多工具联动控制机械加工技术

3 工程应用

　　3.1单工位多工具铝轮毂曲面机械抛光机床

　　抛光是铝合金汽车轮毂加工过程中的一道重要工序，要求

　　抛光是铝合金汽车轮毂加工过程中的一道重要工序，要求抛光表面材料去除均匀、无过抛变形，表面粗糙度达到一定的值。但由于轮毂待加工表面粗糙度大、形状复杂、多样且对加工效率有较高的要求等，国内轮毂和电水壶生产企业普遍依赖熟练工人抛光。

　　针对铝合金汽车轮毂表面特性，采用单工位多工具联动控制机械抛光方式能很大程度地提高其生产效率。如图3所示是多工具抛光机床的机械结构示意图，该机床为立式结构，由上下两部分组成。上部为多工具运动机构，三组磨具绕五轴径向均布，各磨具可同步径向移动(设为X轴)，在各刀具坐标系X₁Y₁Z₁中(刀具坐标系固定在各磨具架上)，各磨具可同步绕X₁轴摆动(设为A1轴)和绕五轴转动(设为A2轴)，以适应工件曲面曲率变化；下部为单工位工作台运行机构，工件装夹在工作台上，在机床坐标系X₀Y₀Z₀中，工作台可沿磊轴升降(设为Z轴)及绕Z0转动(设为_A0轴)。

　　该抛光机采用三组抛光磨头同时对轮毂抛光，实践证明，抛光效率较手工抛光至少提高了三倍以上。抛光时，采用密封式加工，能有效防止粉尘污染。

3.2 多工位多工具不锈钢电水壶机械抛光机床

　　不锈钢电水壶表面抛光是其加工的最后一道重要工序，主要是达到精饰外观的目的。但是由于在电水壶机械抛光中，存在材料难抛光，形状复杂多样，表面抛光质量和效率要求高等难题，目前市场上的电热水壶机械抛光机床很难满足企业的生产需要，电水壶的抛光主要采用手工方式，存在抛光质量不稳定，加工效率低等问题，严重制约了电热水壶行业的发展。大规模电水壶生产企业，迫切需要一种高效、环保的自动化机械抛光机床。多工位多工具电热水壶机械抛光机床结构简图，如图4所示。机床为双层立式结构，采用了多工位多工具联动控制机械抛光技术，可在对称分布的三个工位上对电热水壶进行同步抛光。该抛光机为4轴结构，每轴由步进电机分别驱动。上部为磨具的运动机构，各磨具均可径向(x)同步移动。为补偿由加工、装配等因素造成的各磨具径向移动位移产生的误差，设计了磨具径向位置微调机构。下部为工作台，三个工位在工作台上呈圆周镜像称分布，可实现同步升降(z)、自转(w)和摆动(α)。

　　抛光机床三个工位同时抛光加工，与手工抛光方式相比，加工效率能提高(2—3)倍，大大减轻了工人的劳动强度，降低r产品的生产成本。三个磨具和工位均是径向对称分布，只需规划单刀具的运动轨迹，易于控制。工作台的高度设计适合工人操作，装夹工件机构采用仿形设计使得工件装卸方便，操作简单快捷。在机床上，装有吸尘装置，在加工过程中可有效防止粉尘污染，能大大改善了工人的工作环境。

4 结论

　　目前，单工位多工具铝轮毂曲面机械抛光机床和多工位多工具不锈钢电水壶曲面机械抛光机床已用于企业实际生产，机床运行平稳可靠，在获得稳定的抛光表面质量的前提下，与人工抛光相比，效率约提高了70％，与其它单磨具机械抛光方式相比具有质量和效率上的优势。此外，多工具抛光机床的应用在减少污染、改善工人工作环境、降低对熟练工人的依赖度等方面，起到重要的经济效益及社会效应。由此表明．多工具联动控制机械加工技术的可行性和实用性。