加工中心托板交换装置的快速抬起机构

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　　卧式加工中心由于具有良好的柔性，易于组成柔性加工自动线，成为现在制造厂商首选的装备母机。其中，具有双托板交换装置的加工中心的应用又最为广泛，其所具备的双工作台，节省了用于工件装夹与拆卸的耗时。
　　由于托板交换装置在转动之前，需要将其抬起，以往的传统设计都是利用无自锁功能的油缸直接顶起抬起装置，仅在慢速运行状态下才能确保安全和平稳，否则会造成冲击力极大且不可靠。
: ^7 T: x" p7 R" a' {+ Y　　为此，在开发高速加工中心时，为了缩短托板交换装置的抬起时间，设计出一种快速抬起机构，其承载能力强，冲击力又小，结构简单，真正实现了快速抬起。
　　工作原理
　　高速加工中心双托板交换装置的快速抬起机构，以油缸为动力驱动移动凸轮，准确实现了抬起装置在全程抬起运行中的快速、平稳、无冲击、噪音小。凸轮的轮廓曲线由两段直线、一段斜线、四段抛物线吻接而成，加速和减速区间凸轮的轮廓曲线设计为抛物线，抛物线加速度为常数，使抬起机构变速时冲击最小。
　　在托板抬起过程中，为了减少工作时间，抬起机构要快速运行。抬起时为减小抬起装置在激活瞬间、与托板接触瞬间、行程到终点时的瞬间所产生的冲击力及噪声，就必须降低这些瞬间的运行速度。
　　所以，抬起机构在整个运动过程中的速度不能恒定，而是变化的，同时考虑到变化率(加速度)越高冲击力则越大，必须设计一条既能适应速度变化、而且性能良好的特性曲线，从而实现抬起机构既变速又能平稳的快速运动。
- y3 V7 v7 Y4 @& r$ M% h! `　　这一结构以移动凸轮为主要部件，凸轮的轮廓曲线则由两段直线、一段斜线、四段抛物线吻接而成。利用移动凸轮的曲面结构来实现连续抬起，由零速-加速-匀速-减速-匀速-加速-匀速-减速-零速。在速度变化区间的凸轮轮廓线采用抛物线，抛物线的运动加速度为常数，大幅降低了速度的变化率，减小了冲击，从而令运动平稳可靠。
& Q# X( Y) P' W7 ]" i" Z+ l　　机械结构
. u& o/ c  w5 O2 o; O. v6 Z2 ~* x3 T  k　　快速抬起机构的机械结构如图1所示，该机构主要有四部分组成：驱动油缸；移动凸轮；支撑滚轮；推杆。

) {* |6 [1 P  C, r0 }3 @3 V6 z　　图1抬起机构主视图
　　抬起机构的具体运动过程是：驱动油缸1推动移动凸轮2向前移动，移动凸轮的工作轮廓曲线推动支撑滚轮3作垂直运动，支撑滚轮通过销轴带动推杆4作垂直运动，图中所示为移动凸轮已经移动到终点位置，而推杆达到最高点的状态。
　　工作过程分析
* Q% P9 V# x4 [& s; R/ p　　高速加工中心托板交换装置在回转前必须将托板快速抬起，两个托板连同托板上的夹具重量大约为4吨，托板交换装置本身重约1吨。
/ C& |* u9 c: s7 y' @2 ^: }　　整个抬起过程如下:抬起装置加速抬起快速接近托板—慢速接触托板并抬起托板—加速抬起托板—接近终点减速—进入承重状态。推杆抬起行程50mm，要求时间0.8秒。
文章关键词： 加工中心   抬起机构