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一种数控机床用自动柔性镜像装夹减振装置

阅读：2发布：2020-08-05

专利汇可以提供一种数控机床用自动柔性镜像装夹减振装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种数控机床用自动柔性镜像装夹减振装置，包括自动定位装置和快速装夹装置；所述自动定位装置包括机床坐标数据采集分析系统、机器人及其控制系统；在机器人前端设有单向滑台，单向滑台与快速装夹装置连接；所述快速装夹装置包括真空吸附工装，在真空吸附工装上设置有阻尼减振装置。本装置可不限于零件尺寸、形状，仅更换前端贴合面真空吸附工装，即可适应任意薄壁零件加工减振需求，成本低，周期短，充分满足航天产品型号快速响应需求以及多型号普遍适用性需求。，下面是一种数控机床用自动柔性镜像装夹减振装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种数控机床用自动柔性镜像装夹减振装置，其特征在于：包括自动定位装置和快速装夹装置；所述自动定位装置包括机床坐标数据采集分析系统、机器人及其控制系统；在机器人前端设有单向滑台，单向滑台与快速装夹装置连接；所述快速装夹装置包括真空吸附工装，在真空吸附工装上设置有阻尼减振装置。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床用自动柔性镜像装夹减振装置，其特征在于：所述快速装夹装置还包括空气压缩机、真空发生器；空气压缩机与真空发生器由气管连接，真空发生器与真空吸附工装由气管连接。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床用自动柔性镜像装夹减振装置，其特征在于：所述真空吸附工装上设置有多个真空吸附孔结构，每个真空吸附孔结构包括真空吸附孔、封堵球、环形凹槽、泄压槽、密封槽；所述环形凹槽设置在真空吸附孔内侧，封堵球设置在环形凹槽内；密封槽同轴设置在真空吸附孔外侧，密封槽内安装有密封件。
4.根据权利要求1所述的一种数控机床用自动柔性镜像装夹减振装置，其特征在于：装夹流程为：首先所述机床坐标数据采集分析系统实时采集机床刀具加工位置坐标，并对机床刀具加工位置坐标进行镜像变换，计算出刀具矢量反向坐标，然后发送给机器人控制系统；然后机器人控制系统控制机器人及单向滑台运动，使真空吸附工装和阻尼减振装置到达反向坐标的位置并与工件接触；最后进行真空吸附完成装夹。

说明书全文

一种数控机床用自动柔性镜像装夹减振装置

技术领域

[0001] 本发明涉及数控加工领域，特别涉及一种用于薄壁零件加工的自动化柔性镜像装夹减振装置。

背景技术

[0002] 航天产品整体呈现大尺寸、薄壁、弱刚性的特点。在航天器产品铣削加工过程中，由于其薄壁弱刚性的特点，工件极易产生切削振动，而切削振动现象则会直接影响产品质量、制约加工效率，具体体现为：加工表面易产生振纹，表面质量精度不合格；刀具易发生过切，导致尺寸超差甚至报废；切削力剧增，刀具磨破损严重；切削用量受限，严重制约了加工效率。因此切削振动现象成为影响产品交付周期及生产成本的瓶颈问题。

[0003] 目前应用于加工现场的典型壳段振动控制方法主要通过增加辅助整体刚性工装，但是这种方法由于制造周期长、重复利用率低，无法满足研制型号快速响应需求以及多型号普遍适用性需求。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的问题，为适应不同研制产品快速响应需求，本发明提供一种适用范围更广的自动柔性镜像装夹减振装置，解决传统的刚性工装通用性不强的问题，有效降低薄壁零件铣削过程中的切削振动。

[0005] 本发明的技术方案为：一种数控机床用自动柔性镜像装夹减振装置，包括自动定位装置和快速装夹装置；所述自动定位装置包括机床坐标数据采集分析系统、机器人及其控制系统；在机器人前端设有单向滑台，单向滑台与快速装夹装置连接；所述快速装夹装置包括真空吸附工装，在真空吸附工装上设置有阻尼减振装置。

[0006] 进一步的，所述快速装夹装置还包括空气压缩机、真空发生器；空气压缩机与真空发生器由气管连接，真空发生器与真空吸附工装由气管连接。

[0007] 进一步的，所述真空吸附工装上设置有多个真空吸附孔结构，每个真空吸附孔结构包括真空吸附孔、封堵球、环形凹槽、泄压槽、密封槽；所述环形凹槽设置在真空吸附孔内侧，封堵球设置在环形凹槽内；密封槽同轴设置在真空吸附孔外侧，密封槽内安装有密封件。

[0008] 装夹流程为：首先所述机床坐标数据采集分析系统实时采集机床刀具加工位置坐标，并对机床刀具加工位置坐标进行镜像变换，计算出刀具矢量反向坐标，然后发送给机器人控制系统；然后机器人控制系统控制机器人及单向滑台运动，使真空吸附工装和阻尼减振装置到达反向坐标的位置并与工件接触；最后进行真空吸附完成装夹。

[0009] 本发明的有益效果：本发明针对大型薄壁零件铣削加工过程中的切削振动，提出了一种用于数控机床的自动柔性镜像装夹，其特点为：

[0010] 1.通过数据采集与分析系统、机器人，可自动跟随数控机床加工位置，实现真空吸附工装定位到加工镜像位置；

[0011] 2.通过空气压缩机、真空发生器，可实现局部真空吸附工装的快速装夹与拆卸，实现针对加工振动区域的振动控制；

[0012] 3.相对于传统刚性工装，本方案可不限于零件尺寸、形状，仅更换前端贴合面真空吸附工装，即可适应任意薄壁零件加工减振需求，成本低，周期短。附图说明

[0013] 图1为本发明的自动定位与快速装夹装置总体结构示意图。

[0014] 图2为本发明的自动定位与快速装夹装置的局部结构放大图。

[0015] 图3为本发明的真空吸附工装总体结构示意图。

[0016] 图4为本发明的真空吸附工装内部结构示意图。

[0017] 图中标记：1数控机床，2工件，3四轴关节机器人，4空气压缩机，5 切削刀具，6单向滑台，7阻尼减振装置，8真空发生器，9真空吸附工装，10真空吸附孔，11封堵球，12环形凹槽，13泄压槽，14密封槽。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图，对本发明做更详细的说明。

[0019] 一种数控机床用自动柔性镜像装夹减振装置，包括自动定位装置和快速装夹装置。

[0020] 自动定位装置包含机床坐标数据采集分析系统、机器人及其控制系统。

[0021] 其工作原理及流程为：

[0022] 1)数控机床1的加工切削刀具5定位到工件2的加工位置；

[0023] 2)数据采集与分析系统预读数控加工程序内容，得到加工位置坐标点；

[0024] 3)数据采集与分析系统进行加工位置坐标的镜像变换，得到阻尼减振装置的最优作用位置坐标点；

[0025] 4)数据采集与分析系统将坐标点发送给四轴关节机器人3的控制系统；

[0026] 5)机器人3通过单向滑台6控制真空吸附工装9和阻尼减振装置7定位到坐标位置；

[0027] 6)铣削加工时，阻尼减振装置7可在单向滑台工装6上沿工件2的径向方向进行自由滑动，从抑制工件2的切削振动。

[0028] 快速装夹装置采用真空吸附方案，由空气压缩机4、真空发生器8和真空吸附工装9组成。空气压缩机4与真空发生器8由气管连接，真空发生器8与真空吸附工装9由气管连接，真空吸附工装9与阻尼减振装置7通过螺栓连接。真空吸附工装设置有多个分布式真空吸附孔结构，每个真空吸附孔结构包括真空吸附孔10、封堵球11、环形凹槽12、泄压槽13、密封槽14。每个真空吸附孔10通过其同轴密封槽14内的密封圈可与工件表面单独密封。

[0029] 1)快速装夹时，若装夹位置处的工件2为封闭结构时，则空气压缩机4产生的压缩空气进入真空发生器8，在真空发生器8内部形成局部真空，真空吸附工装9与工件2之间的空气被吸入真空发生器8，真空吸附工装9内部的封堵球11在自身重力作用下落入下方凹槽12，吸入的空气随后离开真空发生器8进入外部大气中，在真空吸附工装9与工件2之间形成真空腔，真空吸附工装9连接阻尼减振装置7刚性吸附在工件2上，完成快速装夹。

[0030] 2)快速装夹时，若装夹位置处的工件2局部为开放结构时，真空吸附工装9与工件2吸附的一侧上的一个或几个真空吸附孔局部直接处于空气环境中。当空气压缩机4产生的压缩空气进入真空发生器8时，气流从工件2一侧向真空发生器8一侧流动，驱动封堵球11堵住气孔，形成封闭腔；而其他未暴露在空气环境中的真空吸附孔如上所述可形成真空腔，仍然可发挥真空吸附作用将真空吸附工装9与工件2紧密吸附贴合。

[0031] 3)快速拆卸时，通过控制真空发生器，使空气压缩机4产生的压缩空气直接进入真空吸附工装9，释放吸附工装9处的真空，完成快速拆卸。

[0032] 4)快速装夹前，通过控制真空发生器，使空气压缩机4产生的压缩空气直接进入真空吸附工装9，封堵球11在气流作用下，移动到工件2一侧，通过泄压槽13形成气流流动，对工件侧的切屑进行吹扫。

[0033] 本发明对于不同形状尺寸的工件，仅需更换真空吸附工装的前端贴合面即可，无论贴合面局部是开放结构还是封闭结构均可吸附，因此具有柔性化的特点，通用性很强，可适应任意薄壁零件加工减振需求，成本低，周期短，充分满足航天产品型号快速响应需求以及多型号普遍适用性需求。

[0034] 显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明要求保护的范围。

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