[发明专利]具备工件自动装夹的五轴联动叶片加工机床及其夹装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属切削设备，具体涉及一种具备工件自动装夹的五轴联动叶片加工机床及其夹装方法。

背景技术

五轴联动叶片加工机床是用于加工具有复杂空间曲面的叶片类或者狭长类零件的专用机床，在发电、船舶、航空航天等多个领域得到了广泛的应用。

现有的五轴联动叶片加工机床多采用三个直线坐标轴和两个回转坐标轴的布局方式，可实现五轴联动数控插补加工。目前多采用手工装夹的方式将待加工的毛坯固定于工件轴，即：先把装夹件与机床工件轴(回转坐标轴的A轴)固定连接，每次加工前，先将毛坯手动放置在装夹件上，找正并紧固装夹件；然后移动尾架，使其顶紧或夹紧毛坯的另一侧。待加工完成后，再手动松开工件和装夹件之间的连接，取走成品。

上述手动装夹方式存在如下缺陷：一是手动装毛坯和卸工件增长了占用机床的辅助加工时间。由于五轴联动叶片加工机床属高端机床，成本昂贵，因此辅助加工时间的增加必将增加占机费和人力的工时费用，从而增加了零件的加工成本；二是手动装夹的人为因素影响大，不同操作人员的装夹效果不同，即使同一操作人员的每次装夹也会不同，这显然会造成装夹的一致性差，同时影响加工精度和加工效率，使工件的批量化加工受阻。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具备工件自动装夹的五轴联动叶片加工机床及其夹装方法，旨在实现加工前的毛坯和成品工件的自动装夹。

首先，机床具有三个直线运动轴和两个回转轴，定义与主轴垂直、沿被加工叶片长度方向的运动轴为X轴；定义与主轴垂直、沿被加工叶片宽度方向的运动轴为Y轴，定义与主轴平行的运动轴为Z轴，两个回转轴分别为工件回转轴和刀具摆动轴。

本发明采用的技术方案具体为：一种具备工件自动装夹的五轴联动叶片加工机床，包括工件轴、工作台、立柱、刀具主轴和床身；所述工件轴包括头架和尾架，其中：所述工件轴固定于所述工作台，所述工作台置于床身上，所述工件轴和所述工作台在所述床身上沿机床的Y轴方向运动；所述刀具主轴置于所述立柱，所述刀具主轴在所述立柱上沿机床的Z轴方向运动；所述立柱置于所述床身，所述刀具主轴和所述立柱在所述床身上沿机床的X轴方向运动；所述头架的回转轴中心设有自动装夹机构，所述尾架的底部设有自动顶紧机构；还包括操作台，所述操作台与所述床身的远立柱端相连接。

在上述具备工件自动装夹的五轴联动叶片加工机床中，所述自动装夹机构包括夹紧按钮、第一松开按钮和装夹件，所述装夹件设于所述头架的回转轴中心，所述夹紧按钮和所述第一松开按钮分别设于所述操作台，通过所述夹紧按钮和所述第一松开按钮控制所述装夹件的动作。

在上述具备工件自动装夹的五轴联动叶片加工机床中，所述自动顶紧机构包括尾架、丝杠、导轨、顶紧按钮和第二松开按钮，所述导轨沿工件轴轴向设置，所述丝杠带动所述尾架沿所述导轨移动，所述丝杠和所述导轨分别与所述尾架相连接，所述顶紧按钮和所述第二松开按钮分别设于所述操作台；通过所述顶紧按钮和所述第二松开按钮控制丝杠运动，使所述尾架其沿所述导轨移动，顶紧或者松开工件。

在上述具备工件自动装夹的五轴联动叶片加工机床中，机床的自动上下料操作由程序控制机械手或者手动完成。

一种具备工件自动装夹的五轴联动叶片加工机床的夹装方法，具体包含以下步骤：

上料前，先通过专用工装将毛坯固定于夹装件；

上料时，机床的刀具主轴先沿X轴、Z轴方向移动，远离工件轴；工件轴随工作台一起沿Y向移动至上料位置；按动自动装夹机构的第一松开按钮，将已固定的毛坯和装夹件插入头架的回转轴中心；插入回转轴中心后按动自动装夹机构的夹紧按钮，自动夹紧毛坯；然后按动自动顶紧机构的顶紧按钮，丝杠带动尾架自动顶紧毛坯，上料过程完成，机床进入加工阶段，将毛坯加工为成品工件；

下料时，首先按动自动夹紧机构的第二松开按钮，机床的尾架先移动，离开成品工件，然后按动自动装夹机构的第一松开按钮，头架回转中心的装夹件松开，取走夹装于装夹件中的成品工件；

一个循环结束，取走夹装于装夹件中的成品工件后装入下一个毛坯，进入下一个循环。

在上述具备工件自动装夹的五轴联动叶片加工机床的夹装方法中，自动上下料操作由程序控制机械手操作或者手动操作。

在上述具备工件自动装夹的五轴联动叶片加工机床的夹装方法中，所述夹紧按钮和所述第一松开按钮均设于所述操作台，所述顶紧按钮和所述第二松开按钮分别设于所述操作台。

本发明产生的有益效果是：