CNC加工中心三个同时旋转工作台的设计研究


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 前言:

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 单旋转工作雜雛数纖雜动工作台上魏—个猶紅作台,継紅作台醜体上只有一个平= 铁头法兰盘,蝴1所示,图中娜1位置内部安装有伺服电机和机械传动衣直,伺服植与数■床■■统餓。伺服_謝■織■齡纖紅作台2绕圆盘水平轴回转巾心丨綱jf转动。m纟饱細猶紅作台通儲^ _卩工作自丨謂,主要帛刊肛轴类回转类零件飾凸轮,趙空、船舶、鮮等制錄域广泛細。0腿鞭转工作肖—妙能装夹—^件进丨T加工,工作鮮较低,只能满足新产品试制等单件、小批量零件的加工,无法满足现代规it业的大批js^jI要求。M目此,_帛益贿单旋转工作合自細上进行了力部传动的改进设计,在原有旋转n:作南|体上__个7>:平働辨x作台,g卩三个_嫌转工作自该工作合三个方向都可独立安装一套夹具,能完成不同种类零件的加工,使加工效率大大提高。 

                           

 

 

在旋转肛作台_体棚个垂麵,S軸三个麵面上隨三键平_步麟的工作A剩下-个麵酿装I作台驗输人动力類,_ 2所示。输塌4在手_娜嘯隨动下口通雖动轴带动同轴的水平轴旋转工作台1、2同步转动,水平轴旋转{乍台3采用醒齿轮传动方^与旋转工作台1、2的轴连接而实现同步转动。由于每个旋转工作台都在一个独立的垂直坐标轴上,因此在旋转工作台上安装夹具和零件时互不干涉,能够安装三个不同或相同的夹具,实现一个加工循环同时装夹三个工件,减少CNC加工中心的停机次数和装夹辅助时间并提高工作效率,适应大批量生产的要求。

 

2CNC加工中心三个同时旋转工作台的结构设计

 

2.1伺服电机驱动方式结构

 

 

根据以上设计思路,设计了CNC加工中心三个同时旋转的水平轴工作台及其驱动方式,其结构如图3所示。水平位置的转动轴4的两端分别通过轴承固定在箱体6和轴承座9上;水平位置的传动轴7 —端安装在箱体6上,中间端由轴承座13固定,实现传动轴7的稳定支撑。当转动轴4受手轮或伺服电机驱动而转动时,固定于轴4上的齿轮10也转动,与齿轮10啮合的齿轮11随之转动,齿轮11带动蜗杆轴5转动,与蜗杆5啮合的蜗轮8产生转动。蜗轮8固定在水平位置的传动轴12上,传动轴12转动时,传动轴12上的锥齿轮15与相啮合的锥齿轮14同时转动,锥齿轮15和锥齿轮14齿轮大小、齿数、锥度均相等,且轴交角为90。,当传动轴12转动时,传动轴7也产生转动,且转动的角度相等。由于传动轴12两端分别连接着工作台1、2,传动轴7的一端连接工作台3,当传动轴12转动时,工作台1、2、3同时转动,且转动的角度相同。

 

 

同时,为使CNC加工中心的三个同时旋转工作台在使用时操作方便,在旋转工作台底部设计一个旋转的底座如图4所示,以便根据实际加工需要使用手轮摇动控制,将旋转工作台整体转动到相应位置。
2.2手轮驱动方式结构

 

CNC加工中心三个同时旋转工作台的转动也可以通过手摇方式驱动,手轮驱动方式结构如图4所示,在结构上增加了传动轴组件,即三个水平轴同时旋转工作台本体结构不变,在传动轴的末端处安装有刻度和指针,同时相邻的端盖上安装有刻度盘。当以手轮方式驱动转动轴4旋转时,带动传动轴12上的锥齿轮15两侧锥齿轮同时转动个角度,而传递到传动轴末端的指针也转动相同的角度,这个角度与旋转工作台转动的角度相同。因此在手轮方式驱动传动轴4旋转时,可以通过观察指针在刻度盘上

3在CNC加工中心工作台上安装与使用

3.1伺服电机驱动方式

CNC加工中心三个同时旋转工作台在使用时为了操作便利,在底部设计一个旋转底座如图5所示。采用伺服电机驱动时,三个同时旋转工作台放置在CNC加工中心工作台中间偏丫轴正方向偏上位置如图6所示,伺服电机伸出长度不能超过CNC加工中心工作台Y方向的极限位置,避免与加工中心发生碰撞。从图中布局可看出,三个旋转工作台的位置均留有一定的空间,且操作的方向在朝加工中心的夕卜侧和两侧面,不存在盲区,因此使用更为便利。从加工的范围来看,与手轮操作相同,只适合于加工小型零件,不同的是旋转角度采用伺服电机定位,准确度高,且不容易出错。

 

3.2手轮驱动操作方式

三个同时旋转工作台采用手轮驱动时,手轮放置在CNC加工中心工作台上Y轴负方向偏下位置如图7所示,主要是为了给Y轴正方向留出充足的空间。连接手轮的传动轴—端方向朝加工中心外侧,是为了方便操作人员观察和旋转调整角度。这样的布局三个方向均有一定的空间安装夹具和零件,但是空间有限,适合于加工小型或短轴类零件,这类零件通常不用尾座顶锥固定,操作更灵活。由于手轮的方向朝外,朝加工中心里面的旋转工作台安装夹具和零件时,可通过旋转底座90。或180。方向进行安装,待零件安装好后,旋转回到原始的安装位置即在CNC铁床上加工三种相同或不同回转类零件时,分别在三个旋转工作台上安装上专用夹具或三爪卡盘,且与旋转工作台的回转中心同轴线,然后在安装好的零件上设定三个不同坐标系(如G54、G55、G56),根据旋转工作台的方向编写相应的NC程序,便可以实现三个零件的加工。对于手轮旋转角度操作更适合于加工同一种零件,当调整好角度后三种零件同时加工,然后再旋转角度进行下一工步加工。如在三个旋转工作台上安装三个不同形状零件进行加工,角度的调整过于频繁会增加操作者劳动强度。

4应用效益分析

在CNC加工中心现有单个旋转工作台的基础上增加两个同为水平轴的旋转工作台,形成分布在工作台箱体三个垂直面上的三个同步旋转工作台,三个旋转工作台共用一套旋转动力装置,虽然体积比单旋转下作台要大些,但不会影响CNC加工中心的正常使用,在保持每旋转工作台的操作方法和基本功能不变的条件下,将获得如下效益。

在进行大批量工件生产加工时,能够在一次停机装夹工作中,同时装夹三个待加工工件并逐个进行加工,每次装夹可完成三个零件的加工,从而大大减少装夹辅助时间并提高CNC加工中心的加工工作效率。

对于多品种小批量工件的生产加工,可在工作台上同时安装和保留2至3个夹具,选择相应的夹具完成对应工件的加工,其余夹具可保留夹具在旋转工作台上,不用频繁装卸调试夹具,在提高工作的效率的同时,也大大降低了操作者的劳动强度,减少重复劳动。



 

 

 

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