CN108274053B - Vvt转子自动化加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了VVT转子自动化加工工艺，包括以下步骤：1)、上料装置将VVT转子输送至机器人手抓位；2)、机器人抓取VVT转子靠近夹具的定位面准备装夹；3)、夹具吹气清理夹具的定位面和VVT转子；4)、机器人将VVT转子安装在夹具的定位面上；5)、机器人手抓按住VVT转子，通过夹具上的夹紧机构将VVT转子固定在定位面上；6)、夹具气检VVT转子是否安装到位；7)、确认VVT转子安装到位后采用刀具对VVT转子进行刀加工，刀具安装于机床上；上述步骤均在加工中心集中完成；所述夹具包括正面加工工位和反面加工工位。本发明解决了传统工艺加工VVT转子导致的效率低、成本高的问题，同时本发明能够快速精准将VVT转子固定在夹具上。
Description
技术领域
本发明涉及VVT转子加工技术领域，具体涉及VVT转子自动化加工工艺。
背景技术
在自动化加工技术高速发展的今天，大多数机械零件加工都在逐步转型，但是部分精密零件却因加工技术的限制难以实现自动化加工(部分精密尺寸在自动化设备上加工由于加工技术问题，不能保证批量加工质量)，如厚度/长度尺寸公差在0.015以内的零件，目前加工此尺寸比较高效的办法就是双端面磨床加工，双端面磨床加工效率快，产品质量较好，但是加工内容单一，而且自动化实现比较困难；其余加工方法如：平面磨床翻面加工，既不能保证加工效率也不能保证产品质量，并且产品质量不可控制。
VVT转子的厚度公差为0.013，采用传统加工工艺，不仅单个零件的制备周期长，而且无法批量生产，不仅导致效率低，而且成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供VVT转子自动化加工工艺，解决传统工艺加工VVT转子导致的效率低、成本高的问题，同时本发明能够快速精准将VVT转子固定在夹具上；用加工中心进行批量加工保证厚度公差0.013。
本发明通过下述技术方案实现：
VVT转子自动化加工工艺，包括以下步骤：
1)、上料装置将VVT转子输送至机器人手抓位；
2)、机器人抓取VVT转子靠近夹具的定位面准备装夹；
3)、夹具吹气清理夹具的定位面和VVT转子；
4)、机器人将VVT转子安装在夹具的定位面上；
5)、机器人手抓按住VVT转子，通过夹具上的夹紧机构将VVT转子固定在定位面上；
6)、夹具气检VVT转子是否安装到位；
7)、确认VVT转子安装到位后采用刀具对VVT转子进行刀加工，刀具安装于机床上；
上述步骤均在加工中心集中完成；
所述夹具包括正面加工工位和反面加工工位，所述反面加工工位包括反面卡紧机构，所述反面卡紧机构包括3个在周向上均匀设置的卡爪，所述卡爪的底端连接有导向杆，所述导向杆的端部连接有伸缩机构，3个导向杆倾斜设置，3个导向杆的底端朝外扩张设置，所述卡爪的端面设置为弧形面，所述弧形面刚好与VVT转子的外壁贴合，至少一个卡爪与VVT转子接触的一端设置有U形槽所述U形槽与VVT转子外壁上设置的凸楞配合，所述正面加工工位包括正面卡紧机构，所述正面卡紧机构包括固定体，所述固定体的外径从上到下呈逐渐增大的趋势，所述固定体的外壁套设有内胀套，所述内胀套能够沿着固定体外壁上下移动，所述反面卡紧机构和正面卡紧机构的均配合设置有定位面，所述夹具还包括吹气装置，所述吹气装置包括管道和设置有在管道上的喷射口。
本发明所述机器人为现有技术；所述加工中心为现有技术，将现有的加工中心用于VVT 转子的加工工艺，所述内胀套具有一定的弹性，采用弹性材料制成，可以是塑料或工具钢或二者的混合；所述喷射口用于向定位面和零件(VVT转子)吹气，继而实现对定位面和零件 (VVT转子)的清理；所述3个导向杆具有一定锥度，所述凸楞刚好能够卡入U形槽内，当转子安装过程中，卡爪上的U形槽和弧形面同时对VVT转子进行导向和限位，能够快速将VVT转子对应放入正面卡紧机构之间，同时当转子被下拉的过程中，VVT转子向下移动不会发生偏移，能够快速精准的将VVT转子下拉到定位面上，提高定位的精准度，进而提高加工的精准度，本发明所述上下是针对竖直方向而言。
本发明正面卡紧机构的工作原理：
当机器人抓取VVT转子套设在内胀套后，机器人压紧VVT转子，同时，当内胀套受到下拉力(可以通过液压油缸实现)的作用时，内胀套沿着固定体外壁向下移动，由于内胀套下拉过程中，固定体的外径逐渐正大，进而实现内胀套的外径增大(膨胀)，通过内胀套的下拉膨胀实现内VVT转子的内胀卡紧。
本发明反卡紧机构的工作原理：
当伸缩机构向下拉动导向杆时，3个导向杆的上端向内收缩，进而带动3个卡爪向内收缩，3个卡爪向内收缩实现对VVT转子外壁的夹紧。
本发明通过将各个加工步骤集成在加工中心，同时采用双工位的夹具，减少加工步骤，并且同时完成多个内容的加工，加工时间和辅助时间大幅缩短，提高了工作效率，降低了成本。
同时，本发明通过在卡爪上设置U形槽，当转子安装过程中，卡爪上的U形槽和弧形面同时对VVT转子进行导向和限位，能够快速将VVT转子对应放入正面卡紧机构之间，同时当转子被下拉的过程中，VVT转子向下移动不会发生偏移，能够快速精准的将VVT转子下拉到定位面上，提高定位的精准度，进而提高加工的精准度。
进一步地，3个导向杆通过固定环连接，所述固定环至少设置有2个。
固定环的设置能够实现3个导向杆的完全同步，进一步提高反面卡紧机构对VVT转子的卡紧效果。
进一步地，正面卡紧机构至少还包括一个定位块和一个夹持块，所述定位块与VVT转子接触的一端设置为第一弧形面，所述夹持块上设置有卡槽，所述卡槽与VVT转子外壁上设置的凸楞配合。
所述第一弧形面与VVT转子的外壁贴合，对VVT转子在固定与下拉时起到导向作用，所述凸楞能够卡入卡槽内，对VVT转子在固定与下拉时起到限位作用。
本发明通过设置定位块和夹持块，对VVT转子在固定与下拉时起到导向、限位作用。不仅能够快速将VVT转子对应放入正面卡紧机构之间，同时当转子被下拉的过程中，VVT转子向下移动不会发生偏移，能够快速精准的将VVT转子下拉到定位面上，提高定位的精准度，进而提高加工的精准度。
进一步地，夹具包括底板，所述底板上设置有2块安装板，2块安装板分别用于安装正面加工工位和反面加工工位，所述安装板上设置有圆柱体，反面卡紧机构和正面卡紧机构安装于圆柱体上。
进一步地，正面卡紧机构包括固定槽，所述固定槽内侧设置有固定体，固定体与固定槽内底部之间具有一定间距，所述固定槽的开口端设置有内胀套，所述固定槽的底部与伸缩件连接，所述定位面套设在内胀套外壁。
所述固定槽具体是指圆柱形结构一端向内凹陷所形成的结构，所述伸缩件可以是液压油缸。
通过伸缩件的伸缩实现固定槽的上下移动，进而带动内胀套沿着固定体(固定体固定不动)的外壁移动，当机器人抓取VVT转子套设在内胀套后，机器人压紧VVT转子，同时，伸缩件向下伸缩进而将内胀套下拉，由于内胀套下拉过程中，固定体的外径逐渐正大，进而实现内胀套的外径增大(膨胀)，通过内胀套的下拉膨胀实现内VVT转子的内胀卡紧。
进一步地，加工中心还包括自动测量机，所述自动测量机用于测量VVT转子的尺寸，把测量数据实时传输到工控机，通过尺寸变化自动对机床刀补进行调整
所述自动测量机包括一滑台，所述滑台上方设置有测量位置，在测量位置处设置有用于测量工件尺寸的测量头，所述测量头包括2个对称的位移传感器，测量时位移传感器与VVT 转子的外壁接触，通过测量2个位移传感器之间的间距实现VVT转子尺寸的测量，位移传感器把测量到的数据传递给工控机。
具体测量过程：机器人板工件抓取到自动测量机的滑台上，滑台滑动至测量位置，测量头伸出测量工件尺寸，测量完成，滑台回到原点，滑台的另一端设置有标准件，定时对测量设备进行校准。
进一步地，机床上安装有对刀仪和机内测头。
所述对刀仪和机内测头为现有技术。
在机床内部配置雷尼绍对刀仪和机内测头可通过测量反馈，让设备及时补偿刀具的磨损和各轴的热变形及零件的装夹误差，让加工尺寸精度更高，更稳定。
进一步地，机床与工控机连接，工控机能够处理机床反馈数据，并控制调整机床参数；机床的主轴配设有贯穿冷却和循环冷却***。
在机床主轴配备贯穿冷却和循环冷却功能，切削液/冷却液通过主轴，并从刀具端面喷出，可把主轴高速旋转所产生的热量带走，避免主轴因发热产生变形影响精度，同时切削液从刀具中部喷出，可使加工刀具冷却更充分，让加工效率更高，刀具寿命更高。
进一步地，机床的主轴采用BBT或者HSK接口。
机床主轴选配BBT或者HSK接口，BBT和HSK主轴接口的特点是两面定位，既利用锥度定心，也利用端面贴合保证Z向重复定位精度，确保在加工厚度尺寸的时候面铣刀的重复换刀的定位精度。
进一步地，刀具采用PCD或CBN高硬度刀片或PCD和CBN复合成型刀具。
刀具均采用CBN或者CBN等高硬度刀片，可达到很高的线速度和加工效率；同时用调刀仪把刀尖的跳动调整到0.003以内，保证加工的高品质；超硬刀具的磨损比较慢，可达到很高的寿命，可保证生产线长时间不停机，减少换刀的停机时间，进一步提高加工效率和质量水平。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明不用再在单独的机床上进行厚度精加工，可以连同其他加工内容在一台加工中心内完成并实现自动化批量加工，解决了单一机床投入的局限性与浪费，提高了工作效率、降低了成本。
2、本发明通过自动化加工与自动化测量相结合的方式实现闭环加工，确保产品质量保持高稳定性。
3、本发明将加工、对刀、检测、调整全部智能化集成，通过将机床加工精度和检测补偿进行双向结合，同时采用高精度高可靠性夹具，实现加工中心大批量稳定加工厚度精度在 0.015以内的零件。
4、本发明通过对夹具进行改进，不仅在同一夹具上同时设置正面卡紧机构和反面卡紧机构，而且正面卡紧机构和反面卡紧机构均设置有用于对VVT转子在夹紧过程中起到导向和限位的机构，提高了VVT转子在夹紧过程中的夹紧速率和稳定性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是夹具的结构示意图；
图2是正面卡紧机构与VVT转子配合的示意图；
图3是正面卡紧机构的结构示意图；
图4是反面卡紧机构与VVT转子配合的示意图；
图5是反面卡紧机构的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-VVT转子，2-夹具，21-反面卡紧机构，22-正面卡紧机构，23-定位面，24-底板，25- 安装板，26-圆柱体，27-喷射口，28-管道，211-卡爪，212-U形槽，213-固定环，214-导向杆， 215-伸缩机构，221-伸缩件，222-固定槽，223-夹持块，224-内胀套，225-固定体，226-定位块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1至图5所示，VVT转子自动化加工工艺，包括以下步骤：
1)、上料装置将VVT转子1输送至机器人手抓位；
2)、机器人抓取VVT转子1靠近夹具2的定位面23准备装夹；
3)、夹具2吹气清理夹具2的定位面23和VVT转子1，具体地，通过自动化控制技术，喷射口27自动喷气，喷射出气体对定位面23和VVT转子1的加工面(上端面)进行吹扫，把定位面23和VVT转子1吹干净，避免存在铁屑、粉尘等杂质影响零件定位精度；
4)、机器人将VVT转子1安装在夹具2的定位面23上，具体地，由于夹具2采用正面加工工位和反面加工工位的双工位结构，将为加工的VVT转子1安装在正面加工工位的定位面23上，将已经加工了正面的VVT转子3安装在反面加工工位的定位面23上；
5)、机器人手抓按住VVT转子1，通过夹具2上的夹紧机构将VVT转子1固定在定位面23上；
6)、夹具2气检VVT转子1是否安装到位，在定位面23上集成了零件(VVT转子1) 到位检测及气检功能，在定位面23上有一个小的喷气孔，连接了气压检测器，在零件完全贴合在定位面23的时候就把喷气孔封堵住，气压传感器检测到的压力就在合格范围；如果定位面23上面存在铁屑、粉尘等杂质导致零件定位面不能完全贴合，就会导致喷气孔漏气，气压就会降低，气压传感器检测到的压力不合格，就会报警，然后控制机器人重新把零件夹起来，重新自动清理定位点和零件定位面，重新装夹；
7)、确认VVT转子1安装到位后采用刀具对VVT转子1进行刀加工，刀具安装于机床上；
刀加工结束后，用毛刷去除表面的飞边毛刺，夹具2松开，机械手抓取工件，同时夹具吹气、机械手吹气清理工件表面，机械手将完成加工的零件放入测量机进行重要尺寸测量，测量机将测量数据统计，并传送到工控机处理，工控机根据加工尺寸的偏置情况实时调整刀具补偿；(工序如此循环)，实现对零件的加工。
上述步骤均在加工中心集中完成，所述加工中心具有自动换刀功能，采用自动化控制，通过工控机进行分析、控制；
本申请所述加工中心采用日本兄弟钻攻中心，并在设备的三个轴上面安装海德瀚的光栅尺，形成闭环设备，光栅尺可以检测设备的三个轴运动的距离，并把数据反馈回设备***，让设备自动补偿行走精度，保证设备的运动精度和重复定位精度，加工中心的重复定位精度±0.003。
所述夹具2采用模块化设计制作，重复定位精度可靠，夹具重复定位精度0.003。夹具2 具有下拉的功能，把产品往下拉，让零件的定位面更紧密的贴合在定位面上面，保证零件装夹、定位一致性，确保批量生产的质量稳定性)。
所述夹具2包括底板24，所述底板24上设置有2块安装板25，2块安装板25分别用于安装正面加工工位和反面加工工位，正面加工工位和反面加工工位呈左右布置，在一台设备上完成所有内容的加工，减少搬运、装夹的辅助时间，让加工效率更高，设备利用率更高，所述安装板25上设置有圆柱体26，夹紧机构安装于圆柱体26上，正面加工工位和反面加工工位分别用于加工VVT转子1的正端和反端(即轴向上的两个相对端面)，所述反面加工工位包括反面卡紧机构21，所述反面卡紧机构21包括3个在周向上均匀设置的卡爪211，所述卡爪211的底端连接有导向杆214，所述导向杆214的端部连接有伸缩机构215，3个导向杆 214倾斜设置，3个导向杆214的底端朝外扩张设置，所述卡爪211的端面设置为弧形面，所述弧形面刚好与VVT转子1的外壁贴合，其中一个卡爪211与VVT转子1接触的一端设置有U形槽212所述U形槽212与VVT转子1外壁上设置的凸楞配合，所述正面加工工位包括正面卡紧机构22，所述正面卡紧机构22包括固定槽222，所述固定槽222内侧设置有固定体225，固定体225与固定槽222内底部之间具有一定间距，所述固定槽222的开口端设置有内胀套224，所述固定槽222的底部与伸缩件221连接，所述定位面23套设在内胀套224 外壁，所述固定体225的外径从上到下呈逐渐增大的趋势，所述固定体225的外壁套设有内胀套224，所述内胀套224能够沿着固定体225外壁上下移动，所述反面卡紧机构21和正面卡紧机构22的均配合设置有定位面23，所述夹具2还包括吹气装置，所述吹气装置包括管道28和设置有在管道28上的喷射口27。
在本实施例中，VVT转子1的加工步骤在加工中心集成化设置，减少加工步骤，并且同时完成多个内容的加工，加工时间和辅助时间大幅缩短，加工效率提高、自动化实现较为简单，运营成本较低，可取得更高效益。
同时，本发明通过对夹具进行改进，不仅在同一夹具上同时设置正面卡紧机构和反面卡紧机构，而且正面卡紧机构和反面卡紧机构均设置有用于对VVT转子在夹紧过程中起到导向和限位的机构，提高了VVT转子在夹紧过程中的夹紧速率和稳定性。
实施例2：
如图1至图5所示，本实施例基于实施例1，3个导向杆214通过固定环213连接，所述固定环213设置有2个；所述正面卡紧机构22至少还包括一个定位块226和一个夹持块223，所述定位块226与VVT转子1接触的一端设置为第一弧形面，所述夹持块223上设置有卡槽(图未示)，所述卡槽与VVT转子1外壁上设置的凸楞配合。
实施例3：
如图1至图5所示，本实施例基于实施例1或实施例2，所述加工中心还包括自动测量机，在生产线内配置自动测量机，采用基恩士、ISLIVE等国际知名传感器，确保测量精度；同时自动测量机也通过总线与工控机进行数据交互，把零件(VVT转子1)的重要尺寸实时测量，并把数据实时传送到工控机进行分析，工控机通过分析尺寸变化曲线实时对设备进行微调，保证产品加工质量的一致性和高品质；所述机床上安装有对刀仪和机内测头，所述机床与工控机连接，工控机能够处理机床反馈数据，并控制调整机床参数；所述机床的主轴配设有贯穿冷却和循环冷却***；所述机床的主轴采用BBT或者HSK接口；所述刀具采用PCD或CBN高硬度刀片，并且刀尖高度差需调整到0.003以内，保证加工的高品质；超硬刀具的磨损比较慢，可达到很高的寿命，可保证生产线长时间不停机，减少换刀的停机时间，进一步提高加工效率和质量水平。
在本实施例中，通过自动加工、自动测量、自动清理、自动反馈、自动调整，实现生产线的闭环加工，实现智能化。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.VVT转子自动化加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)、上料装置将VVT转子(1)输送至机器人手抓位；
2)、机器人抓取VVT转子(1)靠近夹具(2)的定位面(23)准备装夹；
3)、夹具(2)吹气清理夹具(2)的定位面(23)和VVT转子(1)；
4)、机器人将VVT转子(1)安装在夹具(2)的定位面(23)上；
5)、机器人手抓按住VVT转子(1)，通过夹具(2)上的夹紧机构将VVT转子(1)固定在定位面(23)上；
6)、夹具(2)气检VVT转子(1)是否安装到位；
7)、确认VVT转子(1)安装到位后采用刀具对VVT转子(1)进行刀加工，刀具安装于机床上；
上述步骤均在加工中心集中完成；
所述夹具(2)包括正面加工工位和反面加工工位，所述反面加工工位包括反面卡紧机构(21)，所述反面卡紧机构(21)包括3个在周向上均匀设置的卡爪(211)，所述卡爪(211)的底端连接有导向杆(214)，所述导向杆(214)的端部连接有伸缩机构(215)，3个导向杆(214)倾斜设置，3个导向杆(214)的底端朝外扩张设置，所述卡爪(211)的端面设置为弧形面，所述弧形面刚好与VVT转子(1)的外壁贴合，至少一个卡爪(211)与VVT转子(1)接触的一端设置有U形槽(212)，所述U形槽(212)与VVT转子(1)外壁上设置的凸楞配合，所述正面加工工位包括正面卡紧机构(22)，所述正面卡紧机构(22)包括固定体(225)，所述固定体(225)的外径从上到下呈逐渐增大的趋势，所述固定体(225)的外壁套设有内胀套(224)，所述内胀套(224)能够沿着固定体(225)外壁上下移动，所述反面卡紧机构(21)和正面卡紧机构(22)的均配合设置有定位面(23)，所述夹具(2)还包括吹气装置，所述吹气装置包括管道(28)和设置有在管道(28)上的喷射口(27)。
2.根据权利要求1所述的VVT转子自动化加工工艺，其特征在于，3个导向杆(214)通过固定环(213)连接，所述固定环(213)至少设置有2个。
3.根据权利要求1所述的VVT转子自动化加工工艺，其特征在于，所述正面卡紧机构(22)至少还包括一个定位块(226)和一个夹持块(223)，所述定位块(226)与VVT转子(1)接触的一端设置为第一弧形面，所述夹持块(223)上设置有卡槽，所述卡槽与VVT转子(1)外壁上设置的凸楞配合。
4.根据权利要求1所述的VVT转子自动化加工工艺，其特征在于，所述夹具(2)包括底板(24)，所述底板(24)上设置有2块安装板(25)，2块安装板(25)分别用于安装正面加工工位和反面加工工位，所述安装板(25)上设置有圆柱体(26)，反面卡紧机构(21)和正面卡紧机构(22)安装于圆柱体(26)上。
5.根据权利要求1所述的VVT转子自动化加工工艺，其特征在于，所述正面卡紧机构(22)包括固定槽(222)，所述固定槽(222)内侧设置有固定体(225)，固定体(225)与固定槽(222)内底部之间具有一定间距，所述固定槽(222)的开口端设置有内胀套(224)，所述固定槽(222)的底部与伸缩件(221)连接，所述定位面(23)套设在内胀套(224)外壁。
6.根据权利要求1所述的VVT转子自动化加工工艺，其特征在于，所述加工中心还包括自动测量机，所述自动测量机用于测量VVT转子(1)的尺寸，把测量数据实时传输到工控机，通过尺寸变化自动对机床刀补进行调整。
7.根据权利要求1所述的VVT转子自动化加工工艺，其特征在于，所述机床上安装有对刀仪和机内测头。
8.根据权利要求1所述的VVT转子自动化加工工艺，其特征在于，所述机床与工控机连接，工控机能够处理机床反馈数据，并控制调整机床参数；机床的主轴配设有贯穿冷却和循环冷却***。
9.根据权利要求1所述的VVT转子自动化加工工艺，其特征在于，所述机床的主轴采用BBT或者HSK接口。
10.根据权利要求1所述的VVT转子自动化加工工艺，其特征在于，所述刀具采用PCD或CBN高硬度刀片或PCD和CBN复合成型刀具。
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