CN102672468A - 一种可切毛坯冒口和钻中心孔的立式装夹卧式机床 - Google Patents

一种可切毛坯冒口和钻中心孔的立式装夹卧式机床 Download PDF

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张培军
张达鑫
叶松军
潘益琴
郦君俊
张秋白
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可切毛坯冒口和钻中心孔的立式装夹卧式机床，包括工件（1）、床身（14）、床身（14）的中部设有可翻转的主轴卡盘（2），与主轴卡盘（2）同轴处设有切屑进给机构，其特征在于：所述的钩爪机构的钩爪（9）进入工件内，工件冒口切断后掉在钩爪（9）上，钩爪机构将工件冒口移出并进入收集箱内。本发明，自动化程度高，装料机械手和卸料机械手同时完成的工件的抓起和卸料，钩爪机构可将毛坯冒口自动装夹移出，降低了员工装卸工件的难度和劳动强度，提高了产品的加工效率、品质及成品率，同时便于排屑，实现无人化加工。

Description

一种可切毛坯冒口和钻中心孔的立式装夹卧式机床
技术领域
本发明属于机械加工专用机床技术领域，应用于大型铸件加工机床，尤其适用于铝合金车轮铸造毛坯切冒口加工机床和钻中心孔钻床。 
背景技术
铝合金车轮以其重量轻、节能、散热好、美观、耐腐蚀、加工性好等优点不断被认可，采用铝合金车轮成为替代钢质车轮的最佳选择，使得汽车铝合金轮圈需求急剧增长。汽车的高速化，迫使铝合金车轮向大直径、宽轮辋方向发展，目前主流的14~16in，逐步被17~20in代替，甚至出现21-28in车轮装在汽车上。目前国内因为设备价格因素，铝合金车轮铸造方式近一半以重力铸造方式生产，重力铸造生产的铝合金车轮在其中心安装盘和内轮缘位置留有补缩冒口（见附图1），需后序加加工切除。其中20in（英寸）大直径、宽轮辋的铸造毛坯重量达20KG以上。目前国内较自动化的切冒机为卧式切冒机，现有卧式切冒机装夹模式为卧式装夹，员工装卸工件工时装夹高度高、降低了加工效率且劳动强度高；切削断下的轮辋冒口直接掉在小刀主轴上，需全部加工完后人工取出，并会有安全隐患；同时不易实现与简易机械手联动，实现自动装卸工件。 
发明内容
针对以上不足，本发明的目的在于提供一种可切毛坯冒口和钻中心孔的立式装夹卧式机床，是在设备的两侧设有二套滚道、二个机械手、钩爪机构、切屑进给机构和排屑机构，使得一台机床能同时实现自动化装卸工件，实现无人化作业。 
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：可切毛坯冒口和钻中心孔的立式装夹卧式机床，包括工件、床身、床身的中部设有可翻转的主轴卡盘，与主轴卡盘对应的同轴处设有切屑进给机构，床身的两侧设有一套进料滚道、一套出料滚道、一个装料机械手和一个卸料机械手，二个机械手同时完成装料和卸料，床身的顶部设有钩爪机构，切屑进给机构中的丝杠带动刀具沿着床身的轨道左或右移动，其特征在于：所述的钩爪机构将工件冒口移出设备入收集箱内。 
所述的钩爪机构包括钩爪、钩爪气缸、钩爪机构横移平台和进出设备移动平台，床身的上部的横移轨道上活动设有进出设备移动平台，进出设备移动平台上设有钩爪机构横移平台和钩爪气缸，钩爪与钩爪气缸连接，钩爪在钩爪气缸的带动下实现上下移动，在钩爪机构横移平台的带动下实现左右移动。 
所述的床身中的翻转主轴卡盘的正下方还设有排屑机构，通过排屑机构将切削加工产生的铝屑和冒头排入集屑车内。 
所述的切屑进给机构包括刀具、切屑刀具主轴、丝杠和伺服电机，伺服电机控制丝杠的行程，并决定连接在丝杠上的切屑刀具主轴带动刀具进给量，伺服电机中的可编程控制器PLC控制丝杠的行程。 
所述的装料机械手或卸料机械手上连接有升降导轨和机械手升降气缸，升降导轨沿着横移导轨横向移动，装料机械手和卸料机械手在0-360o旋转。  
本发明结构，自动化程度高，装料机械手和卸料机械手同时完成的工件的抓起和卸料，钩爪机构可将毛坯冒口自动装夹移出，可实现在数控系统内存入多个车轮的加工参数，每次加工根据轮型、规格，直接调用对应的加工程式即可，降低了员工装卸工件的难度和劳动强度，提高了产品的加工效率、品质及成品率，同时便于排屑。方便与机械手之间的配合实现自动化装卸工件，实现无人化加工。
附图说明
图1是重力铸造铝合金车轮毛坯图。 
图2是本发明装卸位置结构示意图。 
图3是本发明加工位置结构示意图。 
图4是本发明与机械手配合装料示意图。 
图5是本发明与机械手配合卸料示意图。 
图中：1工件、2主轴卡盘、3刀具、 4切屑刀具主轴、丝杠5、伺服电机6、排屑机构7、翻转驱动油缸8、轮辋冒口钩爪9、钩爪气缸10、钩冒口机构横移平台11、进出设备移动平台12、切下的轮辋冒口13、切下的中心冒口、14床身、15横移轨道、16进料滚道、17出料滚道、18装料机械手、19卸料机械手、20升降导轨、21机械手升降气缸、22横移导轨。 
具体实施方式
一种可切毛坯冒口和钻中心孔的立式装夹卧式机床，包括工件1、床身14、床身的中部设有可翻转的主轴卡盘2，主轴卡盘2夹紧或松开工件1，与主轴卡盘2对应的同轴处设有切屑进给机构，床身7的两侧设有一套进料滚道6、一套出料滚道8、一个装料机械手和一个卸料机械手4，二个机械手同时完成装料和卸料，床身14的顶部设有钩爪机构，切屑进给机构中的丝杠5带动刀具3沿着床身的轨道左或右移动，钩爪机构将工件冒口移出设备入收集箱内。床身中的翻转主轴卡盘的正下方还设有排屑机构，通过排屑机构将切削加工产生的铝屑和冒头排入集屑车内。 
所述的切屑进给机构包括刀具3、切屑刀具主轴4、丝杠5和伺服电机6，可编程控制器（PLC）控制，伺服电机6控制丝杠5的行程，并决定连接在丝杠5上的切屑刀具主轴4带动刀具3进给量。 
由图2知，是本发明装卸位置结构示意图。钩爪机构在车轮装夹好，主轴卡盘2直立，将工件1车轮装入到主轴卡盘2内，钩爪机构远离切削机构。钩爪机构包括钩爪9 、钩爪气缸10、钩爪机构横移平台11和进出设备移动平台12，床身14的上部活动设有进出设备移动平台12，进出设备移动平台12上设有钩爪机构横移平台11和钩爪气缸10，钩爪9与钩爪气缸10连接，钩爪9在钩爪气缸10的带动下实现上下移动，在钩爪机构横移平台11的带动下实现左右移动。 
由图3知，是本发明加工位置结构示意图。钩爪机构在工件1车轮装夹好，主轴卡盘2翻转到加工位置后，钩爪9进入车轮内，轮辋冒口切断后掉在钩爪9上，钩爪机构横移平台11将轮辋冒口钩爪9和轮辋冒口13向远离铝合金车轮方向移动，然后钩爪气缸10将切下的轮辋冒口13提升高度，通过进出设备移动平台12将轮辋冒口送出设备、并放入专用收集箱内。 
由图4知，是本发明与机械手配合装料示意图。与自动装卸料机械手配合实现无人化装料，在车身14两侧增加两套输送滚道，一套用于进料滚道16，一套用于出料滚道17，两套机械手，一套用于装料机械手18，一套用于卸料机械手19。工作时，装料机械手18抓取一个待加工毛坯，卸料机械手19同时将加工完成的车轮抓起，两个机械手同时提升，向左侧移动到装料机械手18到车身14装料位置进入进料滚道16。装料机械手18或卸料机械手19上连接有升降导轨20和机械手升降气缸21，升降导轨20沿着横移导轨22横向移动。装料机械手18和卸料机械手19通过升降导轨20上下升降。  
由图5知，是本发明与机械手配合卸料示意图。装料机械手18抓取一个待加工毛坯，卸料机械手19同时将加工完成的车轮抓起，两个机械手同时提升，卸料机械手19到出料滚道17位置，两机械手将待加工车轮放在车身14的主轴卡盘2上，将加工好的车轮放在出料滚道17上，向下道工序移动。
    本发明的立式装夹卧式加工切冒机：采用可翻转主轴卡盘和对原机床刀具主轴驱动数控化改造，实现立式装卸工件，卧式加工的工艺。装卸工件时可翻转主轴卡盘处于水平位置（立式装夹位置），将车轮铸造毛坯放置在卡盘上，夹紧车轮，翻转机构将主轴卡盘翻转90度，刀具主轴就可以进行加工。加工完，刀具主轴回原点，翻转机构再降主轴卡盘翻转为水平装卸位置。 
本发明的电控系统采用可编程控制器（PLC）控制，刀具主轴进给驱动用油缸驱动，行程采用行程开关控制，每次更换车轮加工时，需调节行程开关位置。通过将原设备控制系统更换为数控系统，刀具主轴驱动方式改为伺服马达和滚珠丝杠，这样即可实现在数控系统内存入多个车轮的加工参数，每次加工根据轮型、规格，直接调用对应的加工程式即可，加工效率高，而且加工精度、品质稳定。 
         

Claims (5)

1.可切毛坯冒口和钻中心孔的立式装夹卧式机床，包括工件（1）、床身（14）、床身（14）的中部设有可翻转的主轴卡盘（2），与主轴卡盘（2）同轴处设有切屑进给机构，床身（14）的两侧设有一套进料滚道（6）、一套出料滚道（8）、一个装料机械手（18）和一个卸料机械手（19），二个机械手同时完成装料和卸料，床身（14）的顶部设有钩爪机构，切屑进给机构中的丝杠（5）带动刀具（3）沿着床身的轨道向左或向右移动，其特征在于：所述的钩爪机构的钩爪（9）进入工件内，工件冒口切断后掉在钩爪（9）上，钩爪机构将工件冒口移出并进入收集箱内。
2.根据权利要求1所述的可切毛坯冒口和钻中心孔的立式装夹卧式机床，其特征在于：所述的钩爪机构包括钩爪（9）、钩爪气缸（10）、钩爪机构横移平台（11）和进出设备移动平台（12），床身上部的横移轨道（15）上活动连接有进出设备移动平台（12），进出设备移动平台（12）上设有钩爪机构横移平台（11）和钩爪气缸（10），钩爪（9）与钩爪气缸（10）连接，钩爪（9）在钩爪气缸（10）的带动下实现上下移动、在钩爪机构横移平台（11）的带动下实现左右移动。
3.根据权利要求1所述的可切毛坯冒口和钻中心孔的立式装夹卧式机床，其特征在于：所述的主轴卡盘（2）的正下方还设有排屑机构（7）。
4.根据权利要求1所述的可切毛坯冒口和钻中心孔的立式装夹卧式机床，其特征在于：所述的切屑进给机构包括刀具（3）、切屑刀具主轴（4）、丝杠（5）和伺服电机（6），丝杠（5）上设有切屑刀具主轴（4）和刀具（3）、伺服电机（6）中的可编程控制器（PLC）控制丝杠（5）的行程。
5.根据权利要求1所述的可切毛坯冒口和钻中心孔的立式装夹卧式机床，其特征在于：所述的装料机械手（18）或卸料机械手（19）上均连接有升降导轨（20）和机械手升降气缸（21），升降导轨（20）沿着横移导轨（22）横向移动，装料机械手和卸料机械手在0-360o旋转。
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