具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床及其夾裝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床及其夾裝方法，機床包括工件軸、工作臺、立柱、刀具主軸和床身；所述工件軸包括頭架和尾架，其中：所述工件軸固定于所述工作臺，所述工作臺置于床身，所述工件軸和所述工作臺在所述床身上沿機床的Y軸方向運動；所述刀具主軸置于所述立柱，所述刀具主軸在所述立柱上沿機床的Z軸方向運動；所述立柱置于所述床身，所述刀具主軸和所述立柱在所述床身上沿機床的X軸方向運動；所述頭架的回轉軸中心設有自動裝夾機構，所述尾架的底部設有自動頂緊機構。通過人工或者機械手操作，實現(xiàn)了毛坯和成品工件的自動夾裝，提高了工件的加工精度，降低了工件的加工成本。
【專利說明】具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床及其夾裝方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬切削設備，具體涉及一種具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床及其夾裝方法。

【背景技術】
[0002]五軸聯(lián)動葉片加工機床是用于加工具有復雜空間曲面的葉片類或者狹長類零件的專用機床，在發(fā)電、船舶、航空航天等多個領域得到了廣泛的應用。
[0003]現(xiàn)有的五軸聯(lián)動葉片加工機床多采用三個直線坐標軸和兩個回轉坐標軸的布局方式，可實現(xiàn)五軸聯(lián)動數(shù)控插補加工。目前多采用手工裝夾的方式將待加工的毛坯固定于工件軸，即:先把裝夾件與機床工件軸(回轉坐標軸的A軸)固定連接，每次加工前，先將毛坯手動放置在裝夾件上，找正并緊固裝夾件；然后移動尾架，使其頂緊或夾緊毛坯的另一側。待加工完成后，再手動松開工件和裝夾件之間的連接，取走成品。
[0004]上述手動裝夾方式存在如下缺陷:一是手動裝毛坯和卸工件增長了占用機床的輔助加工時間。由于五軸聯(lián)動葉片加工機床屬高端機床，成本昂貴，因此輔助加工時間的增加必將增加占機費和人力的工時費用，從而增加了零件的加工成本；二是手動裝夾的人為因素影響大，不同操作人員的裝夾效果不同，即使同一操作人員的每次裝夾也會不同，這顯然會造成裝夾的一致性差，同時影響加工精度和加工效率，使工件的批量化加工受阻。


【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床及其夾裝方法，旨在實現(xiàn)加工前的毛坯和成品工件的自動裝夾。
[0006]首先，機床具有三個直線運動軸和兩個回轉軸，定義與主軸垂直、沿被加工葉片長度方向的運動軸為X軸；定義與主軸垂直、沿被加工葉片寬度方向的運動軸為Y軸，定義與主軸平行的運動軸為Z軸，兩個回轉軸分別為工件回轉軸和刀具擺動軸。
[0007]本發(fā)明采用的技術方案具體為:一種具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床，包括工件軸、工作臺、立柱、刀具主軸和床身；所述工件軸包括頭架和尾架，其中:所述工件軸固定于所述工作臺，所述工作臺置于床身上，所述工件軸和所述工作臺在所述床身上沿機床的Y軸方向運動；所述刀具主軸置于所述立柱，所述刀具主軸在所述立柱上沿機床的Z軸方向運動；所述立柱置于所述床身，所述刀具主軸和所述立柱在所述床身上沿機床的X軸方向運動；所述頭架的回轉軸中心設有自動裝夾機構，所述尾架的底部設有自動頂緊機構；還包括操作臺，所述操作臺與所述床身的遠立柱端相連接。
[0008]在上述具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床中，所述自動裝夾機構包括夾緊按鈕、第一松開按鈕和裝夾件，所述裝夾件設于所述頭架的回轉軸中心，所述夾緊按鈕和所述第一松開按鈕分別設于所述操作臺，通過所述夾緊按鈕和所述第一松開按鈕控制所述裝夾件的動作。
[0009]在上述具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床中,所述自動頂緊機構包括尾架、絲杠、導軌、頂緊按鈕和第二松開按鈕，所述導軌沿工件軸軸向設置，所述絲杠帶動所述尾架沿所述導軌移動，所述絲杠和所述導軌分別與所述尾架相連接，所述頂緊按鈕和所述第二松開按鈕分別設于所述操作臺；通過所述頂緊按鈕和所述第二松開按鈕控制絲杠運動，使所述尾架其沿所述導軌移動，頂緊或者松開工件。
[0010]在上述具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床中，機床的自動上下料操作由程序控制機械手或者手動完成。
[0011]一種具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床的夾裝方法，具體包含以下步驟:
[0012]上料前，先通過專用工裝將毛坯固定于夾裝件；
[0013]上料時，機床的刀具主軸先沿X軸、Z軸方向移動，遠離工件軸；工件軸隨工作臺一起沿Y向移動至上料位置；按動自動裝夾機構的第一松開按鈕，將已固定的毛坯和裝夾件插入頭架的回轉軸中心；插入回轉軸中心后按動自動裝夾機構的夾緊按鈕，自動夾緊毛坯；然后按動自動頂緊機構的頂緊按鈕，絲杠帶動尾架自動頂緊毛坯，上料過程完成，機床進入加工階段，將毛坯加工為成品工件；
[0014]下料時，首先按動自動夾緊機構的第二松開按鈕，機床的尾架先移動，離開成品工件，然后按動自動裝夾機構的第一松開按鈕，頭架回轉中心的裝夾件松開，取走夾裝于裝夾件中的成品工件；
[0015]一個循環(huán)結束，取走夾裝于裝夾件中的成品工件后裝入下一個毛坯，進入下一個循環(huán)。
[0016]在上述具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床的夾裝方法中，自動上下料操作由程序控制機械手操作或者手動操作。
[0017]在上述具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床的夾裝方法中，所述夾緊按鈕和所述第一松開按鈕均設于所述操作臺，所述頂緊按鈕和所述第二松開按鈕分別設于所述操作臺。
[0018]本發(fā)明產生的有益效果是:
[0019]本發(fā)明的五軸聯(lián)動葉片加工機床通過采用人工或者機械手操作的自動加裝作業(yè)工序減少了機床的輔助加工時間，節(jié)省了占機費和人工的工時費用，從而降低零件的加工成本；同時也避免了傳統(tǒng)手動裝夾過程中的人為因素，提高了加工精度和工件的一致性，尤其適于批量生產。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]當結合附圖考慮時，能夠更完整更好地理解本發(fā)明。此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。
[0021]圖1為本發(fā)明一種具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床的主視示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明一種具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床的左視示意圖(省略裝夾件)。
[0023]圖中:1、頭架2、尾架3、工作臺4、立柱5、刀具主軸6、床身7、操作臺。

【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細的說明。
[0025]如圖1-2所示的具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床，包括工件軸、工作臺3、立柱4、刀具主軸5、床身6和操作臺7，工件軸包括頭架I和尾架2組成，工作臺3置于床身6，床身6的遠立柱端連接有用于操作和控制機床動作的操作臺7 ;其中:
[0026]頭架I和尾架2在工作臺3上，和工作臺3—起沿機床的Y軸方向運動；刀具主軸5在立柱4上沿機床的Z軸運動，并和立柱4 一起沿機床的X軸方向運動；頭架I的回轉軸中心裝有可自動夾緊毛坯(或者成品工件)的自動裝夾機構，尾架2的底部裝有可以沿工件長度方向(圖1中的u軸方向)移動的自動頂緊機構。
[0027]自動裝夾機構包括夾緊按鈕、第一松開按鈕和裝夾件，裝夾件設于頭架的回轉軸中心，夾緊按鈕和第一松開按鈕設于操作臺7，通過按下夾緊按鈕和第一松開按鈕控制裝夾件的夾緊和松開動作。
[0028]自動頂緊機構包括尾架2、絲杠、導軌、頂緊按鈕和第二松開按鈕，導軌沿工件軸軸向設置，絲杠帶動尾架2沿導軌移動，絲杠和導軌分別與尾架相連接，頂緊按鈕和第二松開按鈕分別設于操作臺7 ;通過頂緊按鈕和第二松開按鈕控制絲杠運動，使尾架2沿導軌移動，頂緊或松開工件。
[0029]上述具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床的夾裝方法的人工操作步驟具體如下:
[0030]機床在裝毛坯前(即上料前)，毛坯和裝夾件可在專用工裝上固定完成。機床的刀具主軸5先沿X軸、Z軸方向移動，遠離由頭架I和尾架2組成的工件軸，工件軸隨工作臺一起沿Y向移動至上料位置。如果人工操作，上料位置設在最靠近操作者的位置，操作者按動自動裝夾機構的第一松開按鈕，將毛坯和裝夾件插入頭架I的回轉軸中心，再按動夾緊按鈕，系統(tǒng)自動夾緊毛坯；然后按動頂緊按鈕，絲杠帶動尾架2自動頂緊零件，上料過程完成；
[0031]如果程序控制機械手配合操作上料，上料位置設在和機械手配合的位置，系統(tǒng)自動執(zhí)行上料過程，即機械手將工件送至頭架I的回轉軸中心，頭架I自動夾緊工件，尾架2移動，頂緊工件，上料過程完成。下料時執(zhí)行類似操作，即尾架2先移動離開成品工件，頭架I松開，取走成品工件即可，裝入下一個毛坯，開始下一個循環(huán)。
[0032]當人工操作時，操作者也只需按動操作臺7的按鈕和手工裝取零件即可，機械手上下料基本與以上手動操作步驟一致，只是不需要機床操作員手動按動操作臺上的按鈕，所有動作由程序設定自動完成；可以看出，上述夾裝方法的夾裝精度避免了人為操作因素的干擾；且較之于傳統(tǒng)的人工調整對準夾裝，效率也明顯提高。
[0033]如上所述，對本發(fā)明的實施例進行了詳細地說明，顯然，只要實質上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點及效果、對本領域的技術人員來說是顯而易見的變形，也均包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床，其特征在于，包括工件軸、工作臺、立柱、刀具主軸和床身；所述工件軸包括頭架和尾架，其中: 所述工件軸固定于所述工作臺，所述工作臺置于床身上，所述工件軸和所述工作臺在所述床身上沿機床的Y軸方向運動； 所述刀具主軸置于所述立柱，所述刀具主軸在所述立柱上沿機床的Z軸方向運動； 所述立柱置于所述床身，所述刀具主軸和所述立柱在所述床身上沿機床的X軸方向運動； 所述頭架的回轉軸中心設有自動裝夾機構，所述尾架的底部設有自動頂緊機構； 還包括操作臺，所述操作臺與所述床身的遠立柱端相連接。
2.根據權利要求1所述的具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床，其特征在于，所述自動裝夾機構包括夾緊按鈕、第一松開按鈕和裝夾件，所述裝夾件設于所述頭架的回轉軸中心，所述夾緊按鈕和所述第一松開按鈕分別設于所述操作臺，通過所述夾緊按鈕和所述第一松開按鈕控制所述裝夾件的動作。
3.根據權利要求1所述的具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床，其特征在于，所述自動頂緊機構包括尾架、絲杠、導軌、頂緊按鈕和第二松開按鈕，所述導軌沿工件軸軸向設置，所述絲杠帶動所述尾架沿所述導軌移動，所述絲杠和所述導軌分別與所述尾架相連接，所述頂緊按鈕和所述第二松開按鈕分別設于所述操作臺；通過所述頂緊按鈕和所述第二松開按鈕控制絲杠運動，使所述尾架其沿所述導軌移動，頂緊或者松開工件。
4.根據權利要求1所述的具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床，其特征在于，機床的自動上下料操作由程序控制機械手或者手動完成。
5.一種具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床的夾裝方法，其特征在于，具體包含以下步驟: 上料前，先通過專用工裝將毛坯固定于夾裝件； 上料時，機床的刀具主軸先沿X軸、Z軸方向移動，遠離工件軸；工件軸隨工作臺一起沿Y向移動至上料位置；按動自動裝夾機構的第一松開按鈕，將已固定的毛坯和裝夾件插入頭架的回轉軸中心；插入回轉軸中心后按動自動裝夾機構的夾緊按鈕，自動夾緊毛坯；然后按動自動頂緊機構的頂緊按鈕，絲杠帶動尾架自動頂緊毛坯，上料過程完成，機床進入加工階段，將毛坯加工為成品工件； 下料時，首先按動自動夾緊機構的第二松開按鈕，機床的尾架先移動，離開成品工件，然后按動自動裝夾機構的第一松開按鈕，頭架回轉中心的裝夾件松開，取走夾裝于裝夾件中的成品工件； 一個循環(huán)結束，取走夾裝于裝夾件中的成品工件后裝入下一個毛坯，進入下一個循環(huán)。
6.根據權利要求5所述的具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床的夾裝方法，其特征在于，自動上下料操作由程序控制機械手操作或者手動操作。
7.根據權利要求5所述的具備工件自動裝夾的五軸聯(lián)動葉片加工機床的夾裝方法，其特征在于，所述夾緊按鈕和所述第一松開按鈕均設于所述操作臺，所述頂緊按鈕和所述第二松開按鈕分別設于所述操作臺。
【文檔編號】B23Q3/06GK104354029SQ201410593984
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權日:2014年10月29日
【發(fā)明者】王鴻娟, 高琦 申請人:北京機電院機床有限公司