CN106363420A - 一种用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床，由机械部分、气动部分和电气控制部分构成，所述机械部分主要由底座、动力部分、下推板、中推板、上推板、压料部分和送料部分组成；本发明的用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床通过料仓、各压缩缸及压缩推板实现工件的自动装夹和定位，并通过步进电机带动动力头运动，实现钻孔和攻丝过程的进给和回退运动。整个装置采用触摸屏和PLC对步进电机和气缸的控制，实现工件两端钻孔和攻丝的加工，具有高度自动化。装置各结构设计巧妙，预留各项参数调整部件，能够适应多种类似零件的两端孔类加工，具有很好的实用价值。

Description

一种用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床

技术领域

本发明涉及一种自动加工机床，特别是涉及一种用于丝锥扳手两段圆孔的钻孔和攻丝加工的自动加工机床。

背景技术

丝攻扳手是在攻丝时用于夹持手用丝攻的一种工具。丝攻扳手是手工攻丝的必要工具，能提高攻丝工作效率，装上丝攻即可使用，方便实用，使用调节范围大，一种型号丝攻扳手适用于多种规格的丝攻。

丝攻扳手主要包括基体和手柄，基体部分通过锻造成型，基体与手柄通过螺纹连接。因此基体两端需要加工出对称的螺纹孔，用于与手柄的匹配。基体螺纹孔的常规加工方法：通过夹具夹住基体一端，通过钻床对另一端打孔。对工件进行掉头加工，对另外一端也进行打孔加工。两端打孔完毕的工件在另外的钻床上进行装夹，按照类似的方法依次分别对两个孔的位置进行攻丝加工。此加工方法涉及工序较多，人工参与度较高，两端加工的同心度较差，加工效率较低，因此综合生产成本较高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床，由机械部分、气动部分和电气控制部分构成，所述机械部分主要由底座、动力部分、下推板、中推板、上推板、压料部分和送料部分组成；

动力部分由动力头组成，动力头底部与底座配合，辅以推力能够在底座上滑动，动力头上端安装动力电机，动力头和动力电机远离加工端分别安装动力头带轮和动力电机带轮，两者通过皮带实现动力的传输，动力头带轮接受到的动力经过动力头从钻头夹头和丝攻夹头中输出，分别带动钻头和丝攻，动力头两段安装三个调整螺母，调整螺母可以根据要求调整与动力头的距离，三个调整螺母根据运行状态分别与固定于底座的位置传感器匹配；动力头一侧平行安装步进电机，步进电机的传动轴线上安装两个丝杠支撑，步进电机和丝杠支撑均固定安装于底座上，两个丝杠支撑配合安装丝杆，丝杆通过联轴器与步进电机实现连接；两个丝杠支撑中间配合安装丝杆副，丝杆副浮动于底座上，并与动力头固定。

进一步的，所述下推板固定安装于底座上，两者呈现垂直状态；下推板上部依次安装中推板和上推板，三者之间通过燕尾槽实现相对运动；下推板一端安装中推板缸，中推板缸的连杆端部与中推板上的中推板支撑连接，中推板靠近中推板缸侧安装中推板缸限位螺母，中推板远离中推板缸一侧安装上推板缸，上推板缸的连杆端部与上推板上的上推板支撑连接，上推板靠近上推板缸侧安装上推板缸限位螺母。

进一步的，所述上推板上加工出与工件匹配的工件槽，上推板上固定安装两个支柱，支柱上端固定安装支撑板，支撑板上安装下压缸，下压缸的连杆与压料板固定连接，压料板内部加工两个孔与支柱实现匹配；压料板下部固定安装压料模，压料模内部挖出工件形状匹配的模腔；压料板和压料模之间对称安装两个落料杆，落料杆上下均有螺母能够在压料板和压料模之间上下灵活运动；落料杆伸出压料板处安装弹簧。

进一步的，所述送料部分安装于中推板缸侧的底座上，包括装料槽外侧板和装料槽内侧板，装料槽外侧板和装料槽内侧板之间形成料仓，料仓底部设置与工件厚度一致的槽底。

进一步的，所述装料槽外侧板和装料槽内侧板的连接部位远离加工区侧安装推料缸；推料缸靠近加工区的连杆部分安装推料块，推料块的尺寸与槽底尺寸匹配，将处于槽底的工件推到上推板的工件槽中。

进一步的，所述气动部分包括依次连接的气源、三联件和气源开关，气源开关输出的气体经过中推板缸阀与中推板缸连接，经过上推板缸阀与上推板缸连接，经过下压缸阀与下压缸连接，经过推料缸阀与推料缸连接，所述中推板缸阀、上推板缸阀、下压缸阀、推料缸阀为两位五通24V线圈控制的电磁阀。

本发明的用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床通过料仓、各压缩缸及压缩推板实现工件的自动装夹和定位，并通过步进电机带动动力头运动，实现钻孔和攻丝过程的进给和回退运动。整个装置采用触摸屏和PLC对步进电机和气缸的控制，实现工件两端钻孔和攻丝的加工，具有高度自动化。装置各结构设计巧妙，预留各项参数调整部件，能够适应多种类似零件的两端孔类加工，具有很好的实用价值。

附图说明

图1是本发明的用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床平面图；

图2是本发明的用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床轴测图；

图3是送料部分示意图；

图4是压料部分示意图；

图5是气动原理图；

图6是电气连接图。

图中：1-底座、2-步进电机、3-动力头带轮、4-动力电机带轮、5-动力电机、6-上推板缸、7-上推板支撑、8-下压缸、9-支撑板、10-支柱、11-装料槽外侧板、12-推料缸、13-推料缸杆、14-中推板支撑、15-中推板缸、16-下推板、17-中推板、18-上推板、19-动力头、20-皮带、21-调整螺母、23-落料杆、24-弹簧、25-工件槽、26-联轴器、27-丝杠支撑、28-丝杆副、29-丝杆、30-钻头夹头、31-钻头、32-丝攻夹头、33-丝攻、34-紧固螺母、35-中推板缸限位螺母、36-上推板缸限位螺母、37-压料板、38-压料模、39-模腔、40-装料槽内侧板、41-槽底、42-料仓、43-推料块、44-中推板缸阀、45-上推板缸阀、46-下压缸阀、47-推料缸阀、48-气源、49-三联件、50-气源开关、51-动力电机A空开、52-动力电机B空开、53-控制电源空开、54-动力电机A接触器触点、55-动力电机B接触器触点、56-带指示的开关、57-步进电机A退到位、58-步进电机A钻到位、59-步进电机A攻到位、60-步进电机B退到位、61-步进电机B钻到位、62-步进电机B攻到位、63-控制器、64-开关电源、65-步进电机A驱动器、66-步进电机B驱动器、67-动力电机A接触器线圈、68-动力电机B接触器线圈、69-触摸屏。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床主要由机械部分、气动部分和电气控制部分构成。

如图1和2所示，机械部分主要由底座1、动力部分、下推板16、中推板17、上推板18、压料部分和送料部分组成。整个装置安装于底座1上，动力部分分为A和B部分，对称分布在各推板部分的两边。

以A动力部分为例说明，主要由动力头19组成，动力头19底部与底座1配合，辅以推力能够在底座1上滑动。动力头19上端安装动力电机5，动力头19和动力电机5远离加工端分别安装动力头带轮3和动力电机带轮4，两者通过皮带20实现动力的传输。动力头带轮3接受到的动力经过动力头19最终从钻头夹头30和丝攻夹头32中输出，分别带动钻头31和丝攻33实现加工。动力头19两段安装三个调整螺母21，调整螺母21可以根据要求调整与动力头19的距离，三个调整螺母21根据运行状态分别与固定于底座1的位置传感器匹配，具体包括步进电机A退到位57、步进电机A钻到位58、步进电机A攻到位59等位置信号传感器实现匹配，达到位置信号的传输。对称部分的步进电机B退到位60、步进电机B钻到位61、步进电机B攻到位62等位置传感器的安装位置和实现功能与当前部分一致，所以的位置传感器采用两线无源模式。动力头19一侧平行安装步进电机2，步进电机2的传动轴线上安装两个丝杠支撑27，步进电机2和丝杠支撑27均固定安装于底座1上。两个丝杠支撑27配合安装丝杆29，丝杆29通过联轴器26与步进电机2实现连接。两个丝杠支撑27中间配合安装丝杆副28，丝杆副28浮动于底座1上，并与动力头19固定。B动力头部分的结构组成与A动力头部分完全相同，也是安装于底座1上，两者对称排布。

下推板16固定安装于底座1上，两者呈现垂直状态。下推板16上部依次安装中推板17和上推板18，三者之间通过燕尾槽实现相对运动。下推板16一端安装中推板缸15，中推板缸15的连杆端部与中推板17上的中推板支撑14连接，中推板17靠近中推板缸15侧安装中推板缸限位螺母35，该中推板缸限位螺母35可以调节中推板17回退到位的位置。中推板17远离中推板缸15一侧安装上推板缸6，上推板缸6的连杆端部与上推板18上的上推板支撑7连接，上推板18靠近上推板缸6侧安装上推板缸限位螺母36，该上推板缸限位螺母36可以调节上推板18回退到位的位置。上推板18上加工出与工件匹配的工件槽25，上推板18上固定安装两个支柱10，支柱10上端固定安装支撑板9。如图4所示，支撑板9上安装下压缸8，下压缸8的连杆与压料板37固定连接，压料板37内部加工两个孔与支柱10实现匹配。压料板37下部固定安装压料模38，压料模38内部挖出工件形状匹配的模腔39。压料板37和压料模38之间对称安装两个落料杆23，落料杆23上下均有螺母能够在压料板37和压料模38之间上下灵活运动。落料杆23伸出压料板37处安装弹簧24。

如图3所示，送料部分安装于中推板缸15侧的底座1上，主要包括装料槽外侧板11和装料槽内侧板40，装料槽外侧板11和装料槽内侧板40之间形成料仓42，料仓42底部设计与工件厚度一致的槽底41。装料槽外侧板11和装料槽内侧板40的连接部位远离加工区侧安装推料缸12，推料缸12是一种可调气缸，通过拉动推料缸杆13和调整紧固螺母34实现连杆初始位置的调整。推料缸12靠近加工区的连杆部分安装推料块43。推料块43的尺寸与槽底41尺寸匹配，能够将处于槽底41的工件推到上推板18的工件槽25中。

如图5所示，气动部分包括依次连接的气源48、三联件49和气源开关50，气源开关50输出的气体经过中推板缸阀44与中推板缸15连接，经过上推板缸阀45与上推板缸6连接，经过下压缸阀46与下压缸8连接，经过推料缸阀47与推料缸12连接。中推板缸阀44、上推板缸阀45、下压缸阀46、推料缸阀47四个阀均为两位五通24V线圈控制的电磁阀。

如图6所示，电气部分：采用三相四线制供电，三相L1、L2、L3依次通过动力电机A空开51和动力电机A接触器触点54与其中一个动力电机5连接。三相L1、L2、L3依次通过动力电机B空开52和动力电机B接触器触点55与另外一个动力电机5连接。三相L1、L2、L3中其中一相经过控制电源空开53与带指示的开关56连接。带指示的开关56的另外一端与控制器63和开关电源64的L输入端连接，控制器63和开关电源64的Ｎ输入端与三相四线制供电线中的Ｎ线连接。触摸屏69的24V+和com分别与开关电源64的24V+和com的对应口连接，触摸屏69的信号输入口通过信号线与控制器63的编程口连接。

控制器63采用三菱FX系列晶体管输出类型PLC， 控制器63的com端与步进电机A退到位57、步进电机A钻到位58、步进电机A攻到位59、步进电机B退到位60、步进电机B钻到位61和步进电机B攻到位62等六个位置传感器的一端连接，六个传感器的另外一端分别与控制器63的X0、X1、X2、X3、X4、X5连接。也可采用三线模式的位置传感器，如果采用三线模式则相应的输入信号接线需要改变。控制器63的com0-com4均与开关电源64的24V+端连接。步进电机A驱动器65、步进电机B驱动器66的Vcc和GND端分别与开关电源64的24V+和com端连接。两个驱动器的PUL-、DIR-、EN-均与开关电源64的com端连接。控制器63的Y0、Y2、Y3分别与步进电机A驱动器65的PUL+、DIR+、EN+连接。控制器63的Y1、Y4、Y5分别与步进电机B驱动器66的PUL+、DIR+、EN+连接。控制器63的Y6、Y7分别与动力电机A接触器线圈67和动力电机B接触器线圈68的正端连接，两个线圈的负端均与开关电源64的com端连接。控制器63的Y10、Y11、Y12、Y13分别与中推板缸阀44、上推板缸阀45、下压缸阀46、推料缸阀47的正端连接，四个线圈的负端均与开关电源64的com端连接。

工作过程：

初始化：闭合气源开关50，使气路具有所需压力。三相总线上电，闭合动力电机A空开51、动力电机B空开52、控制电源空开53。按下带指示的开关56，使控制器63、开关电源64、触摸屏69、步进电机A驱动器65、步进电机B驱动器66等器件得电。触摸屏69启动初始界面，控制器63发出初始化动作信号。初始化信号通过Y0-Y5使，使步进电机2运动到初始位置。控制器63通过Y0、Y2、Y3分别对步进电机A驱动器65的PUL+、DIR+、EN+端的控制，控制器63通过Y1、Y4、Y5分别对步进电机B驱动器66的PUL+、DIR+、EN+端的控制，最终实现步进电机2转动，步进电机2带动丝杆29转动，最终实现丝杆副28和动力头19整体的回退，当调整螺母21碰到步进电机A退到位57和步进电机B退到位60时，控制器63停止后退信号的发送，步进电机2初始化完成。初始化信号通过Y10-Y13使，使四个气缸运动到初始位置。首先通过Y13信号控制中推板缸阀47，使推料缸12复位。再通过Y12信号控制中推板缸阀46，使下压缸8复位。最后通过Y10、Y11控制中推板缸阀44、上推板缸阀45,实现上推板缸6和中推板缸15复位。上推板缸6初始位为伸出位，因此上电初始化时需要通过

Y11对上推板缸阀45加电。中推板缸15的复位位置由中推板缸限位螺母35决定。通过上述四个缸的动作，实现了装料区域的初始化准备。

工件装夹：将工件按照要求层叠于料仓42中，安装完毕后，控制触摸屏69启动设备运行。首先控制器63通过Y13使推料缸阀47得电，使推料缸12实现推的动作。推料缸12使推料块43推动工件从槽底41进入工件槽25中，停留片刻后使推料缸12回退到初始位，此时料仓42中的工件往下掉落一格，以待下次加工。控制器63通过Y12使下压缸阀46得电，使下压缸8实现推的动作。下压缸8带动压料板37和压料模38下压，使工件被固定于压料模38和工件槽25之间。控制器63通过Y10使中推板缸阀44得电，使中推板缸15实现推的动作。中推板17在中推板缸15的作用下带动包括上推板18、上推板缸6、下压缸8、支撑板9、支柱10等整体移动。此时，待加工工件的两端中心已经与钻头夹头30、钻头31处于同轴状态。

两端钻孔：控制器63通过Y6、Y7开启动力电机A接触器触点54、动力电机B接触器触点55，使用两个动力电机5转动，带动钻头夹头30、钻头31、丝攻夹头32、丝攻33转动。控制器63通过Y0-Y5控制步进电机A驱动器65、步进电机B驱动器66,进而使两个步进电机2转动，通过丝杆29、丝杆副28带动两个动力头19及钻头31等配套装置往加工区推进。随着动力头19的推进，钻头31开始对工件两端开始钻孔加工。钻孔加工工程中，步进电机A钻到位58和步进电机B钻到位61接触到调整螺母21时，控制器63发出信号使步进电机2反向转动，两个动力头19及钻头31等配套装置往复位方向推进。当调整螺母21碰到步进电机A退到位57和步进电机B退到位60时，控制器63通过Y0-Y5控制步进电机A驱动器65、步进电机B驱动器66,使两个步进电机2停止转动，此时工件的两个钻孔加工完成。

两端丝攻：控制器63通过Y11使上推板缸阀45失电，使上推板缸6实现回拉的动作。上推板缸6在上推板缸阀45的作用下带动包括下压缸8、支撑板9、支柱10等整体回退移动。直到上推板缸限位螺母36与上推板缸6接触才停止回退过程，此时待加工工件的两端中心已经与丝攻夹头32、丝攻33处于同轴状态。

控制器63通过Y0-Y5控制步进电机A驱动器65、步进电机B驱动器66,进而使两个步进电机2转动，通过丝杆29、丝杆副28带动两个动力头19及丝攻33等配套装置往加工区推进。随着动力头19的推进，丝攻33开始对工件两端开始丝螺纹加工。螺纹加工工程中，步进电机A攻到位59和步进电机B攻到位62接触到调整螺母21时，控制器63发出信号使步进电机2反向转动，两个动力头19及丝攻33等配套装置往复位方向推进。当调整螺母21碰到步进电机A退到位57和步进电机B退到位60时，控制器63通过Y0-Y5控制步进电机A驱动器65、步进电机B驱动器66,使两个步进电机2停止转动，此时工件的两个孔螺纹加工完成。

装夹回退：控制器63通过Y11使上推板缸阀45得电，使上推板缸6实现伸出的动作。上推板缸6在上推板缸阀45的作用下带动包括下压缸8、支撑板9、支柱10等整体推出移动。控制器63通过Y10使中推板缸阀44失电，使中推板缸15实现缩回的动作。中推板17在中推板缸15的作用下带动包括上推板18、上推板缸6、下压缸8、支撑板9、支柱10等整体缩回移动，直到中推板缸限位螺母35与中推板缸15接触。控制器63通过Y12使下压缸阀46失电，下压缸8实现缩回的动作。下压缸8带动压料板37和压料模38缩回，工件从压料模38和工件槽25之间分离出来。一般情况下工件将留在工件槽25处。如果工件在下压缸8回退过程中卡在压料模38的模腔39时，当压料模38上升后，在落料杆23和弹簧24作用下，落料杆23靠近模腔39的一端将把工件从模腔39内顶出。此时，已加工工件的与槽底41呈一直线，回到初始状态位置。控制器63再次启动工件装夹程序，推料缸12将新工件顶入工件槽25，新工件将已加工的工件从工件槽25的另外一侧顶出，后续的动作实现再次循环。

距离调整：设备在安装和后续运行过程中，需要对关键位置进行微调，以保证钻孔和丝攻过程中刀具与工件待加工孔的同心，钻孔和丝攻过程中的加工限位。具体包括中推板缸限位螺母35用于调整中推板17的回退位置，上推板缸限位螺母36用于调整上推板缸6的回退位置。调整步进电机A退到位57、步进电机A钻到位58、步进电机A攻到位59、步进电机B退到位60、步进电机B钻到位61、步进电机B攻到位62等传感器对应的调整螺母21，确定动力头19及其附加的停止位置。推料缸12为可调行程气缸，通过调整推料缸杆13使推料块43刚好处于合适位置，再调整紧固螺母34锁定位置。

装置采用步进电机2和位置传感器实现位置控制，也可以用伺服电机替代步进电机2和位置传感器。本装置采用的是二线制位置传感器，也可以用三线制位置传感器替代。装置推料压料的各个气缸也可以用控制电机来替代。

装置的运行主要由触摸屏69和控制器63来实现控制，运行程序可以编在触摸屏69或控制器63中，触摸屏69同时实现信号的输入和参数及状态的显示。

装置也可以将控制程序编在控制器63中，去除触摸屏69，实现整套设备的控制。

装置不仅用于丝锥扳手的两段钻孔和攻丝，可以通过料仓的改造实现和控制调整，实现任何长条类零件的两头钻孔或两头钻孔和攻丝。

Claims (6)

1.一种用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床，由机械部分、气动部分和电气控制部分构成，其特征在于：所述机械部分主要由底座（1）、动力部分、下推板（16）、中推板（17）、上推板（18）、压料部分和送料部分组成；

动力部分由动力头（19）组成，动力头（19）底部与底座（1）配合，辅以推力能够在底座（1）上滑动，动力头（19）上端安装动力电机（5），动力头（19）和动力电机（5）远离加工端分别安装动力头带轮（3）和动力电机带轮（4），两者通过皮带（20）实现动力的传输，动力头带轮（3）接受到的动力经过动力头（19）从钻头夹头（30）和丝攻夹头（32）中输出，分别带动钻头（31）和丝攻（33），动力头（19）两段安装三个调整螺母（21），调整螺母（21）可以根据要求调整与动力头（19）的距离，三个调整螺母（21）根据运行状态分别与固定于底座（1）的位置传感器匹配；动力头（19）一侧平行安装步进电机（2），步进电机（2）的传动轴线上安装两个丝杠支撑（27），步进电机（2）和丝杠支撑（27）均固定安装于底座（1）上，两个丝杠支撑（27）配合安装丝杆（29），丝杆（29）通过联轴器（26）与步进电机（2）实现连接；两个丝杠支撑（27）中间配合安装丝杆副（28），丝杆副（28）浮动于底座（1）上，并与动力头（19）固定。

2.如权利要求1所述的用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床，其特征在于：所述下推板（16）固定安装于底座（1）上，两者呈现垂直状态；下推板（16）上部依次安装中推板（17）和上推板（18），三者之间通过燕尾槽实现相对运动；下推板（16）一端安装中推板缸（15），中推板缸（15）的连杆端部与中推板（17）上的中推板支撑（14）连接，中推板（17）靠近中推板缸（15）侧安装中推板缸限位螺母（35），中推板（17）远离中推板缸（15）一侧安装上推板缸（6），上推板缸（6）的连杆端部与上推板（18）上的上推板支撑（7）连接，上推板（18）靠近上推板缸（6）侧安装上推板缸限位螺母（36）。

3.如权利要求2所述的用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床，其特征在于：所述上推板（18）上加工出与工件匹配的工件槽（25），上推板（18）上固定安装两个支柱（10），支柱（10）上端固定安装支撑板（9），支撑板（9）上安装下压缸（8），下压缸（8）的连杆与压料板（37）固定连接，压料板（37）内部加工两个孔与支柱（10）实现匹配；压料板（37）下部固定安装压料模（38），压料模（38）内部挖出工件形状匹配的模腔（39）；压料板（37）和压料模（38）之间对称安装两个落料杆（23），落料杆（23）上下均有螺母能够在压料板（37）和压料模（38）之间上下灵活运动；落料杆（23）伸出压料板（37）处安装弹簧（24）。

4.如权利要求3所述的用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床，其特征在于：所述送料部分安装于中推板缸（15）侧的底座（1）上，包括装料槽外侧板（11）和装料槽内侧板（40），装料槽外侧板（11）和装料槽内侧板（40）之间形成料仓（42），料仓（42）底部设置与工件厚度一致的槽底（41）。

5.如权利要求4所述的用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床，其特征在于：所述装料槽外侧板（11）和装料槽内侧板（40）的连接部位远离加工区侧安装推料缸（12）；推料缸（12）靠近加工区的连杆部分安装推料块（43），推料块（43）的尺寸与槽底（41）尺寸匹配，将处于槽底（41）的工件推到上推板（18）的工件槽（25）中。

6.如权利要求5所述的用于丝锥扳手攻丝工序的加工机床，其特征在于：所述气动部分包括依次连接的气源（48）、三联件（49）和气源开关（50），气源开关（50）输出的气体经过中推板缸阀（44）与中推板缸（15）连接，经过上推板缸阀（45）与上推板缸（6）连接，经过下压缸阀（46）与下压缸（8）连接，经过推料缸阀（47）与推料缸（12）连接，所述中推板缸阀（44）、上推板缸阀（45）、下压缸阀（46）、推料缸阀（47）为两位五通24V线圈控制的电磁阀。