加工中心的托盘交换器

1、中文文献综述加工中心的发展史加工中心最初是从数控铣床发展而来的。第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。二十世纪70年代以来，加工中心得到迅速发展，出现了可换主轴箱加工中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行多孔加工。加工中心(ComputerizedNumericalControlMachine)简称cnc，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，

2、具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。一 加工中心的托盘交换器的应用1托盘交换器在MC系列机床中的应用：MC系列镗铣中心配有三种直径分别为127mm152mm、178mm的伸缩式主轴以提高机床加工范围、多用性及刚性，每一种型号各配置一个内置回转工作台，最小承重达13608k

3、g。托盘尺寸为1219mrK1219mm到1524mnK2743mm工件自动上/下料能够在机床保持连续切削的状态下完成。MC系列镗铣中心提供不同规格的回转工作和托盘承载能力；其托盘交换系统对于每一种型号的机床都是标准配置。工件上/下料在重型双托盘滑台上自动运行。2 目前国内外的应用实例：目前，国内车床的最高转速小于3000r/min，加工中心40号主轴的转速小于6000r/min，50号主轴的转速小于4000r/min，进给速度小于20m/min，1993年，直线电机的出现拉开了高速进给的序幕，从而也使高速切削技术走向成熟应用阶段。目前，PTW所研制的高速机床已在德国许多企业里应用。高速立式铣

4、削加工中心是该所特色产品，实用化的主轴转速为60000r/min，最快进给速度X、Y、Z轴均为60m/min，加速度为2.5g，重复定位精度土1卩mPTW所在研制高速切削机床的同时，还在高速切削工艺方面进行深入研究，在有色轻金属、复合材料、铸铁及模具钢等高速切削机理研究方面形成系统理论，以加工效率、加工精度和加工零件表面完整性为目标，对高速切削工艺进行优化，对指导高速切削生产起到很大作用。研究内容有各种材料高速切削过程中切屑形成机理，刀具材料及切削参数优化，面向高速切削过程的CAD/CAM系统开发，刀夹系统安全性设计，刀具结构设计及动平衡，刀具空间位姿及走刀路径控制，少量气束喷雾冷却技术等。该

5、所高速切削研究成果已应用于汽车发动机、飞机框架构件及涡轮叶片的制造垣野教授联合9家企业，于1996年研制出日本第一台商品化卧式高速切削加工中心，该加工中心主轴转速30000r/min，最大进给速度80m/min,加速度为2g，重复定位精度土1卩m同时也致力于高速切削工艺研究，主要内容包括高速切削工艺数据库，高速切削刀具磨损破损机理，切屑控制，高速切削过程CAD/CAM系统开发及质量控制等，从而加速高速切削技术产业化进程。目前，垣野研究室研究成果在日本企业界甚至在国际上均产生重大影响。二 加工中心的托盘交换器的定义、原理和特点定义：加工中心托盘自动交换装置(AutomaticPalletChan

6、ger)简称APC是柔性加工单元(FMC及柔性加工系统(FMS的重要组成部分。在交换用于将工件安装于机床工作台上的托盘的托盘交换器中，一种托盘交换器夹紧机构将工件安装托盘夹紧到工作台和将工件安装托盘从工作台松开，该托盘交换器夹紧机构包括工件安装托盘，工件安装托盘传送到工作台和从工作台移走的方向与其夹紧和松开的移动方向相同。当将其夹紧到工作台或从工作台移走时，工件安装托盘在平行于工作台的平面上移动。它是FMSto工系统中的重要配套件。对于棱柱体类工件，通常是在FMS中用夹具将它安装在托盘上，进行存储、搬运、加工、清洗和检验等。因此在物料(工件)流动过程中，托盘不仅是一个载体，也是各单元间的接口。

7、对加工系统来说，工件被装夹在托盘上，由托盘交换器送给机床并自动在机床支承座上定位、夹紧，这时托盘相当于一个可移动的工作台。又由于工件在加工系统中移动时，托盘及其夹具也跟随着一起移动，故托盘连其安装在托盘上的夹具一起被称为随行夹具。加工系统对托盘的要求有：在加工设备、托盘交换器及其他存储设备中能够通用；机械结构合理，材料性能稳定，有足够的刚度，能在大切削力的作用下不变形或变形量微小，使用寿命长；工件在托盘上装夹方便，精度高；托盘被送往机床后能快速、准确定位，夹持安全、可靠，且都是自动地进行；在加工循环中不需要人工的任何干预；能在加工过程中的苛刻环境(如切削热、湿气、振动、高压切削液等)下，可靠工

8、作；定位、夹紧和排屑等，不影响工件的精度和已加工完的工件表面质量；便于控制与管理，保证在安装工件、输送及加工中不混乱和不出差错。为了保证托盘能在不同厂家生产的加工设备、运储设备上共用，国际标准化组织已制定了公称尺寸小于或等于800mm勺托盘标准(ISO/DIS8526-1)和公称尺寸大于800mm勺托盘标准(ISO/DIS8526-2)，规定了与工件安装直接有关勺托盘顶面结构尺寸和与自动化运储有关勺底面结构尺寸。托盘勺公称尺寸是指安装工件勺托盘顶面勺宽度，其尺寸系列有：320、400、500、630、800、1000、1250和1600mn共8级。托盘的代号依次由下列部分组成：1SO号;宽X长

9、；顶面形式号；槽距或孔距；工件的定位方式；托盘的定位方式。如ISO85-2-1000X1250-1-100-a-b，表示是ISO8526-2的矩形托盘，顶面尺寸为1000X1250,带螺孔系的顶面，螺孔的中心距为100,工件用侧定位块定位，托盘用两锥孔和支承件上的两圆锥销定位。ISO托盘基本形状如图一所示。图一1 原理：双托盘自动交换装置备有两个托盘，其中一托盘装着工件在工作台上进行加工；另一个托盘则处于工作台外等待，此时可以进行下一个待加工工件的装载。这样，能够并行进行工件的装卸与加工。多托盘自动交换装置一般有两个以上的托盘，可以将一批工件分别装载在各个托盘上。移动式托盘交换过程如图一所示：

10、如要将工作台上的托盘1换成托盘2，需要完成下动作：动作:首先将工作台移动到指定位置;动作:工作台上的托盘1抬起,移动至工作台外等待位置，落下、定位;动作:移动工作台至另一个机外托盘2的对应位置;动作:托盘2抬起,移动至工作台上,下落、定位,交换完毕。图二旋转式托盘交换器交换过程如下图所示：如果将工件台上的托盘1换成托盘2，主要交换步骤有：动作:工作台移动到指定位置，这个位置有加工中心工作台以及托盘交换器装置的具体结构确定，以托盘的交换过程各个部件不发生干涉为原则；动作:交换装置将两只托盘同时抬起；动作:交换旋转臂旋转180°，实现托盘1和托盘2的交换；动作:托盘落下定位。图三特点：可

11、减少工件装夹次数，避免工作多次定位所产生的积累误差，节省辅助时间，实现高质、高效加工。三 加工中心的托盘的要求对加工系统来说，工件被装夹在托盘上，由托盘交换器送给机床并自动在机床支撑位上定位、夹紧，这时托盘相当于一个可以动的工作台。又由于工件在加工系统中移动时，托盘及其夹具也跟随着一起移动，故托盘连同其安装在托盘上的夹具一起被称为随行夹具。所以加工系统对托盘的要求有以下几点：1在加工设备、托盘交换器及其他存储设备中能够通用；2机械结构合理，材料性能稳定，有足够的刚度，能在大切削力的作用下不变形或变形量微小，使用寿命长；3 工件在托盘上装夹方便，速度快，精度高，且都是自动地进行；4 在加工循环中不需要人工的任何干预；5 能够在加工过程中的苛刻环境（如切削、湿气、震动、高压切削夜等）下可靠工作；6 定位、夹紧和排屑等，不影响工件的精度和已加工完的工件表面质量；7 便于控制与管理，保证在安装工件、输送及加工中不混乱和不出差错。结论根据以上对托盘交换器的了解，我设计了一种升降和旋转都由液压装置来实现的托盘交换器，它真正实现了，装夹和加工同时进行，减少了装夹与加工过程中的时间