一種複合柔性製造單元的製作方法

2024-02-12 07:58:15

本發明涉及一種數控工具機，尤其是涉及一種複合柔性製造單元。

背景技術：

中國專利公開了一種五面體龍門加工中心（公開號：CN 2644077X），其包括床身、電器數控系統、立臥複合刀庫、換刀裝置、橫梁、變速箱、操縱臺、具有立式頭罩和直角銑頭的附件頭庫、左右立柱、工作檯、冷卻排屑系統、溜板和內部裝有主軸的滑枕，主軸上安裝有端面鍵、拉杆、彈簧卡爪、蝶形彈簧、拉刀、液壓松刀和液壓油缸，蝶形彈簧與附件頭連接，滑枕端部安裝有接油盤，滑枕下端沿主軸周向布置有多隻弔頭拉杆，且每隻弔頭拉杆上均與一弔頭油缸的活塞連接，滑枕上固定有快接插座，快接插座內設置有彈簧，附件頭上固定有快接插頭，滑枕和直角銑頭的外殼之間設置有鼠牙盤、錐柄和錐齒輪，錐齒輪套裝在錐柄下端，拉杆通過拉釘與錐柄固定連接，滑枕上還安裝有擋塊和接近開關，滑枕內的主軸套上安裝有接近開關和擋塊；拉釘盤上安裝有相互垂直的定位銷和凸輪銷，定位銷上的凸頭位於凸輪銷上的滑槽內，定位銷的一端可與鼠牙盤凹槽插接，凸輪銷上套裝有復位彈簧，復位彈簧的一端支承在凸輪銷的臺肩上，另一端支承在拉釘盤上。但是這種五面體加工中心的剛性較差，生產效率較低

上世紀八十年代開始出現，九十年代開始國際流行的FMC柔性製造單元實質是一種小型柔性製造系統，由2-5臺加工中心與託板輸送裝置組成，適用於尺寸為400-800的中型零件的高效、高質與高柔性加工，但佔地較大，投資較多，且不能滿足大型零件的柔性加工，適用範圍較小。

技術實現要素：

本發明是提供一種複合柔性製造單元，其主要是解決現有柔性製造單元佔地大、投資高，解決大中型關鍵零件加工，存在多次裝夾、多次定位誤差較大，加工精度不高，適用範圍較小等的技術問題。

本發明的上述技術問題通過下述技術方案得以解決的：

本發明的一種複合柔性製造單元，把多臺加工中心複合在同臺工具機上，所述的柔性製造單元底座上連接有1臺以上的龍門加工中心、臥式加工中心、立式加工中心；柔性製造單元具有共同的底座、共同的工作檯，共同的柔性夾具，共同的集中控制裝置，外部設置有輸送裝置；

1臺以上的龍門加工中心、臥式加工中心、立式加工中心的底座，複合連接在柔性製造單元底座的單側或兩側或兩端；柔性製造單元底座為龍門加工中心底座，或是多臺加工中心共用的底座；

共同的工作檯為固定工作檯、或直線運動工作檯、或迴轉工作檯，或直線運動工作檯上安裝迴轉工作檯，或是其中的組合；

共同的柔性夾具為數控夾具、液壓夾具、氣動夾具、手動夾具或是其中的組合；

共同的集中控制裝置為數控系統、計算機、可編程控制器或是其中的組合；

外部輸送裝置為機器人、無軌小車、有軌小車、託板裝置、滾道裝置、起吊裝置、手動輸送裝置或是其中的組合；

複合在同臺工具機上的龍門加工中心、臥式加工中心，立式加工中心為全部設有刀庫或部分設有刀庫。

本發明融合了柔性製造單元與立臥複合加工中心技術，按成組技術要求對大型零件進行分類，採用模塊化技術與柔性組合技術，把多臺加工中心，柔性夾具複合在同臺工具機上，以工作檯的直線運動與迴轉運動替代了國際流行的柔性製造單元的內部輸送裝置，結構更緊湊、佔地更小、投資更省。本發明工件一次裝夾可以完成2-5面，銑鏜鑽攻全部工序，消除了多次裝夾、翻身的定位誤差與輔助工時，提高加工精度與生產效率；突破現有數控工具機主要適用中型零件中小批量生產的範圍，實現大型、複雜零件小批與單件柔性生產。集中控制系統可以管理多臺加工中心加工狀態、刀具壽命，在線檢測，遠程故障診斷，具有信息化智能化功能；數控系統可以控制立臥多主軸同時加工，也可以控制立臥多主軸獨立加工；柔性夾具可以快速實現零件變更，達到多品種高效、高精、高柔性的效果。

本發明將臥式加工中心底座連接在龍門加工中心底座上，這樣臥式主軸不受龍門立柱的高度、寬度所限制。本發明的困難點在於臥軸與立軸相互位置由大型零件的結構、尺寸、加工工序、工藝順序決定，有利於工具機節省佔地，降低成本。本發明還需解決臥軸與立軸之間的空間垂直度、平行度精度的確定，達到結構緊湊、佔地小、投資省的效果。

作為優選，所述的複合柔性製造單元上設有在線檢測裝置，在線檢測裝置為工件安裝位置檢測裝置、工件加工精度檢測裝置、刀具磨損檢測裝置、工具機異常檢測與報警裝置或是其中的組合。

為適應多品種零件加工的需求，柔性夾具採用數控液壓氣動與手動相結合的方式，實現零件定位裝置與夾緊裝置的快速移動或變更，為使加工能連續進行，有必要設置工件按裝位置檢測，或工件加工精度檢測，或刀具磨損檢測，或工具機異常檢測與報警，為提高工件裝卸的效率。

柔性製造單元外部設置機器人或有軌小車、或無軌小車、或滾道或起吊裝置，或手動輸送裝置，有利於實現數位化車間與無人車間。

作為優選，所述的柔性製造單元底座為龍門加工中心的底座，底座上設有X嚮導軌，X向絲杆活動連接共用的工作檯，底座一段設有X向行程開關。通過X向行程開關可以使得工作檯在既定的範圍內運動。

作為優選，所述的龍門加工中心的立柱上端固定有橫梁，橫梁設有絲杆驅動裝置，通過橫梁線軌活動連接有至少一隻滑鞍，滑鞍上設有滑枕，滑枕上設有龍門主軸箱與立式主軸，滑枕上設有絲杆驅動裝置。

作為優選，所述的龍門加工中心的龍門主軸箱的絲杆驅動裝置包括有Y向絲杆，Y向絲杆連接有Y向絲杆驅動電機，Y向絲杆驅動電機通過Y向絲杆驅動電機座固定在橫梁的一端，橫梁線軌一側設有Y向行程開關。通過Y向行程開關可以使得立式主軸箱自動運行。

作為優選，所述的龍門加工中心的滑鞍通過滑枕連接龍門主軸箱，滑鞍上設有平衡槓，平衡槓上端通過萬向接頭連接平衡油缸支架，平衡油缸支架連接在滑枕上，滑鞍上設有壓板，滑鞍的一側設有龍門刀庫。通過立式刀庫可以方便地進行換刀。萬向接頭用來連接平衡槓與平衡油缸支架，降低同軸造成的故障。

作為優選，所述的柔性製造單元底座單側或兩側或兩端連接臥式底座，臥式底座上座落有臥式床身，臥式床身上通過絲杆驅動裝置連接有臥式鞍座，臥式鞍座上固定有臥式立柱，臥式立柱通過絲杆驅動裝置連接臥式主軸箱與臥式主軸，臥式底座一側固定有臥式刀庫。

作為優選，所述的臥式加工中心的臥式床身上的絲杆驅動裝置包括有與臥式立柱連接的Z向絲杆，臥式床身上設有Z向線軌，臥式立柱滑動連接在Z向線軌上，臥式床身的一側設有調整塊，Z向絲杆的端部設有軸承座與軸承座調整墊塊。通過調整塊可以調整軸承座的位置。

作為優選，所述的臥式加工中心的臥式立柱上的絲杆驅動裝置包括有設在臥式立柱上的絲杆，絲杆上端連接電機，絲杆穿接在臥式主軸箱上，臥式主軸箱上設有臥式主軸，臥式立柱上設有Y向線軌，臥式主軸箱滑動連接在Y向線軌上，臥式立柱上設有臥軸平衡槓，臥式平衡槓連接有臥式平衡槓安裝座，臥式平衡槓安裝座固定在臥式主軸箱上，臥式立柱的一側還設有上下光柵尺。通過上下光柵尺可以確定臥式主軸箱的位置，從而可以提高加工精度。

作為優選，所述的柔性製造單元底座的其中一側固定有臥式底座，柔性製造單元底座另一側的立柱上通過立柱導軌活動連接有立柱滑鞍，立柱滑鞍上設有臥式主軸箱，臥式主軸箱設有絲杆驅動裝置，臥式主軸箱的絲杆驅動裝置包括有複合立柱絲杆，複合立柱絲杆連接有立柱絲杆驅動電機，立柱絲杆驅動電機通過立柱絲杆驅動電機座固定在複合立柱的一端，複合立柱的另一端設有立柱絲杆螺母座，複合立柱絲杆端部穿接在立柱絲杆螺母座內。一側的臥軸為獨立設置，另一側的立柱為複合立柱，臥軸側掛在立柱上，這樣加工起來的範圍較廣，節約生產成本。

作為優選，所述的柔性製造單元的底座單側或雙側或兩端連接連接1臺以上立式底座，立式底座上安裝有立式滑臺，立式滑臺上按裝有立式立柱、立式主軸箱、立式主軸，柔性製造單元底座上設有滑臺與柔性夾具。

作為優選，所述的立式主軸箱的立式主軸垂直於柔性製造單元的底座，或者柔性製造單元底座上設有傾斜立式底座，傾斜立式底座上依次連接傾斜立式滑臺、傾斜立式主軸箱、傾斜立式主軸，傾斜立式主軸傾斜於工作檯。

作為優選，所述的柔性製造單元底座單側或雙側或兩端連接1臺以上的臥式底座，臥式底座上有臥式加工中心的立式滑臺，立式滑臺上按裝有臥式立柱、臥式主軸箱、臥式主軸；或是柔性製造單元底座上連接1臺以上的立式加工中心與臥式加工中心。

作為優選，所述的柔性製造單元底座單側或雙側或兩端連接有臥式底座，臥式滑臺，臥式立柱，臥式主軸箱；連接有立式底座，立式滑臺，立式立柱，立式主軸箱。

作為優選，所述的柔性製造單元底座的左右端依序連接有臥式十字滑臺，臥式立柱，臥式主軸箱；底座的正後方依序連接有立式十字滑臺，立式立柱，立式主軸箱；底座的中間按裝有共用的固定工作檯與柔性夾具。

作為優選，所述的柔性製造單元底座的單側或雙側或兩端連接有1臺以上臥式十字滑臺，臥式立柱，臥式主軸箱；也可以連接1臺以上的立式十字滑臺，立式主軸，立式主軸箱；底座的中間按裝有固定工作檯或隨行夾具。

因此，本發明通過2-5臺立式、臥式與龍門加工中心、多臺刀庫、柔性夾具、控制系統複合在同臺工具機上，並且應用綜合管理數控系統與外部輸送裝置，實現零件一次裝夾，連續完成立臥多面銑鏜鑽攻工序，消除了更換主軸箱的設備投資與輔助時間，消除了零件工序間輸送的設備投資與輔助時間，消除了零件多次裝夾的定位誤差，效率更高，精度更好；並且可以採用大型零件安裝在固定工作檯或安裝在迴轉工作檯上、立式與臥式主軸X、Y、Z三向移動，連續完成2-5面銑鏜鑽攻工序，解決了大型關鍵零件工序間多次輸送、翻身、定位、夾緊的難題，突破現有柔性製造單元適用400-800mm中等零件柔性加工的束縛，結構更緊湊、佔地更小、投資更少。

附圖說明

附圖1是本發明實施例1的一種結構示意圖；

附圖2是本發明實施例1的另一面結構示意圖；

附圖3是本發明實施例1的底部結構示意圖；

附圖4是本發明實施例2的一種結構示意圖；

附圖5是本發明實施例3的一種結構示意圖；

附圖6是本發明實施例4的一種結構示意圖。

圖中零部件、部位及編號：底座1、立柱2、橫梁3、橫梁線軌4、滑枕滑鞍5、龍門主軸箱6、臥式底座7、臥式床身8、臥式立柱9、臥式主軸箱10、臥式刀庫11、工作檯12、Y向絲杆13、Y向行程開關14、滑枕15、平衡槓16、萬向接頭17、平衡油缸支架18、壓板19、立式刀庫20、Z向絲杆21、Z向線軌22、調整塊23、軸承座24、軸承座調整墊塊25、絲杆26、臥式主軸27、Y向線軌28、臥式平衡槓29、臥式平衡槓安裝座30、上下光柵尺31、X向絲杆32、X向線軌33、線軌壓板34、X向行程開關35、立柱導軌36、立柱滑鞍37、臥式主軸箱38、複合立柱絲杆39、立柱絲杆螺母座40、氮氣瓶安裝支架41、氮氣瓶42、刀庫支架43、長調整塊44、立式主軸47、在線檢測裝置48、外部輸送裝置49、控制系統50、柔性夾具51，立式底座52，立式立式滑臺53，立式立柱54，立式主軸箱55，傾斜立式主軸箱55，傾斜立式主軸54，傾斜立式滑臺53，傾斜立式底座56，直線運動滑臺57，臥式立式滑臺58，固定工作檯59。

具體實施方式

下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。

實施例1：一種複合柔性製造單元，由2臺臥式加工中心複合在龍門加工中心底座的兩側，龍門工作檯上按裝有數控迴轉工作檯，配置有共用的柔性夾具，共用的集中控制系統，外部設置輸送裝置，如圖1、圖2，包括底座1，底座1安裝有立柱2，立柱上設有在線檢測裝置48、控制系統50，立柱2上端固定有橫梁3，橫梁設有絲杆驅動裝置，通過橫梁線軌4活動連接有一隻滑鞍5，滑鞍上設有滑枕，滑枕上設有立式主軸箱6與立式主軸47，滑枕上設有絲杆驅動裝置；底座1的兩側都固定有一個臥軸底座7，臥軸底座上座落有臥軸床身8，臥軸床身上通過絲杆驅動裝置連接有臥軸鞍座，臥軸鞍座上固定有臥軸立柱9，臥軸立柱通過絲杆驅動裝置連接臥軸主軸箱10與臥式主軸27，臥軸底座一側固定有臥軸刀庫11；底座1上還設有工作檯12，工作檯由絲杆驅動，工作檯12上固定有數控迴轉臺與柔性夾具51，工作檯連接電氣數控裝置。工作檯的前方設有外部輸送裝置49，外部輸送裝置為滾道裝置。立式主軸箱的絲杆驅動裝置包括有Y向絲杆13，Y向絲杆連接有Y向絲杆驅動電機，Y向絲杆驅動電機通過Y向絲杆驅動電機座固定在橫梁的一端，橫梁線軌4一側設有Y向行程開關14。方滑枕滑鞍通過方滑枕15連接立式主軸箱6，方滑枕滑鞍5上設有平衡槓16，平衡槓上端通過萬向接頭17連接平衡油缸支架18，平衡油缸支架連接在方滑枕上，方滑枕滑鞍上設有壓板19，方滑枕滑鞍的一側設有立式刀庫20。臥軸床身8上的絲杆驅動裝置包括有與臥軸立柱9連接的Z向絲杆21，臥軸床身8上設有Z向線軌22，臥軸立柱9滑動連接在Z向線軌上，臥軸床身8的一側設有調整塊23，Z向絲杆的端部設有軸承座24與軸承座調整墊塊25。臥軸立柱上的絲杆驅動裝置包括有設在臥軸立柱9上的絲杆26，絲杆上端連接電機27，絲杆穿接在臥軸主軸箱10上，臥軸主軸箱上設有臥軸主軸27，臥軸立柱上設有Y向線軌28，臥軸主軸箱滑動連接在Y向線軌上，臥軸立柱上設有臥軸平衡槓29，臥軸平衡槓連接有臥軸平衡槓安裝座30，臥軸平衡槓安裝座固定在臥軸主軸箱上，臥軸立柱9的一側還設有上下光柵尺31。底座上設有X向絲杆32，X向絲杆穿接在縱向工作檯上，底座上設有X向線軌33，縱向工作檯滑動連接在X向線軌上，X向線軌上設有線軌壓板34，底座的一端設有X向行程開關35。臥軸立柱通過氮氣瓶安裝支架41固定有氮氣瓶42。臥軸刀庫通過刀庫支架43固定在底座1上，刀庫支架的底部設有長調整塊44；底座的底部設有工具機墊塊45與工具機墊塊調整螺栓46。

本實施例實現大型變速箱一次裝夾完成三面立臥複合柔性加工，實現大型水泵一次裝夾完成五面立臥複合柔性加工。

實施例2：一種複合柔性製造單元，由1臺臥式加工中心，1臺按裝在龍門立柱上的臥式加工裝置，複合在龍門加工中心底座的兩側，龍門工作檯上按裝有手動迴轉工作檯與柔性夾具，配置有共用的集中控制裝置與外部輸送裝置，如圖4，包括底座1，底座1安裝有立柱2，立柱上設有在線檢測裝置48、控制系統50，立柱2上端固定有橫梁3，橫梁設有絲杆驅動裝置，通過橫梁線軌4活動連接有一隻滑鞍5，滑鞍上設有滑枕，滑枕上設有立式主軸箱6與立式主軸47，滑枕上設有絲杆驅動裝置；底座1的其中一側固定有一個臥軸底座7，臥軸底座上座落有臥軸床身8，臥軸床身上通過絲杆驅動裝置連接有臥軸鞍座，臥軸鞍座上固定有臥軸立柱9，臥軸立柱通過絲杆驅動裝置連接臥軸主軸箱10與臥式主軸27，臥軸底座一側固定有臥軸刀庫11；底座1上還設有工作檯12，工作檯由絲杆驅動，工作檯12上固定有柔性夾具51；工作檯連接電氣數控裝置。工作檯的前方設有外部輸送裝置49，外部輸送裝置為滾道裝置。立式主軸箱的絲杆驅動裝置包括有Y向絲杆13，Y向絲杆連接有Y向絲杆驅動電機，Y向絲杆驅動電機通過Y向絲杆驅動電機座固定在橫梁的一端，橫梁線軌4一側設有Y向行程開關14。方滑枕滑鞍通過方滑枕15連接立式主軸箱6，方滑枕滑鞍5上設有平衡槓16，平衡槓上端通過萬向接頭17連接平衡油缸支架18，平衡油缸支架連接在方滑枕上，方滑枕滑鞍上設有壓板19，方滑枕滑鞍的一側設有立式刀庫20。臥軸床身8上的絲杆驅動裝置包括有與臥軸立柱9連接的Z向絲杆21，臥軸床身8上設有Z向線軌22，臥軸立柱9滑動連接在Z向線軌上，臥軸床身8的一側設有調整塊23，Z向絲杆的端部設有軸承座24與軸承座調整墊塊25。臥軸立柱上的絲杆驅動裝置包括有設在臥軸立柱9上的絲杆26，絲杆上端連接電機27，絲杆穿接在臥軸主軸箱10上，臥軸主軸箱上設有臥軸主軸27，臥軸立柱上設有Y向線軌28，臥軸主軸箱滑動連接在Y向線軌上，臥軸立柱上設有臥軸平衡槓29，臥軸平衡槓連接有臥軸平衡槓安裝座30，臥軸平衡槓安裝座固定在臥軸主軸箱上，臥軸立柱9的一側還設有上下光柵尺31。底座上設有X向絲杆32，X向絲杆穿接在縱向工作檯12上，底座上設有X向線軌33，縱向工作檯滑動連接在X向線軌上，X向線軌上設有線軌壓板34，底座的一端設有X向行程開關35。臥軸立柱通過氮氣瓶安裝支架41固定有氮氣瓶42。臥軸刀庫通過刀庫支架43固定在底座1上，刀庫支架的底部設有長調整塊44；底座的底部設有工具機墊塊45與工具機墊塊調整螺栓46。底座的另一側的立柱2上通過立柱導軌36活動連接有立柱滑鞍37，立柱滑鞍上設有臥式主軸箱38，臥式主軸箱設有絲杆驅動裝置，臥式主軸箱的絲杆驅動裝置包括有複合立柱絲杆39，複合立柱絲杆連接有立柱絲杆驅動電機，立柱絲杆驅動電機通過立柱絲杆驅動電機座固定在複合立柱的一端，複合立柱的另一端設有立柱絲杆螺母座40，複合立柱絲杆端部穿接在立柱絲杆螺母座內。

本案施側實現床身類零件的一次裝夾完成三面立臥複合柔性加工

實施例3：一種複合柔性製造單元，如圖5，由2臺立式加工中心或2臺傾斜安裝的立式加工中心，或1臺立式加工中心與1臺傾斜按裝的立式加工中心，或兩臺臥式加工中心，複合安裝在柔性製造單元底座的兩側或龍門加工中心底座兩側，底座上設有滑臺，滑臺工作檯上安裝有柔性夾具，配置有共用的集中控制裝置，外部設有輸送裝置。柔性製造單元底座1上安裝有直線運動滑臺57、柔性夾具51，柔性製造單元底座一側連接有立式加工中心的立式底座52，立式底座上安裝有立式滑臺53，立式立柱54、立式主軸箱與立式主軸55，底座另一側連接有傾斜的立式底座，底座傾斜的頂面按裝有立式滑臺53，立式立柱54，立式主軸箱55與立式主軸。本實施例實現箱體類零件一次裝夾完成頂面與斜面銑鏜鑽攻全部工序，突破了傾斜面加工難題，提高加工效率與精度。

實施例4：一種複合柔性製造單元，由2臺臥式加工中心，1臺立式加工中心，複合安裝在柔性製造單元底座的左右兩端與正後方，底座上安裝有共用的固定工作檯與柔性夾具，設有共用的集中控制裝置，外部設有輸送裝置，如圖6，包括底座1，底座兩端安裝有臥式床身8、臥式立柱9、臥式主軸箱10，底座的正後方安裝有立式加工中心的立式立柱54，立式主軸箱55，底座的上面中間安裝有固定的工作檯與柔性夾具51。

本實施例，零件裝夾在固定工作檯上，兩端的臥式加工中心與中間的立式加工中心XYZ三個方向移動，一次裝夾完成車轎類零件的銑面，鏜孔、鑽孔、攻螺絲的全部工序，實現難裝夾零件的高效高精高柔性加工。

以上所述僅為本發明的具體實施例，但本發明的結構特徵並不局限於此，任何本領域的技術人員在本發明的領域內，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發明的專利範圍之中。