CN102873343A - 一种球面自动机床 - Google Patents

Abstract

本发明主要公开了一种球面自动机床，包括主轴机构、进料轨道、机械手机构、拖板机构、刀具、退料机构；主轴机构安装在机床的床身上，在主轴机构的一端前方设置用于拖动刀具运动的拖板机构；在主轴机构同一端上方设置有推动轴承进料至主轴机构上的机械手机构，在机械手机构的一侧设置进料轨道，同时机械手机构下方后部设置有退料机构。本发明实现球面轴承加工的从进料到出料的整个工艺全自动化，所采用的拖板机构进刀控制精度高，提高球面轴承加工质量，而且机械手机构，适用于各种种类的轴承产品加工，行程控制自由。

Description

一种球面自动机床

技术领域

本发明涉及轴承加工的机床设备技术领域，特别与一种球面自动机床有关。

背景技术

传统轴承加工生产过程中，代加工的产品放置在车削机床上进行加工成所需要的轴承产品，整个加工过程主要包括在机床上料、进刀、车削加工、退刀、最终取出加工完成的轴承。

由于在现有的设备中，车削机床基本上只有简单的车削加工功能，因此所有上料、进刀、退刀的操作都通过纯手工操作，劳动强度大，而且工作效率低下，同时人工操作具有一定的危险性，操作工人略微操作不当，就容易发生安全事故。因此传统的工艺已经无法适应目前现代化全自动生产的要求。

因此有些企业已经开始研制出轴承自动加工机床，但是轴承种类很多，大多数轴承都是表面为圆柱状的结构，也有一些形状各异的轴承，比如圆锥轴承，其表面圆台结构，具有一定锥度，又如球面轴承，其表面为球形状结构。而目前，自动加工机床基本上都是属于适用于加工平面轴承，而对于球面轴承加工的机床由于其球面进刀的特性，始终没有研制出真正一整套球面自动机床，因此本发明人对其进行认真研究，研制出一种球面自动机床，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种球面自动机床，实现球面轴承加工的从进料到出料的整个工艺全自动化。

本发明中所采用的拖板机构进刀控制精度高，提高球面轴承加工质量，而且机械手机构，适用于各种种类的轴承产品加工，行程控制自由。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种球面自动机床，包括主轴机构、进料轨道、机械手机构、拖板机构、刀具、退料机构；主轴机构安装在机床的床身上，在主轴机构的一端前方设置用于拖动刀具运动的拖板机构；在主轴机构同一端上方设置有推动轴承进料至主轴机构上的机械手机构，在机械手机构的一侧设置进料轨道，同时机械手机构下方后部设置有退料机构。

所述的主轴机构包括电机、主轴、将电机动力传动至主轴上的皮带、以及将待加工产品夹紧在主轴上的夹具机构。

所述的机械手机构包括进料油缸、滑板、进料气缸、压盖；进料油缸的芯轴通过连接支架与滑板的上端部连接，滑板的下端部通过导柱支架固定连接有与进料油缸运动行程轨迹垂直的进料气缸，进料气缸的芯轴连接在位于导柱支架上滑动的轴承固定板，压盖连接在轴承固定板上，滑板的下端通过连接杆与接料V槽外接，接料V槽的V型开口位于压盖的下方位置。

所述的连接支架上具有限位支座，进料油缸的芯轴与限位支座连接，所述的进料油缸固定在纵向调节板上。

所述的导柱支架包括多个固定在滑板上的导柱、以及将导柱外端连接的气缸固定板，进料气缸固定在气缸固定板外侧，进料气缸的芯轴穿过气缸固定板与穿套在导柱上滑动的轴承固定板连接，轴承固定板通过轴承与导柱连接。

所述的滑板上部和下部分别连接安装有下感应块和上感应块，下感应块、上感应块分别与固定在滑板一侧的下极限感应开关和上极限感应开关对应设置。

所述的拖板机构包括拖板底座、纵向油缸、中滑板、转盘体、齿轮盘、齿条、进刀油缸；所述的中滑板滑动连接在拖板底座上，纵向油缸固定在中滑板上，纵向油缸的芯轴与拖板底座连接；与齿轮盘连接的转盘体安装在中滑板上，与齿轮盘啮合的齿条与固定在中滑板上的进刀油缸连接。

所述的中滑板上安装有调节板，轴承座固定在调节板上，轴承座内装有角接触轴承和圆锥滚子轴承；齿轮盘穿过角接触轴承和圆锥滚子轴承，在圆锥滚子轴承下端用锁紧螺母锁紧；安装有固定刀具的刀架的转盘体固定在齿轮盘顶端。

所述的退料机构包括退料气缸、与退料气缸连接的定位板，退料块一端与定位板固定，另一端卡置在主轴机构上安装加工产品位置的后部，与加工产品存留间隙。

所述的机床下部设置有液压控制部件，所述的进料油缸、纵向油缸、进刀油缸均有液压控制部件提供动力。

采用上述方案后，本发明具有诸多有益效果：

本发明中，待加工产品从进料轨道中进入，由机械手机构自动将待加工产品上料至主轴机构中，然后配合拖板机构拖动刀具给待加工产品进行车削加工，加工完成后最终由退料机构将轴承退出。

同时本发明中的机械手机构，纵向上下升降的行程由进料油缸控制，下降到位后，由进料气缸控制水平进料行程，因此不管针对哪种类型的形状尺寸，水平进料行程都不会受到机械部件形状或者位置的影响，打破了原有机械手中应用局限，使得机械手在轴承机床上的应用灵活，通用性强。

另外，本发明中将原来的油缸直接连接转盘刀座的方式，改变成采用齿轮盘和齿条啮合的方式来控制刀具的转动，齿轮盘和齿条啮合传动，将直线运动转变成为圆周运动，应用在球面机床上，使得球面车削轨迹控制更为精准。

附图说明

图1为本发明较佳实施例加工状态一的示意图；

图2为图1中K向示意图；

图3为本发明较佳实施例加工状态二的示意图；

图4为图3中K向示意图；

图5为本发明较佳实施例加工状态三的示意图；

图6为图5中K向示意图；

图7为本发明较佳实施例加工状态四的示意图；

图8为图7中K向示意图；

图9为本发明较佳实施例加工状态五的示意图；

图10为图9中K向示意图；

图11为本发明较佳实施例中拖板机构的俯视图；

图12为图11中A-A向示意图；

图13为图12中B-B向示意图；

图14为本发明较佳实施例中机械手机构示意图一；

图15为本发明较佳实施例中机械手机构示意图二；

图16为本发明较佳实施例中机械手机构示意图三；

图17为本发明较佳实施例中机械手机构侧视图。

具体实施方式

结合附图，对本发明较佳实施例做进一步详细说明。

一种球面自动机床，主要的几大部件包括：主轴机构1、进料轨道2、机械手机构3、拖板机构4、刀具5、退料机构6。

本发明的主要工作流程是主轴机构1提供轴承转动的动力，待加工产品从进料轨道2中进料，通过机械手机构3安装至主轴机构1上，然后拖板机构4带动刀具5进行进刀车削动作，加工完成后，拖板机构4带动刀具5退刀，退料机构6将完成加工的轴承产品从主轴机构1上退出，完成一个产品加工。具体各大部件结构和原理下面进行逐一阐述。

主轴机构1安装在机床的床身上，主轴机构1主要包括电机、主轴11、皮带、以及安装在主轴11上的夹具机构12，电机通过皮带连接主轴11，带动主轴11转动，给整个机床提供主动力。从进料轨道2上进入的待加工产品是安装在夹具机构12上，待加工产品在夹具机构12上夹紧，随着主轴11转动而夹紧稳定转动。主轴机构1这个部分为常规结构，因此不做详细赘述。

进料轨道2包括斜向轨道条21，斜向轨道条21的出口对准机械手机构3的一侧，方便进料。同时，在斜向轨道条21上设置有连接在同一摆杆22两端的两个摆针23、24，通过摆杆22的摆动，两个摆针23、24上下不同步升降，这样实现待加工产品逐一进料。

机械手机构3结合图14至图16，主要的部件包括进料油缸31、滑板32、进料气缸33、压盖34。本发明中主要通过进料油缸31控制竖直方向的上下升降行程，进料气缸33控制水平方向的前后进料行程。

进料油缸31固定在一块纵向调节板35上，纵向调节板35是用于将本发明与设备连接。本实施例中进料油缸31的芯轴朝上布设，芯轴的上端与一个限位支座36连接，限位支座36的上部分通过连接支架37与滑板32的上端形成连接。滑板32与进料油缸31平行设置，本实施例中，进料油缸31和纵向调节板35之间刚好有一定间隙，滑板32从该间隙中间穿插而过。

滑板32的下方固定有一个导柱支架，包括多个导柱382、气缸固定板381，导柱382固定在滑板32上，与进料油缸1的芯轴运动行程垂直，气缸固定板381将导柱382的外端连接成一体。在导柱382上套有一个轴承固定板38，轴承固定板38通过轴承与导柱382连接，并实现在导柱382上滑动。进料气缸33固定在气缸固定板38的外侧，进料气缸33的芯轴穿过气缸固定板38，伸入到导柱支架内部，与轴承固定板38连接，这样当进料气缸33工作时，其芯轴的伸缩可控制轴承固定板38在导柱382上水平滑动。

轴承固定板38的下部通过一个打杆座平推件39与压盖34形成连接。同时在滑板32的下方，通过一个连接杆311与接料V槽312连接固定。接料V槽312为一个开有V型槽口，用于接住从进料轨道2落下的待加工产品。

另外，为了方便进行对整个机械手上下升降行程可以精确控制，在连接支架37的上部连接出下感应块313，在滑板32的侧面连接上感应块，也可以直接将滑板32充当上感应块。在滑板32的对应一侧固定有下极限感应开关314和上极限感应开关315。当进料油缸31工作时，芯轴缩回，滑板32向下移动，当下感应块313触碰到下极限感应开关314时，产生纵向下降到位信号，进料油缸31停止。当进料油缸31回复时，芯轴伸出，滑板32向上回复，当上感应块到达上极限感应开关315时，产生纵向上升回复到位信号，进料油缸31停止。

机械手机构3的工作原理为：纵向调节板35通过后部支撑架316安装固定，进料油缸31开始向下运动（进料油缸31原始位置：芯轴为伸出状态），带动滑板32向下运动、运动到一定位置，当下感应块313触碰到下极限感应开关314时，产生纵向下降到位信号，此时限位支座36与进料油缸31上端接触，滑板32停止运动，进料油缸31停止运动。

由于下极限感应开关314时，产生纵向下降到位信号，进料气缸33开始伸出动作，推动轴承固定板38沿导柱382方向上向滑板38方向运动，推动打杆座平推件39和压盖34向滑板32方向运动，从而推动待加工轴承317运动，达到待加工轴承317压入夹具机构12的目的。此时进料气缸33延时，缩回动作，轴承固定板38、打杆座平推件39和压盖34恢复原始位置，进料油缸31开始向上运动，推动滑板32向上运动，进料油缸31回到原始位置，上极限感应开关315动作，进料油缸31停止运动，机械手回到原始状态，此时机械手一个工作周期完成，等待下一个工作周期的开始。

当机械手机构3工作完成后，拖板机构4开始动作。参见图11至图13，拖板机构4主要涉及到的部件包括拖板底座41、纵向油缸42、中滑板43、转盘体44、齿轮盘45、齿条46、进刀油缸47。

拖板底座41为基座构件，用于安装固定在使用部位上。中滑板43滑动安装在拖板底座41上，纵向油缸42固定在中滑板43上，纵向油缸42的芯轴与拖板底座41连接。当纵向油缸42工作时，芯轴进行伸缩，由于拖板底座41固定不动，这样使得纵向油缸42连同中滑板43在拖板底座41上实现滑动。

中滑板43的上表面固定有一个调节板48，调节板48上安装有轴承座49，轴承座49内安装有角接触轴承410和圆锥滚子轴承411，其中圆锥滚子轴承411位于轴承座49的底部，角接触轴承410位于圆锥滚子轴承411上方，齿轮盘45穿过角接触轴承410和圆锥滚子轴承411装入轴承座49内，同时在圆锥滚子轴承411下端用锁紧螺母413锁紧。齿轮盘45的露出轴承座45的部分，为一圈齿轮，刚好与齿条46相互啮合。齿条46的一端与进刀油缸47的芯轴连接。进刀油缸47也固定在中滑板43上。转盘体44固定在齿轮盘的顶端面，其上安装用于固定刀具5的刀架412。

拖板机构4进刀顺序：纵向油缸42的芯轴开始伸出运动（纵向油缸42开始处于缩回状态），推动中滑板43在沿纵向油缸42中心线方向上运动，从而带动中滑板43以上所有零部件一起跟着中滑板43运动。当齿轮盘45中心到达预定位置，此时纵向油缸42停止运动，进刀油缸47开始缩回运动（进刀油缸47开始处于伸出状态），拉动齿条46沿进刀油缸47中心线方向上运动，从而带动齿轮盘45沿齿轮盘45、角接触轴承410和圆锥滚子轴承411的共同中心线作圆周运动，带动转盘体44和刀架412作圆周运动，从而带动刀具5作圆周运动，而达到加工球面的效果。

拖板机构4的退刀顺序：纵向油缸42开始往原始状态运动，使整个中滑板43反方向运动，远离加工产品，到达原始位置后，纵向油缸42停止，进刀油缸47开始往原始状态运动，使齿轮盘45、转盘体44和刀架412作反方向圆周运动，到达原始位置后，进刀油缸47停止。

退料机构6是在拖板机构4完成后，对加工好的轴承从夹具机构12上退出。退料机构6参见图9、图10，主要包括退料气缸61、定位板62、退料块63。退料气缸61通过气缸支架64固定在机械手机构3下方后部，定位板62与退料气缸61的芯轴连接，受到退料气缸61的驱动，形成前后移动。在定位板62的下部连接退料块63，退料块63上部与定位板62固定后，上部卡置在主轴机构1上，刚好位于安装在夹具机构12上的轴承7的后部，与轴承7存留间隙。

另外，为了确保定位板62移动过程中的稳定性，在气缸支架64上同时固定有导柱支架65，导柱支架65上安装有导柱66，定位板62套在导柱66上形成导向滑动。

当轴承7加工完成后，退料机构6工作时，启动退料气缸61，将定位板62连同退料块63将轴承7退出，这样就能使得轴承7退出夹具机构12，实现退料。然后退料气缸61收回，等待下个退料进程。

本发明中，在机床的床身下部安装有液压控制部件8，上述的进料油缸31、纵向油缸42、进刀油缸47均有液压控制部件提供液压动力。

本发明整体工作过程如下：

待加工产品100、待加工产品101和待加工产品102从进料轨道2送料，首先在前面的待加工产品100落入到接料V槽312中，机械手机构3开始启动工作，如图1、图2。主轴机构1上的电机先启动，带动主轴11和相关夹具部件转动，液压控制部件8启动，机械手机构3动作，进料油缸31开始向下运动，带动整个滑板32下降到位后，进料气缸33开始伸出动作，将接料V槽312中的待加工产品100推入到主轴11中。然后机械手机构3恢复原位，待加工产品101等待，如图3、图4所示。

接着，拖板机构4开始动作，按照上述进刀顺序进行工作，加工完待加工产品100后，如图5、图6，拖板机构4退刀，恢复原位，退料机构5动作，如图7、图8，推出已经加工完待加工产品100，退料部件5恢复原位。此时一个工作周期完成，新的工作周期开始。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种球面自动机床，其特征在于：包括主轴机构、进料轨道、机械手机构、拖板机构、刀具、退料机构；主轴机构安装在机床的床身上，在主轴机构的一端前方设置用于拖动刀具运动的拖板机构；在主轴机构同一端上方设置有推动轴承进料至主轴机构上的机械手机构，在机械手机构的一侧设置进料轨道，同时机械手机构下方后部设置有退料机构。

2.如权利要求1所述的一种球面自动机床，其特征在于：所述的主轴机构包括电机、主轴、将电机动力传动至主轴上的皮带、以及将待加工产品夹紧在主轴上的夹具机构。

3.如权利要求1所述的一种球面自动机床，其特征在于：所述的机械手机构包括进料油缸、滑板、进料气缸、压盖；进料油缸的芯轴通过连接支架与滑板的上端部连接，滑板的下端部通过导柱支架固定连接有与进料油缸运动行程轨迹垂直的进料气缸，进料气缸的芯轴连接在位于导柱支架上滑动的轴承固定板，压盖连接在轴承固定板上，滑板的下端通过连接杆与接料V槽外接，接料V槽的V型开口位于压盖的下方位置。

4.如权利要求3所述的一种球面自动机床，其特征在于：所述的连接支架上具有限位支座，进料油缸的芯轴与限位支座连接，所述的进料油缸固定在纵向调节板上。

5.如权利要求3所述的一种球面自动机床，其特征在于：所述的导柱支架包括多个固定在滑板上的导柱、以及将导柱外端连接的气缸固定板，进料气缸固定在气缸固定板外侧，进料气缸的芯轴穿过气缸固定板与穿套在导柱上滑动的轴承固定板连接，轴承固定板通过轴承与导柱连接。

6.如权利要求3所述的一种球面自动机床，其特征在于：所述的滑板上部和下部分别连接安装有下感应块和上感应块，下感应块、上感应块分别与固定在滑板一侧的下极限感应开关和上极限感应开关对应设置。

7.如权利要求1所述的一种球面自动机床，其特征在于：所述的拖板机构包括拖板底座、纵向油缸、中滑板、转盘体、齿轮盘、齿条、进刀油缸；所述的中滑板滑动连接在拖板底座上，纵向油缸固定在中滑板上，纵向油缸的芯轴与拖板底座连接；与齿轮盘连接的转盘体安装在中滑板上，与齿轮盘啮合的齿条与固定在中滑板上的进刀油缸连接。

8.如权利要求7所述的一种球面自动机床，其特征在于：所述的中滑板上安装有调节板，轴承座固定在调节板上，轴承座内装有角接触轴承和圆锥滚子轴承；齿轮盘穿过角接触轴承和圆锥滚子轴承，在圆锥滚子轴承下端用锁紧螺母锁紧；安装有固定刀具的刀架的转盘体固定在齿轮盘顶端。

9.如权利要求1所述的一种球面自动机床，其特征在于：所述的退料机构包括退料气缸、与退料气缸连接的定位板，退料块一端与定位板固定，另一端卡置在主轴机构上安装加工产品位置的后部，与加工产品存留间隙。

10.如权利要求1所述的一种球面自动机床，其特征在于：所述的机床下部设置有液压控制部件，所述的进料油缸、纵向油缸、进刀油缸均有液压控制部件提供动力。

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