[发明专利]柔性装夹制冷一体化的多工位冷冻砂型卧式加工中心

权利要求书

1.一种柔性装夹制冷一体化的多工位冷冻砂型卧式加工中心，包括机床底座(1)，所述机床底座(1)上设有立柱(6)、X横梁(7)、Y横梁(8)、导轨(9)和驱动电机(10)；所述立柱(6)位于加工区域并且设置在所述机床底座(1)上，所述X横梁(7)设置在所述立柱(6)上，所述Y横梁(8)设置在所述X横梁(7)上；其特征在于：还包括“摆头”式电主轴(2)，柔性装夹制冷装置(3)，多工位转台(4)和低温输运装置(5)；所述“摆头”式电主轴(2)设置在所述Y横梁(8)上，并能够相对所述立柱(6)沿X方向运动；所述多工位转台(4)位于加工区域，所述柔性装夹制冷装置(3)通过法兰盘与所述多工位转台(4)连接；所述低温输运装置(5)位于输运区域，包括自动化低温传送带(12)和多自由度机械臂抓取装置(13)，用于将冷冻砂坯放置于柔性装夹制冷装置中。

2.根据权利要求1所述的一种柔性装夹制冷一体化的多工位冷冻砂型卧式加工中心，其特征在于，其中伺服电机(14)通过中空旋转平台(15)带动所述“摆头”式电主轴(2)实现摆动角度为0～90°，主轴转矩能够达到30N·m以上，功率20～35kW；所述“摆头”式电主轴采用HSK A63形式，最高转速18000r/min。

3.根据权利要求2所述的一种柔性装夹制冷一体化的多工位冷冻砂型卧式加工中心，其特征在于，所述“摆头”式电主轴(2)设置有万向接头吹风喷嘴(17)、负压吸尘罩(16)和中空刀具(18)；中空刀具(18)的通孔与摆头”式电主轴(2)相连通吹出低温气体。

4.根据权利要求3所述的一种柔性装夹制冷一体化的多工位冷冻砂型卧式加工中心，其特征在于，所述万向接头吹风喷嘴(17)采用耐低温材料，可选择聚乙烯、聚四氟乙烯或PLA材料；所述负压吸尘罩压力3000～9000Pa确保大部分切削排除铣削加工区域。

5.根据权利要求1所述的一种柔性装夹制冷一体化的多工位冷冻砂型卧式加工中心，其特征在于，所述多工位转台(4)包括转盘(30)、回转主轴(29)和旋转机构；旋转机构包括由具有径向槽的转位轮(20)和具有圆销(21)的限位轮(19)构成；旋转机构通过轴承和螺纹联接至回转主轴(29)上；所述多工位转台(4)采用旋转机构实现回转台的分度转位及间歇步进，实现0～180°的转动。

6.根据权利要求1所述的一种柔性装夹制冷一体化的多工位冷冻砂型卧式加工中心，其特征在于，所述柔性装夹制冷装置(3)由装夹模块和制冷模块两部分组成，包括镂空底座(22)，推动块(23)，尼龙块(24)，橡胶组件(25)，T型压板(26)，液压缸(27)和低温气体输运管路(28)；所述液压缸(27)给所述推动块(23)提供轴向推力；所述推动块(23)在所述T型压板(26)的限制下向右移动，推动所述尼龙块(24)带动所述橡胶组件(25)径向收缩，起到夹紧冷冻砂型外壁的作用；所述低温气体输运管路(28)输送冷气至所述尼龙块(24)和橡胶组件(25)之间，实现冷冻砂型的降温和保温作用。

7.根据权利要求6所述的一种柔性装夹制冷一体化的多工位冷冻砂型卧式加工中心，其特征在于，安装在所述镂空底座(22)和所述T型压板(26)上的直线导轨用来实现所述尼龙块(24)的径向移动，实现对不同体积、不同形状的冷冻砂坯柔性化装夹。

8.根据权利要求5所述的一种柔性装夹制冷一体化的多工位冷冻砂型卧式加工中心，其特征在于，所述低温气体输运管路输出低温冷风、低温二氧化碳气体或者低温氮气，温度为-20～-60℃，湿度通过微型加湿器调节。

9.根据权利要求1所述的一种柔性装夹制冷一体化的多工位冷冻砂型卧式加工中心，其特征在于，所述多自由度机械臂抓取装置针对不同的冷冻砂坯形状，基于BMKPCANET的多视角理论采用双目摄像机视觉识别系统，对冷冻砂坯执行识别，抓取和放置三个动作。

10.根据权利要求1所述的一种柔性装夹制冷一体化的多工位冷冻砂型卧式加工中心，其特征在于，所述设计低温传送带可以平稳切换速度，实现砂型从待加工到加工及转运的节拍协同。