CN209380397U - 一种高精度回转类零件机外找正装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高精度回转类零件机外找正装置，包括工件夹持模块、测量找正模块、驱动及控制模块，工件夹持模块主要完成精密托盘组件的快速装卡及定位；测量找正模块主要完成零件在精密托盘组件的准确定位；驱动及控制模块主要用于控制零件找正时的转动模式和转速。本成果设计思路巧妙，具有创新性和实用性，能提高数控机床工作效率，具有推广价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及高效数控加工技术领域，尤其是一种高精度回转类零件机外找正装置。
背景技术
在国内中小批量生产的机械制造业中，数控机床应用比较普遍，但绝大部分企业都是采用传统的串联生产方式，大都存在数控机床利用率低的问题。机床用于真正加工零件的时间占比很低，大大制约了机床的生产能力，而且准备时间长，产品加工周期长，此外这种生产方式对操作人员的技能水平要求高，需要配备大量高水平技能人员，生产成本高。
造成数控设备利用率低的主要因素是工件装夹、找正占用大量机时。解决上述问题的途径之一是研制零点快换系统，该系统能够在机内加工的同时实现机外装夹、找正，数控设备利用率可提升30％以上。通过零点快换系统可以实现零件加工基准的统一和机动转换，将零件的自身坐标通过零点快换系统快速准确地过渡到机床工作台坐标内，并且有效保证每次换装过程的重复定位精度。目前的零点快换系统中机床安装部件及零件定位部件间的重复定位精度可达0.002mm，能够保证零件定位部件重复换装的定位精度，但如果要保证零件与机床间的坐标准确转换，还需保证零件与快换系统中零件定位部件间(以下简称“精密托盘组件”) 的位置精度。目前常用的方法是针对不同零件制作专用定位工装保证上述位置精度，并且需要对零件及定位工装尺寸精度提出较高要求，但是定位精度也仅能达到0.02mm，无法满足零件精密加工的需求。因此如何提升零件在精密托盘组件的位置精度，最终实现零件坐标与机床工作台坐标间的精密统一已成为目前急需解决的问题之一。
实用新型内容
本实用新型的目的在于弥补现有技术的不足之处，针对目前无法实现零件机外精密找正的问题，提供一种能够快速实现回转类零件机外精密找正的装置，满足高精度零件加工需求，进一步提高机床使用率。
本实用新型的目的是通过以下技术手段实现的：
一种高精度回转类零件机外找正装置，其特征在于：包括工件夹持模块、测量找正模块、驱动及控制模块，
工件夹持模块包括执行装置和控制装置，该执行装置主要由零点快换卡盘组件和精密托盘组件组成，精密托盘组件安装在零点快换卡盘组件上，该零点快换卡盘组件连接控制装置；
测量找正模块主要由床身、精密主轴组件、大理石测量台、固定式测量位及移动式测量位组成，精密主轴组件安装在床身内，且精密主轴组件的上端安装工件夹持模块中的零点快换卡盘组件，该零点快换卡盘组件位于床身上端面的上方；大理石测量台安装在床身的上端面，且位于零点快换卡盘组件的侧边；固定式测量位及移动式测量位均安装在大理石测量台上；
驱动及控制模块主要由控制面板、变频器以及带减速器的感应电机组成，变频器以及带减速器的感应电机安装在床身内并连接控制精密主轴组件，控制面板安装在床身前面板的上部。
而且，所述的零点快换卡盘组件的上表面设计了X/Y向定位尺及Z向定位面，精密托盘组件的下底面的相对应位置设计了X/Y向精密定位片及Z向支撑；
精密托盘组件的上端面分布有多个中心距不等的螺孔用于实现零件的安装，精密托盘组件下底面的轴心设计了夹紧拉钉，零点快换卡盘组件的轴心制出气孔，夹紧拉钉插装在气孔内，零点快换卡盘组件的下部侧壁上制出与气孔连通的气口连接件，该气口连接件与控制装置连接。
而且，所述的控制装置的主要部件为手控气动组件，该装置由气嘴、压紧螺母、密封垫及两个密封圈组成，气嘴通过其外侧同轴套装的压紧螺母和密封垫与零点快换卡盘组件相连，两个密封圈位于气嘴和压紧螺母之间。
而且，所述的精密主轴组件的回转精度可达0.001mm，与数控机床主轴回转精度相当，其上端安装零点快换卡盘组件，装配时进行调试，保证精密主轴与零点快换卡盘轴线的同轴度不大于0.001mm。
而且，所述的大理石测量台上端面平面度为0.001mm，与精密主轴组件轴线的垂直度为0.002mm。
而且，所述的控制面板上设置有连续按钮、点动按钮、调速按钮以及急停按钮。
本实用新型的优点和积极效果是：
本成果设计思路巧妙，具有创新性，实用性大，提高了数控机床工作效率，具有推广价值。
附图说明
图1是机外找正装置的示意图；
图2是机外找正装置组成图；
图3是执行装置示意图；
图4是手控气动组件的示意图；
图5是测量找正模块的示意图，a为立体图，b为床身内部的示意图；
图6是驱动及控制模块的示意图，a为立体图，b为床身内部的示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细叙述本实用新型的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
一种高精度回转类零件机外找正装置，包括工件夹持模块1、测量找正模块 2、驱动及控制模块3，工件夹持模块主要完成精密托盘组件的快速装卡及定位；测量找正模块主要完成零件在精密托盘组件的准确定位；驱动及控制模块主要用于控制零件找正时的转动模式和转速。以下对上述三个模块的具体结构以及连接关系进行详细说明：
⑴、工件夹持模块包括执行装置和控制装置。执行装置主要由零点快换卡盘组件10和精密托盘组件12组成，精密托盘组件安装在零点快换卡盘组件上，该零点快换卡盘组件连接控制装置。
零点快换卡盘组件的上表面设计了X/Y向定位尺7及Z向定位面8，精密托盘组件的下底面的相对应位置设计了X/Y向精密定位片4及Z向支撑5，安装时， X/Y向定位尺与X/Y向精密定位片配合，Z向定位面与Z向支撑配合，这样可实现精密托盘组件在零点快换卡盘上的准确定位。
精密托盘组件的上端面分布有多个中心距不等的螺孔用于实现零件的安装，精密托盘组件下底面的轴心设计了夹紧拉钉6，零点快换卡盘组件的轴心制出气孔11，夹紧拉钉插装在气孔内，用于实现精密托盘组件与零点快换卡盘组件的快速可靠连接。零点快换卡盘组件的下部侧壁上制出与气孔连通的气口连接件 9，该气口连接件与控制装置连接。
控制装置的主要部件为手控气动组件，该装置由气嘴13、压紧螺母14、密封垫15及两个密封圈16和17组成，其中气嘴主要作为进气通道，用于连接普通气枪，气嘴通过其外侧同轴套装的压紧螺母和密封垫可靠地与零点快换卡盘组件的气口连接件相连，两个密封圈位于气嘴和压紧螺母之间，两个密封圈主要起到密封的作用，防止气流外泄。使用时将普通气枪与气嘴连接并通气，即可实现精密托盘组件在零点快换卡盘组件上的快速换装。
⑵、测量找正模块主要由床身21、精密主轴组件22、大理石测量台20、固定式测量位18及移动式测量位19组成，其中床身主要起到支撑及各种模块定位的作用，精密主轴组件安装在床身内，其回转精度可达0.001mm，与数控机床主轴回转精度相当，精密主轴组件的上端安装零点快换卡盘组件，该零点快换卡盘组件位于床身上端面的上方，装配时进行调试，保证精密主轴与零点快换卡盘轴线的同轴度不大于0.001mm，同时主轴旋转带动零件共同旋转。
大理石测量台安装在床身的上端面，且位于零点快换卡盘组件的侧边。大理石测量台上端面平面度为0.001mm，与精密主轴组件轴线的垂直度为0.002mm，主要用于安装固定式测量位以及作为移动式测量表座的找正基准。固定式测量位及移动式测量位均安装在大理石测量台上，其中固定式测量位主要用于零件的径向跳动找正，移动式测量位主要用于对零件上端面整个平面进行Z方向的跳动找正，保证上端面与精密主轴回转中心的垂直度。
⑶、驱动及控制模块主要由控制面板23、变频器28以及带减速器的感应电机29组成，变频器以及带减速器的感应电机安装在床身内并连接精密主轴组件，带减速器的感应电机主要用于带动精密主轴组件进行旋转，变频器用于实现精密主轴旋转速率的无级变换。控制面板安装在床身前面板的上部，控制面板上设置有连续按钮24、点动按钮25、调速按钮26以及急停按钮27，分别用来控制精密主轴的旋转模式及速率，在紧急情况下还可实现主轴的急停。
本装置的工作流程为：
首先，将该装置接通电源，将精密托盘组件放置于零点快换卡盘上，采用普通气枪通过控制手控气动组件实现精密托盘组件的快速可靠装卡。稍稍压紧零件，手动操作控制面板上按钮实现零件的回转，同时利用固定测量位上的找正表头对零件进行径向跳动找正，保证零件与精密主轴回转中心的同轴度；同时利用移动测量位上的找正表头对零件上端面整个平面进行Z方向的跳动找正，保证零件上端面与精密主轴回转中心的垂直度，紧固零件即可。采用普通气枪通过控制手控气动组件将零件和精密托盘组件一起取下，装入机床上的零点快换卡盘上完成零件加工即可。
由于该装置的零点快换卡盘和机床上零点快换卡盘定位精度一致，因此精密托盘组件的重复定位精度仍能控制在0.002mm。再加上该精密主轴的回转精度和机床主轴回转精度一致，并且在该装置上对零件的径向跳动及端面与精密主轴的垂直度找正精度均能控制在0.002mm以内，因此可以保证零件的最终定位精度在0.005mm以内，实现了零件的精密机外找正。
Claims (6)
1.一种高精度回转类零件机外找正装置，其特征在于：包括工件夹持模块、测量找正模块、驱动及控制模块，
工件夹持模块包括执行装置和控制装置，该执行装置主要由零点快换卡盘组件和精密托盘组件组成，精密托盘组件安装在零点快换卡盘组件上，该零点快换卡盘组件连接控制装置；
测量找正模块主要由床身、精密主轴组件、大理石测量台、固定式测量位及移动式测量位组成，精密主轴组件安装在床身内，且精密主轴组件的上端安装工件夹持模块中的零点快换卡盘组件，该零点快换卡盘组件位于床身上端面的上方；大理石测量台安装在床身的上端面，且位于零点快换卡盘组件的侧边；固定式测量位及移动式测量位均安装在大理石测量台上；
驱动及控制模块主要由控制面板、变频器以及带减速器的感应电机组成，变频器以及带减速器的感应电机安装在床身内并连接控制精密主轴组件，控制面板安装在床身前面板的上部。
2.根据权利要求1所述的一种高精度回转类零件机外找正装置，其特征在于：所述的零点快换卡盘组件的上表面设计了X/Y向定位尺及Z向定位面，精密托盘组件的下底面的相对应位置设计了X/Y向精密定位片及Z向支撑；
精密托盘组件的上端面分布有多个中心距不等的螺孔用于实现零件的安装，精密托盘组件下底面的轴心设计了夹紧拉钉，零点快换卡盘组件的轴心制出气孔，夹紧拉钉插装在气孔内，零点快换卡盘组件的下部侧壁上制出与气孔连通的气口连接件，该气口连接件与控制装置连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种高精度回转类零件机外找正装置，其特征在于：所述的控制装置的主要部件为手控气动组件，该装置由气嘴、压紧螺母、密封垫及两个密封圈组成，气嘴通过其外侧同轴套装的压紧螺母和密封垫与零点快换卡盘组件相连，两个密封圈位于气嘴和压紧螺母之间。
4.根据权利要求1所述的一种高精度回转类零件机外找正装置，其特征在于：所述的精密主轴组件的回转精度可达0.001mm，与数控机床主轴回转精度相当，其上端安装零点快换卡盘组件，装配时进行调试，保证精密主轴与零点快换卡盘轴线的同轴度不大于0.001mm。
5.根据权利要求1所述的一种高精度回转类零件机外找正装置，其特征在于：所述的大理石测量台上端面平面度为0.001mm，与精密主轴组件轴线的垂直度为0.002mm。
6.根据权利要求1所述的一种高精度回转类零件机外找正装置，其特征在于：所述的控制面板上设置有连续按钮、点动按钮、调速按钮以及急停按钮。
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