双工位卧式加工中心自动交换工作台定位装置分析

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Research on Positioning Device of Auto.change Table for Double StationHorizontal M achining CenterLI Shaoping，SUN Wei，LI Jiangyan，ZI Limin(Shei Group Kunming Machine Tool Company Limited，Kunming Yunnan 650203，China)Abstract：The structure and work principle of positioning device of auto-change table for double station horizontal machining cen-ter were introduced. The eI10rs were analyzed.and the methods to improve the positioning accuracy of the changing tables were pres-ented.Th e accuracy coherence problem of random changing table of big size machining center is solved。

Keywords：Double station machining center；Auto-change table；Positioning device；Positioning accuracy配置了交换工作台的双工位卧式加工中心，在-个工位的工作台上加工工件的同时，可在另-个工位的工作台上安装拆卸工件，缩短了加工辅助时间，提高了生产效率。随着加工中心的发展，大规格加工中心 (台面宽度不小于 1 600 mm，承重不小于 8×10N)也需要配置交换工作台。为了保证工件的加工精度，必须保证任意-块工作台交换到主机上的定位精度，而交换工作台的定位装置是保证定位精度的关键因素，所以有必要对定位装置进行分析。

1 定位装置的选择与布局1.1 定位装置的选择中小规格、承载轻的双工位加工中心 (台面宽度不大于1 000 mm，承重不大于3×10 N)交换工作台的定位装置-般采用4个锥销的定位方式，这种定位方式为过定位，容易引起干涉。对于大规格、大承载的加工中心 (台面宽度不小于 1 600 mm，承重不小于8×10 N)而言，4个锥销的定位方式满足不了大承载的要求，所以根据 6点定位规则采用 -面两销”的定位方式进行定位装置的结构设计，避免过定位引起干涉或欠定位误差大的现象。

1.2 定位装置的布局如图 1、2所示，为大规格、大承载的加工中心交换工作台的定位装置。多个夹紧油缸端面构成了交换工作台定位装置的定位平面 (下)，导轨板下表面与夹紧油缸端面接触的部分为工作台的定位平面(上)，定位平面限制了3个自由度，沿Y轴的移动、绕 轴的转动、绕z轴的转动，圆柱销 18限制了交换工作台沿 、 方向的移动，削边销 9限制了绕Y轴的转动，实现6点定位。

， ， / / 千 - 幸 I、 、、 耄 》 搴I j 娄 矗.1《l615 l-转台2、 5、7、 ll、l4 13、l6-夹紧油缸3、 6、8、 l0、l123 12、 15-夹紧油缸端面4、14-导轨9-削边销18-圆柱销l1 17、l 工作台挡块10图 1 交换工作台定位装置下部布局图l-交换工作台 2、3、5、6-导轨板下表面 4-定位套图2 交换工作台定位装置上部布局图收稿 日期 ：2011-12-19作者简介：李绍萍 (197l-)，女，工学学士，高级工程师，主要从事精密加工中心、数控铣镗床的研发。E-mail：e6311440### 163.com。

· 26· 机床与液压 第 41卷2 定位装置的结构与工作原理2.1 定位装置的结构如图3所示，定位装置由定位套、定位销组件、油缸座组成。定位套安装在交换工作台的定位孔里，定位销组件安装在转台的定位孔里，在液压油的作用下定位销可伸出或缩回。

l-定位套2-清洁块8 交换工作台4-吹气孔7 5-油缸座6转台7-活塞8定位销图3 交换工作台定位装置结构图2.2 定位装置的工作原理准备状态。如图4所示，交换工作台准备送入(送出)主机时，定位销组件下腔进入供油状态，上腔进入回油状态，吹气孔吹气对定位销进行清洁，定位销组件降至行程最下端 (交换工作台定位套里的滑块在弹簧作用下下行清洁定位套)，定位检测元件检测到信号后，夹紧油缸活塞上行将导轨 (和工作台)抬起，位于转台的吹气孔对定位面进行清洁。

图4 准备状态定位状态。如图3所示，当检测元件检测到交换工作台进入到主机指定位置，定位销组件上腔进入供油状态，下腔进入回油状态，定位销组件升至行程最上端，将定位销插入工作台的定位套中，检测元件检测到定位销就位的信号后，吹气孔停止工作，夹紧油缸活塞下行，将交换工作台落在定位平面上，活塞继续下行通过导轨夹紧工作台的导轨板实现工作台的夹紧，夹紧检测元件检测到信号后，吹气孔停止工作。

3 定位装置的定位精度分析交换工作台交换的定位精度和重复定位精度的检验参照图5进行，指示器固定在不影响装卸工作台交换的位置，通过量块对工作台上工件或夹具所用的定位基准进行测量，分别检测各工作台交换的重复定位精度和-组工作台交换的定位精度。

图5 工作台交换的定位精度和重复定位精度检验示意图按 -面两销”进行定位误差分析。定位误差s由基准位移误差占 和基准不重合误差 组成。基准位移误差 s 主要由定位孔公差6 、定位销公差6 和定位孔与定位销的最小配合间隙△组成，而基准不重合误差 s 撒于定位基准的选择及测量基准与定位基准问的尺寸和位置精度。如图5所示，不考虑基准不重合误差，主要分析基准位移误差的影响。

如图6所示，基准位移误差由沿图示 、z轴方向的基准位移误差及孔 M和孔 N中心的连线偏离理想位置的转角误差 ( ， )组成。检测点 1检验沿方向的定位误差 (该定位误差受到转角误差 的影响)，检测点2检验沿z方向的定位误差，检测点3及检测点 2检验转角误差 。

图6 -面两销定位示意图(1)沿 方向的定位误差第2期 李绍萍 等：双工位卧式加工中心自动交换工作台定位装置分析 ·27·检测点 I：1w 6gM M△M2C×tanO其中.ta(2)沿 方向的定位误差检测点2：2w；8gM6jM△M(3)转角误差 O/检测点3：：眦 ( )ZL此外，若增加检测点位于孔N外侧，检测沿 方向的定位误差，则会带人孑L距位移误差，如 的误差值为±6 则该检测点的定位误差为：8Wz艿gM iM△M26图5中，检测点 4检验定位平面的基准位移误差，主要受定位平面平面度的影响。

根据上述误差分析可知，要提高交换工作台的交换精度，需要减小定位孔的公差艿 、定位销的公差6；和定位孔与定位销的最小配合间隙△以及增大 ，还要控制孔距公差6 和减小定位平面的平面度误差。

4 提高定位精度的方法和措施定位元件的精度直接影响定位误差的大小，在设计和生产制造中，采蓉制定位套、油缸座和定位销的孔和轴的尺寸-致性，同时减凶和轴的配合间隙，合格后成套入库的方法来减小定位孔的公差6 、定位销的公差8i，参见图3；定位套外圆与工作台孔采用灌胶的方式固定来控制孔距公差 将定位套装在交换工作台的定位孔里，将交换工作台放置在转台上，与定位销配合，校正工作台定位合格后，灌胶将定位套粘接在工作台上，待胶固化后，紧固螺钉，配作圆锥销保证定位套的位置精度；对于柔性制造系统有多台主机，要保证工作台交换定位精度-致性还需要控制销距公差，采取的方法是设计工装夹具来加工安装定位销的孔；此外，通过精加工多个夹紧油缸端面以及交换工作台下表面来控制定位平面的平面度误差。通过综合应用以上的方法和措施来提高工作台定位装置的定位精度。

5 结束语- 面二销”定位装置刚性好、可靠性高，适用于大规格、大承载的双工位加工中心及柔性制造系统上交换工作台的定位。经多台机床实际应用，实现了大规格、大承载的交换工作台任意交换的定位精度达4-0.005 mm的目标，解决了工作台任意交换精度-致性的问题，提高了工作台任意交换的定位精度和重复定位精度。