CN105127453B - 一种自动上料的棒料加工机床及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动上料的棒料加工机床及加工方法，该机床包括机床本体、位于机床本体上的放料板，所述放料板位于机床本体的工作台上，工作台上设有放料板移动的移动导轨，放料板上方设有末端夹具，末端夹具通过移动装置带动移动；移动装置位于第一支柱上，第一支柱设有螺纹孔，螺纹孔内安装有丝杆，第一支柱通过丝杆带动第一支柱沿水平导轨移动；所述放料板设有若干个均布的放料孔，放料板下端延伸有凸台，凸台内设有螺纹孔，工作台上安装有第二齿轮轴，第二齿轮轴设有与螺纹孔配合的外螺纹，第二齿轮轴通过轴承固定在工作台上。本发明的自动上料的棒料加工机床，由于放料板可以在工作台上移动，方便上料，而且节约机床的大小。

Description

一种自动上料的棒料加工机床及加工方法
技术领域
本发明涉及一种机床，具体涉及一种自动上料的棒料加工机床及加工方法。
背景技术
在人工成本日益增加的今天，企业面临的管销费用越来越大，就要求工厂的生产效率越来越高，实现1人负责多台车床和料机，最终达到减少生产人工成本。而且由于采用自动上料，每个棒料安装位置保证一致性，加工精度高。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种自动上料的棒料加工机床及加工方法，通过在放料板上放置棒料，末端夹具夹持棒料输送到机床的三爪爪盘上，整个过程自动完成，效率高，而且精度高。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种自动上料的棒料加工机床，包括机床本体、位于机床本体上的放料板，所述放料板位于机床本体的工作台上，工作台上安装有三爪爪盘，在三爪爪盘上设有加工的刀具，在刀具上方安装有喷洒冷却水的喷枪，喷枪通过输水管与水箱连接，刀具在加工料棒时产生的废屑和废液通过排屑槽排到收集桶中，收集桶通过进水管与水箱连接，所述收集桶里设有过滤网，进水管位于过滤网下方；工作台上设有放料板移动的移动导轨，放料板上方设有末端夹具，末端夹具沿竖直导轨正面上下移动，竖直导轨上端设有第一限位块，竖直导轨固定在第一支柱上，第一支柱设有燕尾槽和第一伺服电机，第一伺服电机设有第一齿轮轴，竖直导轨背面设有与燕尾槽配对使用的燕尾块，燕尾块设有与第一齿轮轴啮合的轮齿，第一支柱设有螺纹孔，螺纹孔内安装有丝杆，第一支柱通过丝杆带动第一支柱沿水平导轨移动，水平导轨位于方管上，丝杆固定在方管上，丝杆一端通过轴承安装在轴承座上，轴承座固定在方管上，水平导轨靠近轴承座一端设有第二限位块，丝杆另一端通过轴承与电机座连接，电机座位于方管上，丝杆通过联轴器与第二伺服电机连接；所述放料板设有若干个均布的放料孔，放料板下端延伸有凸台，凸台内设有螺纹孔，工作台上安装有第二齿轮轴，第二齿轮轴设有与螺纹孔配合的外螺纹，第二齿轮轴通过轴承固定在工作台上，工作台中安装有第三伺服电机，第三伺服电机带动齿轮转动，齿轮转动带动第二齿轮轴转动，第二齿轮轴转动通过螺纹配合带动放料板移动，所述工作台设有平行布置的放料板导轨，放料板导轨的两侧设有圆弧凹槽，放料板下方安装有滑块，滑块设有与圆弧凹槽配合的圆弧凸台，第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机分别与控制器连接。
作为优选，所述末端夹具包含连接法兰、摆动气缸、三爪气缸和液压缓冲器，所述连接法兰与摆动气缸连接，摆动气缸通过液压缓冲器与若干个三爪气缸连接，三爪气缸的三个爪分别与圆弧状的夹紧片连接。
作为优选，所述三爪气缸有两个，两个三爪气缸的轴夹角为90°。
作为优选，所述水箱与进水管之间设有滤渣装置，滤渣装置位于水箱上部，滤渣装置包括壳体、盖板、废屑收集筐和电机，电机的电机轴上安装有圆饼状磁铁，盖板上设有与磁铁配合的凹槽，磁铁在转动的时候，磁铁上的废屑通过凹槽阻挡滑落进入废屑收集筐。
一种上述的自动上料的棒料加工机床的加工方法，包括以下步骤：
(1)将若干根棒料放入到放料板的放料孔中，控制器控制第三伺服电机转动，带动放料板移动到合适位置；
(2)控制器控制第二伺服电机转动，带动第一支柱移动到水平导轨的第二限位块6处，此时末端夹具正对放料板最右端最前端的那根棒料，控制器控制三爪气缸抓住棒料；
(3)控制器控制第一伺服电机转动，带动第一齿轮轴转动，第一齿轮轴带动齿条移动，从而带动末端夹具上移，当达到第二限位块时，第一伺服电机停止工作；
(4)控制器控制第二伺服电机带动丝杆转动，从而带动第一支柱移动，当第一支柱移动一端距离后，此距离为第一支柱离电机座距离为丝杆长度的1/4～1/3，第二伺服电机停止工作，控制器控制摆动气缸18转动90°，控制器控制第一伺服电机工作，带动末端夹具下移，当到达竖直导轨的最下端的时候，第一伺服电机停止工作；
(5)控制器控制第二伺服电机工作，当到达丝杆的最左端的时候，棒料插入到机床的三爪爪盘中；
(6)启动机床，刀具对棒料进行加工，在加工的过程中，喷枪对刀具进行冷却，加工的废屑和废液进入收集桶中，废屑留在滤网上，废液进入到水箱中，进行水循环，直到加工结束；
(7)控制器控制第二伺服电机反转，带动末端夹具移动一端距离，此距离为第一支柱11离电机座距离为丝杆14长度的1/4～1/3，然后第二伺服电机停止工作；
(8)控制器控制第一伺服电机转动，带动动末端夹具移动到第一限位块，第一伺服电机停止工作，控制器控制第二伺服电机移动，移动到距第二限位块距离为相邻棒料的距离，第二伺服电机停止工作；
(9)控制器控制第一伺服电机带动末端夹具下移，当下移到最底端时，末端夹具的三爪气缸19工作夹持棒料，重复步骤(1)～(9)；
(10)当一行的棒料被上完之后，控制器控制第三伺服电机转动，带动放料板移动距离d，d为相邻棒料的距离，重复步骤(1)～(10)。
有益效果：本发明的自动上料的棒料加工机床，在放料板上均匀的放置有若干个棒料，末端夹具夹持棒料通过竖直导轨和水平导轨运输到机床的三爪爪盘处，然后摆动气缸摆动90度将棒料插入到三爪爪盘中；由于放料板可以在工作台上移动，方便上料，而且节约机床的大小。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为图1的俯视结构示意图。
图3为图1中末端夹具的主视结构图；
图4为图1中末端夹具的俯视视结构图；
图5为本发明水循环的示意图；
图6为盖板和磁铁结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1至图6所示，本发明的一种自动上料的棒料加工机床，包括机床本体17、位于机床本体17上的放料板2，所述放料板2位于机床本体17的工作台1上，工作台1上安装有三爪爪盘，在三爪爪盘上设有加工的刀具，在刀具上方安装有喷洒冷却水的喷枪，喷枪通过输水管24与水箱22连接，刀具在加工料棒时产生的废屑和废液通过排屑槽27排到收集桶26中，收集桶26通过进水管25与水箱22连接，所述收集桶26里设有过滤网，进水管25位于过滤网下方；工作台1上设有放料板2移动的移动导轨，放料板2上方设有末端夹具4，末端夹具与齿条固定连接，末端夹具4沿竖直导轨上下移动，竖直导轨8上端设有第一限位块9，竖直导轨8固定在第一支柱11上，第一支柱11设有第一伺服电机10，第一伺服电机10设有第一齿轮轴，竖直导轨8设有与燕尾槽，齿条一面设有与燕尾槽配合的燕尾块，另一面与第一齿轮轴啮合的轮齿，第一支柱11设有螺纹孔，螺纹孔内安装有丝杆14，第一支柱11通过丝杆14带动第一支柱11沿水平导轨13移动，水平导轨13上安装有光栅尺,水平导轨13位于方管12上，丝杆14固定在方管12上，丝杆14一端通过轴承安装在轴承座7上，轴承座7固定在方管12上，水平导轨13靠近轴承座7一端设有第二限位块6，丝杆14另一端通过轴承与电机座连接，电机座位于方管12上，方管12通过第二支柱固定在机床本体17上，丝杆14通过联轴器15与第二伺服电机16连接；所述放料板2设有若干个均布的放料孔，相邻放料孔相距为d，放料板2下端延伸有凸台，凸台内设有螺纹孔，工作台1上安装有第二齿轮轴，第二齿轮轴设有与螺纹孔配合的外螺纹，第二齿轮轴通过轴承固定在工作台1上，工作台1中安装有第三伺服电机，第三伺服电机带动齿轮转动，齿轮转动带动第二齿轮轴转动，第二齿轮轴转动通过螺纹配合带动放料板2移动，所述工作台1设有平行布置的放料板导轨，放料板导轨的两侧设有圆弧凹槽，放料板2下方安装有滑块，滑块设有与圆弧凹槽配合的圆弧凸台，放料板通过第二齿轮轴带动移动，两侧的圆弧凸台和滑块配合支撑放料板的移动，保证了放料板2移动时不会发生倾斜，保持了放料板的平整度，减小了夹持棒料3的误差。第一伺服电机10、第二伺服电机16和第三伺服电机分别与控制器连接。
在本发明中，所述末端夹具4包含连接法兰5、摆动气缸18、三爪气缸19和液压缓冲器20，所述连接法兰5与摆动气缸18连接，法兰5与齿条固定连接，摆动气缸18通过液压缓冲器20与若干个三爪气缸19连接，三爪气缸19的三个爪分别与圆弧状的夹紧片连接，所述三爪气缸19有两个，两个三爪气缸19的轴夹角为90°。
在本发明中，所述水箱22与进水管25之间设有滤渣装置23，滤渣装置23位于水箱22上部，滤渣装置包括壳体、盖板29、废屑收集筐和电机，电机的电机轴上安装有圆饼状磁铁，盖板上设有与磁铁28配合的凹槽，磁铁28在转动的时候，磁铁28上的废屑通过凹槽阻挡滑落进入废屑收集筐。
本发明的一种自动上料的棒料加工机床的加工方法，首先第一支柱11移动到水平导轨13的第二限位块6处，放料板移动到第二齿轮轴的最前端，此时末端夹具4正对放料板最右端最前端的那根棒料，控制器控制三爪气缸19抓住棒料3，然后控制器控制第一伺服电机10转动，带动第一齿轮轴转动，第一齿轮轴带动齿条移动，从而带动末端夹具4上移，当达到第二限位块6时，第一伺服电机10停止工作，控制器控制第二伺服电机16带动丝杆14转动，从而带动第一支柱11移动，当第一支柱11移动一端距离后，此距离为第一支柱11离电机座距离为丝杆14长度的1/4～1/3，第二伺服电机16停止工作，控制器控制摆动气缸18转动90°，控制器控制第一伺服电机10工作，带动末端夹具4下移，当到达竖直导轨8的最下端的时候，第一伺服电机10停止工作，控制器控制第二伺服电机16工作，当到达丝杆14的最左端的时候，棒料3插入到机床的三爪爪盘中；然后控制器控制第二伺服电机16反转，带动末端夹具4移动一端距离，此距离为第一支柱11离电机座距离为丝杆14长度的1/4～1/3，然后第二伺服电机16停止工作，控制器控制第一伺服电机10转动，带动动末端夹具4移动到第一限位块9，第一伺服电机10停止工作，控制器控制第二伺服电机16移动，移动到距第二限位块6距离为d的位置，第二伺服电机16停止工作，控制器控制第一伺服电机10带动末端夹具4下移，当下移到最底端时，末端夹具4的三爪气缸19工作夹持棒料3，进行下一个循环。当一行的棒料3被上完之后，控制器控制第三伺服电机转动，带动放料板移动距离d，进行下一行棒料的抓取。
本发明的自动上棒料3的机床，通过放料板的来回移动移动棒料3，在一次大的加工过程中，加工的棒料3个数多，而且通过来回移动放料板，减小了机床的占地面积。由于设有第一限位块9和第二限位块6，使得末端夹具4移动的位置精度高。而且摆动气缸18工作一次，就可以完成一次棒料3的夹持和放置，效率高。
在本发明中，棒料加工时，首先在水箱22中加入适量的冷却水，通过动力装置，例如电动机，将冷却水通过输水管24输送到机床本体17上，对刀具和棒料进行冷却，使用过的冷却水连同机床本体17中产生的废屑通过排屑槽27排到收集桶26中，收集桶26中设有滤网，滤网上布满密集的圆孔，该圆孔直径为2～5毫米，大部分废屑的粒径大于该圆孔的直径从而截留在滤网上；其余粒径特别小的废屑，例如粒径小于2毫米的废屑随着进水管25进入滤渣装置23中，滤渣装置23中的磁铁28把这些小粒径废屑通过磁力吸附在磁铁28上，磁铁28在转动时通过盖板29凹槽刮落下来，滑落进入废屑收集筐中，剩下没有残渣的冷却水进入水箱22中，继续循环使用。
本发明的最前端、最右端均是面向图1时的位置。此款机床具有高刚性的床身结构，装有高精度光栅尺，配置性能优良的主轴单元，采用优化了的丝杆预拉结构，配合由伺服电机和丝杆驱动的三轴上下料机构，具有车削精度高，上下料速度快，抓取工件稳定可靠，耐环境性强的优点，能显著提高生产效率，降低生产成本，节省场地面积，广泛适用于短棒料和短管料的零部件加工。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种自动上料的棒料加工机床，其特征在于：包括机床本体、位于机床本体上的放料板，所述放料板位于机床本体的工作台上，工作台上安装有三爪爪盘，在三爪爪盘上设有加工的刀具，在刀具上方安装有喷洒冷却水的喷枪，喷枪通过输水管与水箱连接，刀具在加工料棒时产生的废屑和废液通过排屑槽排到收集桶中，收集桶通过进水管与水箱连接，所述收集桶里设有过滤网，进水管位于过滤网下方；所示工作台上设有放料板移动的移动导轨，放料板上方设有末端夹具，末端夹具与齿条固定连接，末端夹具沿竖直导轨正面上下移动，竖直导轨上端设有第一限位块，竖直导轨固定在第一支柱上，第一支柱设有第一伺服电机，第一伺服电机设有第一齿轮轴，竖直导轨设有燕尾槽，齿条一面设有与燕尾槽配合的燕尾块，另一面与第一齿轮轴啮合的轮齿，燕尾块设有与第一齿轮轴啮合的轮齿，第一支柱设有螺纹孔，螺纹孔内安装有丝杆，第一支柱通过丝杆带动第一支柱沿水平导轨移动，水平导轨位于方管上，丝杆固定在方管上，丝杆一端通过轴承安装在轴承座上，轴承座固定在方管上，水平导轨靠近轴承座一端设有第二限位块，丝杆另一端通过轴承与电机座连接，电机座位于方管上，丝杆通过联轴器与第二伺服电机连接；所述放料板设有若干个均布的放料孔，放料板下端延伸有凸台，凸台内设有螺纹孔，工作台上安装有第二齿轮轴，第二齿轮轴设有与螺纹孔配合的外螺纹，第二齿轮轴通过轴承固定在工作台上，工作台中安装有第三伺服电机，第三伺服电机带动齿轮转动，齿轮转动带动第二齿轮轴转动，第二齿轮轴转动通过螺纹配合带动放料板移动，所述工作台设有平行布置的放料板导轨，放料板导轨的两侧设有圆弧凹槽，放料板下方安装有滑块，滑块设有与圆弧凹槽配合的圆弧凸台，第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机分别与控制器连接；在放料板上均匀的放置有若干个棒料，末端夹具夹持棒料通过竖直导轨和水平导轨运输到机床的三爪爪盘处，然后摆动气缸摆动90度将棒料插入到三爪爪盘中；放料板在工作台上移动，方便上料，节约机床的大小。
2.根据权利要求1所述的自动上料的棒料加工机床，其特征在于：所述末端夹具包含连接与齿条连接的法兰、摆动气缸、三爪气缸和液压缓冲器，所述连接法兰与摆动气缸连接，摆动气缸通过液压缓冲器与若干个三爪气缸连接，三爪气缸的三个爪分别与圆弧状的夹紧片连接。
3.根据权利要求2所述的自动上料的棒料加工机床，其特征在于：所述三爪气缸有两个，两个三爪气缸的轴夹角为90°。
4.根据权利要求3所述的自动上料的棒料加工机床，其特征在于：所述水箱与进水管之间设有滤渣装置，滤渣装置位于水箱上部，滤渣装置包括壳体、盖板、废屑收集筐和电机，电机的电机轴上安装有圆饼状磁铁，盖板上设有与磁铁配合的凹槽，磁铁在转动的时候，磁铁上的废屑通过凹槽阻挡滑落进入废屑收集筐。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的自动上料的棒料加工机床的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将若干根棒料放入到放料板的放料孔中，控制器控制第三伺服电机转动，带动放料板移动到合适位置；
(2)控制器控制第二伺服电机转动，带动第一支柱移动到水平导轨的第二限位块6处，此时末端夹具正对放料板最右端最前端的那根棒料，控制器控制三爪气缸抓住棒料；
(3)控制器控制第一伺服电机转动，带动第一齿轮轴转动，第一齿轮轴带动齿条移动，从而带动末端夹具上移，当达到第二限位块时，第一伺服电机停止工作；
(4)控制器控制第二伺服电机带动丝杆转动，从而带动第一支柱移动，当第一支柱移动一端距离后，此距离为第一支柱离电机座距离为丝杆长度的1/4～1/3，第二伺服电机停止工作，控制器控制摆动气缸18转动90°，控制器控制第一伺服电机工作，带动末端夹具下移，当到达竖直导轨的最下端的时候，第一伺服电机停止工作；
(5)控制器控制第二伺服电机工作，当到达丝杆的最左端的时候，棒料插入到机床的三爪爪盘中；
(6)启动机床，刀具对棒料进行加工，在加工的过程中，喷枪对刀具进行冷却，加工的废屑和废液进入收集桶中，废屑留在滤网上，废液进入到水箱中，进行水循环，直到加工结束；
(7)控制器控制第二伺服电机反转，带动末端夹具移动一端距离，此距离为第一支柱11离电机座距离为丝杆14长度的1/4～1/3，然后第二伺服电机停止工作；
(8)控制器控制第一伺服电机转动，带动动末端夹具移动到第一限位块，第一伺服电机停止工作，控制器控制第二伺服电机移动，移动到距第二限位块距离为相邻棒料的距离，第二伺服电机停止工作；
(9)控制器控制第一伺服电机带动末端夹具下移，当下移到最底端时，末端夹具的三爪气缸19工作夹持棒料，重复步骤(1)～(9)；
(10)当一行的棒料被上完之后，控制器控制第三伺服电机转动，带动放料板移动距离d，d为相邻棒料的距离，重复步骤(1)～(10)。
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