物流線交換工作臺重復(fù)定位測量裝置的應(yīng)用

李照山 吳海艦 李新水 張桂花

（沈機(jī)集團(tuán)昆明機(jī)床股份有限公司，云南 昆明650203）

0 引言

隨著用戶日益增長的多樣化、個(gè)性化市場需求，柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System，F(xiàn)MS）迅速發(fā)展起來，特別是在航空工業(yè)、汽車工業(yè)以及輕工消費(fèi)品生產(chǎn)等行業(yè)有了廣泛的應(yīng)用和需求。

柔性制造系統(tǒng)是通常由若干數(shù)控加工設(shè)備、物流運(yùn)儲裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)產(chǎn)品品種的變化而迅速進(jìn)行調(diào)整的自動化制造系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 柔性制造系統(tǒng)

根據(jù)加工要求，柔性制造系統(tǒng)可以把裝夾有需加工零件的工作臺交換到系統(tǒng)指定的任意一臺主機(jī)上進(jìn)行加工，因此具有自動化程度高、加工效率高等優(yōu)點(diǎn)。但柔性制造系統(tǒng)要求每件工作臺在任意主機(jī)上的定位精度及重復(fù)定位精度非常高，在某廠生產(chǎn)柔性制造系統(tǒng)的交換工作臺重復(fù)定位精度都須達(dá)到0．005mm內(nèi)，即每一個(gè)交換工作臺在裝入工作主機(jī)后，其X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向的精度必須保持在0．005mm內(nèi)。這樣就必須在裝配及調(diào)試柔性制造系統(tǒng)過程中對每臺主機(jī)及所有交換工作臺進(jìn)行X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向的精度測量（圖2），由于其重復(fù)定位精度高，在測量過程中，必須要精確。經(jīng)過深入分析和研究現(xiàn)有測量裝置后，設(shè)計(jì)了一套定位測量裝置，該裝置可同時(shí)滿足交換工作臺往返位置定位精度和重復(fù)定位精度檢驗(yàn)測量，并可以一次完成交換工作臺X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向的重復(fù)定位誤差測量。

1 交換工作臺重復(fù)定位測量裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

1．1 交換工作臺重復(fù)定位測量裝置結(jié)構(gòu)

圖2 交換工作臺8、9、:三個(gè)坐標(biāo)方向測量方式圖

交換工作臺重復(fù)定位測量裝置由測量裝置架部件1、X坐標(biāo)方向測量部件2、Y坐標(biāo)方向測量部件4及Z坐標(biāo)方向測量部件3組成，如圖3所示。

圖3 重復(fù)定位測量裝置結(jié)構(gòu)組成圖

1．1．1 測量裝置架部件

將同一圓周面孔分成兩半圓，下半圓裝在夾具體上，起定位作用，上半圓部分可卸式蓋上，起夾緊作用，即由測量工具架6、哈弗夾8、螺釘7三部分組成（圖4），在使用過程中，測量工具架及哈弗夾結(jié)合處存在著間隙，其目的是為了在裝夾過程中易裝夾及夾緊。

1．1．2 X坐標(biāo)方向測量部件

X坐標(biāo)方向測量部件2由支桿9、手扭10、圓柱銷11、墊圈12、螺桿13、T型塊14組成，如圖5所示。

圖4 測量裝置架結(jié)構(gòu)組成圖

1．1．3 Y坐標(biāo)方向測量部件

Y坐標(biāo)方向測量部件4由支桿15、手扭10、圓柱銷11、墊圈12、螺桿13、T型塊14、表夾16組成，如圖5、6所示。

圖5 測量工具架與8向測量部件連接圖

1．1．4 Z坐標(biāo)方向測量部件

Z坐標(biāo)方向測量部件3由支桿15、17、18、19，手扭10，圓柱銷11，墊圈12，螺桿13，T型塊14，表夾16，手扭20，量塊21，指示器22組成，如圖5、7所示。

1．2 交換工作臺重復(fù)定位測量裝置工作原理

如圖8所示，重復(fù)定位精度測量裝置安裝于機(jī)床主軸箱前端套筒外圓上，通過部件1中的哈弗夾8來進(jìn)行夾持鎖緊，任選一件工作臺進(jìn)入托盤的初始位置并定位至基準(zhǔn)面位置后夾緊托盤油缸，作為首次測量基準(zhǔn)及重復(fù)測量相對位置基準(zhǔn)。通過調(diào)整、連接X、Y、Z各坐標(biāo)方向測量部件2、4、3后鎖緊，指示器22調(diào)零，重復(fù)交換工作臺即可用指示器22測量。

2 重復(fù)定位測量裝置使用方法

（1）重復(fù)定位測量裝置通過部件1中的哈弗夾8固定于主軸箱前端套筒外圓上，將各測量部件通過T型塊14、螺桿13、墊圈12、手扭10連接于測量裝置架上，通過調(diào)整支桿15、17、18、19的長度使指示器22固定在不影響裝卸工作臺的位置上。

圖6 測量工具架與9向測量部件連接圖

圖7 測量工具架與:向測量部件連接圖

（2）任選一件工作臺從物流生產(chǎn)線運(yùn)輸?shù)浇粨Q站，移動到托盤上，確定工作臺進(jìn)入托盤的初始位置及工作臺各測量基準(zhǔn)面位置后夾緊托盤油缸。

（3）移動主軸箱部件逐步靠近工作臺后，除工作臺外，主機(jī)其余坐標(biāo)軸均鎖緊。

圖8 測量架哈弗夾與主軸箱套筒連接局部圖

（4）將測量塊的一檢驗(yàn)面緊靠工作臺的定位基準(zhǔn)面上，指示器22的測頭觸及量塊21的另一檢驗(yàn)面，第一件工作臺第一次定位時(shí)，指示器22調(diào)零，X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向均作為首次測量基準(zhǔn)及重復(fù)測量相對位置基準(zhǔn)。在以后檢驗(yàn)過程中不能重調(diào)指示器22。

（5）任選一件工作臺移到托盤上，通過數(shù)控操作重復(fù)交換3次，每次檢驗(yàn)都在工作臺進(jìn)入托盤的初始位置上進(jìn)行。依次對多件工作臺分別在多臺主機(jī)上校驗(yàn)，每臺主機(jī)上重復(fù)測量3次。

X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向誤差分別計(jì)算，誤差以指示器3次中的最大值計(jì)（注：“＋”為指示器讀數(shù)的正向，“－”為指示器讀數(shù)的負(fù)向）。

3 重復(fù)定位測量裝置特點(diǎn)

3．1 定位可靠

依附機(jī)床主軸箱前端套筒外圓來定位，通過測量裝置架1中的哈弗夾8來進(jìn)行夾持鎖緊，夾緊可靠、穩(wěn)定。X、Y、Z各坐標(biāo)方向測量部件的T型塊14與哈弗夾8的T型槽通過面接觸，并調(diào)整T型塊14到合適的位置后用手扭10鎖緊。

3．2 測量定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，測量準(zhǔn)確度高

X、Y、Z各坐標(biāo)方向測量部件2、4、3同時(shí)連接于測量裝置架1上，測量部件只需一次裝夾就可完成單件工作臺的重復(fù)定位精度測量和多件交換工作臺的定位精度測量，測量基準(zhǔn)點(diǎn)不變，避免了多次裝夾誤差，測量精度高。

3．3 工作效率高

任意一件工作臺交換到主機(jī)上，可實(shí)現(xiàn)一次性測量X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向定位精度和重復(fù)定位精度，大大提高了工作效率。

4 結(jié)語

實(shí)際使用結(jié)果表明，該物流線交換工作臺重復(fù)定位測量裝置具有操作方便、測量精度高、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。該測量裝置不僅可用于物流線交換工作臺重復(fù)定位精度的測量，還可用于雙工位臥式加工中心、雙工位刨臺式加工中心等機(jī)床交換工作臺的重復(fù)定位精度測量，應(yīng)用范圍廣泛。

［1］俞圣梅，杜陀．我國FMS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀［J］．制造技術(shù)與機(jī)床，1994（2）．

［2］東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽工學(xué)院．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊［M］．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1990．

［3］王伯平．互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)［M］．2版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．