CN105364649B - 一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构 - Google Patents

Abstract

一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，包括床身以及工作台、工件进给装置和多套砂轮组件，每套砂轮组件包括磨削砂轮以及能够相互配合的砂轮调整架和砂轮进给装置，用于对与其对应的一个待磨削工件进行加工；磨削机构中的砂轮在三个直线轨道的调节运动过程中，可实现打磨砂轮X、Y、Z三个方向上的联动，加上曲轴工件自身在随滑台行程主X轴上的运动，通过四轴联动，可满足对不同尺寸的工件进行沿曲轴分型面曲线的多角度磨削。本发明的磨削机构采用四组磨削组件同时工作的方式，可一次同时加工四件曲轴工件，并通过多个相互匹配的装置部件，实现了曲轴工件的全自动打磨清理，磨削过程无需人工辅助，提高了生产效率，降低了劳动强度。

Description

一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构

技术领域

本发明涉及曲轴打磨清理设备技术领域，具体地说是一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构。

背景技术

目前，现有技术中的曲轴打磨清理设备主要存在以下几大问题：1、现有的曲轴打磨机在打磨过程中采用的磨头只能进行上下或前后的运动，对待打磨的曲轴铸件本身由于模型的不同而产生的尺寸变化没有办法适应。造成曲轴打磨清理设备的利用率较低。2、现有的曲轴打磨机一般只能一次完成一件或两件的曲轴加工，工作效率低，如选用多台设备，则占地太大。满足不了生产的生产要求。3、现有的曲轴打磨机在进行工件打磨时，采用弹簧结构对工件进行定位，弹簧结构容易卡死，造成设备整体故障率较高，工件打磨成品率低，品质差。4、现有的曲轴打磨机设备中各部件布局不合理，造成设备整体结构紧凑性差、占地面积较大，功率消耗多。

现有技术中还没有对曲轴工件进行全自动打磨清理的机械设备出现。

发明内容

本发明的技术目的为：提供一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，解决现有技术中曲轴打磨装置对不同尺寸模型的适应度差，打磨时工件易卡死，故障率高，自动化程度及工作效率低，工件打磨成品品质差等技术难题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，该磨削机构包括水平设置的床身以及设置在床身上的工作台、工件进给装置和多套砂轮组件，所述的工作台由安装在床身上的直线导轨Ⅰ、能够在工件进给装置的带动下沿直线导轨Ⅰ来回运动的滑台和设置在滑台上的多个工件数控旋转台组成，每个工件数控旋转台的顶部均设置有一组用于支撑一个待磨削曲轴的工件卡具，且对应于每个工件数控旋转台的上方还设置有用于压紧待磨削曲轴的工件卡紧装置，所述工件卡具上所支撑曲轴的轴向与滑台沿直线导轨Ⅰ来回运动的方向一致；

所述的多套砂轮组件左右对称设置在直线导轨Ⅰ的两侧，且砂轮组件的套数与工件数控旋转台的个数相同，每套砂轮组件包括磨削砂轮以及能够相互配合的砂轮调整架和砂轮进给装置，用于对与其对应的一个待磨削工件进行加工；

所述的砂轮调整架由设置在床身上的直线导轨Ⅱ和能够在与其配合的砂轮进给装置的带动下沿直线导轨Ⅱ来回运动的运转台组成，所述运转台的运动方向为待磨削工件的径向，运转台的上表面上设置有与待磨削工件的轴向相平行的直线导轨Ⅲ以及能够沿直线导轨Ⅲ来回运动的立柱，该立柱在朝向工作台的一侧安装有一个上下垂直设置的直线导轨Ⅳ，直线导轨Ⅳ上设有一个能够沿其长度方向上下运动的安装块，所述的磨削砂轮设置在该安装块上，用于对待磨削工件的披缝进行磨削加工。

所述的床身上设置有用于收集切屑的溜槽。

所述滑台上工件数控旋转台的个数为4个，且4个工件数控旋转台在沿直线导轨Ⅰ的长度方向上分为前后两组，每组中的两个工件数控旋转台左右对称设置。

所述的工件进给装置包括伺服电机和滚珠丝杠。

所述的砂轮进给装置包括伺服电机和滚珠丝杠。

所述的每组工件卡具包括用于支撑在曲轴轴颈处的V型块，该V型块的开口朝上，且V型结构的内侧底端呈平台型。

所述V型块的个数为两个，且分别支撑在曲轴的齿轮轴颈处和油封轴颈处。

所述的每组工件卡具还包括竖直支撑在曲轴连杆轴颈处的辅助支撑杆。

所述的工件卡紧装置包括回转夹紧油缸和压紧杆，该压紧杆的末端还设置有液压缓冲器。

所述的磨削砂轮包括砂轮主轴、安装在砂轮主轴上的砂轮以及伺服电机、带轮和同步齿形带。

有益效果：

1、本发明的一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构采用四组磨削组件同时工作的方式，可一次同时加工四件曲轴工件，并通过多个相互匹配的装置部件，实现了曲轴工件的全自动打磨清理，磨削过程无需人工辅助，提高了生产效率，节省了人力资源，也降低了操作工人的劳动强度。

2、磨削机构中的砂轮在三个直线轨道的调节运动过程中，可实现打磨砂轮X、Y、Z三个方向上的联动，加上曲轴工件自身在随滑台行程主X轴上的运动，通过四轴联动，可满足对不同尺寸的工件进行沿曲轴分型面曲线的多角度磨削。提高了设备整体的适应性，也提高了曲轴的磨削成品品质。

3、本发明的一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构在工件卡紧装置中，使用了液压缓冲器，使设备结构更加简单，可根据现场及工件的情况随时调整缓冲力，不容易出现卡死现象，大大降低了设备的故障率，使装置整体安全可靠性高，也延长了设备的使用寿命。

4、本发明的设备机构紧凑，布局合理，降低了功率消耗，减少了占地面积，实用效果好。

附图说明

图1是本发明的结构示意主视图；

图2是图1的右视图；

图3是图2的俯视图；

图4是工件卡具的结构示意图；

图5是图4的左视图；

图6是磨削砂轮的结构示意图；

附图标记：1、床身，2、工件进给装置，3、直线导轨Ⅰ，4、滑台，5、工件数控旋转台，6、工件卡具，601、V型块，602、辅助支撑杆，7、磨削砂轮，701、砂轮主轴，702、砂轮，703、伺服电机，704、带轮，705、同步齿形带，8、砂轮进给装置，9、直线导轨Ⅱ，10、运转台，11、直线导轨Ⅲ，12、立柱，13、直线导轨Ⅳ，14、安装块，15、驱动电机，16、回转夹紧油缸，17、压紧杆。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，该磨削机构包括水平设置的床身1以及设置在床身1上的工作台、工件进给装置2和多套砂轮组件，所述的工作台由安装在床身1上的直线导轨Ⅰ3、能够在工件进给装置2的带动下沿直线导轨Ⅰ3来回运动的滑台4和设置在滑台4上的多个工件数控旋转台5组成，每个工件数控旋转台5的顶部均设置有一组用于支撑一个待磨削曲轴的工件卡具6，且对应于每个工件数控旋转台5的上方还设置有用于压紧待磨削曲轴的工件卡紧装置，所述工件卡具6上所支撑曲轴的轴向与滑台4沿直线导轨Ⅰ3来回运动的方向一致；

所述的多套砂轮组件左右对称设置在直线导轨Ⅰ3的两侧，且砂轮组件的套数与工件数控旋转台5的个数相同，每套砂轮组件包括磨削砂轮7以及能够相互配合的砂轮调整架和砂轮进给装置8，用于对与其对应的一个待磨削工件进行加工；

所述的砂轮调整架由设置在床身1上的直线导轨Ⅱ9和能够在与其配合的砂轮进给装置8的带动下沿直线导轨Ⅱ9来回运动的运转台10组成，所述运转台10的运动方向为待磨削工件的径向，运转台10的上表面上设置有与待磨削工件的轴向相平行的直线导轨Ⅲ11以及能够沿直线导轨Ⅲ11来回运动的立柱12，该立柱12在朝向工作台的一侧安装有一个上下垂直设置的直线导轨Ⅳ13，直线导轨Ⅳ13上设有一个能够沿其长度方向上下运动的安装块14，所述的磨削砂轮7设置在该安装块14上，用于对待磨削工件的披缝进行磨削加工。

所述的立柱12和安装块14均由其各自分别对应的驱动电机15驱动。

所述的床身1上设置有用于收集切屑的溜槽。

所述滑台4上工件数控旋转台5的个数为四个，且四个工件数控旋转台5在沿直线导轨Ⅰ3的长度方向上分为前后两组，每组中的两个工件数控旋转台5左右对称设置。

所述的工件进给装置2包括伺服电机和滚珠丝杠。

所述的砂轮进给装置8包括伺服电机和滚珠丝杠。

所述的每组工件卡具6包括用于支撑在曲轴轴颈处的V型块601，该V型块601的开口朝上，且V型结构的内侧底端呈平台型。

所述V型块601的个数为两个，且分别支撑在曲轴的齿轮轴颈处和油封轴颈处。

所述的每组工件卡具6还包括竖直支撑在曲轴连杆轴颈处的辅助支撑杆602。

所述的工件卡紧装置包括回转夹紧油缸16和压紧杆17，该压紧杆17的末端还设置有液压缓冲器。

所述的磨削砂轮7包括砂轮主轴701、安装在砂轮主轴701上的砂轮702以及伺服电机703、带轮704和同步齿形带705。

本发明的磨削机构用于曲轴自动打磨清理机，该曲轴自动打磨清理机设备为五工位磨削单元，分为机器人上料工位、机械手抓料工位、磨削工位、机械手下料工位和人工下料工位。一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构一次磨削4个工件，包括机架、进料装置、工件转运装置、磨削机构和出料装置。以下进行详细说明：

1、磨削机构：磨削机构用来完成曲轴分型面披缝的清理工作。主要由以下几个部分构成：床身、工作台、工作进给装置、工件卡具、工件卡紧装置、砂轮驱动装置、磨削砂轮、砂轮调整架、砂轮进给装置等。

床身：用来安装工作进给装置和砂轮进给装置，支撑工作台及砂轮组件。床身呈十字型，由钢板焊接而成，具有优良的强度、刚性。床身上设置溜槽，用来收集切屑。

工作台：用来完成工件轴向运动、旋转运动。工作台由滑台、直线导轨Ⅰ、及4个工件数控旋转台组成。

工件进给装置：用来进行工件轴向运动的驱动工作。工件进给装置由伺服电机、滚珠丝杠、及其支撑部件组成。

工件卡具：用来支撑工件。两个V型块分别支撑在齿轮轴颈和油封轴颈处，在曲轴第一、三连杆轴颈处设有辅助支撑，在中间的主轴颈处中分定位。不同的产品需要更换不同的卡具，因此，工件卡具用螺钉固定在数控旋转台上，更换工件卡具时，只需要旋下螺钉即可。

工件卡紧装置：用于将放置在工件卡具上的工件压紧，避免在磨削过程中工件窜动。卡紧装置由回转夹紧油缸和压紧杆组成，压紧杆的末端还设置有液压缓冲器。

磨削砂轮：用来驱动砂轮转动，对曲轴工件披缝进行磨削。由伺服电机、带轮、同步齿形带、砂轮主轴等组成。4个砂轮分别对应加工4件曲轴铸件，每个磨削砂轮有独立的电机驱动和砂轮架进给装置，能够通过砂轮组件中的各个部件分别在直线导轨Ⅱ、直线导轨Ⅲ和直线导轨Ⅳ上的来回运动，实现砂轮在X、Y、Z三个方向独立程序运行（X、Y方向可以同时移动）。砂轮采用高速陶瓷金刚石砂轮，磨削效率高、磨削工件精度高，表面质量好。

砂轮调整架：用来安装磨削砂轮，并带动砂轮完成工件径向进给。砂轮调整架由运转台和直线导轨Ⅱ组成。

砂轮组件可针对不同产品、不同模型做出的产品做调整用，实现磨削砂轮的上下运动，立柱的左右运动。砂轮组件由伺服电机、滚珠丝杠、及其支撑部件组成。

砂轮进给装置：用来进行曲轴工件径向运动的驱动工作。砂轮进给装置由伺服电机、滚珠丝杠、及其支撑部件组成。

2、工件转运装置：用来将未加工的工件从机械手抓料工位运送至磨削工位的工作台上，同时将工作台上已加工好的工件运送至机械手下料工位。工件转运装置包括转运小车、机械手等组成。

（1）转运小车：转运小车由矩形钢管焊接而成，采用伺服电机驱动齿轮齿条带动小车运行。车轮为平走轮，小车一边设有导轮导向，保证小车平稳运行。小车上设有两组油缸带动机械手实现其升降运动。

（2）机械手：转运小车上设有两套机械手安装于转运小车上。每组机械手采用四组（八个）气爪抓取曲轴工件，气爪安装V型块，抓取位置为输出轴颈和法兰（轴颈）。机械手的气爪可适应上述不同尺寸的曲轴产品。

3、进料装置：用于对工件工件初定位，并由机器人上料工位转运至机械手抓料工位。运料小车由矩形钢管焊接而成，采用伺服电机驱动齿轮齿条带动小车运行。车轮为平走轮，小车一边设有导轮导向，保证小车平稳运行。运料小车上设有四组工件卡具，装夹形式同磨削机构上的工件卡具。卡具用螺钉固定在运料小车上，更换工件卡具时，只需要旋下螺钉即可。

4、出料装置：用于将加工好的工件由机械手下料工位转运至人工下料工位。运料小车由矩形钢管焊接而成，采用减速电机驱动小车运行。车轮为平走轮，小车一边设有导轮导向，保证小车平稳运行。

5、机架：用于支撑进料装置、工件转运装置、磨削机构和出料装置。机架由矩形钢管焊接而成，支撑立柱上设有方钢作为运转小车运行轨道，各小车端头设有防止小车掉落的死档。

曲轴自动打磨清理机采用机器人上件，考虑到与相关设备生产率匹配问题，采用运料小车和转运小车将工件运送至打磨单元。打磨完成后再将工件送至取件工位，节省了人力资源。磨削机构本身可以实现X、Y、Z三个方向的运动，对工件尺寸变化适应性强。通过一次加工4件工件，生产率提高了60%左右，节省了人力。设备中使用了液压缓冲器，结构更加简单，不容易出现卡死现象，故障率低，并可以根据现场及工件的情况调整缓冲力。经过咨询了液压缓冲器制造厂家，目前还没有人这样使用。经过我们的分析以及和厂家的论证，用在此处应为合理地。为保证此处的定位精度，设备在运料小车上设置了旋转油缸对工件进行初定位；运料小车上使用伺服电机等措施。运料小车上设置的旋转油缸上安装一个腰形定位销。旋转油缸有升降行程和旋转行程两种。先是短边在对着曲轴的一处轴颈位置，旋转油缸升高后旋转，长边长度和此处轴颈位置的间隙宽度一样，将曲轴进行初定位。

设备采用一次加工四件，工件放置在工作平台上，由伺服电机带动丝杠螺母运动，行程主X轴运动；砂轮组件三轴采用丝杠螺母带动其实现X’、Y、Z三轴联动，通过四轴联动，对曲轴工件进行沿分型面曲线的切削。提高了设备的适应性，提高了生产率，节省了人力资源。

Claims (10)

1.一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，其特征在于：该磨削机构包括水平设置的床身以及设置在床身上的工作台、工件进给装置和多套砂轮组件，所述的工作台由安装在床身上的直线导轨Ⅰ、能够在工件进给装置的带动下沿直线导轨Ⅰ来回运动的滑台和设置在滑台上的多个工件数控旋转台组成，每个工件数控旋转台的顶部均设置有一组用于支撑一个待磨削曲轴的工件卡具，且对应于每个工件数控旋转台的上方还设置有用于压紧待磨削曲轴的工件卡紧装置，所述工件卡具上所支撑曲轴的轴向与滑台沿直线导轨Ⅰ来回运动的方向一致；

所述的多套砂轮组件左右对称设置在直线导轨Ⅰ的两侧，且砂轮组件的套数与工件数控旋转台的个数相同，每套砂轮组件包括磨削砂轮以及能够相互配合的砂轮调整架和砂轮进给装置，用于对与其对应的一个待磨削工件进行加工；

所述的砂轮调整架由设置在床身上的直线导轨Ⅱ和能够在与其配合的砂轮进给装置的带动下沿直线导轨Ⅱ来回运动的运转台组成，所述运转台的运动方向为待磨削工件的径向，运转台的上表面上设置有与待磨削工件的轴向相平行的直线导轨Ⅲ以及能够沿直线导轨Ⅲ来回运动的立柱，该立柱在朝向工作台的一侧安装有一个上下垂直设置的直线导轨Ⅳ，直线导轨Ⅳ上设有一个能够沿其长度方向上下运动的安装块，所述的磨削砂轮设置在该安装块上，用于对待磨削工件的披缝进行磨削加工。

2.根据权利要求1所述的一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，其特征在于：所述的床身上设置有用于收集切屑的溜槽。

3.根据权利要求1所述的一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，其特征在于：所述滑台上工件数控旋转台的个数为4个，且4个工件数控旋转台在沿直线导轨Ⅰ的长度方向上分为前后两组，每组中的两个工件数控旋转台左右对称设置。

4.根据权利要求1所述的一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，其特征在于：所述的工件进给装置包括伺服电机和滚珠丝杠。

5.根据权利要求1所述的一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，其特征在于：所述的砂轮进给装置包括伺服电机和滚珠丝杠。

6.根据权利要求1所述的一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，其特征在于：所述的每组工件卡具包括用于支撑在曲轴轴颈处的V型块，该V型块的开口朝上，且V型结构的内侧底端呈平台型。

7.根据权利要求6所述的一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，其特征在于：所述V型块的个数为两个，且分别支撑在曲轴的齿轮轴颈处和油封轴颈处。

8.根据权利要求6或7所述的一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，其特征在于：所述的每组工件卡具还包括竖直支撑在曲轴连杆轴颈处的辅助支撑杆。

9.根据权利要求1所述的一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，其特征在于：所述的工件卡紧装置包括回转夹紧油缸和压紧杆，该压紧杆的末端还设置有液压缓冲器。

10.根据权利要求1所述的一种用于曲轴自动打磨清理机的磨削机构，其特征在于：所述的磨削砂轮包括砂轮主轴、安装在砂轮主轴上的砂轮以及伺服电机、带轮和同步齿形带。