CN104816202A - 基于数控机床的柔性加工生产线 - Google Patents
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Abstract
一种基于数控机床的柔性加工生产线，其包括若干数控机床、工装立体库、若干工件更换台以及两组搬运单元，其中，所述若干数控机床与若干工件更换台分别依次排列的设置在所述工装立体库的两侧，两组所述搬运单元分别设置在所述工装立体库与所述若干数控机床以及若干工件更换台之间；所述若干数控机床的工作台上均设置有至少两个零点定位器，所述工装立体库上具有若干托板架设位，每个所述托板架设位上均可架设一工装托板，所述工装托板的底部设置有数量与每个数控机床的工作台上的零点定位器数量相同的定位锁头；两组所述搬运单元均包括导轨以及可在所述导轨上滑动运行的机械手，两组所述搬运单元中的导轨均与长条状的所述工装立体库平行。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化机械加工制造领域，特别涉及一种基于数控机床并适用于多品种小批量零件生产的柔性生产线。
背景技术
随着产品个性化的需求的增多，零件生产模式由大批量生产方式转换成多品种中小批量生产。人口红利的逐步消失导致制造企业的人力成本也不断上升，因此，如何提高生产线的柔性、提高机床使用效率并减少操作工人的生产线是传统的中小企业所迫切需要解决的问题。当前的中小企业已经具备基本的数控加工设备，可实现多品种小批量的加工，但是数控机床一般未实现工件毛坯的自动切换和管理，相对比较独立、松散，使用数控机床进行多品种、小批量的产品加工便存在以下几个问题：一、由于工人在安装、对刀等情况下，机床不能进行切削加工，降低了生产效率，使得设备利用不高；二、在现今流水化生产的模式下，采用多品种的生产方式时，通常要求操作工人负责单个品种，这样单台机床就需要一个工人，进而增加了人工成本；三、原有工装的管理和维护不便，需要专门定期检查维护，并占用加工时间。
随着市场竞争的日益激烈，产品生产周期不断缩短、种类日益增加、质量要求更高，相应的产品交货时间要求缩短以及劳动力成本的增加对制造企业提出了更高的要求：生产过程高柔性、产品质量稳定、提高生产效率、降低生产成本。现有的用于适应多品种、中小批量产品生产的柔性制造系统通常要求设备具有可交换工作台，对于原有的数控机床无法整合利用，对于一般中小企业来说投资过大而不适用。因此，研究一种能够基于整合原有的数控机床实现高度自动化、柔性化的柔性加工生产线将对提高制造企业的竞争力具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数控机床的柔性加工生产线，其所要解决的技术问题在于：传统的柔性生产线多为特定配置的线上设备组合构成，无法将原有的数控机床进行整合利用，进而造成引进柔性生产线的成本过大，不适于中小企业的正常营运。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于数控机床的柔性加工生产线，其包括若干数控机床、工装立体库、若干工件更换台以及两组搬运单元，其中，所述若干数控机床与若干工件更换台分别依次排列的设置在所述工装立体库的两侧，两组所述搬运单元分别设置在所述工装立体库与所述若干数控机床以及若干工件更换台之间；
所述若干数控机床的工作台上均设置有至少两个零点定位器，
所述工装立体库为长条状的框架，所述工装立体库上具有若干托板架设位，每个所述托板架设位上均可架设一工装托板，所述工装托板的底部设置有数量与每个数控机床的工作台上的零点定位器数量相同的定位锁头，每个所述定位锁头可分别与一个所述零点定位器定位匹配；
两组所述搬运单元均包括导轨以及可在所述导轨上滑动运行的机械手，两组所述搬运单元中的导轨均与长条状的所述工装立体库平行。
优选于：所述若干数控机床可以是立式加工中心、卧式加工中心以及数控磨床中的任意一种或任意几种。
优选于：所述工装立体库包括若干矩形阵列的竖杆，所述矩形阵列的竖杆中横向数量为两根、纵向数量为四根以上，横向对应的每两根竖杆之间至少连接有两根平行的横杆，纵向相对应的每两根竖杆之间至少连接有两根与所述两根所述横杆分别在同一水平面上的纵杆，若干所述竖杆的一端树立在地面上，所述若干竖杆、横杆以及纵杆组成一长条状框架，纵向相对应的每四根所述竖杆之间位于同一水平面上的两根纵杆上形成至少一个托板架设位，所述若干所述工装托板可架设在所述长条状框架中的若干托板架设位上。
优选于：所述搬运单元的导轨为两根，两根所述导轨之间设置有与导轨平行的齿条，所述机械手的底部设置有驱动底座，所述底座中设置有伺服电机，所述伺服电机的转矩输出端设置有与所述齿条相啮合的齿轮。
优选于：所述若干数控机床与工装立体库之间的导轨一端对应设置有一工装维护库房。
优选于：所述数控机床的工作台上均并列的开设有若干T型槽，至少两个所述零点定位器装夹在所述T型槽中，所述工装托板上矩形阵列的开设有若干装夹孔，至少两个所述定位锁头装夹在所述工装托板上位于底部一侧的装夹孔中，所述至少两个定位锁头的位置与至少两个所述零点定位器一一对应。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明可整合企业已有的各种类型的数控机床，利用在机床的工作台上设置零点定位器，将工件装夹在外部的工装托板上，并利用定位锁头使所述工装托板与机床的工作台实现零点定位，进而不需要机床本身交换工作台，可减少设备投资；
二、通过在数控机床外部将工件装夹在工装托板上，进而能够大大的缩短机床运行前的工件装夹时间以及对刀时间，使每次更换工件时，机床停机时间最短，提高了加工效率，使设备的利用率得到有效提高；
三、由于采用机外装夹工件，因此就无需每台数控机床配置以为操作工，只需要一台机械手对装夹好工件的工装托板进行搬运即可，能够大大的减少人工成本。
附图说明
图1为本发明的立体模型结构示意图。
图2为图1俯结构示意图。
图3为本发明的机床工作台与工装托板的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图1至3以及较佳实施例对本发明提出的一种基于数控机床的柔性加工生产线作更为详细说明。
实施例一：本发明提供一种基于数控机床的柔性加工生产线，其包括若干数控机床1、工装立体库2、若干工件更换台3以及两组搬运单元4，其中，所述若干数控机床1可以是企业已有机床中的立式加工中心、卧式加工中心以及数控磨床中的任意一种或任意几种，所述若干数控机床1与若干工件更换台3分别依次排列的设置在所述工装立体库2的两侧，两组所述搬运单元4分别设置在所述工装立体库2与所述若干数控机床1以及若干工件更换台3之间；如图3所示，所述若干数控机床1的工作台11上均设置有至少两个零点定位器12(所述零点定位器12优选使用链接“http://www.goepe.com/apollo/prodetail-liuhuigen123-4966031.html”上售卖的K5型号的零点定位器)，所述工装立体库2为长条状的框架，所述工装立体库2上具有若干托板架设位，每个所述托板架设位上均可架设一工装托板21，所述工装托板21的底部设置有数量与每个数控机床1的工作台11上的零点定位器12数量相同的定位锁头22，每个所述定位锁头22可分别与一个所述零点定位器12定位匹配；所述工装托板21装夹在所述工作台11上，所述工装托板21底部的每个定位锁头22可分别一一对应的卡设于所述零点定位器12中，进而使工件与数控机床的刀具之间实现零点定位，能够有效的缩短更换工件时的对刀时间；所述工件更换台3用于供操作工人对所述工装托板21上进行装/卸工件，图1、2中所示，工件更换台3的旁边还可摆放设置用于承装工件坯的料框以及成品框5，两组所述搬运单元4均包括导轨41以及可在所述导轨41上滑动运行的机械手42(所述机械手42可选用深圳市亚当自动化机械制造厂深产的HH100SL型号的机械手)，两组所述搬运单元4中的导轨41均与长条状的所述工装立体库2平行，其中，所述搬运单元4的导轨41为两根，两根所述导轨41之间设置有与导轨41平行的齿条43，所述机械手42的底部设置有驱动底座44，所述底座44中设置有伺服电机，所述伺服电机的转矩输出端设置有与所述齿条相啮合的齿轮。
本发明在具体实施时，工人可通过工件更换台3对工装托板21上进行装夹工件，再由所述工装立体库2与工件更换台3之间的搬运单元4将装夹好工件的工装托板21搬运至所述工装立体库2中存放过渡，之后由数控机床1与工装立体库2之间的搬运单元4将所述工装立体库2中存放的工装托板21搬运至数控机床1的工作台11上，利用所述零点定位器12使所述工装托板21能够自动零点定位的装夹至工作台11上，进而由数控机床1对工装托板21上的工件进行加工；当工件加工结束时，数控机床1停止运行，由所述搬运单元4将加工好的工件连同工装托板21取出放置在所述工装立体库2中，并搬取装夹好工件坯的工装托板21再放入数控机床中，进而能够有效的缩短数控机床在换工件时的停机时间；所述工装立体库2与工件更换台3之间的搬运单元4将装夹好工件的工装托板21搬运至所述工装立体库2中回程时可将以加工好的工件连同工装托板21搬运至工件更换台3上，由工人进行拆卸更换新的工件坯，本发明的这种柔性生产线可以由不同的数控机床同时加工不同类型的产品，全程只需工件更换台3需要配置更换工件的工人以及操作两组搬运单元的操作工即可实现最高效率的同时加工不同类型产品。
进一步，所述工装立体库2包括若干矩形阵列的竖杆23，所述矩形阵列的竖杆23中横向数量为两根、纵向数量为四根以上，横向对应的每两根竖杆23之间至少连接有两根平行的横杆24，纵向相对应的每两根竖杆23之间至少连接有两根与所述两根所述横杆24分别在同一水平面上的纵杆25，若干所述竖杆23的一端树立在地面上，所述若干竖杆23、横杆24以及纵杆25组成一长条状框架，纵向相对应的每四根所述竖杆23之间位于同一水平面上的两根纵杆25上形成至少一个托板架设位，所述若干所述工装托板21可架设在所述长条状框架中的若干托板架设位上，这种结构的工装立体库造价低廉，且两侧都方便所述搬运单元4拿取所述工装托板2，长条形的框架也便于数控机床1以及工件更换台3的布局，有利于生产线化。
在上述基础上，所述若干数控机床1与工装立体库2之间的导轨41一端对应设置有一工装维护库房6，本发明的工装维护库房6可以同时具有清洗和油雾防锈功能，能够通过所述搬运单元4将经过所述数控机床1加工好的工件以及工装夹具等其它需要维护的设备部件搬运至所述工装维护库房6中进行保养维护，进而有效的将工装维护也纳入生产线中，而无需停产进行工装维护。
又，所述数控机床1的工作台11上均并列的开设有若干T型槽13，至少两个所述零点定位器12装夹在所述T型槽13中，所述工装托板21上矩形阵列的开设有若干装夹孔26，至少两个所述定位锁头22装夹在所述工装托板21上位于底部一侧的装夹孔26中，所述至少两个定位锁头22的位置与至少两个所述零点定位器12一一对应，开设T型槽是普通数控机床1的工作台11的一般配置，这种结构便于装夹所述零点定位器12，而所述工装托板21上均匀阵列的开设若干装夹孔26则可以便于操作工准确稳定的装夹工件以及定位锁头22。
本发明的基于数控机床的柔性加工生产线是一个自动化的生产制造，可在最少人的干预下，生产任何范围的产品族，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。
军品零件的加工属于典型的多品种小批量生产方式，图1、2中所示，通过整合原有4台数控机床1实现柔性化生产，通过这种方式满足军品零件生产。人工将工件毛坯在工件更换台3完成装夹到工装托板21上，通过搬运单元4完成工装托板入库(工装立体库2)；另一个搬运单元4根据任务调度安排将立体工装库2里面的装夹好工件的工装托板21按顺序取放并准确定位的放入数控机床1中；数控机床1调用相应数控加工程序完成零件加工；同时搬运单元4可根据任务调度安排将立体工装库2里面的工装夹具放入工装维护库房6实现工装维护。
综合上所述，本发明的技术方案可以充分有效的完成上述发明目的，且本发明的结构原理及功能原理都已经在实施例中得到充分的验证，而能达到预期的功效及目的，且本发明的实施例也可以根据这些原理进行变换，因此，本发明包括一切在申请专利范围中所提到范围内的所有替换内容。任何在本发明申请专利范围内所作的等效变化，皆属本案申请的专利范围之内。
Claims (6)
1.一种基于数控机床的柔性加工生产线，其特征在于：包括若干数控机床、工装立体库、若干工件更换台以及两组搬运单元，其中，所述若干数控机床与若干工件更换台分别依次排列的设置在所述工装立体库的两侧，两组所述搬运单元分别设置在所述工装立体库与所述若干数控机床以及若干工件更换台之间；
所述若干数控机床的工作台上均设置有至少两个零点定位器；
所述工装立体库为长条状的框架，所述工装立体库上具有若干托板架设位，每个所述托板架设位上均可架设一工装托板，所述工装托板的底部设置有数量与每个数控机床的工作台上的零点定位器数量相同的定位锁头，每个所述定位锁头可分别与一个所述零点定位器定位匹配；
两组所述搬运单元均包括导轨以及可在所述导轨上滑动运行的机械手，两组所述搬运单元中的导轨均与长条状的所述工装立体库平行。
2.如权利要求1所述的一种基于数控机床的柔性加工生产线，其特征在于：所述若干数控机床可以是立式加工中心、卧式加工中心以及数控磨床中的任意一种或任意几种。
3.如权利要求2所述的一种基于数控机床的柔性加工生产线，其特征在于：所述工装立体库包括若干矩形阵列的竖杆，所述矩形阵列的竖杆中横向数量为两根、纵向数量为四根以上，横向对应的每两根竖杆之间至少连接有两根平行的横杆，纵向相对应的每两根竖杆之间至少连接有两根与所述两根所述横杆分别在同一水平面上的纵杆，若干所述竖杆的一端树立在地面上，所述若干竖杆、横杆以及纵杆组成一长条状框架，纵向相对应的每四根所述竖杆之间位于同一水平面上的两根纵杆上形成至少一个托板架设位，所述若干所述工装托板可架设在所述长条状框架中的若干托板架设位上。
4.如权利要求2所述的一种基于数控机床的柔性加工生产线，其特征在于：所述搬运单元的导轨为两根，两根所述导轨之间设置有与导轨平行的齿条，所述机械手的底部设置有驱动底座，所述底座中设置有伺服电机，所述伺服电机的转矩输出端设置有与所述齿条相啮合的齿轮。
5.如权利要求4所述的一种基于数控机床的柔性加工生产线，其特征在于：所述若干数控机床与工装立体库之间的导轨一端对应设置有一工装维护库房。
6.如权利要求5所述的一种基于数控机床的柔性加工生产线，其特征在于：所述数控机床的工作台上均并列的开设有若干T型槽，至少两个所述零点定位器装夹在所述T型槽中，所述工装托板上矩形阵列的开设有若干装夹孔，至少两个所述定位锁头装夹在所述工装托板上位于底部一侧的装夹孔中，所述至少两个定位锁头的位置与至少两个所述零点定位器一一对应。
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