架(6)縱軸直交的剖面圖呈U型。
7.按照權(quán)利要求1或其下2至4中任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為與機架(6)縱軸直交的剖面圖呈L型。
8.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其導(dǎo)向裝置安裝在機架上面,其特征為導(dǎo)向裝置(24和25)為二條相互平行的導(dǎo)軌(24和25),分別鋪設(shè)在機架(6)的側(cè)壁上面(26,27)。
9.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為機架(6)配有可卸式腳座(28),使機架與地基之間保持一段距離。
10.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為機架(6)為一固立單元,可供支承刀盤與(或)轉(zhuǎn)塔。
11.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為機架(6)內(nèi)配備有一個多功能下方加工單元(72)。
12.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為機架(6)內(nèi)側(cè)壁(26,27)之間,安裝有一個多重轉(zhuǎn)塔軸(60),比如說一個帶刀盤(58,59)的雙重轉(zhuǎn)塔。
13.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為十字滑板(5)的導(dǎo)軌(24,25)向前越過加工位置,延伸到上料與傳送帶處(41)。
14.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為主軸箱為二軸式,由電機軸(3)和十字滑板(5)組成,十字滑板能沿X軸方向移動,電機軸由計算機數(shù)字控制可沿Z軸方向移動,電機軸且能在上料與傳送帶上方移動。
15.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為十字滑架由反應(yīng)迅速,頻率調(diào)節(jié),無需維護的三相交流電機驅(qū)動,十字滑板能在高精度磨削過的滾珠螺桿上移動,x軸方向安裝一個盒式直線測量系統(tǒng),Z軸方向安裝有一個旋轉(zhuǎn)測量系統(tǒng),此兩導(dǎo)引系統(tǒng)均設(shè)置在工作空間(34)之外。
16.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為外箱(2)為懸臂式板材結(jié)構(gòu)。
17.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為外箱(2)將機架上面和至少其它三個面完全地或部分地遮蓋住住。
18.按照權(quán)利要求1或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為外箱內(nèi)設(shè)有一裝配完善的開關(guān)柜,開關(guān)柜上裝有引出式,帶插頭的聯(lián)接裝置與使用處聯(lián)接。
19.按照權(quán)利要求18的加工中心,其特征為聯(lián)接裝置包括電纜(7),電纜(7)鋪設(shè)在引導(dǎo)板(8)內(nèi),引導(dǎo)板與外箱合成一體,懸繞式連接裝置,尤其是電纜(7),以不干涉十字滑板(5)和(或)電機軸(3)運動的方式予以架設(shè)。
20.按照權(quán)利要求18或者19的加工中心,其特征為外箱(2)內(nèi)配有主軸與開關(guān)柜的冷卻裝置,液壓和氣動裝置,這里,水管,液壓或氣動管線如同電纜(7)一樣,以懸繞方式接送至使用處也可設(shè)置在引導(dǎo)板內(nèi)。
21.按照權(quán)利要求18或其下任一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為在x方向排列順序是,裝卸載區(qū)(39),工作空間(34)測量區(qū)(35),工作空間與裝載區(qū)和測量區(qū)之間被由機床控制的門(43,44)隔離開。
22.加工中心組裝成單軸多功能加工系統(tǒng),其特征為a)安裝一個附加定位軸,對工件(42)進行單軸或多軸鉆孔十字滑板(5)安裝有定位軸,帶有旋轉(zhuǎn)式或非旋轉(zhuǎn)式卡盤;b)一個帶固定式或旋轉(zhuǎn)式刀具的緊固鋼塊,或者帶固定式或旋轉(zhuǎn)式刀具的多重盤式轉(zhuǎn)塔(48,50),或者多軸鉆頭;c)在上料和傳送帶(41)的裝卸載區(qū)(39),抓取夾緊未加工工件(103)與放置已加工工件(55);d)進行單軸與多軸鉆孔,攻絲等類似的加工;e)上方工作單元(3,5)的刀具抓取器可從上料和傳送帶(41)上同步運行的刀架上自動更換已磨損刀具;f)新?lián)Q上刀具的測量通過新?lián)Q在上方工作軸的測頭(108)或者通過在上方十字滑板(5)上,且能在工作空間定位的測頭進行之。
23.按照權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2-21中的某一個的加工中心,其特征為用于組裝二軸多功能加工系統(tǒng),采用二軸多功能十字滑板(5)加工工件;其構(gòu)造部件有電機軸(3),緊固鋼塊或者多重盤式轉(zhuǎn)塔(48,50),帶固定式或旋轉(zhuǎn)式刀具,同時a)在上料和傳送帶(41)的裝卸載區(qū)(39),抓取夾緊未加工工件(103),放置已加工工件(55);b)適應(yīng)于同心加工,主要用于車削,磨削和銑削等,部分適應(yīng)于無屑加工,如平整,滾光和精壓;c)工件(42)的測量通過機架(b)上的測量頭(47);d)若需要時,可通過上方工作單元的刀具抓取器,從上料和傳送帶上同步運行的刀架上自動更換已磨損刀具;e)新?lián)Q上的刀具通過新?lián)Q在上方電機軸(3)上的測頭(108)進行測量,或者通過在上方十字滑板(5)上,能在工作空間定位的測頭進行之。
24.按照權(quán)利要求1或者權(quán)利要2~21中的某一個的加工中心,用于組裝成三軸多功能加工系統(tǒng),其特征為工件加工采用二軸多功能十字滑板(5),帶C軸的電機軸,緊固鋼塊,或者多重盤式轉(zhuǎn)塔(48,50),固定式(51)或旋轉(zhuǎn)式(52)刀具,同時a)在上料和傳送帶(41)的裝卸載區(qū)(39)抓取夾緊未加工工件和放置已加工工件(55);b)適應(yīng)于同心加工,主要用車削,磨削和銑削等,部分地適合于無屑加工,如平整,滾光和精壓;c)工件(42)測量通過機架(6)上的測頭(47);d)若需要時,可通過上方工作單元的刀具抓取器,從上料和傳送帶(41)上同步運行的刀架上自動更換已磨損刀具;e)新?lián)Q上刀具(51,52)的測量通過新?lián)Q在電機軸(3)上的測頭(108),或者使用上方十字滑板上,能在工作空間(34)定位的測頭。
25.按照權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2-21中的某一個的加工中心,組裝成四軸多功能加工系統(tǒng),其特征為工件加工利用三軸多功能十字滑板(5,111),帶C軸的電機軸(3)和橫置雙重轉(zhuǎn)塔(58,59),多層刀架,雙重轉(zhuǎn)塔帶有固定式(61)或旋轉(zhuǎn)式(62)刀具,同時a)在上料和傳送帶(41)的裝卸載區(qū)(39)抓取夾緊未加工工件(103)放置已加工工件(55);b)可進行五面加工,適合于各種切削加工和部分無屑加工,比如平整,滾光,精壓和激光焊接;c)工件測量通過機架(6)上測頭(47);d)若需要時,可通過上方工作單元(3,5,111)的刀具抓取器,從上料和傳送帶(41)上同時步運行的刀架上自動更換已磨損刀具;e)新?lián)Q上刀具(61,62)的測量通過新?lián)Q在電機軸(3)上的測頭(108),或者使用上方十字滑板(5)上,能在工作空間(34)定位的測頭進行。
26.按照權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2-21中的某一個的加工中心,組裝成一個六軸多功能加工系統(tǒng),其特征為用于綜合加工工件,二次裝夾,三軸多功能十字滑板(5,111),電機軸(3),帶C-軸,下置多功能加工單元(72),帶E-軸用以擺動,一個帶F-軸的電機軸(112),同時a)未加工工件(103)的抓取夾緊和已加工工件(55)的放置,均利用電機軸(3)上的夾緊裝置(84)在裝卸載區(qū)(39)進行;b)可在各種角度進行五面加工,適合于各類切削加工和部分無屑加工,如平整,滾光,精壓和激光焊接等;c)工件(42)測量通過安裝在機架(6)上的測頭(47);d)通過固定在上工作單元(3,5,111)的刀具抓取器可從下電機軸(112)上卸下刀具,交付給作為刀具庫的上料傳送帶(63),刀具安裝過程與此相反;e)利用安裝在上十字滑板(5,111)上,可在工作空間(34)定位的測頭測量新?lián)Q入的下方刀具(70);f)可通過上工作單元(3,5,111)的刀具抓取器拆下F工作單元(72)夾緊裝置(69)的保護罩,保護罩拆下后交付給刀具傳送帶(63),或反向操作;g)已成為半成品的工件(102)換夾入下加工單元(72)的夾緊裝置;h)可直接從刀具傳送帶(63)上取出保護帽,遮蓋上夾緊裝置(84),或進行反向操作;i)以直接在刀具傳送帶(63)上取出或放回刀具的方式,在裝卸載區(qū)(39)更換上電機軸(3)的刀具;j)可由機架(6)上的測頭(47)測量新?lián)Q入上電機軸(3)的刀具(64);k)加工裝夾在下電機軸(112)上的工件(102)未加工表面,可在各種角度進行五面加工,適合于各種切削和部分無屑加工如平整,滾光,精壓和激光焊接;l)可借助安裝在十字滑板(5,111)上可在工作空間(34)定位的測量頭測量裝夾在下電機軸(112)上的工件(70);m)可以從下加工單元(72)卸下已加工工件(55),交付到工件傳送帶(65)上。
27.加工中心用于組裝成七軸多功能加工系統(tǒng),其特征為對工件進行綜合加工,二次裝夾;四軸多功能十字滑板,增設(shè)D-軸(5,111,113);-主軸單元(3),增加C-軸;一個下部多功能加工單元(72),增設(shè)E擺動軸,帶F軸的主軸單元,同時a)未加工工件(103)的抓取夾緊,已加工工件(55)的放置均在裝卸載區(qū)(39),利用加工單元(3,5,111,113)的夾緊裝置(84)進行;b)可在各種角度進行五面加工,適合于各類切削加工和部分無屑加工,如平整,滾光,精壓和激光焊接;c)使用安裝在機架(6)上的測頭(47)測量工件(42);d)通過固定在上加工單元(3,5,111,113)的刀具抓取器可從下電機軸(112)上卸下刀具,,交付給刀具傳送帶(63)刀具安裝過程與此相反;e)對下方刀具(70),可采用安裝在上十字滑板(5,111,113)上,能在工作空間(34)定位的測頭進行測量;f)可通過上工作單元(3,5,111,113)的刀具抓取器,拆下下工作單元(72)夾緊裝置(69)的保護罩,保護罩拆下后送至刀具傳送帶(63),安裝保護罩過程與此相反;g)已成為半成品的工件(102)換夾入下加工單元(72)的夾緊裝置(69);h)可直接從刀具傳送帶(63)上取出保護帽,遮蓋上夾緊裝置(84),或進行反向操作;i)以直接從刀具傳送帶(63)上取出或放回刀具的方式,在裝卸載區(qū)(39)更換上電機軸(3)上的刀具;j)可由機架(6)上的測頭(47)測量新?lián)Q入上電機軸(3)的刀具(64);k)加工裝夾在下電機軸(112)上的工件(102)未加工表面,可在各種角度進行五面加工適合于各種切削和部分無屑加工,如平整,滾光,精壓和激光焊接;l)可借助安裝在十字滑板(5,111,113)上,并能在工作空間定位的測頭,測量裝夾在下電機軸(112)上的工件(42);m)可以從下加工單元(72)卸下已加工工件(55),交付到工件傳送帶(65)上。
28.按照權(quán)利要求1或其下某一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為對主軸(9)軸承進行冷卻,使其保持在恒定溫度。
29.按照權(quán)利要求1或其下某一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為以三軸十字滑板(5,111)為例,一塊安裝在X-導(dǎo)向裝置上方的導(dǎo)板(111)承載Y-向十字滑板(5)。
30.按照權(quán)利要求1或其下某一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為下方多功能工作單元(72)包括a)帶有多個固定式刀具(70);b)帶有一個偏心支承電機軸(112);c)整個加工單元由計算機數(shù)據(jù)控制,可轉(zhuǎn)向,電機軸(112)可繞擺動軸(E-軸)擺動,進行任意角度加工;d)電機軸(112)通過內(nèi)置或外置的交流電機進行無級變速驅(qū)動;e)電機軸(112)附裝有組合式工件與刀具夾緊裝置(69)可選擇性地夾緊刀具(70)和工件(102);f)電機軸(112)具有一個計算機數(shù)字控制的軸(F-軸)。
31.按照權(quán)利要求1的加工中心,其特征為上料與傳送帶(41)上裝有帶動工件(65)與刀具(63)的棱狀夾緊裝置。
32.按照權(quán)利要求1或其下某一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為一個鋁薄片,卷簾(40)式保護罩,它能將加工機床的正面遮蓋住。
33.按照權(quán)利要求1或2-21中任一項權(quán)利要求的加工中心其特征為工件(33)加工采用單軸或多軸功能十字滑板,帶電機軸(3)和計算機數(shù)字控制U軸端面車頭架(67)可調(diào)整刀具(87)的位置;通過夾緊裝置(32)從節(jié)拍傳送帶(36)上抓取,夾緊和放置工件(33)適應(yīng)于同心加工,如車外形,鏜孔和車端面。
34.按照權(quán)利要求1或其下某一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為,電機軸(3)安裝在十字滑板(5)中心位置上。
35.按照權(quán)利要求1或其下某一項權(quán)利要求的加工中心,其特為電機軸(3)可利用靜壓導(dǎo)向裝置(114,115),作垂直方向移動。
36.按照權(quán)利要求34或者35的加工中心,其特征為裝卸載區(qū)(39)位于座落在加工中心內(nèi)部,工作室間(34)后面。
37.按照權(quán)利要求1或其下某一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為上料傳送帶(41)穿過機架(6)后部的空口(30,31),在裝卸載區(qū)(39)穿過加工中心。
38.按照權(quán)利要求1或其下某一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為測頭(47)在門(43)開啟后,可自動向內(nèi)擺動,進入工作空間(34)。
39.按照權(quán)利要求1或其下某一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為測量區(qū)(35)部分設(shè)置在工作室間(34)內(nèi),部分設(shè)置在裝卸載區(qū)(39)。
40.按照權(quán)利要求1或其下某一項權(quán)利要求的加工中心,其特征為機架(6)和開關(guān)柜(117)之間留有一空白,在此空白內(nèi)安裝有一液壓裝置(119),集中潤滑裝置(116)和換熱器(121),此空間至少可由一個門(118)予以封閉。
41.按照權(quán)利要求40,其特征為外箱(2)側(cè)面呈L形,這樣可讓驅(qū)動機床所需大部分的電力,液力和/或空氣動力管線以做好的接口方式配置于L形的橫柱內(nèi),開關(guān)柜(117),液壓裝置(119),集中潤滑裝置(116),換熱器(121)和至少一個門(118),可安裝在L形的立柱內(nèi);利用L形橫栓可將機架(6)上面遮蓋住,L形部分垂直部分可將機架一個正面遮蓋住。
全文摘要
這一發(fā)明將表明,如何利用較少的部件,組裝成單一的機床,或者整套的多工位自動線,或者柔性加工系統(tǒng),使其適應(yīng)于不同的加工領(lǐng)域,而其費用明顯低于一般的加工費用,比如在某些應(yīng)用范圍,可較目前加工費用降低50%。單一部件可單獨進行裝配,然后組裝成所需的加工機。
文檔編號B23Q37/00GK1080230SQ9310421
公開日1994年1月5日 申請日期1993年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月10日
發(fā)明者諾伯特·黑斯布呂根, 海因茨·施泰因巴赫 申請人:Emag-機械銷售服務(wù)股份有限公司
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