CN105105432B - 一种多轴数控首饰批花机及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多轴数控首饰批花机及其实现方法，包括机架底座和外壳，以及用于批花加工的自动上料模块、机械手模块、刀具模块、刀库模块和数控系统。机械手模块夹紧上料模块所输送的工件后作姿态调整；数控系统连接并控制机械手模块、刀具模块、自动上料模块和刀库模块。当批花中需要切换直刀和弯刀时，数控系统控制刀具模块中的对应气缸降低所需直刀或弯刀高度，并沿X轴平移至待加工工件表面需加工部位上方后下降至该表面进行批花；当需要更换不同弯刀时，数控系统自动控制刀具模块将弯刀主轴移至刀库模块，释放所提弯刀后提升，刀库模块旋转并送所需弯刀至弯刀主轴正下方，弯刀提取头下降取刀后返回原位置继续批花，实现整台仪器自动批花。

Description

一种多轴数控首饰批花机及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种机械装置及其实现方法，尤其涉及的是一种多轴数控首饰批花机及其实现方法。

背景技术

在如今人们物质生活日益丰盛的社会，人们对于首饰的需求越发增加，而首饰上往往都需要雕刻有一定的花型，而且，一般的首饰花型已满足不了人们的多样需求，一些富有寓意的复杂花型也应运而生。新的产品创意带来新的市场的同时，又给传统的手工车花带来了极大的挑战。

批花是首饰加工中的一道重要工序，而现有技术中由于设备条件的限制，对于很多复杂的花型，在首饰行业一直以人工批花为主。而人工批花技术门槛高，由于人为操作难于一致性控制，导致产品质量参差不齐，而且劳动强度大，作业效率低。人工批花方式在如今瞬息万变的首饰市场潮流竞争中显得力不从心，无法满足市场的要求。

一般批花操作都是在曲面上批出花纹，在现有技术的人工批花操作时，通常是由人手操作工件在批花刀具上进行批花操作，因为人手本身就具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个轴方向的移动和绕X、Y、Z三个轴方向的转动，所以能车出各种花纹。在人工批花时，工人依靠移动和旋转工作台来控制车出来的花纹图案，基本上是每车完一刀就要退出来观看效果，判断是否要调整角度和补刀。

但是人工批花批出来的花纹形状波动较大，手工控制难以加工出统一标准的花纹，因为不同的工人加工的产品难以加工出相同的花纹（产品一致性差），即使是同一工人加工不同的工件也有可能车出差异较大的花纹，如果要求花纹尽量相似，就需要企业在工人上岗前做大量的培训，提高工人的职业技能，并且可能需要几年十几年以上的技能积累，这已不单纯是增加企业的生产成本就能解决的了。

除了上述重复性和可靠性低的问题外，人工批花操作时用到的设备也没有定位基准，难以保证花纹在首饰上的统一位置。在人工批花过程中，由于是人工控制刀具和首饰（即待加工工件），如果工人的手有移动或者控制刀具运动不正确，都有可能增加产品的废品率。

另外，在现有技术的手工批花操作时，车各种花纹时需要用到不同的刀具，工人车一刀后通常要停下来判断是否需要补刀，以及是否需要更换刀具，确定需要换刀后，就需要卸下原来的旧刀具再装上需要用的新刀具，然后重新定位，而批同一款花纹可能要用到几把不同的刀具，这就很浪费工时，造成生产效率极低。

现有技术市场中虽已有多种批花机设备，但都无法完全模拟人手六个自由度的随心动作，所以很难车削出复杂的花型，这些设备基本都是需要人工参与操作。目前市场上还找不到完全不需要人工即可完成车花操作的全自动车花机。因此市场上现有的车花机无法满足当前的市场需求，尤其是缺少能够在圆柱形，橄榄型或其他样式珠子上车出复杂精美花型的数控设备。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种全自动的多轴数控首饰批花机及其实现方法，能够模拟人工批花操作中手的动作自由度，能够完整自动的模拟出批花的所有动作，并且整个批花流程在数控系统控制下完全自动完成，全程不需要人工干预，以提高生产效率和产品一致性。

本发明的技术方案如下：

一种多轴数控首饰批花机，包括机架底座，其中，还包括安装于所述机架底座上的机械手模块，以及用于批花加工的刀具模块和数控系统；所述机械手模块用于夹持待加工工件；所述数控系统连接并控制所述机械手模块和所述刀具模块，用于实现自动批花加工;

所述的批花机，其中，还包括一刀库模块，用于放置不同规格的刀具；并且所述数控系统还用于根据批花程序要求进行自动更换刀具以及自动更换待加工工件的驱动控制;

所述的批花机，其中，所述机械手模块还包括一夹持装置，所述夹持装置包括水平放置的第一气缸和弹性顶尖杆；所述弹性顶尖杆包括主动弹性顶尖杆和由所述第一气缸驱动的从动弹性顶尖杆，所述主动弹性顶尖杆和所述从动弹性顶尖杆之间设置有并夹持待加工工件;

待加工工件所述的批花机，其中，所述机械手模块还包括一驱动装置，所述驱动装置包括：

一第一伺服电机，固定安装在转台安装板上，用于驱动一工作台实现Z轴转动；

一第二伺服电机，用于驱动所述弹性顶尖杆的转动，以实现绕X轴的转动；

一第三伺服电机，用于驱动一第一滚珠丝杆，所述第一滚珠丝杆设置驱动所述第二伺服电机及所述弹性顶尖杆沿X轴平移，并由所述第四伺服电机驱动转动;

一第四伺服电机，固定在所述工作台上，用于驱动所述夹持装置实现绕Y轴转动;

所述的批花机，其中，所述第一伺服电机与工作台之间还设置有一第一谐波减速器，用于传动变速；而所述第四伺服电机还连接设置有第四谐波减速器，用于传动变速;

所述的批花机，其中，还包括一个自动上料模块，用于给所述机械手模块中夹持装置自动上料；所述自动上料模块包括一振动盘，对应所述振动盘设置一可上下移动的取料块，用于从振动盘中拾取待加工工件；所述取料块两侧相对设置一驱动装置和一夹子；所述驱动装置用于推出取料块中所拾取的待加工工件；所述夹子用于夹持所推出的待加工工件并转移至所述机械手模块中的夹持装置；以及所述取料块和所述夹子各自的驱动装置;

所述的批花机，其中，所述的刀具模块包括Z轴滑动板、安装于所述滑动板上的弯刀底座和直刀底座，对应刀具夹取头上设置有弯刀刀具和直刀刀具；以及一第六伺服电机，用于驱动所述底座及刀具沿Z轴平移;

所述的批花机，其中，所述刀具模块还设置包括一X轴滑动板，并由一第五伺服电机驱动，用于实现所述刀具夹取头移近所述刀库模块并在所述数控系统的控制下进行刀具的自动更换;

所述的批花机的自动批花功能的实现方法，其中，包括以下步骤：

A：由所述数控系统依据预先设定的批花程序，控制所述机械手模块实现X、Y、Z轴的转动，以及X轴和Y轴的平移；由所述数控系统依据预先设定的批花程序，控制所述刀具模块沿Z轴的平移；

B：由所述数控系统依据预先设定的批花程序控制所述机械手模块夹持待加工工件经相应刀具的批花加工;

所述的批花机的实现方法，其中，在所述数控系统控制下，所述刀具模块移动到所述刀库模块进行刀具的自动更换，以及控制各自的气缸动作进行直刀和弯刀之间的切换；在完成一个工件的所有批花操作后，所述机械手模块放松弹性顶尖杆，所加工工件下落离开，所述自动上料模块的夹子进行自动上料操作。

本发明所提供的一种多轴数控首饰批花机及其实现方法，由于采用了设置机械手装置和刀具模块，以及数控系统的控制方式，完成对批花操作所需自由度的模拟，包括机械手模块夹持待加工工件进行5个自由度的运动以及通过在Z轴上设置可以沿着Z轴上下移动的刀具模块执行该自由度的运动，完整模拟出人手的批花动作，实现了批花过程中各部件的自动定位，从而保证了花纹形状和位置的准确性，减少了废品率。

进一步地，本发明所述多轴数控首饰批花机及其实现方法在改造了手工设备实现自动批花的同时，通过设置自动上料模块及其中的夹子，完成了自动更换加工工件的操作，并通过设置刀库模块和驱动刀具的独立气缸，在数控系统控制下，实现了批花刀具的自动切换，从而提高了生产效率，进一步实现了自动批花的工艺。

更进一步地，本发明所提供的多轴数控首饰批花机及其实现方法，在对整批待加工工件进行批花作业时，整个设备是在与外界隔离的环境中自动批花工作，由数控系统依照预先编定的程序自动控制整个系统的批花操作，全程可无人工干预，确保了操作人员的安全。

附图说明

图1是现有技术人手车花所达到的6个自由度，也是本发明的车花机（即批花机）所需要达到的3个平移方向和3个旋转方向之6自由度示意图。

图2是本发明多轴数控首饰批花机的整机结构示意图。

图3是本发明中批花机械手模块的正视图。

图4是本发明中批花机械手模块的左视图。

图5是本发明中刀具模块的结构示意图。

图6是本发明中刀具模块中的轨道截面示意图。

图7是本发明中刀库模块的结构示意图。

图8是本发明中自动上料模块的结构示意图。

图9是本发明多轴数控首饰批花机外观图。

图10是本发明批花机的工作流程图。

具体实施方式

本发明所提供一种多轴数控首饰批花机，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所述多轴数控首饰批花机及其实现方法，采用了全自动的机器批花方式，机器批花也是在待加工工件上批出花纹。如图1所示，本发明多轴数控首饰批花机需要完成的六个自由度动作，即X、Y、Z空间三轴上的平移和旋转。如图2所示，本发明多轴数控首饰批花机的结构及其实现方法,实现批花动作的六个自由度,即X、Y、Z空间三轴上的平移和旋转，上述控制经数控系统的驱动程序控制实现，并可以在实现批花的过程中，由数控系统预先设置相应的批花动作程序，对应在本发明所述多轴数控首饰批花机上依次操作实现。

如图2所示，本发明所述多轴数控首饰批花机及其实现方法的一较佳实施例中，主要包括机架底座5和安装于所述机架底座5上的机械手模块1、刀具模块2、刀库模块3，数控系统4和自动上料模块6。其中：

所述机械手模块1：如图3和图4所示，在所述数控系统的控制下，模拟人手动作，能使被车削元件产生旋转、自转、倾斜、平移4个动作，灵活多变的姿态为在被车元件上车出复杂精美的花型提供了条件。在待加工工件被夹持时，通常需要所述数控系统对工件夹持位置的精确判断和对应控制，否则，加工就会出现较大误差;

所述刀具模块2：如图5所示，该模块上集成了直刀和弯刀主轴，由两个换刀气缸进行主轴切换，此处换刀气缸也可以使用电机等动力设备代替。图5中轨道截面B可以选择为但不限于如图6所示;

所述刀库模块3：如图7所示，由于批花时需要的弯刀种类较多，批花过程中需要经常更换弯刀，故预置数把弯刀在刀库上，当需要更换弯刀时，在数控系统4控制下，由刀具模块2将弯刀电主轴402移至刀库模块3，使得弯刀提取头416中的弯刀401正送入刀库模块中的空闲刀夹，弯刀提取头416释放其所夹的刚刚使用的弯刀401后向上提升，然后转盘509旋转，将下一步批花所需弯刀送至弯刀提取头416下方，刀具模块2再次下行提取所需弯刀，并提升后再返回所加工工件上方，继续加工操作。而刀库模块3则保持静止，保持该弯刀空位不动，等待刀具模块2下一次返回并送回所提取的弯刀。这样，对刀库模块中的刀具更换管理更为简单，使刀位与对应规格的刀具对应，预设程序时只需确定使用的刀具规格，由数控系统对应控制拾取相应位置的相应规格刀具即可，也方便了编程调用;

所述数控系统4：实现系统节拍的自动控制。所述数控系统的实现可以采用PC或者相应处理能力的单片机等处理装置;

所述自动上料模块6：如图8所示，包括一振动盘601，固定在转接板602上，当系统运行时，所述振动盘601转动并振动，使得其中的待加工工件单行送入水平位置略低的出口616中；气缸603驱动取料块605沿Z轴上下运动，取料块605上部正面开有一直径与待加工工件一致的左右贯通的圆槽及开口617，当取料块605在气缸603驱动下上行，使得开口617与振动盘601的出口616水平时，待加工工件通过开口617滚入圆槽内，并随着取料块605在气缸603驱动下向下运动至低点，气缸604则沿着Y轴方向伸缩，正好伸入所述两侧开口的取料块圆槽中，将圆槽中的待加工工件沿Y轴方向推出圆槽至夹子606开口中，夹子606则在气缸607驱动下，将待加工工件夹紧，并在相关气缸和滑轨的系列作用下，类似于人手动作，将待加工工件转移至机械手模块1的弹性顶尖杆311中间，而弹性顶尖杆311的从动杆尖则通过水平放置的第一气缸313的伸缩引起移动轴承座314的移动而平移，夹紧该待加工工件，然后进行下一步姿态调整和批花动作;

驱动所述夹子606运动至所述机械手模块1中弹性顶尖杆311中间的所述的相关气缸和滑轨，包括气缸610和滑轨609，用于驱动气缸安装板608沿Z轴上下运动，所述气缸安装板608上安装有气缸607，从而引起按装在所述气缸607上的所述夹子606沿Z轴上下运动；以及气缸612和滑轨611，用于驱动取珠导向板613沿X轴方向滑轨611作平移，所述滑轨609安装在所述取珠导向板613上；还有气缸615和滑轨618，而所述滑轨618上安装有垫板614，在所述气缸615的驱动下沿着滑轨618作X方向的平移；而所述夹子606，所述取珠导向板613等装置皆安装在所述垫板614上，从而一起沿着X轴平移运动。这样实现了沿X方向的比较大的行程而又保证了结构的紧凑;

以及用于安置和固定本发明系统的机架底座5，所述机架底座5可以用于支撑整个系统，并且可以在底部设置平台，用于安装和放置刀具模块及刀库模块等。

如图3和图4所示，本发明较佳实施例中的所述机械手模块1可以采用但不限于下述四轴批花机械手模块1。本发明较佳实施例中的所述四轴批花机械手模块1，包括夹持装置和驱动装置，完成待加工工件的夹持和姿态调整动作。所述四轴批花机械手模块1通过转台安装板303固定安装在机架底座上，如图3和图4所示；所述四轴批花机械手模块1主要由四个伺服电机301，307，318，319组成，并分别驱动完成如下运动：第一伺服电机301驱动绕Z轴转动，第二伺服电机307驱动绕X轴转动，第三伺服电机318驱动沿X轴平移和第四伺服电机319驱动绕Y轴转动。以下具体说明每个伺服电机的工作原理:

其中，所述第一伺服电机301固定安装在转台安装板303上，安装时可以通过调节块302来调节第一伺服电机301的位置。所述第一伺服电机301和一个传动比为1：50的第一谐波减速器304相连接，第一谐波减速器304的刚轮安装在第一旋转支撑板305上，第一伺服电机301通过减速后可以带动第一旋转支撑板305绕Z轴转动，从而带动所述四轴批花机械手模块1中除第一伺服电机301本身外的整个待加工元件和工作台部分实现绕Z轴旋转。Z轴转动工作台的转动既可以实现所加工工件的转动，又可以将沿Y轴方向的平移转变为沿X轴方向的平移运动，具体的转变实现，可以由数控系统4控制实现;

所述第二伺服电机307固定安装在电机安装板308上，该第二伺服电机307转动带动第二同步带轮309转动，从而带动用来夹持固定被加工工件的弹性顶尖杆311转动，实现所加工工件绕X轴方向的转动；所述待加工工件在两个弹性顶尖杆311之间夹持设置，从而形成足够的加工空间，方便刀具从各个角度的加工动作。弹性顶尖杆311中的主动弹性尖杆安装在固定轴承座310上，固定轴承座310安装在滑台315上；另一根从动弹性顶尖杆安装在移动轴承座314上，移动轴承座314和水平放置的第一气缸313相连接，在批花工作开始时，通过水平放置的第一气缸313的伸缩引起移动轴承座314的移动导致从动弹性杆移动，从而来实现对所加工工件的夹紧操作；并在单个工件的批花工作全部结束时，气缸313伸缩并松开从动弹性杆，使得所加工工件下落并离开机械手模块。所述从动顶尖杆等待所述夹子606将新的待加工工件送至两个顶尖杆中间，再在第一气缸313驱动下夹紧所述新的待加工工件，并进行下一步操作;

所述第三伺服电机318通过键连接驱动第三同步带轮317中的一个带轮转动，从而驱动与第三同步带轮317中的另一个带轮相连接的第一滚珠丝杠316旋转，而第一滚珠丝杠316的螺母和螺母支架安装在X轴移动平台315上，所以第一滚珠丝杠316的旋转可以实现X轴移动平台315在X轴方向的平移;

在批花操作时，当需要被加工工件绕Y轴旋转时，第四伺服电机319通过第四谐波减速器320减速后将动力传递到Y轴旋转平台312，从而实现所加工工件沿Y轴方向转动。减速器安装板306一侧安装第四伺服电机319，另一侧安装减速比为1：80的第四谐波减速器320;

当需要进行Y轴方向平移的时候，所述第一伺服电机301驱动Z轴转动工作台也即第一旋转支撑板305按设定的顺时针或逆时针方向转动90度，使得原Y轴方向转为新的X轴方向，然后所述第三伺服电机318驱动第一滚珠丝杠316转动，带动X轴移动平台315沿着新的X轴方向平移，从而实现了所需要的沿原Y轴方向的平移。这个移动过程都由所述数控系统4控制实现，从而实现精确的位移和角度控制。

这样，由所述四个伺服电机301，307，319，318即可驱动待加工工件工件完成X轴方向的平移和转动，Y轴方向的平移和转动，以及Z轴方向的转动这五个自由度的运动。所剩下的沿Z轴的平移运动，则由下述“刀具模块2”驱动相应的刀具完成。

本发明多轴数控首饰批花机及其实现方法中，所述的刀具模块2如图5所示，包括Z轴驱动装置408、X轴驱动装置403、换刀装置407、409、刀具驱动装置402、411、刀具夹取头416和刀具401、415。

具体的，本发明所述的“刀具模块2”，如图5所示，主要由两个伺服电机第五伺服电机403、第六伺服电机408，两个气缸第二气缸407、第三气缸409，和两个电主轴402、411做为动力源，其中，第五伺服电机403用于驱动X轴滑动板406沿X轴方向平移滑动，用于刀具的切换；而第六伺服电机408用于驱动Z轴滑动板405沿Z轴方向平移滑动，用来控制刀具的进给切削。两个气缸各自的升降用于直刀和弯刀之间的切换。两个电主轴则用于驱动刀具旋转，其中，电主轴402转速较快，水冷方式，里面带有气动夹具，用于驱动弯刀401；而电主轴411转速稍慢，风冷方式，用于驱动直刀415。

本发明的较佳实施例中，所述第五伺服电机403通过连接器和第二滚珠丝杠404相连接，通过驱动第二滚珠丝杠404来实现X轴滑动板406带动整个刀具模块沿X轴方向的移动，整个X轴滑动板406和两个固定在机架上的导轨410相配合，并在滚珠丝杠404的驱动下可以在导轨410上滑动，从而带动整个X轴滑动板406上的所有部件实现沿X轴方向的平移。该平移动作主要是用于弯刀刀具401在刀库模块中的刀具更换。

所述第六伺服电机408通过联轴器驱动滚珠丝杠机构来实现Z轴滑动板405沿Z轴方向的平移运动。Z轴滑动板405上面固定着两个气缸，第三气缸409和安装着电主轴411的底板412相连接；第二气缸407和安装着电主轴402的底座413相连接，而两个气缸的伸缩分别控制着其相连接的底座及其上面刀具沿Z轴方向的平移运动。电主轴411的转动通过皮带轮对414的变向带动直刀415运动而进行切削。电主轴402则直接驱动弯刀401运动而进行切削。

在需要换刀时，数控系统4首先驱动沿Z轴方向平移的第六伺服电机408将Z轴滑动板405往上提升至一定高度，使弯刀提取头416中弯刀401与刀库中弯刀处于同一水平高度，而两个电主轴402和411则都停止转动，用来驱动X轴滑动板406沿X轴方向平移的第五伺服电机403随后工作，使X轴滑动板406往刀库方向移动，移动到刀库模块3附近，使得弯刀提取头416中所提弯刀401正好进入所述空闲刀夹，在数控系统4控制下，释放所提弯刀401后上升；所述弯刀提取头416可以采用气动或电动驱动旋拧结构实现对刀具的固定，该固定方式的实现为现有技术所了解，因此不再赘述。

本发明所述的“刀库模块3”，如图7所示，该模块主要用型号为HSD-180DT的气动分度盘502做驱动，实现刀库的旋转。所述气动分度盘502安装在固定的刀库安装台501上。HSD-180DT气动分度盘的转盘509和刀架507连接，转盘509和刀架507之间直接安装了可以调节刀库模块整体高度的弹簧508。盘式刀库可设置但不限于4个刀夹，可用来存放4把标准刀柄即ISO20刀柄的刀具503（4把刀具的刀刃不同，刀柄方便所述夹取头416的夹取），每把刀具均被放置于有弹性的刀夹504上。

当批花操作需要换刀时（在数控系统4的控制之下），所述第五伺服电机403驱动沿X轴方向平移滑动的X轴滑动板406，向刀库模块3方向移动，使得刀具模块2中弯刀提取头416所夹弯刀401送入该刀库模块3中的空闲刀夹中，所述空闲刀夹在其中弯刀被提取后就保持刀夹张开并在原位不动，弯刀提取头416释放该弯刀，并在Z轴滑动板405驱动下上升。然后所述气动分度盘502开始驱动刀架509旋转，并将下一步批花操作所需要的弯刀送至弯刀提取头正下方，对应的刀夹504则松弛张开，弯刀提取头416下降至盘式刀库的对应刀夹504中，将所需弯刀503从对应刀夹504中夹取移出。

当换刀完成后，该空闲刀夹504留在原位并保持张开状态，直至该弯刀使用完毕，弯刀提取头416返回并放入所提弯刀，刀夹504重新恢复原状，夹紧该弯刀503。所述弯刀提取头416则上升并等待新的所需弯刀在转盘509的带动下旋转至其正下方位置以提取，如此持续进行刀具的自动更换和加工。而刀库模块中也可以安装一个接近开关506，安装在固定于刀库安装台501上的传感器安装板505上，所述接近开关506用来定义出这个刀库系统的坐标原点，为弯刀提取头和弯刀库位置提供参考。

本发明所述多轴数控首饰批花机及其实现方法主要还包括一个所述的数控系统4，用来实现系统节拍和程序的自动控制；所述机座底架5，用于安放和固定本发明系统，本发明所述数控系统4的硬件为现有通用的电脑程序技术和现有通用的机械领域技术，在此不作赘述。本发明所述批花机利用预先设置的对应批花程序，可以自动更换刀具，还可以自动更换加工工件，在整个振动盘601中的待加工工件完成前，在程序运行中自始至终无需人为干预，无需停机，而自动实现批花操作，大大提升了工作效率。

本发明所述的多轴数控首饰批花机的工作实现方法包括：

当操作所述机械手模块1夹紧待加工工件后，所述数控系统4则依照预先设定的批花程序开始驱动各旋转电机，带动工件作相应的位置和姿态调整；其中，所述数控系统4首先驱动第一伺服电机301工作，使得加工工件连同整个平台绕Z轴旋转，并根据需要，旋转和/或平移待加工工件，使得待批花位置正好位于所需要使用的直刀415或弯刀401正下方，同时由对应的第三气缸409或第二气缸407动作，降低所需要使用的直刀415或弯刀401，并使整个刀具模块跟随Z轴滑动板405往下平移，直至待工作刀具落到待批花位置，继而驱动相应的电主轴411或者405工作，带动相应的直刀415或者弯刀401进行批花工作;

当一道批花工序完成后，数控系统4停止该工作刀头相应的电主轴411或402的工作，使工作刀头停止工作，并驱动所述Z轴滑动板405往上提升至一设定高度，离开所加工工件表面，所设定的高度可以正好使所提弯刀高度等于刀库中弯刀所处高度，或其他任意设定值;

当需要沿Y轴平移时候，数控系统4驱动所述四轴首饰批花机械手模块1绕Z轴逆时针或顺时针旋转90度，使得原Y轴成为新的X轴方向，然后所述第三伺服电机318驱动所述第一滚珠丝杠316转动，带动X轴移动平台在新的X轴方向（即原Y轴方向）平移，实现沿Y轴平移;

而当完成一道工序需要换刀时，所述Z轴滑动板405往上提升至一定高度，离开所加工工件表面， 所述X轴滑动板406沿X轴平移运动，到达刀库模块3上方，进行换刀操作。换刀完成后，再沿着X轴平移回待加工工件上方，进行下一道工序的切削工作，整个切削过程重复上述动作;

当完成一个加工工件的所有批花操作后，第一气缸313驱动并松开从动弹性杆，使得所加工工件下落并离开机械手模块。所述从动顶尖杆等待所述自动上料模块6中的夹子606将新的待加工工件送至两个顶尖杆中间，再在第一气缸313驱动下夹紧所述新的待加工工件，并进行下一步操作。

本发明的多轴数控首饰批花机的外观如图9所示，在所述底座5上还可以设置有一个用于与外界隔离的外壳701，所述外壳701可以是全封闭或者半封闭，只要所述外壳701能外罩住并隔离整个批花机，使得当批花机运行时候，不会收到外界干扰，同时不会因为刀具等的运动而对操作人员产生危险。而所述外壳701在数控系统4的位置有开口，用于容纳所述数控系统4的操作面板，且在对应所述机械手模块的位置安装有供人手进出的装置，所述供人手进出的装置可以是一个开闭门702，在所述批花机停止工作的时候，允许工人打开所述的门，伸入手臂，给所述自动上料装置6的振动盘601加载一批待加工工件后退出手臂并关闭门，所述开闭的门可以是推拉门也可以是移门。图中703为电主轴的冷却箱，用于冷却所述的电主轴。

本发明的多轴数控首饰批花机的工作流程如图10所示，首先人手通过所述开闭门702在所述自动上料模块6的振动盘601中加入一批待加工工件，人手退出并关闭所述开闭门702；启动运行所述批花机，所述自动上料模块6的振动盘601开始振动并旋转，单行输出待加工工件，在各相关气缸驱动下，将待加工工件通过夹子606自动装载到所述机械手模块的弹性顶尖杆311的主动杆和从动杆之间，而所述弹性顶尖杆311的从动杆安装在移动轴承座314上，并随着所述移动轴承座314在与之相连的水平放置的气缸313驱动下平移并夹紧待加工工件，所述机械手模块1调整待加工工件姿态，若首先需要用直刀操作批花，则待加工工件在数控系统4控制下由各方向电机驱动调整姿态，所述直刀提取头415连同其上的直刀则沿着X轴平移至机械手模块上方并对准加工工件的待加工部位；直刀415在第三气缸409作用下下降，低于所述弯刀刀头高度，而Z轴滑动板405在第六伺服电机408驱动下，带动其上的直刀模块和弯刀模块一起下降，直至所述直刀415抵达待加工工件表面并在直刀电主轴411驱动下完成所需批花操作后，所述第六电机408驱动所述Z轴滑动板405上升至一定高度；当需要从直刀415切换至弯刀401时，所述刀具模块的X轴滑动板406在第五伺服电机403作用下，沿着X轴平移，使得弯刀401对准待批花部位上方；弯刀提取头416连同其中弯刀401由第四气缸402驱动下降至低于所述直刀415高度，第六伺服电机408驱动所述刀具模块的Z轴滑动板405下降，直至所述Z轴滑动板405上的弯刀401下降至待加工工件表面，并在所述电主轴402驱动下进行批花操作；完成该步操作后，所述第六伺服电机408驱动所述Z轴滑动板405上升至一定高度，该高度使得其中弯刀401与所述刀库模块中弯刀在同一个水平高度；若需要更换弯刀401，则第五伺服电机403驱动X轴滑动板406沿X轴平移，使得弯刀提取头416中弯刀401正好送回至刀库模块3中的空闲刀夹内，弯刀提取头416释放其中弯刀401后上升；刀库模块3在数控系统4驱动下旋转，将下一步批花操作所需弯刀送至所述弯刀提取头416下方固定位置；所述弯刀提取头416在数控系统4的控制下下降至下一步所需弯刀刀夹上并抓取新的弯刀后提升；弯刀刀头再在数控系统4控制下由第五伺服电机403驱动，沿X轴平移至待加工工件上方，而待加工工件则作姿态调整，使得下一步批花所需部位对准所述弯刀401正下方，数控系统4控制第六伺服电机408驱动Z轴滑动板405连同其上的弯刀提取头416和直刀提取头415一起下降，直至所述弯刀401下降至待加工工件表面，并在所述弯刀电主轴402驱动下进行下一步批花操作。如此重复，直至该加工工件的批花完成，所工作的刀头提升并停止运动，自动上料模块6的夹子601则更换新的待加工工件，并继续批花工作，直至振动盘601中整批待加工工件全部完成批花操作。

本发明的多轴数控首饰批花机，通过组合六个不同模块，包括所述机械手模块1、刀具模块2、刀库模块3、数控系统4，机架底座5和自动上料模块6，实现了首饰等待加工工件的自动上料，夹紧，姿态调整和批花操作，降低了劳动成本，提高了生产效率；通过刀具模块2实现了自动换刀，改进了手工设备批花时，不同花纹需要换刀再定位而导致的生产效率低下的问题，缩短了换刀时间，提高了生产效率；通过自动上料模块6，实现了首饰等待加工工件的自动更换，实现了整个批花过程的完全自动操作，进一步保证了操作人员的安全，并且，本发明所述的多轴数控首饰批花机，在完成一项批花任务的时候，完全不需要人工介入，从而可以不停机运行，进一步提高了生产效率。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种多轴数控首饰批花机，包括机架底座，其特征在于，还包括安装于所述机架底座上的机械手模块，以及用于批花加工的刀具模块和数控系统；所述机械手模块用于夹持待加工工件；所述数控系统连接并控制所述机械手模块和所述刀具模块，用于实现自动批花加工；

还包括一刀库模块，用于放置不同规格的刀具；并且所述数控系统还用于根据批花程序要求进行自动更换刀具以及自动更换待加工工件的驱动控制；

所述刀具模块还设置包括一X轴滑动板，并由一第五伺服电机驱动，用于实现一刀具夹取头移近所述刀库模块并在所述数控系统的控制下进行刀具的自动更换；

所述刀库模块中的刀具为弯刀。

2.根据权利要求1所述的批花机，其特征在于，所述机械手模块包括一夹持装置，所述夹持装置包括水平放置的第一气缸和弹性顶尖杆；所述弹性顶尖杆包括主动弹性顶尖杆和由所述第一气缸驱动的从动弹性顶尖杆，所述主动弹性顶尖杆和所述从动弹性顶尖杆之间设置有并夹持待加工工件。

3.根据权利要求2所述的批花机，其特征在于，所述机械手模块还包括一驱动装置，所述驱动装置包括：

一第一伺服电机，固定安装在转台安装板上，用于驱动一工作台实现Z轴转动；

一第二伺服电机，用于驱动所述弹性顶尖杆的转动，以实现绕X轴的转动；

一第三伺服电机，用于驱动一第一滚珠丝杆，所述第一滚珠丝杆设置驱动所述夹持装置及所夹待加工工件沿X轴平移；

一第四伺服电机，固定在所述工作台上，用于驱动所述夹持装置实现绕Y轴转动。

4.根据权利要求3所述的批花机，其特征在于，所述第一伺服电机与工作台之间还设置有一第一谐波减速器，用于传动变速；而所述第四伺服电机还连接设置有第四谐波减速器，用于传动变速。

5.根据权利要求1所述的批花机，其特征在于，还包括一个自动上料模块，用于给所述机械手模块中夹持装置自动上料；所述自动上料模块包括一振动盘，对应所述振动盘设置一可上下移动的取料块，用于从振动盘中拾取待加工工件；所述取料块两侧相对设置一驱动装置和一夹子；所述驱动装置用于推出取料块中所拾取的待加工工件；所述夹子用于夹持所推出的待加工工件并转移至所述机械手模块中的夹持装置；以及所述取料块和所述夹子各自的驱动装置。

6.根据权利要求1所述的批花机，其特征在于，所述的刀具模块包括Z轴滑动板、安装于所述滑动板上的弯刀底座和直刀底座，对应刀具夹取头上设置有弯刀刀具和直刀刀具；以及一第六伺服电机，用于驱动所述底座及刀具沿Z轴平移。

7.根据权利要求1至6任一条所述的批花机的自动批花功能的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、由所述数控系统依据预先设定的批花程序，控制所述机械手模块实现绕X、Y、Z轴的转动，以及沿着X轴或Y轴的平移；由所述数控系统依据预先设定的批花程序，控制所述刀具模块沿Z轴的平移；

B、由所述数控系统依据预先设定的批花程序控制所述机械手模块夹持待加工工件经相应刀具进行批花加工。

8.根据权利要求7所述的实现方法，其特征在于，在所述数控系统控制下，所述刀具模块移动到所述刀库模块进行弯刀刀具的自动更换，以及控制各自的气缸动作进行直刀和弯刀之间的切换；在完成一个工件的所有批花操作后，所述机械手模块放松弹性顶尖杆，所加工工件下落离开，所述自动上料模块的夹子则进行自动上料操作。