加工中心托板交換裝置的快速抬起機構簡介

   臥式加工中心由于具有良好的柔性，易于組成柔性加工自動線，成為現在制造廠商首選的裝備母機。其中，具有雙托板交換裝置的加工中心的應用又最為廣泛，其所具備的雙工作臺，節省了用于工件裝夾與拆卸的耗時。

    由于托板交換裝置在轉動之前，需要將其抬起，以往的傳統設計都是利用無自鎖功能的油缸直接頂起抬起裝置，僅在慢速運行狀態下才能確保安全和平穩，否則會造成沖擊力極大且不可靠。

    為此，在開發高速加工中心時，為了縮短托板交換裝置的抬起時間，設計出一種快速抬起機構，其承載能力強，沖擊力又小，結構簡單，真正實現了快速抬起。

工作原理

    高速加工中心雙托板交換裝置的快速抬起機構，以油缸為動力驅動移動凸輪，準確實現了抬起裝置在全程抬起運行中的快速、平穩、無沖擊、噪音小。凸輪的輪廓曲線由兩段直線、一段斜線、四段拋物線吻接而成，加速和減速區間凸輪的輪廓曲線設計為拋物線，拋物線加速度為常數，使抬起機構變速時沖擊最小。

    在托板抬起過程中，為了減少工作時間，抬起機構要快速運行。抬起時為減小抬起裝置在激活瞬間、與托板接觸瞬間、行程到終點時的瞬間所產生的沖擊力及噪聲，就必須降低這些瞬間的運行速度。

    所以，抬起機構在整個運動過程中的速度不能恒定，而是變化的，同時考慮到變化率（加速度）越高沖擊力則越大，必須設計一條既能適應速度變化、而且性能良好的特性曲線，從而實現抬起機構既變速又能平穩的快速運動。

    這一結構以移動凸輪為主要部件，凸輪的輪廓曲線則由兩段直線、一段斜線、四段拋物線吻接而成。利用移動凸輪的曲面結構來實現連續抬起，由零速-加速-勻速-減速-勻速-加速-勻速-減速-零速。在速度變化區間的凸輪輪廓線采用拋物線，拋物線的運動加速度為常數，大幅降低了速度的變化率，減小了沖擊，從而令運動平穩可靠。

機械結構

    快速抬起機構的機械結構主要有四部分組成：驅動油缸；移動凸輪；支撐滾輪；推桿。

    抬起機構的具體運動過程是：驅動油缸1推動移動凸輪2向前移動，移動凸輪的工作輪廓曲線推動支撐滾輪3作垂直運動，支撐滾輪通過銷軸帶動推桿4作垂直運動。

工作過程分析

    高速加工中心托板交換裝置在回轉前必須將托板快速抬起，兩個托板連同托板上的夾具重量大約為4噸，托板交換裝置本身重約1噸。

    整個抬起過程如下:抬起裝置加速抬起快速接近托板—慢速接觸托板并抬起托板—加速抬起托板—接近終點減速—進入承重狀態。推桿抬起行程50mm，要求時間0.8秒。

1.運動軌跡的分配

    第一段垂直行程0mm，水準行程5mm，由一段直線組成。

    第二段垂直行程12.5mm，水準行程48mm，由兩段拋物線組成，并且與下一段上升的直線相吻接。推桿先加速5.48m、后減速7.02m。抬起裝置已接近托板并插銷。

    第三段垂直行程5mm，水準行程80mm，由一段直線組成，慢速勻速運動，完成托板交換裝置慢速接觸托板（完成插銷）并準備抬起托板。

    第四段垂直行程32.5mm，水準行程112mm，由兩段拋物線組成，并且與下一段水準的直線相吻接。先加速抬起托板18.288mm再減速14.212mm，到達終點。

    第五段垂直行程0mm，水準行程5mm，由一段直線組成，托板交換裝置垂直不運動進入承重狀態。

2.參數

    驅動油缸1的水準行程是250mm,速度是一常數（0.3125m/s）,時間是0.8s；推桿在每一區間的運動速度、加速度、時間經過推導列表見下表。     

    表移動凸輪輪廓曲線特性表（t:每曲線函數的瞬時時間） 

3.推桿在四段拋物線區間做勻加速、勻減速運動，加速度為常數，沖擊極小，運行平穩。

結語

    上述快速抬起機構的試制成功解決了困擾高速加工中心裝卸工位所占時間過長的問題，有效縮短了機床的生產節拍。而且，在速度變化的部位采用拋物線予以過渡，加速度保持常數，有效地控制了沖擊幅度。

    這一結構的快速、平穩運行，關鍵取決于移動凸輪的工作輪廓曲線的制造精度，在現有加工條件下凸輪的精確度很容易獲得保證。綜上所述，該裝置結構簡單、制造方便、運行平穩，可靠耐用。