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功能部件 Function Unit
龙门机床附件铣头自动交换装置设计
王增新许翠芳王文强
(北京航空制造工程研究所,北京100024)
摘要:介绍了数控龙门铣床附件铣头相关接口和自动交換装置的设计,使附件铣头与防护盖板的交换实
现自动化,提高了机床的使用效率
关键词:附件铣头;自动交换装置;龙门机床;滑枕
中图分类号:TH122
文献标识码;B
Design of gantry machine accessory milling head automatic switching device
WANG Zengxin, XU Cuifang, WANG Wenqiang
(AVIC Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute, Beijing 100024, CHN)
Abstract: Introduces the design of accessory milling head interface and automatic switching device of CNC gantry
milling machine, Implements automatic exchange between accessory milling head and protective cover
improves the efficiency of the machine tool
Keywords: accessory milling head; automatic switching device; gantry machine; ram
配备附件铣头的三坐标数控龙门机床,具有一次
装卡、五面加工的优异性能,性价比较高,在数控加工
制造企业应用较为普遍。附件铣头的交换过程比较复
杂,手动交换费时费力、严重影响机床的使用效率。而
且附件铣头生效时,刀具姿态、铣头尺寸发生变化,相
关坐标的限位保护等控制程序要发生相应变动。
笔者研制的数控三坐标龙门铣床,配备了附件铣
头自动交换装置,并运用多种技术对附件铣头和防护
盖板的交换、使用过程进行控制,提高了机床的性能和
使用效率。
1机床概述
图1数控三坐标龙门铣床
FG32040MA数控三坐标龙门铣床(图1)的总体
结构为固定龙门工作台移动式,三轴联动,配备自动交2自动交换附件铣头接口设计
换附件铣头,可进行五面加工。
附件铣头自动交换结构设计,包括定位、夹紧、传
主要技术参数:主轴功率为37kW(S1)/45kW动、控制、防护等部分。附件铣头的接口(图2)设计与
(S6);主轴扭矩为1300N?m(S1)/1900N·m滑枕和机床主轴密切相关,需要在滑枕端面、机床主轴
(S6);主轴最高转速为4000r/min;工作台尺寸为周围布置液压、气动、冷却、控制等配套快插接头和定
4000mx2000m;坐标最大移动速度为15000位装置,配套主轴相关尺寸也要根据结构需要作相应
mm/ min o
设计。
FG32040MA是针对航空数控零件加工特点设计
端齿盘是自动交换附件铣头的定位装置,其安装
制造的,机床结构紧凑、刚性大、功能强,主要用于钛合的同轴度、安装面的平面度、安装面相对主轴轴线的垂
金、高强度结构钢、铸铁等材料制成的航空零件及工装直度都会影响附件铣头的几何精度。因此,端齿盘安
模具的强力数控加工。
装面的精度要求很高,而且端齿盘定位圆锥销的配铰,
需在附件铣头所有几何精度调试完成后进行,确保附
求和点
2015年第1期
Function Unit功能部件
此外,接口设计过程中还要考虑定位端齿盘、快插
接头、拉紧油缸、附件铣头锥柄的相关配合尺寸,在保
证各功能正常前提下预留一定安全间隙。
附件铣头和机床主轴的定位、夹紧、控制、位置检
测等功能的实现依赖诸
多控制线缆和管线(图
4),需要在滑枕内部进
图2自动交换附件铣头接口
行排布。滑枕端部与附
件铣头的工作精度。
件铣头相关的连接板、
4个拉紧油缸和机床主轴拉刀机构,共同作用完
主轴套筒和滑枕的结构
成附件铣头的拉紧与松开动作。拉紧油缸的安装必须设计初期就需要考虑好
保证在同一平面,而且与机床主轴拉刀机构具有一定各种管线的排布(图
的位置关系,4个油缸的拉紧与松开动作必须同步,才
5)、扳手空间等诸多事
能保证附件铣头的拉紧与松开动作正常。
项,否则后期装配调试
图4滑枕内部线缆
附件铣头转位和主轴旋转的动力源均来自机床时很难处理此类问题。
主轴电动机,通过主传动系统的机床主轴锥柄驱动,
附件铣头转位和主轴旋转的动作切换由附件铣头内
部机构实现。附件铣头内部设有一油缸,油缸活塞
运动实现附件铣头C摆转位齿轮和主轴旋转齿轮的
工作状态切换,控制附件铣头C摆转位或主轴旋转
并互锁保护。油缸的动作由液压阀进行控制,通过
分别安装在滑枕端面和附件铣头端面的快插接头进
行联通
图5主轴套筒上的管线排布
进行反馈,附件铣头C摆夹紧、松开到位检测为附件3自动交换装置设计
铣头内部传感器进行反馈,其余位置检测均需设计相
自动交换装置,分
应外部传感器。附件铣头C摆和主轴的角度位置控为两部分,如图6所示,
制信号,均来自机床主轴的旋转编码器。
下层为附件铣头自动交
附件铣头与滑枕的连接界面,因功能需要分布有换的头库小车,上层为
端齿盘、拉紧油缸和快插接头。在不连接附件铣头时,防护盖板自动交换的盖
这些元件都应该被可靠防护,以免污损影响附件铣头板小车。小车均由气缸
的正常工作。防护盖板(图3)正是基于此设计的,在推动,沿线性导轨运行。
附件铣头取下时由4个油缸拉起防护盖板对连接界面小车工作时,由气缸推
诸多接口进行有效防护。
出到位,滑枕主轴沿y
向移动至附件铣头或防
护盖板的正上方,然后图6附件铣头自动交换装置
下降至Z向设定位置,主轴和相关配套附件配合完成
附件铣头或防护盖板的自动交换功能。
附件铣头和防护盖板自动交换功能的安全设计,
是自动交换功能设计的关键要素。自动交换控制流程
(图7)包含若干步骤,每一步骤的执行都要具备相应
图3附件铣头防护盖板
的前提条件,只有当系统确认条件满足时才能够执行
下一步指令。
“计
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