CN105798330B - 一种适用于轴类零件的自动上料数控车床 - Google Patents

一种适用于轴类零件的自动上料数控车床 Download PDF

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Abstract

一种适用于轴类零件的自动上料数控车床,包括车床本体,车床本体上设有空心主轴,车床本体上沿前后水平方向设有滑轨,滑轨上滑动设有刀架,空心主轴前端同轴向固定连接有空心卡盘,刀架上设有电磁吸附机构,车床本体后方设有自动上料装置;自动上料装置包括料箱基座,料箱基座上固定连接有料箱支架,料箱支架上自上而下依次固定连接有储料箱、波纹管伸缩节和下料箱,波纹管伸缩节左右两侧外壁分别设有一个振动电机,下料箱下部设有挡料机构,料箱基座上表面固定连接有位于下料箱正下方的推料座。本发明操作简便、自动化程度高、工作稳定、能够实现自动上料、有效缩短辅助时间、提高工作效率。

Description

一种适用于轴类零件的自动上料数控车床
技术领域
[0001]本发明属于机械零件加工技术领域,尤其涉及一种适用于轴类零件的自动上料数 控车床。
背景技术
[0002]数控车床、车削中心,是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动 力刀塔,机床就具有广泛的加工工艺性能,可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、 槽、蜗杆等复杂工件,具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能,并在复杂零件的批量生产中 发挥了良好的经济效果。数控车床加工工件需先将工件在主轴夹具上夹紧,然后主轴旋转 刀具进给进行工件切削。夹紧前的工件上料有人工和自动两种,人工上料效率低下。现有的 数控车床一般采用的是空心主轴带动中空卡盘转动,采用上述结构便于加工长棒料,并且 可连续进行加工,长棒料可以在机床外增加专用的送料器以保证加工的连续进行,也可以 在机床刀架上设计上料装置,完成连续上料。现有的上料装置存在以下不足或缺陷:结构复 杂、成本高、上料效率低、容易发生卡料现象,并且无法实现持续上料。
发明内容
[0003]本发明为了解决现有技术中的不足之处,提供一种操作简便、自动化程度高、工作 稳定、能够实现自动上料并且上料效率高的适用于轴类零件的自动上料数控车床。
[0004]为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种适用于轴类零件的自动上 料数控车床,包括车床本体,车床本体上设有空心主轴,空心主轴沿前后水平方向设置,车 床本体上沿前后水平方向设有滑轨,滑轨上滑动设有刀架,空心主轴前端同轴向固定连接 有空心卡盘,刀架上设有切割机构和电磁吸附机构,电磁吸附机构位于空心卡盘正前方,车 床本体后方设有自动上料装置;自动上料装置包括料箱基座,料箱基座上固定连接有料箱 支架,料箱支架上自上而下依次固定连接有储料箱、波纹管伸缩节和下料箱,储料箱、波纹 管伸缩节和下料箱均上下敞口,波纹管伸缩节呈上宽下窄结构,波纹管伸缩节上部与储料 箱下部固定连接,波纹管伸缩节下部与下料箱上部固定连接,储料箱、波纹管伸缩节和下料 箱的内部连通并形成料仓,料仓内放置有金属棒料,料仓的竖直截面呈漏斗结构,下料箱内 部沿左右方向的宽度稍大于单个金属棒料的直径,波纹管伸缩节左右两侧外壁分别设有一 个振动电机,下料箱左右两侧内壁上对称设有缓冲板,缓冲板通过扭簧铰接在下料箱的内 壁上,下料箱下部设有挡料机构,料箱基座上表面固定连接有位于下料箱正下方的推料座, 推料座上表面沿前后水平方向开设有推料槽,推料槽横截面呈V形结构,推料槽底部沿前后 方向均匀间隔设置有导向轮,导向轮顶部凸出于推料槽底面,推料座上表面固定连接有位 于推料槽左右两侧的挡料板,料箱基座上水平设有位于推料座正后方的推料气缸,推料气 缸的中心线、推料槽的中心线和空心主轴的中心线重合;
[0005]电磁吸附机构包括基体,基体呈圆柱形结构并沿前后水平方向设置,基体前端部 与刀架连接,基体后端同轴向固定连接有绝缘套筒,绝缘套筒的中心线与空心主轴的中心 线重合,绝缘套筒内设有吸盘式电磁铁,绝缘套筒内壁上沿轴向均匀间隔设有定位槽,每个 定位槽内均转动设有滚珠,吸盘式电磁铁的外壳上沿前后方向对应开设有与滚珠相适配的 导向槽,吸盘式电磁铁通过滚珠与绝缘套筒内壁滚动连接,绝缘套筒后端部外壁上设有螺 纹并螺纹连接有紧固螺母,紧固螺母后侧固定连接有与紧固螺母呈一体结构的限位环,吸 盘式电磁铁的外径大于限位环的内径,限位环的内径大于金属棒料的外径,绝缘套筒内设 有前后两端分别与基体后端和吸盘式电磁铁前侧面顶压配合的缓冲弹簧,限位环的前侧面 与吸盘式电磁铁的后侧面接触。 /
[0006]电磁吸附机构的基体设置在刀架的刀位孔中,通过数控车床的控制系统控制电磁 吸附机构的轴向运动。
[0007]挡料机构包括均沿左右水平方向设置的第一挡料气缸、第二挡料气缸、第三挡料 气缸和桌四挡料气缸,第一挡料气缸和第二挡料气缸对称分布在下料箱的左右两侧,第三 挡料气缸位于第一挡料气缸的正下方并与第一挡料气缸平行,第四挡料气缸位于第二挡料 气缸的正下方并与第三挡料气缸关于下料箱左右对称,第一挡料气缸中心线与第三挡料气 缸中心线之间的竖直距离与单个金属棒料的直径相等,各个挡料气缸的缸体分别固定在料 箱支架上并通过加强杆支撑,下料箱的左右两侧壁上对应固定连接有四块固定块,每块固 定块沿左右水平方向开设有导向孔,下料箱的左右两侧壁上开设有与各个挡料气缸的活塞 杆相对应的通孔,各个挡料气缸的活塞杆对应由外向内依次穿过固定块上的导向孔和下料 箱侧壁上的通孔伸入到下料箱内,每个挡料气缸的活塞杆内端上侧开设有弧形缺口,弧形 缺口上通过沉头螺栓固定连接有弧形橡胶垫。
[0008]空心卡盘下方设有位于车床本体上的接料斗。
[0009]采用上述技术方案,本发明具有如下有益效果:
[0010] 1、本发明的自动上料装置可以实现自动上料并且上料效率高,其具体工作原理 为:控制第一至第四挡料气缸的活塞杆伸入到下料箱内,操作人员从储料箱上口一次将一 定数量的金属棒料倒入料仓内,金属棒料在自身重力作用下下落,落入下料箱内时,位于下 料箱内壁上的缓冲板对金属棒料具有缓冲的效果,避免金属棒料下落过快对挡料气缸形成 巨大冲击,位于最下方的金属棒料落在第一挡料气缸和第二挡料气缸的弧形橡胶垫上控 制第一挡料气缸和第二挡料气缸的活塞杆收回,最下方的金属棒料落在第三挡料气缸和 四挡料气缸的弧形橡胶垫上,然后控制第一挡料气缸和第二挡料气缸的活塞杆伸入到下料 箱内支撑起其上所有的金属棒料,控制第三挡料气缸和第四挡料气缸的活塞杆收回,位于 其上的一个金属棒料下落于推料座上的推料槽内,然后控制第三挡料气缸和第四挡^ 的活塞杆伸入到下料箱内,上述操作使得每次只有一根金属棒料下落在鋪槽内, 两又有挡料板,避免金属棒料在下落时飞出;料仓内的金属棒料在在从波纹管伸缩节内 if ,容易发生阻塞,堵塞时,开启波纹管伸缩节两侧麵动电机,带动波纹 S伸缩下振动,使得金属棒料顺利下落;启动推料气缸,推料气缸的活塞杆将位于推 的$]1棒料推送入空心主轴和空心卡盘内,并使金賺料的前端头伸出空心卡盘前= 卡盘夹紧金賺料,推动隨程中金賺料删1导向轮滚动连触推料槽内,减少 推动过程中的摩擦。 _1] 2、本发明的电麵付机构基于一般的金属材料都具有导讎这一特点, 吸附机构中安装的吸盘式电磁铁与金属棒料的自然吸力,带动金属棒料沿数控车床坐标轴 方向移动,将金属棒料拉出设定好的距离,以便进行下一工件的加工,使得加工过程连续高 效。
[0012] 3、电磁吸附机构内采用吸盘式电磁铁,具有体积小、吸附力大、牢固可靠等优点, 可进行远程操作,动作简单灵敏,功能稳定可靠;为避免吸盘式电磁铁与金属棒料刚性接触 时将吸盘式电磁铁挤压破裂,在电磁吸附机构的套管内设有缓冲弹簧,以消除自动上料过 程中的刚性冲击和振动;套管内壁设有滚珠,使得吸盘式电磁铁通过滚珠与绝缘套筒内壁 滚动连接,减少吸盘式电磁铁的磨损,在紧固螺母的后侧面设置的限位环可以有效的避免 吸盘式电磁铁在吸附的过程中从基体后端滑出,使得工作稳定。
[0013] 4、本发明在加工完一个工件后,对加工好的工件切断,切断后的工件下落至接料 斗内,利用电磁吸附机构将金属棒料拉出设定好的距离,开始进行下一个工件的加工,当剩 余的金属棒料不够加工一个工件时,利用电磁吸附机构将剩余的金属棒料吸出,利用自动 上料装置重新装填新的金属棒料,重复上述动作,实现连续加工。
附图说明
[0014]图1是本发明的结构不意图;
[0015] 图2是图1中A-A视图;
[0016] 图3是图1中B处的放大图;
[0017]图4是图2中C处的放大图。
具体实施方式
[0018]如图1-4所示,本发明的一种适用于轴类零件的自动上料数控车床,包括车床本体 1,车床本体1上设有空心主轴2,空心主轴2沿前后水平方向设置,车床本体丨上沿前后水平 方向设有滑轨,滑轨上滑动设有刀架3,空心主轴2前端同轴向固定连接有空心卡盘4,刀架3 上设有切割机构5和电磁吸附机构6,电磁吸附机构6位于空心卡盘4正前方,车床本体丨后方 设有自动上料装置;自动上料装置包括料箱基座7,料箱基座7上固定连接有料箱支架g料 箱支架8上自上而下依次固定连接有储料箱9、波纹管伸缩节1〇和下料箱丨丨,储料箱9、波纹 管伸缩节10和下料箱11均上下敞口,波纹管伸缩节10呈上宽下窄结构,波纹管伸缩节1〇上 部与储料箱9下部固定连接,波纹管伸缩节10下部与下料箱n上部固定连接,储料箱9、波纹 管伸缩节1〇和下料箱11的内部连通并形成料仓12,料仓12内放置有金属棒料13,料仓12的 竖直截面呈漏斗结构,下料箱11内部沿左右方向的宽度稍大于单个金属棒料13的直 纹管伸缩节10左右两侧外壁分别设有一个振动电机14,下料箱丨丨左右两侧内壁上设 缓冲板15,缓冲板15通过扭簧16铰接在下料箱丨丨的内壁上,下料箱丨丨下部设 箱基座y上表面固定连接有位于下料箱丨丨正下方的推料座17,推料座17上表 方向开设有推料槽,推料槽横截面呈V形结构,推料槽的高度可调或可更换,^ ^ 径金属棒料I3的定心,推料槽底部沿前后方向均勾间隔设置有导向轮1§,导 = 出于推料槽細,雜座17上麵固定连贿位于推料槽左右酬的挡料板/ 基〇 上水平设有位于推料船7正后方的推料气缸肌推料气缸2〇的中 ,的 空心主轴2的中心线重合; 的中心线和 _9]挡料机构包括均沿左右水平方向设置的第—挡料气缸M、第二挡料气缸亂第三 挡料气缸23和第四挡料气缸24,第一挡料气缸21和第二挡料气缸22对称分布在下料箱1!的 左右两侧,第三挡料气缸23位于第一挡料气缸M的正下方并与第一挡料气缸21平行,第四 挡料气缸24位于第二挡料气缸22的正下方并与第三挡料气缸23关于下料箱11左右对称,第 一挡料气缸21中心线与第三挡料气缸23中心线之间的竖直距离与单个金属棒料13的直径 相等,各个挡料气缸的缸体分别固定在料箱支架8上并通过加强杆25支撑,下料箱11的左右 两侧壁上对应固定连接有四块固定块26,每块固定块26沿左右水平方向开设有导向孔,下 料箱11的左右两侧壁上开设有与各个挡料气缸的活塞杆相对应的通孔,各个挡料气缸的活 塞杆对应由外向内依次穿过固定块2(3上的导向孔和下料箱n侧壁上的通孔伸入到下料箱 11内,每个挡料气缸的活塞杆内端上侧开设有弧形缺口,弧形缺口上通过沉头螺栓27固定 连接有弧形橡胶垫28。
[0020]电磁吸附机构6包括基体29,基体29呈圆柱形结构并沿前后水平方向设置,基体29 肖11立而部与刀架3连接,基体29后纟而冋轴向固定连接有绝缘套筒3〇,绝缘套筒3〇的中心线与空 心主轴2的中心线重合,绝缘套筒30内设有吸盘式电磁铁31,绝缘套筒3〇内壁上沿前后水平 方向均匀间隔设有定位槽,每个定位槽内均转动设有滚珠32,吸盘式电磁铁3丨的外壳上沿 前后f向对应开设有与滚珠32相适配的导向槽,吸盘式电磁铁31通过滚珠32与绝缘套筒3〇 内壁滚动连接,绝缘套筒3〇后端部外壁上设有螺纹并螺纹连接有紧固螺母33,紧固螺母33 后侧固定连接有与紧固螺母33呈一体结构的限位环34,吸盘式电磁铁31的外径大于限位环 34的内径,限位环34的内径大于金属棒料I3的外径,绝缘套筒3〇内设有前后两端分别与基 体29后端和吸盘式电磁铁31前侧面顶压配合的缓冲弹簧35,限位环34的前侧面与吸盘式电 磁铁31的后侧面接触。
[0021] _麵棚咖難29设雛應_刀位孔巾,通纖鮮細挪系统 电磁吸附机构6的轴向运动。
[0022]空心卡盘4下方设有位于车床本体丨上的接料斗47。
[0023]丨发明的工作过程为:控制第一至第四挡料气缸的活腑伸入到下料箱11内,操 作人员从储箱^上口一次将一定数量的金属棒料1;3倒入料仓以内,金属棒料13在自身重 力作用下下落,落人下欄11内时,彳奸下纖丨丨隨上隨冲板1S触賺料1;3具有缓 冲的效果,赖麵棒料1吓紐㈣撕气缸職巨大冲击,位于最下細金属棒料13 ^在第一挡料气缸21和第二挡料气缸22的弧形橡胶垫28上,控制第一挡料气缸21和第二挡 料气^22的活塞徹目,最下施金講料1;3雜第三挡料气缸M和第四撕气缸24的弧 =胶垫28上,然后控制⑦-挡料气缸m和第二挡料气缸M的活塞杆伸人到下料箱n内支 ^起其上所補金膳料L3,_J第三撕气缸23和獅挡料气缸__杆收回,位于 S3勺金属棒料13下落于推料座17上的推料槽内,然后控制第三挡料气缸23和第四挡 ^缸24的活塞杆伸入到下料箱11内,上述操作使得每次只有一根金講料13下落在推料 板19,職金騰料13在下猶飞出;料仓12_』棒2^ 20:'料管伸缩节10振动,使得金膳料13顺利下落;启动推料气缸 出空心卡盘4前侧,并姓=过 fe中金属棒糾3通过寸向轮18滚动连接在推料槽内,减少推动过程中的雜;控制刀架3移 动电磁吸附机构6至金属棒料13前端面处,使得吸盘式电概铁31后侧面与金属棒料13前端 面接触,开启吸盘式电磁铁31,并使空心卡盘4松开金属棒料13,利用吸盘式电磁铁3丨吸附 金属棒料I3,控制刀架3沿数控车床坐标轴方向移动,并带动电磁吸附机构6及其吸附的金 属棒料I3位移设定好的距离,然后,使空心卡盘4夹紧金属棒料13,关闭吸盘式电磁铁31,控 制刀架3带动电磁吸附机构6退回,然后按照设定好的程序对金属棒料13进行加工,加工完 成一个工件后,对加工好的工件切断,切断后的工件下落至接料斗47内;再次控制刀架3移 动电磁吸附机构6至金属棒料I3前端面处,使得吸盘式电磁铁31后侧面与金属棒料13前端 面接触,开启吸盘式电磁铁31,并使空心卡盘4松开金属棒料13,利用吸盘式电磁铁3丨吸附 金属棒料I3,控制刀架3沿数控车床坐标轴方向移动,并带动电磁吸附机构6及其吸附的金 属棒料1:^立移设定好的距离,然后,使空心卡盘4夹紧金属棒料13,关闭吸盘式电磁铁31,控 制刀架3带动电磁吸附机构6退回,然后按照设定好的程序对下一个工件进行加工;当剩余 的金属棒料I3不够加工-个工件时,糊电磁吸附机构6将剩余的金属棒料13吸出,糊自 动上料装置^新装糖的金賺料丨3,難上述动作,無连续加工。
[0(Ti实删并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制,凡是讎本发 明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方 案的保护范围。

Claims (4)

1. 一种适用于轴类零件的自动上料数控车床,包括车床本体,车床本体上设有空心主 轴,空心主轴沿前后水平方向设置,车床本体上沿前后水平方向设有滑轨,滑轨上滑动设有 刀架,空心主轴前端同轴向固定连接有空心卡盘,其特征在于:刀架上设有电磁吸附机构, 电磁吸附机构位于空心卡盘正前方,车床本体后方设有自动上料装置;自动上料装置包括 料箱基座,料箱基座上固定连接有料箱支架,料箱支架上自上而下依次固定连接有储料箱、 波纹管伸缩节和下料箱,储料箱、波纹管伸缩节和下料箱均上下敞口,波纹管伸缩节呈上宽 下窄结构,波纹管伸缩节上部与储料箱下部固定连接,波纹管伸缩节下部与下料箱上部固 定连接,储料箱、波纹管伸缩节和下料箱的内部连通并形成料仓,料仓内放置有金属棒料, 料仓的竖直截面呈漏斗结构,下料箱内部沿左右方向的宽度稍大于单个金属棒料的直径, 波纹管伸缩节左右两侧外壁分别设有一个振动电机,下料箱左右两侧内壁上对称设有缓冲 板,缓冲板通过扭簧铰接在下料箱的内壁上,下料箱下部设有挡料机构,料箱基座上表面固 定连接有位于下料箱正下方的推料座,推料座上表面沿前后水平方向开设有推料槽,推料 槽横截面呈V形结构,推料槽底部沿前后方向均匀间隔设置有导向轮,导向轮顶部凸出于推 料槽底面,推料座上表面固定连接有位于推料槽左右两侧的挡料板,料箱基座上水平设有 位于推料座正后方的推料气缸,推料气缸的中心线、推料槽的中心线和空心主轴的中心线 重合; 电磁吸附机构包括基体,基体呈圆柱形结构并沿前后水平方向设置,基体前端部与刀 架连接,基体后端同轴向固定连接有绝缘套筒,绝缘套筒的中心线与空心主轴的中心线重 合,绝缘套筒内设有吸盘式电磁铁,绝缘套筒内壁上沿轴向均匀间隔设有定位槽,每个定位 槽内均转动设有滚珠,吸盘式电磁铁的外壳上沿前后方向对应开设有与滚珠相适配的导向 槽,吸盘式电磁铁通过滚珠与绝缘套筒内壁滚动连接,绝缘套筒后端部外壁上设有螺纹并 螺纹连接有紧固螺母,紧固螺母后侧固定连接有与紧固螺母呈一体结构的限位环,吸盘式 电磁铁的外径大于限位环的内径,限位环的内径大于金属棒料的外径,绝缘套筒内设有前 后两端分别与基体后端和吸盘式电磁铁前侧面顶压配合的缓冲弹簧,限位环的前侧面与吸 盘式电磁铁的后侧面接触。
2.根据权利要求1所述的一种适用于轴类零件的自动上料数控车床,其特征在于:电磁 吸附机构的基体设置在刀架的刀位孔中,通过数控车床的控制系统控制电磁吸附机构的轴 向运动。
3.根据权利要求1所述的一种适用于轴类零件的自动上料数控车床,其特征在于:挡料 机构包括均沿左右水平方向设置的第一挡料气缸、第二挡料气缸、第三挡料气缸和第四挡 料气缸,第一挡料气缸和第二挡料气缸对称分布在下料箱的左右两侧,第三挡料气缸位于 第一挡料气缸的正下方并与第一挡料气缸平行,第四挡料气缸位于第二挡料气缸的正下方 并与第三挡料气缸关于下料箱左右对称,第一挡料气缸中心线与第三挡料气缸中心线之间 的竖直距离与单个金属棒料的直径相等,各个挡料气缸的缸体分别固定在料箱支架上并通 过加强杆支撑,下料箱的左右两侧壁上对应固定连接有四块固定块,每块固定块沿左右水 平方向开设有导向孔,下料箱的左右两侧壁上开设有与各个挡料气缸的活塞杆相对应的通 孔,各个挡料气缸的活塞杆对应由外向内依次穿过固定块上的导向孔和下料箱侧壁上的通 孔伸入到下料箱内,每个挡料气缸的活塞杆内端上侧开设有弧形缺口,弧形缺口上通过沉 头螺栓固定连接有弧形橡胶垫。
4.根据权利要求2或3所述的一种适用于轴类零件的自动上料数控车床,其特征在于: 空心卡盘下方设有位于车床本体上的接料斗。
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