張道東

山東威達重工股份有限公司 山東滕州 277500

1 序言

工作臺是機床基礎(chǔ)部件，為扁平結(jié)構(gòu)，表面有T形槽，背面為導(dǎo)軌，四周為防護罩或絲杠支撐部件。傳統(tǒng)的工作臺加工用人工裝夾，往往需要多次裝夾找正，效率低、勞動強度大。隨著自動化程度的不斷提高，越來越多零部件的加工實現(xiàn)了自動化。

關(guān)節(jié)機器人自動上料時，難以實現(xiàn)工件（機床工作臺）的大面立放置狀態(tài)的定位面準確到位，需要一個像人手一樣自由度高的機構(gòu)保證定位準確，簡稱為撫平。

2 機構(gòu)介紹

機床進給軸共用的臥式撫平機構(gòu)能夠用于在自動化加工模式下，加工完成銑床類、加工中心主要零部件，工作臺的定位和裝夾功能實現(xiàn)了工作臺的快速定位及粗加工、精加工的應(yīng)力釋放和無人化加工。

3 工作原理和技術(shù)方案

為實現(xiàn)上述目的，該機構(gòu)采用如下技術(shù)方案。

（1）結(jié)構(gòu)組成 如圖1所示，機床進給軸共用的臥式撫平機構(gòu)包括機床主軸、拉釘、銑刀柄、壓縮彈簧、導(dǎo)柱、球頭連桿、撫平盤、壓蓋、聯(lián)接螺釘和球頭銷。其中銑刀柄上部為錐柄，錐柄同標(biāo)準銑刀柄錐度一致，拉釘與銑刀柄固定連接，銑刀柄通過拉釘與機床主軸通過刀庫換刀的方式進行安裝、更換，銑刀柄前端內(nèi)孔安裝有壓縮彈簧、球頭連桿，銑刀柄前端徑向安裝有導(dǎo)柱，導(dǎo)柱伸入到球頭連桿軸上的滑槽內(nèi)，球頭連桿沿銑刀柄前端內(nèi)孔軸向滑動，撫平盤通過壓蓋、聯(lián)接螺釘與球頭聯(lián)接形成鉸鏈結(jié)構(gòu)，球頭銷一般為3個，均勻固定安裝在撫平盤端面上。

圖1 撫平機構(gòu)

機床主軸利用刀庫換刀的方式更換撫平機構(gòu)，機床Z軸運動，同時將待加工工作臺的平面靠近柔性撫平機構(gòu)。撫平機構(gòu)將待加工工作臺靠住后，夾緊液壓缸松開，工件處于自由狀態(tài)，撫平機構(gòu)將待加工工作臺定位面靠到定位基準處[1]，夾緊液壓缸工作，固定待加工工作臺，進行粗加工。粗加工后改變了工作臺內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，與上面描述的方式相同，用撫平機構(gòu)靠住工件，松開夾緊液壓缸，可以防止因液壓缸松開造成的工件傾倒，液壓缸再用小的壓力夾緊工件，進行下一步的精加工。

該結(jié)構(gòu)采用與機床進給軸共用的臥式撫平機構(gòu)，實現(xiàn)了無人化裝夾和定位調(diào)整，同時通過粗加工和精加工時撫平機構(gòu)的應(yīng)用，消除了粗加工后的應(yīng)力變形，保證了精加工的加工質(zhì)量[2]。

（2）具體實施方式 下面對該結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案做進一步的說明。

如圖2所示，關(guān)節(jié)機器人的工作手爪抓住待加工工作臺的A面和B面，送至臥式加工中心工作臺上的液壓工裝上，并靠近液壓工裝的C面，液壓工裝上裝有用于待加工工作臺B面定位的定位銷，A面位置安裝有夾緊液壓缸，此時夾緊液壓缸活塞桿向下運動，夾緊工件。

圖2 機械手安裝工件示意

臥式加工中心的工作臺旋轉(zhuǎn)180°，使待加工工作臺D面面向臥式加工中心的主軸端面，機床Z軸移動，使待加工工作臺D面接觸撫平機構(gòu)的撫平盤上的球頭銷端面。待加工工作臺A面位置的夾緊液壓缸活塞桿向上運動，松開工件，機床Z軸繼續(xù)移動。待加工工作臺受撫平機構(gòu)的推力靠近液壓工裝的D面，撫平機構(gòu)則受到待加工工作臺反向的推力反向移動，推動撫平機構(gòu)中的球頭連桿沿銑刀柄前端內(nèi)孔移動，并擠壓壓縮彈簧，壓縮彈簧吸收待加工工作臺反向的推力。此時待加工工作臺A面位置的夾緊液壓缸活塞桿向下運動，夾緊工件，機床主軸利用刀庫換刀的方式將撫平機構(gòu)更換為加工刀具，進行粗加工。

粗加工工序結(jié)束后，機床Z軸運動，帶動粗加工后的工作臺遠離機床主軸，此時機床主軸利用換刀的方式將加工刀具更換為撫平機構(gòu)。機床Z軸移動，使粗加工后的工作臺D面接觸撫平機構(gòu)的撫平盤上的球頭銷端面，待加工工作臺A面位置的夾緊液壓缸活塞桿向上運動，松開工件，釋放工作臺因粗加工而產(chǎn)生的應(yīng)力變形，機床Z軸繼續(xù)移動。粗加工后的加工工作臺受撫平機構(gòu)的推力靠近液壓工裝的D面，撫平機構(gòu)則受到粗加工后工作臺反向的推力反向移動，推動撫平機構(gòu)中的球頭連桿沿銑刀柄前端內(nèi)孔移動，并擠壓壓縮彈簧，壓縮彈簧吸收粗加工后工作臺反向的推力。此時粗加工后工作臺A面位置的夾緊液壓缸活塞桿向下運動，夾緊工件，機床主軸利用刀庫換刀的方式將撫平機構(gòu)更換為加工刀具，進行精加工[3]。

加工示意如圖3所示。

圖3 加工示意

待精加工后，臥式加工中心工作臺旋轉(zhuǎn)180°，機床Z軸運動，將精加工后的工作臺運送到裝夾處，關(guān)節(jié)機器人的工作手爪抓住待加工工作臺的A面和B面位置，A面位置的夾緊液壓缸活塞桿向上運動，松開工件，關(guān)節(jié)機器人將精加工后的工作臺送至成品庫位，然后抓取下一個待加工工作臺進行下一件的加工循環(huán)。

實際應(yīng)用情況如圖4～圖6所示。

圖4 機床工作臺生產(chǎn)線總體布局

圖5 等待上線加工的機床工作臺

圖6 加工完畢的機床工作臺

4 結(jié)束語

采用以上結(jié)構(gòu)，方便地實現(xiàn)了機床工作臺粗加工、精加工過程的松開和夾緊，將傳統(tǒng)的粗加工、精加工需要的人工調(diào)整改為自動調(diào)整。解決了傳統(tǒng)的離散制造業(yè)粗加工、精加工不能采用無人值守的自動化生產(chǎn)方式的問題。

配置4臺HMC630臥式加工中心，組成了立式加工中心工作臺的智能制造生產(chǎn)線，可以月產(chǎn)4種規(guī)格的立式加工中心工作臺400塊，下一步將繼續(xù)探討利用此方式加工立式加工中心工作臺底座等系列零件。