CN112975518A - 与机床进给轴共用的卧式抚平机构及机床和工作方法 - Google Patents

与机床进给轴共用的卧式抚平机构及机床和工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种与机床进给轴共用的卧式抚平机构及机床和工作方法属于机械加工自动化领域。本发明采用的技术方案是：包括机床主轴前端设置的铣刀柄和抚平盘，铣刀柄前端设有内孔，内孔内安装有压缩弹簧,球头连杆插入内孔，球头连杆前端设置压盘和抚平盘，抚平盘后端面和压盘接触面位置设有球头槽，球头连杆的球头设置在该球头槽内，抚平盘的圆周前端面设有球头销。本发明是一种采用与机床进给轴共用的卧式抚平机构，实现了无人化装夹和定位调整，同时通过粗加工和精加工抚平机构的应用，消除了粗加工后的应力变形，保证了精加工的加工质量。本装置提高了加工中工件的装夹定位效率，提高了工作效率，减少了人为定位装夹误差。

Description

与机床进给轴共用的卧式抚平机构及机床和工作方法
技术领域
本发明涉及一种与机床进给轴共用的卧式抚平机构及机床和工作方法属于机械加工自动化领域。
背景技术
铣床、加工中心是机床行业的重要组成部分，工作台是铣床、加工中心的基础部件，工作台一般为扁平结构，表面有T型槽，背面为基准导轨，四周安装防护罩或丝杠支撑部件，传统的工作台采用人工装夹、使用压板、压块将工作台固定安装在合适的加工机床工作台上进行加工，往往需要多次装夹找正，效率低、劳动强度大。随着我国装备制造业的快速发展，自动化程度的不断提高，人工成本的不断增加，越来越多的零部件的加工实现了自动化、无人化的加工。
发明内容
本发明的目的是提供一种与机床进给轴共用的卧式抚平机构及机床和工作方法，解决机加工中工件自动找平定位的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
与机床进给轴共用的卧式抚平机构，包括机床主轴前端设置的铣刀柄和抚平盘，铣刀柄前端设有内孔，内孔内安装有压缩弹簧,球头连杆插入内孔，球头连杆前端设置压盘和抚平盘，抚平盘后端面和压盘接触面位置设有球头槽，球头连杆的球头设置在该球头槽内，抚平盘的圆周前端面设有球头销。
作为优选，铣刀柄在内孔的侧面设有导柱孔，球头连杆的杆体部分设有滑槽，导柱的前端嵌入滑槽内限制球头连杆的轴向移动。
作为优选，铣刀柄与同标准铣刀柄锥度一致，铣刀柄插入床主轴内部分的端面设有拉钉，拉钉通过螺纹结构嵌入铣刀柄端面内部。
作为优选，球头销为三组，等角度分布固定方式安装在抚平盘的圆周前端面。
设有卧式抚平机构的机床，该机床设有自动化的刀库，刀库内设有该卧式抚平机构，机床的工作台上设有装夹机构，该装夹机构设有定位销和夹紧油缸，定位销朝上定位待加工工件，夹紧油缸朝下夹紧待加工工件。
机床进行工件加工时抚平加工面的工作方法，包括以下步骤，工作台带动工件沿Z轴移动靠近抚平机构时，夹紧油缸松开待加工工件，待加工的工件位于竖向侧面的定位面接触抚平机构的抚平盘上的球头销，抚平机构受到待加工工件的推力向主轴方向移动，推动抚平机构中的球头连杆沿铣刀柄03前端内孔移动，并挤压压缩弹簧，压缩弹簧吸收待加工工件的推力，此时待加工工件的定位面垂直于机床主轴，装夹机构的夹紧油缸作用将待加工工件再次夹紧，工作台带动装夹机构及工作远离机床主轴，机床的刀库换刀机构将抚平机构替换为加工的刀具，工作台带动待加工工件沿z轴移动靠近刀具进行加工。
作为抚平加工面的工作方法优选，包括以下步骤，
1）工件夹装准备，刀库的换刀机构将抚平结构安装到机床的主轴上，将待加工的工件放到工作台的装夹机构的定位销上，装夹机构的夹紧油缸在上部夹紧工件，工作台转向移动到机床主轴位置处；
2）工件粗加工抚平，工作台带动工件沿Z轴移动，当靠近抚平机构时，夹紧油缸松开待加工工件，待加工的工件位于竖向侧面的定位面接触抚平机构的抚平盘上的球头销，抚平机构受到待加工工件的推力向主轴方向移动，推动抚平机构中的球头连杆沿铣刀柄03前端内孔移动，并挤压压缩弹簧，压缩弹簧吸收待加工工件的推力，此时待加工工件的定位面垂直于机床主轴，装夹机构的夹紧油缸作用将待加工工件再次夹紧；
3）工件粗加工，工作台带动装夹机构及工作远离机床主轴，机床的刀库换刀机构将抚平机构替换为加工的刀具，工作台带动待加工工件沿z轴移动靠近刀具进行粗加工；
4）工件精加工抚平，工作台带动粗加工后工件沿Z轴运动，远离机床主轴，机床主轴利用换刀的方式将加工刀具更换为抚平机构，工作台带动粗加工后工件沿Z轴运动靠近机床抚平机构，粗加工后的工件定位面接触抚平机构的抚平盘上的球头销04端面，装夹机构的夹紧油松开粗加工工件，释放工件因粗加工而产生的应力变形，工作台带动粗加工工件继续移动，抚平机构的抚平盘受到粗加工工件推力向机床主轴方向移动，推动抚平机构中的球头连杆06沿铣刀柄03前端内孔移动，并挤压压缩弹簧09，压缩弹簧09吸收粗加工工件推力，装夹机构的夹紧油缸夹紧粗加工工件；
5）精加工，机床主轴利用刀库换刀的方式将抚平机构更换为加工刀具，进行精加工，待精加工后，工作台旋转并带动加工后的工件沿Z轴运动远离机床主轴，到装卸处装夹机构的紧急油缸松开工件，卸掉工件完成加工工序。
本发明是一种采用与机床进给轴共用的卧式抚平机构，实现了无人化装夹和定位调整，同时通过粗加工和精加工抚平机构的应用，消除了粗加工后的应力变形，保证了精加工的加工质量。本装置提高了加工中工件的装夹定位效率，提高了工作效率，减少了人为定位装夹误差。
附图说明
图1是本发明抚平机构剖切图。
图2是本发明的抚平机构在抚平时的工件安装示意图，
图3是本发明的抚平机构在工件抚平时结构示意图，
附图标记：1、机床主轴， 2、拉钉，3、铣刀柄，4球头销，5、抚平盘，6、球头连杆，7、压盖，8、导柱，9、压缩弹簧，10、滑槽，11、机床，12、工作台，13、工件，14、装夹机构，15、工业机械手。
具体实施方式
下面对本发明的内容进行进一步的说明：
本发明包括抚平机构、对应的机床及抚平工作方法，先对抚平机构进行说明。
卧式抚平机构如图1所示，包括机床主轴1前端设置的铣刀柄3和抚平盘5，铣刀柄3与同标准铣刀柄3锥度一致，铣刀柄3插入床主轴内部分的端面设有拉钉2，拉钉2通过螺纹结构嵌入铣刀柄3端面内部。
铣刀柄3前端设有内孔，内孔内安装有压缩弹簧9,球头连杆6插入内孔，球头连杆6前端设置压盘7和抚平盘5，抚平盘5后端面和压盘7接触面位置设有球头槽，球头连杆6的球头设置在该球头槽内，抚平盘5的一周前侧面设有球头销4。
铣刀柄3在内孔的侧面设有导柱孔，球头连杆6的杆体部分设有滑槽10，导柱8的前端嵌入滑槽10内限制球头连杆6的轴向移动。球头销4为三组，等角度分布固定方式安装在抚平盘5的边缘一周。
设有卧式抚平机构的机床，结构如图2-3中所示，该机床设有自动化的刀库，刀库内设有该抚平机构，机床的工作台上设有装夹机构，该装夹机构设有定位销和夹紧油缸，定位销朝上定位待加工工件，夹紧油缸朝下夹紧待加工工件。
机床进行工件加工时抚平加工面的工作方法，包括以下步骤，
包括以下步骤，
1）工件夹装准备，刀库的换刀机构将抚平结构安装到机床的主轴上，工业机械手抓住待加工工件的A面和B面位置放到工作台的装夹机构上，装夹机构上装有用于待加工工件B面定位的定位销，A面位置安装有夹紧油缸，此时装夹机构的夹紧油缸活塞杆向下运动，在上部夹紧工件，工作台旋转180°，使待加工工件D面面向机床的机床主轴端面，工作台沿Z轴移动到机床主轴1位置处；
2）工件粗加工抚平，当靠近抚平机构时，夹紧油缸松开待加工工件，待加工的工件位于竖向侧面的定位面D面接触抚平机构的抚平盘5上的球头销4，抚平机构受到待加工工件的推力向主轴方向移动，推动抚平机构中的球头连杆6沿铣刀柄3前端内孔移动，并挤压压缩弹簧9，压缩弹簧9吸收待加工工件的推力，此时待加工工件的定位面垂直于机床主轴1，装夹机构的夹紧油缸A面位置的夹紧油缸活塞杆向下运动夹紧工件；
3）工件粗加工，工作台带动装夹机构及工件远离机床主轴1，机床的刀库换刀机构将抚平机构替换为加工的刀具，工作台带动待加工工件沿z轴移动靠近刀具进行粗加工；
4）工件精加工抚平，工作台带动粗加工后工件沿Z轴运动，远离机床主轴1，机床主轴1利用换刀的方式将加工刀具更换为抚平机构，工作台带动粗加工后工件沿Z轴运动靠近机床抚平机构，粗加工后的工件定位面D面接触抚平机构的抚平盘5上的球头销4端面，装夹机构的夹紧油活塞杆向上运动，松开工件，释放工件因粗加工而产生的应力变形，工作台带动粗加工工件继续移动，抚平机构的抚平盘5受到粗加工工件推力向机床主轴1方向移动，推动抚平机构中的球头连杆6沿铣刀柄3前端内孔移动，并挤压压缩弹簧9，压缩弹簧9吸收粗加工工件推力，装夹机构的夹紧油缸夹紧粗加工工件；
5）精加工，机床主轴1利用刀库换刀的方式将抚平机构更换为加工刀具，进行精加工，待精加工后，工作台旋转并带动加工后的工件沿Z轴运动远离机床主轴1，工业机械手抓住已加工工件的A面和B面位置，A面位置的夹紧油缸活塞杆向上运动，松开工件，工业机械手将精加工后的工件送至成品库位，然后抓取下一个待加工工件进行下一件的加工循环。

Claims (7)

1.一种与机床进给轴共用的卧式抚平机构，其特征是，包括机床主轴（1）前端设置的铣刀柄（3）和抚平盘（5），铣刀柄（3）前端设有内孔，内孔内安装有压缩弹簧（9）,球头连杆（6）插入内孔，球头连杆（6）前端设置压盘（7）和抚平盘（5），抚平盘（5）后端面和压盘（7）接触面位置设有球头槽，球头连杆（6）的球头设置在该球头槽内，抚平盘（5）的圆周前端面设有球头销（4）。
2.根据权利要求1所述的与机床进给轴共用的卧式抚平机构，其特征是，铣刀柄（3）在内孔的侧面设有导柱孔，球头连杆（6）的杆体部分设有滑槽，导柱（8）的前端嵌入滑槽内限制球头连杆（6）的轴向移动。
3.根据权利要求1所述的与机床进给轴共用的卧式抚平机构，其特征是，铣刀柄（3）与同标准铣刀柄（3）锥度一致，铣刀柄（3）插入床主轴内部分的端面设有拉钉（2），拉钉（2）通过螺纹结构嵌入铣刀柄（3）端面内部。
4.根据权利要求1所述的与机床进给轴共用的卧式抚平机构，其特征是，球头销（4）为三组，等角度分布固定方式安装在抚平盘（5）的圆周前端面。
5.一种设有权利要要求1所述的与机床进给轴共用的卧式抚平机构的机床，其特征是，该机床设有自动化的刀库，刀库内设有该卧式抚平机构，机床的工作台上设有装夹机构，该装夹机构设有定位销和夹紧油缸，定位销朝上定位待加工工件，夹紧油缸朝下夹紧待加工工件。
6.一种权利要求5所述的机床进行工件加工时抚平加工面的工作方法，其特征是，包括以下步骤，工作台带动工件沿Z轴移动靠近抚平机构时，夹紧油缸松开待加工工件，待加工的工件位于竖向侧面的定位面接触抚平机构的抚平盘（5）上的球头销（4），抚平机构受到待加工工件的推力向主轴方向移动，推动抚平机构中的球头连杆（6）沿铣刀柄（3）前端内孔移动，并挤压压缩弹簧（9），压缩弹簧（9）吸收待加工工件的推力，此时待加工工件的定位面垂直于机床主轴（1），装夹机构的夹紧油缸作用将待加工工件再次夹紧，工作台带动装夹机构及工件远离机床主轴（1），机床的刀库换刀机构将抚平机构替换为加工的刀具，工作台带动待加工工件沿z轴移动靠近刀具进行加工。
7.根据权利要求6中抚平加工面的工作方法，其特征是，包括以下步骤，
1）工件夹装准备，刀库的换刀机构将抚平结构安装到机床的主轴上，将待加工的工件放到工作台的装夹机构的定位销上，装夹机构的夹紧油缸在上部夹紧工件，工作台转向移动到机床主轴（1）位置处；
2）工件粗加工抚平，工作台带动工件沿Z轴移动，当靠近抚平机构时，夹紧油缸松开待加工工件，待加工的工件位于竖向侧面的定位面接触抚平机构的抚平盘（5）上的球头销（4），抚平机构受到待加工工件的推力向主轴方向移动，推动抚平机构中的球头连杆（6）沿铣刀柄（3）前端内孔移动，并挤压压缩弹簧（9），压缩弹簧（9）吸收待加工工件的推力，此时待加工工件的定位面垂直于机床主轴（1），装夹机构的夹紧油缸作用将待加工工件再次夹紧；
3）工件粗加工，工作台带动装夹机构及工作远离机床主轴（1），机床的刀库换刀机构将抚平机构替换为加工的刀具，工作台带动待加工工件沿z轴移动靠近刀具进行粗加工；
4）工件精加工抚平，工作台带动粗加工后工件沿Z轴运动，远离机床主轴（1），机床主轴（1）利用换刀的方式将加工刀具更换为抚平机构，工作台带动粗加工后工件沿Z轴运动靠近机床抚平机构，粗加工后的工件定位面接触抚平机构的抚平盘（5）上的球头销（4）端面，装夹机构的夹紧油松开粗加工工件，释放工件因粗加工而产生的应力变形，工作台带动粗加工工件继续移动，抚平机构的抚平盘（5）受到粗加工工件推力向机床主轴（1）方向移动，推动抚平机构中的球头连杆（6）沿铣刀柄（3）前端内孔移动，并挤压压缩弹簧（9），压缩弹簧（9）吸收粗加工工件推力，装夹机构的夹紧油缸夹紧粗加工工件；
5）精加工，机床主轴（1）利用刀库换刀的方式将抚平机构更换为加工刀具，进行精加工，待精加工后，工作台旋转并带动加工后的工件沿Z轴运动远离机床主轴（1），到装卸处装夹机构的紧急油缸松开工件，卸掉工件完成加工工序。
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