專利名稱：柔性鈑金加工中心的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鈑金加工設備，具體為一種柔性鈑金加工中心。
背景技術：
現有的鈑金平面加工 設備為鉆床、數控鉆床、鉆銑加工中心、沖床、數控沖床、各類切割機。鉆床只能鉆孔和攻絲，且對于較大板件，裝夾和操作十分不便，加工非常困難，效率極低；數控鉆床、鉆銑加工中心主要適用于厚度較大零件的加工，對于鈑金的加工，由于板件太薄，不易裝夾或需許多不同的夾具，加工狀況很不好，因此，通常的鉆床、數控鉆床或鉆削加工中心很不適應于鈑金件加工；而數控沖床只適用于沖孔和一些不規則的孔，且需要模具費用很大，同時，當所加工板件厚度超過3毫米時，沖剪力太大，幾乎所有的數控沖床都不適應這種厚度鈑金件的連續沖剪；各種切割機也只能切割孔和不規則的孔；而所有的鈑金加工設備都沒有底面倒刮的功能。到目前為止，還沒有一種能有效的針對鈑金加工，綜合鉆孔、锪孔、攻絲、不規則孔加工、底面倒刮、板面圖案刻銑等多種工序加工于一體的，不需要工裝夾具和模具從而裝夾十分方便的、使用成本很低的高效率加工中心。
發明內容
針對上述情況，本發明公開一種柔性鈑金加工中心，它能有效地克服鈑金件厚度太小而產生的裝夾和加工狀況不好的問題，克服目前鈑金加工設備工序功能較為單一，使用工裝夾具和模具數量多的問題，在結構布局、裝夾和加工方式、控制方式等方面全面創新，對各種平面鈑金件的安裝和加工均不需工裝夾具和模具，板件安裝方便，加工穩定可靠，實現柔性化加工。一次安裝鈑金零件，可自動實現鉆孔、攻絲、锪孔、孔底反刮毛刺、不規則孔銑割、板面圖案刻銑等多種加工功能，采用數控系統控制，實現自動坐標移動和自動加工，并可自動交換鉆頭和絲攻等刀具，實現了對鈑金件的綜合自動加工，大大提高鈑金加工的工藝性、質量和效率，降低加工成本十分明顯。為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是柔性鈑金加工中心主要由電機及伺服電機、主軸箱、主軸組件、絲桿部件、基座、橫梁、支承臺、線性導軌副、倒刮裝置、立柱、 刀庫、夾持組件、滾動壓緊裝置、聯軸器、進給滾珠絲桿部件、線性導軌組件、電氣控制箱、底座、氣動站、氣動壓緊機構和滾動球構成。主軸組件安裝在主軸箱內，主軸箱安裝在立柱的線性導軌上作上下移動，實現升降(Z向坐標)運動；立柱安裝在底座的線性導軌組件上， 實現橫向(Y向坐標)運動；左、右基座分別安裝在底座的前方兩側，左、右支承臺分別安裝在左、右工基座上，左、右支承臺上面安裝有萬向滾動球陣列，用于支承需加工的鈑金零件； 左、右支承臺分別穿過左、右中空型雙橫梁的中間；中空型雙橫梁的左右橫梁組件下方分別安裝在左、右基座的線性導軌組件上，使左、右橫梁組件可在縱向上移動形成X向坐標運動，而支承臺不動；采用兩組可滑動調整和鎖緊的連桿組件從前后兩側將左、右橫梁組件連接，一旦調整鎖緊后，左、右橫梁組件即連為一體；倒刮孔部分整體安裝在立柱的前下部，由垂直安裝的W向導軌、與主軸箱主軸相向并同軸的W向主軸、W向主軸電機、W向進給滾珠絲桿組件及伺服電機組成，通過W向伺服電機的驅動，實現倒刮組件的上下運動。 以上X、Y、Z、W向均配置有伺服電機與滾珠絲桿傳動機構組件，形成四坐標方向的進給驅動機構。在左右橫梁的相對的兩個面上開設有導軌，每個橫梁上都安裝有兩套夾持組件和兩套限位組件，這些組件均可以分別沿著導軌移動，形成不同的距離間隔；每套夾持組件均安裝有夾緊氣缸，實現對鈑金件的夾持功能。滾動壓緊部分由上壓緊組件和下支承組件組成。上壓緊組件置于立柱的中部前方和主軸箱的下方，在立柱的兩側安裝固定；上壓緊組件設置有壓緊氣缸、連桿和壓緊裝置； 下支承組件置于立柱的前方，與立柱固定在一起。壓緊裝置的中心、下支承組件的中心和主軸中心、倒刮部分中心在一條軸線上；壓緊裝置和下支承組件均在圍繞中心的圓周上相對配置有滾動球。轉塔式刀庫置于主軸箱的前上方，安裝固定在立柱上。采用上述方案后，規定范圍內的各種規格鈑金零件安裝在雙橫梁的夾持組件上， 由于設有限位檔板，不需工裝夾具，鈑金零件即被前后左右限位而得到牢固的安裝。通過數控編程和電氣自動控制，實現主軸箱的Z向運動、立柱的Y向運動、雙橫梁的X向運動，以及主軸旋轉運動，實現對鈑金零件的鉆孔、锪孔、攻絲、不規則孔加工、板面圖案刻銑。由于滾動壓緊裝置對鈑金零件自動壓緊，確保板件在加工過程和移動過程的穩定性。通過刀庫運動，實現不同刀具的自動交換；通過倒刮部分的W向運動和W向主軸旋轉運動，在不翻轉板件的情況下實現底面自動倒刮毛刺和倒角功能。可廣泛適用于各種規格鈑金零件的鉆孔、 攻絲、锪孔、孔底反刮毛刺、不規則孔銑割、板面圖案刻銑加工。
圖1柔性鈑金加工中心結構示意圖左大部分。圖2柔性鈑金加工中心結構示意圖右部分。圖3為圖1、圖2的縮小全圖。圖4柔性鈑金加工中心左視圖。圖5柔性鈑金加工中心俯視圖右大部分。圖6柔性鈑金加工中心俯視圖左部分。圖7柔性鈑金加工中心左視圖中A的局部放大圖。圖中1、X向伺服電機2、X聯軸器3、X向絲桿部件4、左基座5、左橫梁6、左夾持裝置7、左支承臺8、左線性導軌副9、W向倒刮裝置10、刀庫11、右支承臺12、右基座13、右夾持裝置14、右橫梁15、右線性導軌副16、立柱17、Z向伺服電機18、同步帶傳動副19、Z向絲桿部件20、Z向線性導軌副21、主軸電機22、主軸箱23、主軸組件24、刀庫支架25、滾動壓緊裝置26、W向主軸組件27、W向主軸電機28、W向線性導軌副29、W向聯軸器30、W向伺服電機31、輔助滾動支承32、W向絲桿部件33、倒刮裝置基座34、Y向線性導軌副35、Y向絲桿部件36、底座37、Y向同步帶傳動副38、Υ向伺服電機39、氣動站40、電氣控制箱41、后連桿42、右限位塊43、前連桿44、左限位塊45、手柄式鎖緊螺桿46、氣動壓緊機構47、上壓緊座48、上滾動球49、下滾動球50、下支承座具體實施方式
從圖中可以看出，X 向絲桿部件3通過螺釘安裝在左基座4上(也可安裝在右基座 9上)，X向絲桿部件3上的絲桿螺母通過螺母座和螺釘固定到左橫梁5下方，X向伺服電機 1通過聯軸器2與X向絲桿部件3連接，實現X向驅動；左橫梁5、右橫梁14的前后端設有可左右調整的由后連桿41、前連桿43組成的機構，每副連桿機構一端與左橫梁5通過螺釘連接固定，另一端穿過右橫梁14的滑動孔相對滑動連接，滑動孔的一側設置有手柄式鎖緊螺桿45，當旋動手柄鎖緊螺桿45，可以壓緊后連桿41和前連桿43，使左橫梁5、右橫梁14 通過前連桿43、后連桿41的固緊連接而連為一體；兩個左夾持裝置6、兩個左限位塊44通過滑動導軌安裝在左橫梁5上，兩個右夾持裝置13、兩個右限位塊42通過滑動導軌安裝在右橫梁14上，在每個左夾持裝置6、右夾持裝置13和左限位塊44、右限位塊42上都設置有鎖緊螺訂，通過鎖緊螺訂使左夾持裝置6、右夾持裝置13和左限位塊44、右限位塊42相對固定在滑動導軌上，如松開則可以相對滑動；在整機的中后部設置有底座36，底座36前部的兩側分別和左基座4、右基座12用螺桿固定連接，形成底部框架，如果地基牢固，也可以不作連接，左支承臺7和右支承臺11用螺釘分別與左基座4和右基座9連接，左支承臺7、 右支承臺11上面均按陣列排列布置有上滾動球48和下滾動球49，用于支承需要加工的鈑金零件，并使鈑金零件移動靈活；左線性導軌副8和右線性導軌副15用螺釘分別與左基座 4和右基座9連接，左橫梁5、右橫梁14用螺釘分別固定在左線性導軌副8和右線性導軌副 15的滑塊上，由于左橫梁5、右橫梁14采用中空型材，從而使左橫梁5、右橫梁14能跨過左支承臺7和右支承臺11，分別在左基座4、右基座9上移動；Y向線性導軌副34用螺釘與底座36連接，立柱16用螺釘安裝在Y向線性導軌副34的滑塊上；Y向絲桿部件35用螺釘與底座36連接，Y向絲桿部件35上的絲桿螺母通過螺母座和螺釘固定到立柱16的下部，Y向伺服電機38通過Y向同步帶傳動副37與Y向絲桿部件35連接，實現Y向驅動；Z向線性導軌副20用螺釘與立柱16連接，主軸箱22用螺釘安裝在Z向線性導軌副20的滑塊上；Z 向絲桿部件19用螺釘與立柱16連接，Z向絲桿部件19上的絲桿螺母通過螺母座和螺釘固定到主軸箱22上，Z向伺服電機17通過同步帶傳動副18與Z向絲桿部件19連接，實現Z 向驅動；主軸組件23用螺釘與主軸箱22的下端連接，主軸電機21通過螺釘安裝在主軸箱 22的上端；滾動壓緊裝置25的基板兩側用螺釘與立柱16的兩側下部連接，上壓緊座47與氣動壓緊機構46相連，并能在壓裝置的導軌上上下移動，下支承座50用螺釘鎖緊在W向倒刮裝置9的上部，上壓緊座47和下支承座50均為中空型；W向倒刮裝置9由W向主軸組件 26、W向主軸電機27、W向線性導軌副28、W向聯軸器29、W向伺服電機30、輔助滾動支承31、 W向絲桿部件32、倒刮裝置基座33構成，倒刮裝置基座33用螺釘與底座36的前方中間連接，同時，倒刮裝置基座33底部安裝有輔助滾動支承31，保證整個倒刮裝置的穩定性；W向線性導軌副28用螺釘與倒刮裝置基座33的正前方連接，W向主軸組件26用螺釘安裝在W 向線性導軌副28的滑塊上，W向主軸組件26下部用螺釘安裝有W向主電機27，W向絲桿部件32用螺釘與倒刮裝置基座33的前部連接，絲桿上的螺母通過螺母座安裝在主軸組件26 上，W向伺服電機30通過W向聯軸器29與W向絲桿部件32連接，實現W向進給驅動；安裝調整時，使主軸組件23中心、上壓緊座47中心、下支承座50中心、W向主軸組件26中心重合；刀庫支架24采用螺釘安裝在立柱16的上部，并跨過主軸箱22向前方伸出，刀庫10通過螺釘固緊在刀庫支架24的伸出端，位于主軸箱22的前上方；氣動站39安放在機床的右后部；電氣控制箱40安放在機床的右部。工作時，移動左橫梁5、右橫梁14上的各兩個左夾持裝置6及右夾持裝置13至適當位置并鎖緊，鈑金零件安裝固定在左夾持裝置6、右夾持裝置13上，左夾持裝置6、右夾持裝置13自動對鈑金零件夾緊，通過手柄式鎖緊螺桿45鎖緊前連桿43、后連桿41，使左橫梁 5和右橫梁14連為一體，同時移動右限位塊42、左限位塊44靠緊鈑金零件的前后側并鎖緊固定，從而使鈑金零件被前后左右固定在連成一體的左橫梁5和右橫梁14上，隨左橫梁5 和右橫梁14左右移動；通過以上方式，安裝在規格范圍內(厚度IOmm以內)的鈑金零件， 可以不用任何工裝夾具。通過氣動壓緊機構46的驅動，帶動上壓緊座47在滾動壓緊裝置 25的導軌上向下移動與下支承座50配合壓緊鈑金零件，由于上壓緊座47的下端和下支承座50的上端圓周上都布置有多個上滾動球48和下滾動球49，由上滾動球48和下滾動球49 與鈑金零件接觸壓緊。壓緊后，滾動壓緊裝置25和鈑金零件可以相對運動。通過電氣自動控制和驅動，連成一體的左橫梁5和右橫梁14帶著鈑金零件作X向運動，立柱16帶著主軸箱22和滾動壓緊裝置25作Y向運動，主軸箱22帶著主軸組件23作Z向運動，W向主軸組件26作W向運動，主軸組件23帶著刀具作主旋轉運動，W向主軸組件26帶著刮孔刀具作旋轉運動；通過編程控制，實現X、Y、Z、W的運動及主軸、W向主軸的旋轉運動；通過刀庫10 的運動，可以自動交換不同的刀具。如果是鉆孔、攻絲、锪孔、倒刮孔工序，則運動順序為滾動壓緊裝置25松開——X、Y向坐標移動到指定位置——滾動壓緊裝置25壓緊——主軸箱22和主軸組件23下降(Z向運動)及主軸組件23旋轉進行加工——W向主軸組件26帶著刀具旋轉并上升進行倒刮底部孔毛刺和倒角——循環加工程序。如果是銑割孔和不規則孔及板面刻銑加工，則X、Y坐標運動過程中，滾動壓緊裝置25始終處于 壓緊狀態，使鈑金零件在移動銑削過程中始終在刀具的四周受到壓緊，確保鈑金零件在加工過程中的穩定性；如果銑削過程周邊沒有壓緊，則由于鈑金本身厚度較小， 會產生顫振，破壞加工狀況；如果不是滾動壓緊而是滑動接觸壓緊，則會產生很大的摩擦力，不適應于X、Y移動。根據不同的孔和螺紋規格，可以自動更換不同的鉆頭、絲攻、銑刀等刀具，而這些刀具都是常規刀具，價格很低，與模具費用相比，幾乎可以省略，所以大大降低了加工成本。采用倒刮裝置，在不翻轉鈑金件的情況下，可自動從底面倒刮底部毛刺和倒角，與上述其它自動功能綜合，大大提高了加工自動化、復合化和加工效率。
權利要求
1.一種柔性鈑金加工中心主要由電機及伺服電機、主軸箱、主軸組件、絲桿部件、基座、 橫梁、倒刮裝置、立柱、刀庫、夾持組件、線性導軌組件、電氣控制箱、底座構成，其特征是x 向絲桿部件(3)通過螺釘安裝在左基座(4)上，X向絲桿部件(3)上的絲桿螺母通過螺母座和螺釘固定到左橫梁(5)下方，X向伺服電機(1)通過聯軸器(2)與X向絲桿部件(3) 連接，Y向線性導軌副(34)用螺釘與底座(36)連接，立柱(16)用螺釘安裝在Y向線性導軌副(34)的滑塊上，Y向絲桿部件(35)用螺釘與底座(36)連接，Y向絲桿部件(35)上的絲桿螺母通過螺母座和螺釘固定到立柱(16)的下部，Y向伺服電機(38)通過Y向同步帶傳動副(37)與Y向絲桿部件(35)連接，Z向線性導軌副(20)用螺釘與立柱(16)連接，主軸箱(22)用螺釘安裝在Z向線性導軌副(20)的滑塊上，Z向絲桿部件(19)用螺釘與立柱 (16)連接 ，Z向絲桿部件(19)上的絲桿螺母通過螺母座和螺釘固定到主軸箱(22)上，Z向伺服電機(17)通過同步帶傳動副(18)與Z向絲桿部件(19)連接。
2.根據權利要求(1)所述的柔性鈑金加工中心，其特征是倒刮裝置基座(33)用螺釘與底座(36)的前方中間連接，W向線性導軌副(28)用螺釘與倒刮裝置基座(33)的正前方連接，W向主軸組件(26)用螺釘安裝在W向線性導軌副(28)的滑塊上，W向主軸組件(26) 下部用螺釘安裝有W向主電機(27)，W向絲桿部件(32)用螺釘與倒刮裝置基座(33)的前部連接，W向伺服電機(30)通過W向聯軸器(29)與W向絲桿部件(32)連接。
3.根據權利要求(1)所述的柔性鈑金加工中心，其特征是安裝調整W向倒刮裝置(9) 時，使主軸組件(23)中心、上壓緊座(47)中心、下支承座(50)中心、W向主軸組件(26)中心重合。
4.根據權利要求⑴所述的柔性鈑金加工中心，其特征是左橫梁(5)、右橫梁(14)的前后端設有可左右調整的由后連桿(41)、前連桿(43)組成的機構，每副連桿機構一端與左橫梁(5)通過螺釘連接固定，另一端穿過右橫梁(14)的滑動孔相對滑動連接，滑動孔的一側設置有手柄式鎖緊螺桿(45)，當旋動手柄鎖緊螺桿(45)，可以壓緊后連桿(41)和前連桿 (43)，使左橫梁(5)、右橫梁(14)通過前連桿(43)、后連桿(41)的固緊連接而連為一體。
5.根據權利要求(1)所述的柔性鈑金加工中心，其特征是兩個左夾持裝置(6)、兩個左限位塊(44)通過滑動導軌安裝在左橫梁(5)上，兩個右夾持裝置(13)、兩個右限位塊 (42)通過滑動導軌安裝在右橫梁(14)上，在每個左夾持裝置(6)、右夾持裝置(13)和左限位塊(44)、右限位塊(42)上都設置有鎖緊螺訂，通過鎖緊螺訂使左夾持裝置(6)、右夾持裝置(13)和左限位塊(44)、右限位塊(42)相對固定在滑動導軌上。
6.根據權利要求⑴所述的柔性鈑金加工中心，其特征是左支承臺(7)和右支承臺 (11)用螺釘分別與左基座(4)和右基座(9)連接，左支承臺(7)、右支承臺(11)上面均按陣列排列布置有上滾動球(48)和下滾動球(49)。
全文摘要
一種屬于鈑金加工設備的柔性鈑金加工中心主要由電機及伺服電機、主軸箱、主軸組件、絲桿部件、基座、橫梁、倒刮裝置、立柱、刀庫、夾持組件、線性導軌組件、電氣控制箱、底座構成。主軸箱安裝在立柱的線性導軌上作上下移動，實現Z向坐標運動；立柱安裝在底座的線性導軌組件上，實現Y向坐標運動；左、右支承臺上有萬向滾動球陣列，用于支承需加工的鈑金零件；左、右橫梁組件可在縱向上移動形成X向坐標運動；通過倒刮部分的W向運動和W向主軸旋轉運動，底面可自動倒刮毛刺和倒角，鈑金加工的工藝性好、質量和效率高，降低加工成本十分明顯。可廣泛適用于鈑金零件的鉆孔、攻絲、锪孔、孔底反刮毛刺、不規則孔銑割、板面圖案刻銑加工。
文檔編號B23P23/00GK102430925SQ201010297358
公開日2012年5月2日 申請日期2010年9月29日 優先權日2010年9月29日
發明者凌維生, 唐勤, 張政潑, 李振雄, 林強興, 潘慶林, 甘政忠, 石常云, 肖志文, 蔣桂平, 覃童, 譚芳, 賴顯渺, 黃增合, 黎華 申請人:桂林廣陸數字測控股份有限公司