CN104128799B - 全自动小孔倒角加工机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械制造领域，更具体地说，涉及一种全自动化倒角加工机床。一种全自动倒角加工机床，包括：工作台、夹具体、排序与自动化进料单元、落料单元、柔性夹紧单元、同步回转单元、寻孔单元、倒角机、脱料单元；所述夹具体和所述倒角机固连于所述工作台上，所述排序与自动化进料单元、落料单元、柔性夹紧单元、同步回转单元、寻孔单元和脱料单元固连于所述夹具体上。本发明适用于倒角加工，包括将工件自动化排序、落料、装夹、寻孔、倒角、脱料等过程，振动盘将工件有序排列，杂乱无章的工件按顺序一个个排列整齐送到加工位置，在此加工位置上对工件进行夹紧定位并找到小孔位置，经过倒角加工后，脱料输出成品。

Description

全自动小孔倒角加工机床
技术领域
本发明涉及机械制造领域，更具体地说，涉及一种全自动化倒角加工机床。
背景技术
汽车配件制造是一个劳动密集型行业，随着国内劳动力使用成本的快速增长，提高装备自动化水平，减员增效，成为汽车配件制造行业应对劳动力成本快速提高的重要手段。汽车滑动轴承为汽车传动轴提供润滑，通常在滑动轴承的外圈上设置Φ2mm的注油孔，在注油孔的入口处加工倒角C1。注油孔倒角的加工工艺是影响轴承工作性能和寿命的关键因素之一，目前，企业内对注油孔的倒角加工采用普通台钻设备，以人工操纵加工完成，但由于产品大批量生产，人工劳动强度高、效率低下，不能满足企业生产需求。
机加工设备应用机电一体化技术，融合了精密机械结构、伺服驱动、传感器检测技术、自动控制技术等多种前沿学科技术，实现现代制造业高精度、高效率和高智能化的功能。针对汽车滑动轴承注油孔倒角的加工工艺，设计一款机电一体化加工设备——全自动倒角加工机床，解决精准寻孔和自动化倒角加工的技术难题，实现自动化制造***的集成。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种全自动倒角加工机床，本发明适用于倒角加工，包括将工件自动化排序、落料、装夹、寻孔、倒角、脱料等过程，振动盘将工件有序排列，杂乱无章的工件按顺序一个个排列整齐送到加工位置，在此加工位置上对工件进行夹紧定位并找到小孔位置，经过倒角加工后，脱料输出成品。
所述工件的外径为D，壁厚为h，其上设置有一个直径为d的小孔，在所述小孔上设置有倒角，所述倒角尺寸为C。本发明用于在所述小孔上，全自动化地加工出所述倒角。
一种全自动倒角加工机床，包括：工作台、夹具体、排序与自动化进料单元、落料单元、柔性夹紧单元、同步回转单元、寻孔单元、倒角机、脱料单元；
所述夹具体和所述倒角机固连于所述工作台上，所述排序与自动化进料单元、落料单元、柔性夹紧单元、同步回转单元、寻孔单元和脱料单元固连于所述夹具体上；
所述排序与自动化进料单元包括振动盘、轨道，所述工件放置于所述振动盘的料斗中，所述振动盘产生电磁脉冲振动，驱动所述工件沿所述轨道运动；
所述落料单元包括落料轨道、一号落料气缸和二号落料气缸，所述落料轨道为竖直布置，所述一号落料气缸和二号落料气缸布置于所述落料轨道的两侧，所述一号落料气缸布置于所述二号落料气缸的上方，所述一号落料气缸的一号活塞杆的外径为B1，所述二号落料气缸的二号活塞杆的外径为B2，所述一号活塞杆至所述二号活塞杆的距离为H，满足以下不等式：
B2/2+D+h+B1/2＜H＜B2/2+2×D-h-B1/2；
所述柔性夹紧单元包括：夹紧气缸、回转轴、伸缩轴、浮动接头，所述夹紧气缸、回转轴、伸缩轴和浮动接头布置于同一轴线上，所述浮动接头的一端固连于所述夹紧气缸的活塞杆，所述浮动接头的另一端固连于所述伸缩轴，所述伸缩轴活动连接于所述夹具体上，所述伸缩轴的夹紧面处设置有倒角C1，所述回转轴活动连接于所述夹具体上，所述回转轴的夹紧面处设置有倒角C2，所述伸缩轴和所述回转轴之间的空间为夹持空间；所述工件从所述落料单元下落后，进入所述夹持空间；所述夹紧气缸驱动所述伸缩轴向所述工件方向推动，所述工件位于所述倒角C1和所述倒角C2之间，从而实现对所述工件的夹持；
所述同步回转单元，包括：伺服电机、主轴、齿轮，所述伺服电机的输出轴固连联轴器，所述联轴器固连于所述主轴，所述主轴活动连接于所述夹具体，所述主轴平行于所述回转轴，所述主轴的两端固连有一号齿轮和二号齿轮，所述回转轴上固连有和所述一号齿轮相啮合的三号齿轮，所述伸缩轴上固连有和所述二号齿轮相啮合的四号齿轮，所述二号齿轮的厚度大于所述伸缩轴的可伸缩距离；
所述寻孔单元，包括：光纤传感器、聚焦镜、支架，所述光纤传感器固连于所述支架，所述聚焦镜固连于所述光纤传感器的末端，所述支架固连于所述夹具体上；
所述倒角机固连于所述工作台，所述麻花钻固连于所述倒角机的旋转轴上，所述麻花钻的中心轴线和所述工作台成45°角；在所述倒角机处于缩回状态时，所述麻花钻的切削刃距离所述工件表面的距离大于小于D；
所述脱料单元，包括：脱料板和脱料气缸，所述脱料气缸固连于所述工作台上，所述脱料气缸的活塞杆固连所述脱料板，所述夹具体上设置有和所述脱料板相匹配的空间，所述脱料板活动连接于所述夹具体，所述落料板位于所述夹持空间的下部；
所述夹持空间位于所述落料轨道的延长线上，在所述脱料单元11中，所述工件1的下落方向位于所述落料轨道13的延长线上。
更进一步地，所述伸缩轴的所述倒角C1处的硬度是40HRC至50HRC，所述回转轴的所述倒角C2处的硬度是40HRC至50HRC。
更进一步地，所述一号齿轮、二号齿轮、三号齿轮和四号齿轮具有相同的齿数和模数。
更进一步地，所述落料轨道中设置有机油。
更进一步地，所述麻花钻为高速钢材质。
更进一步地，所述麻花钻的转速为3000r/min。
本发明的提供了一种全自动倒角加工机床，和传统技术相比本发明具有的有益效果如下：
所述工件的外径为D，壁厚为h，其上设置有一个直径为d的小孔，在所述小孔上设置有倒角，所述倒角尺寸为C。以往都是采用人工的方式，实现倒角加工，本发明实现了对所述工件的自动化倒角加工。
全自动倒角加工机床，包括：工作台、夹具体、排序与自动化进料单元、落料单元、柔性夹紧单元、同步回转单元、寻孔单元、倒角机、脱料单元。所述工件由人工倒入到排序与自动化进料单元中，然后在电气控制***的协调下，所述工件依次经过所述落料单元、柔性夹紧单元、同步回转单元、寻孔单元、倒角机、脱料单元，最终完成倒角加工，输出成品。各个单元的功能分别如下：
所述落料单元，将所述工件下落至所述夹持空间中；
所述柔性夹紧单元，将位于所述夹持空间中的所述工件夹紧；
所述同步回转单元，所述柔性夹紧单元夹紧所述工件后，所述同步回转单元带动所述工件做圆周回转；
所述寻孔单元上设置有所述光纤传感器，由于所述工件在做圆周回转，所述所述光纤传感器可对所述工件做圆周扫描，并探测到所述小孔所在的位置，然后继续转动135度，将所述小孔位于所述麻花钻的延长线上；
所述倒角机，完成对小孔的倒角加工；
所述脱料单元将所述脱料板从所述夹具体中拉出，使所述脱料板离开所述夹持空间，所述伸缩轴离开所述工件，所述工件在重力作用下下落离开所述夹持空间。
由人工将一定量的所述工件倒入所述振动盘的料斗中，所述振动盘产生电磁脉冲振动，驱动所述工件沿所述轨道滑动，并传递至所述落料单元。
所述落料单元上布置有2个落料气缸，所述一号落料气缸布置于所述二号落料气缸的上方，所述一号活塞杆至所述二号活塞杆的距离为H，满足以下不等式：
B2/2+D+h+B1/2＜H＜B2/2+2×D-h-B1/2
当所述一号活塞杆和所述二号活塞杆都伸出时候，所述一号活塞杆伸入到所述工件的中间，同时，位于下面的一个所述工件的位于所述二号活塞杆的上部；当所述二号活塞杆缩回时，所述工件下落，同时，位于上面的一个所述工件被所述一号活塞杆挡住；所述一号活塞杆缩回，所述二号活塞杆伸出，位于所述轨道中的所述工件整体向下下落一段距离。
所述柔性夹紧单元包括：夹紧气缸、回转轴、伸缩轴、浮动接头，所述夹紧气缸、回转轴、伸缩轴和浮动接头布置于同一轴线上，所述伸缩轴的夹紧面处设置有倒角C1，所述回转轴的夹紧面处设置有倒角C2，所述伸缩轴和所述回转轴之间的空间为夹持空间；所述工件从所述落料单元下落后，进入所述夹持空间，所述夹持空间和所述工件的外形相匹配；所述夹紧气缸驱动所述伸缩轴向所述工件方向推动，所述工件位于所述倒角C1和所述倒角C2之间，由于所述倒角的斜坡有自动找正的功能，所述工件在所述回转轴和所述伸缩轴的夹持下，所述工件的中心轴线和所述回转轴的中心轴系重合。所述倒角C1处和所述倒角C2处的硬度是40HRC至50HRC，更高的硬度，可以有效地延长使用寿命。
所述同步回转单元，包括：伺服电机、主轴、齿轮，所述主轴的两端固连有一号齿轮和二号齿轮，所述回转轴上固连有和所述一号齿轮相啮合的三号齿轮，所述伸缩轴上固连有和所述二号齿轮相啮合的四号齿轮。所述一号齿轮、二号齿轮、三号齿轮和四号齿轮具有相同的齿数和模数。所述伺服电机驱动所述主轴转动，所述齿轮驱动所述伸缩轴和所述回转轴保持同步转动。依靠齿轮传动实现所述同步回转单元内部的所述伸缩轴和所述回转轴保持同步转动，具有重要意义，当所述工件被所述伸缩轴和所述回转轴夹紧后，所述伸缩轴、所述回转轴和所述工件三者一起保持同步转动。确保所述工件的回转过程不会丢步，实现精确地回转。
所述夹紧气缸驱动所述伸缩轴向所述工件方向伸出或者缩回，为实现所述二号齿轮与所述四号齿轮始终保持良好的啮合状态，所述二号齿轮的厚度大于所述伸缩轴的伸缩距离。在所述伸缩轴的伸出或者缩回过程中，所述所述四号齿轮始终在所述二号齿轮上滑动。
传统的光纤传感器的探头都是放射状的，由于所述小孔的直径d比较小，用传统的光纤传感器无法探测到所述小孔，必须对光纤传感器进行改造。将所述聚焦镜固连于所述光纤传感器的末端，这样，所述光纤传感器发射出来的光线经过所述聚焦镜的聚焦后，光斑直径缩小到小于d的尺寸，这样就可以成功探测所述小孔。将所述光纤传感器固连于所述支架上，所述支架固连于所述夹具体上。
所述倒角机固连于所述工作台，所述麻花钻固连于所述倒角机的旋转轴上，所述麻花钻的中心轴线和所述工作台成45°角，这样可以避免和所述落料单元及所述脱料单元发生干涉；在所述倒角机处于缩回状态时，所述麻花钻的切削刃距离所述工件表面的距离大于所述工件从所述落料单元中掉落至所述夹持空间中，这样的距离保证所述工件可以顺利下落，不会阻挡所述工件。
所述脱料单元，包括：脱料板和脱料气缸，所述脱料气缸固连于所述工作台上，所述脱料气缸的活塞杆固连所述脱料板，所述夹具体上设置有和所述脱料板相匹配的空间，所述脱料板活动连接于所述夹具体，在所述脱料单元11中，所述工件1的下落方向位于所述落料轨道13的延长线上。
所述工件在重力的作用下发生竖直下落，所述落料轨道为竖直布置，所述夹持空间位于所述落料轨道的延长线上，在所述脱料单元11中，所述工件1的下落方向位于所述落料轨道13的延长线上，这样的结构设计借助重力的作用，使所述工件的运动路径最为便捷。
附图说明
图1是本发明全自动倒角加工机床的所述工件的结构示意图；
图2是本发明全自动倒角加工机床的结构示意图；
图3是本发明全自动倒角加工机床的落料单元的结构示意图；
图4是本发明全自动倒角加工机床的落料单元的结构示意图；
图5是本发明全自动倒角加工机床的结构示意图；
图6是本发明全自动倒角加工机床的结构示意图；
图7是本发明全自动倒角加工机床的结构示意图。
1工件，2小孔，3工作台，4夹具体，5排序与自动化进料单元，6落料单元，7柔性夹紧单元，8同步回转单元，9寻孔单元，10倒角机，11脱料单元，12轨道，13落料轨道，14一号落料气缸，15二号落料气缸，16夹紧气缸，17回转轴，18伸缩轴，19浮动接头，20伺服电机，21主轴，22联轴器，23一号齿轮，24二号齿轮，25三号齿轮，26四号齿轮，27光纤传感器，28聚焦镜，29支架，30麻花钻，31脱料板，32脱料气缸。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种全自动倒角加工机床，用于实现对小孔的自动化倒角加工。
所述工件1的外径为D，壁厚为h，其上设置有一个直径为d的小孔2，在所述小孔上设置有倒角，所述倒角尺寸为C。本发明用于在所述小孔2上，全自动化地加工出所述倒角。
一种全自动倒角加工机床，包括：工作台3、夹具体4、排序与自动化进料单元5、落料单元6、柔性夹紧单元7、同步回转单元8、寻孔单元9、倒角机10、脱料单元11；
所述夹具体4和所述倒角机10固连于所述工作台3上，所述排序与自动化进料单元5、落料单元6、柔性夹紧单元7、同步回转单元8、寻孔单元9和脱料单元11固连于所述夹具体4上；
所述排序与自动化进料单元包括振动盘(图中未示出)、轨道12，所述振动盘的出料口连接所述轨道12，所述工件1放置于所述振动盘的料斗中，所述振动盘产生电磁脉冲振动，驱动所述工件1沿所述轨道12运动。所述轨道12连接所述落料单元6。
所述落料单元6包括落料轨道13、一号落料气缸14和二号落料气缸15，所述落料轨道13为竖直布置，所述一号落料气缸14和二号落料气缸15布置于所述落料轨道13的两侧，所述一号落料气缸14布置于所述二号落料气缸15的上方，所述一号落料气缸14的一号活塞杆的外径为B1，所述二号落料气缸15的二号活塞杆的外径为B2，所述一号活塞杆至所述二号活塞杆的距离为H，满足以下不等式：
B2/2+D+h+B1/2＜H＜B2/2+2×D-h-B1/2
当所述一号活塞杆和所述二号活塞杆都伸出时候，所述一号活塞杆伸入到所述工件的中间，同时，位于下面的一个所述工件的位于所述二号活塞杆的上部；当所述二号活塞杆缩回时，所述工件下落，同时，位于上面的一个所述工件被所述一号活塞杆挡住；所述一号活塞杆缩回，所述二号活塞杆伸出，位于所述轨道中的所述工件整体向下下落一段距离。
所述柔性夹紧单元7包括：夹紧气缸16、回转轴17、伸缩轴18、浮动接头19，所述夹紧气缸16、回转轴17、伸缩轴18和浮动接头19布置于同一轴线上，所述浮动接头19的一端固连于所述夹紧气缸16的活塞杆，所述浮动接头19的另一端固连于所述伸缩轴18，所述伸缩轴18活动连接于所述夹具体4上，所述伸缩轴18的夹紧面处设置有倒角C1，所述回转轴17活动连接于所述夹具体4上，所述回转轴17的夹紧面处设置有倒角C2，所述伸缩轴18和所述回转轴17之间的空间为夹持空间；所述工件1从所述落料单元6下落后，进入所述夹持空间；所述夹紧气缸16驱动所述伸缩轴18向所述工件1方向推动，所述工件1位于所述倒角C1和所述倒角C2之间，从而实现对所述工件1的夹持。
所述同步回转单元8，包括：伺服电机20、主轴21、齿轮，所述伺服电机的输出轴固连联轴器22，所述联轴器22固连于所述主轴21，所述主轴21活动连接于所述夹具体4，所述主轴21平行于所述回转轴17，所述主轴21的两端固连有一号齿轮23和二号齿轮24，所述回转轴17上固连有和所述一号齿轮23相啮合的三号齿轮25，所述伸缩轴18上固连有和所述二号齿轮24相啮合的四号齿轮26，所述二号齿轮24的厚度大于所述伸缩轴18的可伸缩距离。
所述寻孔单元9，包括：光纤传感器27、聚焦镜28、支架29，所述光纤传感器27固连于所述支架29，所述聚焦镜28固连于所述光纤传感器27的末端，所述支架29固连于所述夹具体4上。
所述倒角机10固连于所述工作台3，所述麻花钻30固连于所述倒角机10的旋转轴上，所述麻花钻30的中心轴线和所述工作台3成45°角；在所述倒角机10处于缩回状态时，所述麻花钻30的切削刃距离所述工件1表面的距离大于小于D。
所述脱料单元11，包括：脱料板31和脱料气缸32，所述脱料气缸32固连于所述工作台3上，所述脱料气缸32的活塞杆固连所述脱料板31，所述夹具体4上设置有和所述脱料板31相匹配的空间，所述脱料板31活动连接于所述夹具体4，所述落料板31位于所述夹持空间的下部。
所述夹持空间位于所述落料轨道13的延长线上，在所述脱料单元11中，所述工件1的下落方向位于所述落料轨道13的延长线上。
更具体地，所述伸缩轴的所述倒角C1处的硬度是40HRC至50HRC，所述回转轴的所述倒角C2处的硬度是40HRC至50HRC。
更具体地，所述一号齿轮23、二号齿轮24、三号齿轮25和四号齿轮26具有相同的齿数和模数。
更具体地，所述落料轨道13中设置有机油。
更具体地，所述麻花钻30为高速钢材质，所述麻花钻30的转速为3000r/min。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种全自动倒角加工机床，其特征在于，包括：工作台、夹具体、排序与自动化进料单元、落料单元、柔性夹紧单元、同步回转单元、寻孔单元、倒角机、脱料单元；
所述夹具体和倒角机固连于所述工作台上，所述排序与自动化进料单元、落料单元、柔性夹紧单元、同步回转单元、寻孔单元和脱料单元固连于所述夹具体上；
所述排序与自动化进料单元包括振动盘、轨道，工件放置于所述振动盘的料斗中，所述振动盘产生电磁脉冲振动，驱动所述工件沿所述轨道运动；
所述落料单元包括落料轨道、一号落料气缸和二号落料气缸，所述落料轨道为竖直布置，所述一号落料气缸和二号落料气缸布置于所述落料轨道的两侧，所述一号落料气缸布置于所述二号落料气缸的上方，所述一号落料气缸的一号活塞杆的外径为B1，所述二号落料气缸的二号活塞杆的外径为B2，所述一号活塞杆至所述二号活塞杆的距离为H，满足以下不等式：
B2/2+D+h+B1/2＜H＜B2/2+2×D-h-B1/2；
其中：所述工件的外径为D，壁厚为h；
所述柔性夹紧单元包括：夹紧气缸、回转轴、伸缩轴、浮动接头，所述夹紧气缸、回转轴、伸缩轴和浮动接头布置于同一轴线上，所述浮动接头的一端固连于所述夹紧气缸的活塞杆，所述浮动接头的另一端固连于所述伸缩轴，所述伸缩轴活动连接于所述夹具体上，所述伸缩轴的夹紧面处设置有倒角C1，所述回转轴活动连接于所述夹具体上，所述回转轴的夹紧面处设置有倒角C2，所述伸缩轴和所述回转轴之间的空间为夹持空间；所述工件从所述落料单元下落后，进入所述夹持空间；所述夹紧气缸驱动所述伸缩轴向所述工件方向推动，所述工件位于所述倒角C1和所述倒角C2之间，从而实现对所述工件的夹持；
所述同步回转单元，包括：伺服电机、主轴、齿轮，所述伺服电机的输出轴固连联轴器，所述联轴器固连于所述主轴，所述主轴活动连接于所述夹具体，所述主轴平行于所述回转轴，所述主轴的一端固连有一号齿轮，所述主轴的另一端固连有二号齿轮，所述回转轴上固连有和所述一号齿轮相啮合的三号齿轮，所述伸缩轴上固连有和所述二号齿轮相啮合的四号齿轮，所述二号齿轮的厚度大于所述伸缩轴的可伸缩距离；
所述寻孔单元，包括：光纤传感器、聚焦镜、支架，所述光纤传感器固连于所述支架，所述聚焦镜固连于所述光纤传感器的末端，所述支架固连于所述夹具体上；
所述倒角机固连于所述工作台，麻花钻固连于所述倒角机的旋转轴上，所述麻花钻的中心轴线和所述工作台成45°角；在所述倒角机处于缩回状态时，所述麻花钻的切削刃距离所述工件表面的距离大于小于D；
其中：所述工件的外径为D；
所述脱料单元，包括：脱料板和脱料气缸，所述脱料气缸固连于所述工作台上，所述脱料气缸的活塞杆固连所述脱料板，所述夹具体上设置有和所述脱料板相匹配的空间，所述脱料板活动连接于所述夹具体，所述落料板位于所述夹持空间的下部；
所述夹持空间位于所述落料轨道的延长线上，在所述脱料单元中，所述工件的下落方向位于所述落料轨道的延长线上。
2.根据权利要求1所述的全自动倒角加工机床，其特征在于，所述落料轨道中设置有机油。
3.根据权利要求1所述的全自动倒角加工机床，其特征在于，所述麻花钻为高速钢材质。
4.根据权利要求1所述的全自动倒角加工机床，其特征在于，所述麻花钻的转速为3000r/min。
5.根据权利要求1所述的全自动倒角加工机床，其特征在于，所述伸缩轴的所述倒角C1处的硬度是40HRC至50HRC，所述回转轴的所述倒角C2处的硬度是40HRC至50HRC。
6.根据权利要求1所述的全自动倒角加工机床，其特征在于，所述一号齿轮、二号齿轮、三号齿轮和四号齿轮具有相同的齿数和模数。
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