CN108655494A - 一种涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，包括上下料单元、拉削加工单元、换刀单元以及与以上各单元进行信号连通的控制系统。涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的上下料单元、拉削加工单元以及换刀单元能够在控制系统的控制下，按预设定程序自动运行，其不仅大大提高了工作效率，降低了劳动强度，而且避免了现有技术中采用人工操作时引入人为误差，提高了加工精度，降低了涡轮盘的次品率及废品率。

Description

一种涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线

技术领域

本发明涉及一种自动化生产线，尤其涉及一种涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线。

背景技术

涡轮盘是航空发动机的重要零件，其与安装在上面的涡轮叶片构成涡轮转子，是涡轮发动机将热能转化为机械能的做功部件。涡轮盘主要由盘体和分布在盘轮缘一周的多个枞树形榫槽组成，涡轮盘的榫槽是由装配在拉床的滑枕上的拉刀进行拉销形成的。

目前对于涡轮盘榫槽拉削加工，不同规格的涡轮盘，需用到一组不同规格的若干拉刀进行拉削，因此需要进行多次换刀。国内生产线对涡轮盘榫槽拉削主要靠工人装卸拉刀，这对工人的安装经验需要很高要求，由于涡轮盘主要应用在航空航天领域，对精度要求极为苛刻，人工换刀不可避免的会引入人为误差，直接影响加工精度，另一方面，拉刀重量也较重，工人从拉床上搬运拉刀要付出较大体力，换刀效率较低，并且存在一定的危险。

另外对于涡轮盘工件的拉削，一般是通过涡轮盘夹具组件将其夹紧锁定后，然后将该夹具组件固定到拉床的拉削工作台，装配有拉刀刀具的滑枕往复移动对此涡轮盘工件进行拉削操作。而现有的生产线中，对于将待加工的涡轮盘毛坯件夹紧在夹紧组件中以及将夹具组件松动后把加工完成后涡轮盘成品件从中取出的上、下料操作均采用人工操作方式完成；此外，对于将夹紧有涡轮盘毛坯件的夹具组件装配到拉床的拉销工作台以及将拉削完成后的夹具组件卸下的装、卸操作也基本上采用人工装卸的方式完成；在涡轮盘的拉削过程中，一般需要对涡轮盘依次进行粗拉削、半精拉削以及精拉削的工序操作，因此需要更换不同规格的刀具，在现有技术中也是采用人工方式进行更换刀具。这种采用人工的方式进行涡轮盘工件的上下料操作、夹具组件的装、卸操作以及换刀操作，不仅劳动强度大，而且各个工序之间相互独立，因此工作效率低，不利于连续化进行；另外，采用人工操作的方式，常带有人为误差，影响了加工精度，容易导致涡轮盘的次品、废品增加。

故，现有的涡轮盘榫槽拉削的生产线需要进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种自动实现对涡轮盘工件进行机械加工的涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线。

本发明解决技术上述技术问题所采用的技术方案为：一种涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线包括上下料单元、拉削加工单元、换刀单元以及与以上各单元进行信号连通的控制系统；所述上下料单元包括用于放置涡轮盘的工件托架、用于夹持涡轮盘的夹具组件、用于放置夹具组件的中转台以及设于所述工件托架与所述中转台之间的第一机械手，所述第一机械手具有从工件托架上抓取待加工的涡轮盘并将该涡轮盘放置在所述夹具组件上的第一动作状态，以及将加工好的涡轮盘从夹具组件上取下并放回工件托架的第二动作状态；所述拉削加工单元包括拉床床身、能滑动地设于拉床床身一侧的滑枕、可拆卸地固定在所述滑枕上的拉刀组件、以及用于固定夹持有涡轮盘的夹具组件的拉削工作台，其中，固定在所述滑枕上的拉刀组件能够随滑枕往复移动，以便拉刀组件对涡轮盘进行拉削操作；所述上下料单元还包括设于所述中转台与所述拉削工作台之间的第二机械手，所述第二机械手具有从所述中转台上抓取夹持有待加工的涡轮盘的夹具组件并将夹具组件装配到所述拉削工作台上的第三动作状态，以及将夹持有加工完成后的涡轮盘的夹具组件从所述拉削工作台卸下并放回中转台的第四动作状态；所述换刀单元包括用于放置待更换的拉刀组件的刀架台以及换刀机械手，所述换刀机械手能够移动于所述刀架台与所述滑枕之间，并具有从滑枕上抓取拉刀组件然后放置在刀架台上的第五动作状态，以及从刀架台上抓取拉刀组件然后放置在滑枕上的第六动作状态；所述控制系统能够控制上下料单元、拉削加工单元以及换刀单元按预设定程序动作。

作为改进，所述拉削工作台具有第一零点定位器，所述夹具组件上具有与所述第一零点定位器相匹配的第一零点定位接头，第一零点定位器与第一零点定位接头的相互配合使得夹紧有待加工涡轮盘工件的夹具组件定位并锁定在所述拉削工作台上；所述拉削工作台具有第二零点定位器，所述拉刀组件上具有与所述第二零点定位器相匹配的第二零点定位接头，第二零点定位器与第二零点定位接头的相互配合使得所述拉刀组件定位并锁定在所述拉削工作台上。采用零点定位的方式进行夹具组件的装配以及拉刀组件的安装，定位精确、动作迅速，提高了工作效率。

作为改进，还包括刀具储运单元，所述刀具储运单元包括设于所述刀架台一侧的传送机构，所述换刀机械手能够移动于所述刀架台与所述传送机构两者之间，并具有从刀架台上抓取拉刀组件然后放置在传送机构上的第七动作状态，以及从传送机构上抓取拉刀组件然后放置在刀架台上的第八动作状态；所述传送机构包括置刀架以及能够驱动该置刀架相对于所述刀架台上下移动的第一驱动装置，其中待更换的拉刀组件能够放置在所述置刀架上并随置刀架向上或向下移动。设置该传送机构能够将放置其上的待安装的拉刀组件送至高处或将待换下的拉刀组件送至低处，在换刀机械手与传送机构的配合作用下能够快速完成拉刀组件的储运操作，操作方便快捷、且省力高效，可以替代现有技术中人工对拉刀组件的储运的操作方式。

作为改进，所述刀具储运单元还包括刀具储存架，所述刀具储存架包括固定座、设于所述固定座上并能够在水平方向上相对往复移动的上刀座和下刀座、驱动上刀座和下刀座相对移动的电机和传动机构；所述上刀座用于存放欲放置到所述传送机构上的拉刀组件，所述下刀座用于存放的从传送机构上卸下的拉刀组件。这种刀具储存架的上刀座和下刀座可以相对移动以交换位置，在刀具储存架的一侧就可以方便地进行放置或者拿取拉刀组件，提高了工作效率。

作为改进，所述刀具储存架与所述传送机构之间还设有第三机械手，所述第三机械手具有从所述传送机构上抓取拉刀组件然后放置到所述下刀架上的第九动作状态；及所述第三机械手具有从上刀架上抓取拉刀组件然后放置到所述传送机构上的第十动作状态。在所述刀具储存架与所述传送机构之间设置第三机械手，使得拉刀组件在两者之间的储运进一步实现自动化，提高了工作效率。

作为改进，还包括换模单元，所述换模单元包括夹具储存库，所述夹具储存库具有若干用于存放不同规格的夹具组件的储藏框，每个储藏框中均设有与所述控制系统相连通的识别传感器；在所述控制系统的控制下，所述第二机械手具有从所述夹具储存库中抓取预设定的夹具组件并将该夹具组件放置于所述中转台的第十一动作状态，以及具有将中转台上的夹具组件放回原储藏框的第十二动作状态。这种结构设置，可以方便地实现适用于多种规格的涡轮盘的夹具组件的换模操作，省去了生产中人工换模的操作步骤，提高了生产效率，进一步节省了人工成本。

作为改进，所述夹具组件包括用于放置涡轮盘的基座和设于所述基座上的压盖，以及用于锁紧两者的锁紧机构，所述锁紧机构由所述控制系统控制并使得基座与压盖之间具有松动状态及锁紧状态；所述第二机械手还具有移动所述压盖脱离所述基座的第十三动作状态以及具有将脱离后的压盖放置在所述基座上的第十四动作状态。

作为改进，所述锁紧机构包括固定在所述基座上的锁紧油缸以及由该锁紧油缸驱动而能够上下伸缩并能轴向转动的锁紧拉杆；所述锁紧拉杆的顶部具有能够随所述锁紧拉杆轴向转动的锁紧部，所述压盖上具有供所述锁紧部穿过的配合孔；在锁紧油缸的驱动下所述锁紧部能够穿过所述配合孔并转动一定角度后具有压紧所述压盖的锁紧状态；在锁紧油缸的驱动下所述锁紧部能够松开所述压盖并转动一定角度后退出所述配合孔使得所述压盖具有能够脱离所述基座的松动状态。

作为改进，所述中转台上设有用于放置所述夹具组件的定位盘，所述定位盘上设有供外部液压油进出所述锁紧油缸的进、出油通道，所述进、出油通道连通有电磁换向阀；所述电磁换向阀具有连通所述锁紧油缸以驱动锁紧拉杆的锁紧部松开所述压盖并转动一定角度后退出所述配合孔的第一工位状态；及所述电磁换向阀具有关闭与所述锁紧油缸连通的第二工位状态；及所述电磁换向阀具有连通所述锁紧油缸以驱动锁紧拉杆的锁紧部穿过所述配合孔并转动一定角度后压紧所述压盖的第三工位状态；所述定位盘上还设有能够识别夹具组件放置状态的第一传感器，所述基座上设有能够识别涡轮盘放置状态及该基座压力状态的第二传感器；所述第一传感器、第二传感器以及电磁换向阀均与所述控制系统进行信号连通。这种结构设置，使得夹具组件的松动操作及锁紧操作更加灵敏、精度更高，更加便于控制系统进行控制。

进一步改进，所述上下料单元还包括带动工件托架沿预设定路径移动的AGV小车，所述AGV小车能够带动放置有待加工的涡轮盘毛坯件的工件托架驶向上下料位置，以及能够带动放置有加工完成涡轮盘成品件的工件托架驶离上下料位置。这种结构设置，可以自动地将涡轮盘毛坯件运送到上下料位置处，以及将加工完成后的涡轮盘的成品件运输到设定位置，进一步提高了自动化程度，降低了人工成本。

与现有技术相比，本发明的优点：本发明的涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的上下料单元、拉削加工单元以及换刀单元能够在控制系统的控制下，按预设定程序自动运行，不仅大大提高了工作效率，降低了劳动强度，而且避免了现有技术中采用人工操作时引入人为误差，提高了加工精度，降低了涡轮盘的次品率及废品率。

附图说明

图1为本发明实施例中待加工的涡轮盘结构示意图(无榫槽)；

图2为本发明实施例中加工完成后的涡轮盘结构示意图(具有榫槽)；

图3为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的立体结构示意图；

图4为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的上下料单元的立体结构示意图；

图5为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的上下料单元的立体结构示意图；

图6为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的夹具组件的立体结构示意图；

图7为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的夹具组件的俯视图；

图8为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的夹具组件的剖视图，其中锁紧油缸未剖；

图9为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的拉削工作台的立体结构示意图；

图10为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的AGV小车带动工件托架运动的立体结构示意图；

图11为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的换刀单元及拉削单元的立体结构示意图；

图12为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的刀架台的立体结构示意图；

图13为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的拉刀组件与滑枕配合的立体结构示意图；

图14为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的拉刀组件的背面立体结构示意图；

图15为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的滑枕的立体结构示意图；

图16为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的换刀机械手与拉刀组件配合的立体结构示意图；

图17为图16的A处的放大图；

图18为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的换刀机械手与拉刀组件配合的立体结构示意图，其中配合状态为换刀机械手夹紧拉刀组件转动90°后的状态；

图19为图18的A处的放大图；

图20为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的储运单元的立体结构示意图；

图21为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的储运单元的传送机构的立体结构示意图；

图22为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的储运单元的传送机构的立体结构示意图；

图23为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的刀具储存架的立体结构示意图；

图24为本发明实施例中涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线的刀具储存架的传动机构的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图3～图5所示，涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，包括上下料单元、拉削加工单元、换刀单元以及与以上各单元进行信号连通的控制系统，控制系统能够控制上下料单元、拉削加工单元以及换刀单元按预设定程序动作。具体的，在本实施例中，拉削加工单元包括拉床床身400、拉刀组件30、滑枕40以及拉削工作台50，其中，滑枕40 滑动地设于拉床床身400的一侧，拉刀组件30可拆卸地固定在滑枕40上，拉削工作台 50可以固定在C型槽座51上并靠近滑枕40，拉削工作台50用来固定夹持有涡轮盘100 的夹具组件10，其中，固定在滑枕40上的拉刀组件30能够随滑枕40往复移动，以对涡轮盘100进行榫槽拉削，具体地，参见图1示出的是进行榫槽加工之前的涡轮盘100 毛坯件，参见图2示出的是进行榫槽加工完成后的涡轮盘100成品件，即涡轮盘100的盘体的轮缘一周拉削形成有多个枞树形榫槽101。

继续参见图4～图5，上下料单元，包括工件托架200、中转台20、夹具组件10、第一机械手300以及第二机械手500，工件托架200用于放置待加工的涡轮盘100毛坯件以及加工完成涡轮盘100成品件，夹具组件10用于夹持涡轮盘100工件以便进行拉削加工，中转台20可以用来放置该夹具组件10，工件托架200与中转台20之间设有第一机械手300，中转台20与拉削工作台50之间设有第二机械手500，其中，第一机械手300具有从工件托架200上抓取待加工的涡轮盘100并将该涡轮盘100放置在夹具组件10上的第一动作状态，还具有将加工好的涡轮盘100从夹具组件10上取下并放回工件托架200的第二动作状态。一并参见图6～图8，夹具组件10包括用于放置涡轮盘100 的基座11和设于基座11上的压盖12，以及用于锁紧两者的锁紧机构13，当夹具组件 10放置在中转台20上时，可以通过控制系统控制使得基座11与压盖12之间具有松动状态及锁紧状态，具体的，在松动状态时，第二机械手500具有移动压盖12脱离基座 11的第十三动作状态以及具有将脱离后的压盖12放置在基座11上的第十四动作状态，相应的，第一机械手300能够从工件托架200上抓取待加工的涡轮盘100并将该涡轮盘 100放置在基座11上，还能够将加工好的涡轮盘100从基座11上取下并放回在工件托架200上，对于本技术领域人员来说，可以想到的是，第一机械手300以及第二机械手500本身均具有弯曲、伸展以及旋转等常规的功能，并具有一系列用途的传感器，以便于在控制系统的控制下完成上述动作状态。

此外，上下料单元的第二机械手500还具有从中转台20上抓取夹持有待加工的涡轮盘100的夹具组件10并将夹具组件10装配到拉削工作台50上的第三动作状态，以及将夹持有拉削完成后的涡轮盘100的夹具组件10从拉削工作台50卸下并放回中转台 20的第四动作状态，具体的，夹持有涡轮盘100工件的夹具组件10通过零点定位系统装配到拉削工作台50上，参见图9，拉削工作台50具有第一零点定位器1a，夹具组件 10上具有与第一零点定位器1a相匹配的第一零点定位接头1b，可以想到的是，该工作台上还具有分度盘52、角度盘53、滑座54等常规部件，以便固定在滑枕40上的拉刀组件30对涡轮盘100的周侧进行榫槽拉削。该零点定位系统的第一零点定位器1a与第一零点定位接头1b的相互配合可以将第二机械手500传递到工作台的夹具组件10精准、快速地定位并锁定在拉削工作台50上，提高了工作效率。

继续参见图8，夹具组件10的锁紧机构13包括固定在基座11上的锁紧油缸131 以及由该锁紧油缸131驱动而能够上下伸缩并能轴向转动的锁紧拉杆132，锁紧拉杆132 的顶部具有能够随锁紧拉杆132轴向转动的锁紧部133，相应的，压盖12上具有供锁紧部133穿过的配合孔121，具体的，锁紧部133可以为T型，配合孔121为与该T型部相适配的腰型孔，T型部穿过腰型孔转动一定角度后能够限制在该腰型孔的周侧。在本实施例中，锁紧油缸131为现有技术中具有伸缩及旋转功能的旋转油缸，旋转油缸的驱动方式及原理为公知常识，在此不作赘述。具体地，在本实施例中，在锁紧油缸131的驱动下，锁紧部133能够穿过配合孔121并转动一定角度后具有压紧压盖12的锁紧状态；以及在锁紧油缸131的驱动下，锁紧部133能够松开压盖12并转动一定角度后退出配合孔121使得压盖12具有能够脱离基座11的松动状态。此外，一并参见图5，在本实施例中，中转台20上设有用于放置夹具组件10的定位盘21，定位盘21上设有供外部液压油进出锁紧油缸131的进、出油通道，该进、出油通道上连通有电磁换向阀211，可以想到的是，锁紧油缸131上具有能够与该进、出油通道密封配合的进、出口(图中未示出)，具体的，锁紧油缸131可以为具有两个内腔的双作用液压油缸，其进口或者出口分别连通这两个内腔，其中，电磁换向阀211可以为三位四通的换向阀，更具体地，电磁换向阀211具有连通该锁紧油缸131以驱动锁紧拉杆132的锁紧部133松开压盖12并转动一定角度后退出配合孔121的第一工位状态，电磁换向阀211还具有关闭与锁紧油缸131连通的第二工位状态，电磁换向阀211还具有连通锁紧油缸131以驱动锁紧拉杆132的锁紧部133穿过配合孔121并转动一定角度后压紧压盖1212的第三工位状态。在本实施中，定位盘21上还设有能够识别夹具组件10放置状态的第一传感器，基座11 上设有能够识别涡轮盘100放置状态及该基座11压力状态的第二传感器，第一传感器、第二传感器以及电磁换向阀81均与控制系统进行信号连通。其中，第二传感器能够识别涡轮盘100放置状态，可以理解为第二传感器可以识别夹具组件10的基座11上是否放置有涡轮盘100，此外，当夹具组件10的压盖12处于松动状态、锁紧状态以及脱离基座11时，基座11上受力也不同，因此会具有不同的压力状态，第二传感器可以对此进行识别，并将该信号反馈给控制系统，进而通过控制系统控制电磁换向阀81处于不同的工位状态，以实现锁紧机构13处于松动状态或者处于锁紧状态。当然，可以想到的是，第一传感器、第二传感器也可以根据不同的传感器类型，设于不同的位置或者部件上，以实现对涡轮盘100放置状态及该基座11压力状态的识别。

参见图4，在实际加工过程中，涡轮盘100具有不同的规格，因此需要不同规格的夹具模具，涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线还包括换模单元，该换模单元包括夹具储存库700，夹具储存库700具有若干用于存放不同规格的夹具组件10的储藏框701，每个储藏框701中均设有与控制系统相连通的识别传感器(图中未示出)；在控制系统的控制下，第二机械手500具有从夹具储存库700中抓取预设定的夹具组件10并将该夹具组件10放置于中转台20的第十一动作状态，以及具有将中转台20上的夹具组件10放回原储藏框701的第十二动作状态。加工不同的涡轮盘100工件，需要更换夹具组件10 时，第二机械手500能够抓取放置在中转台20上的夹具组件10，将其放置到原储藏框 701中，然后按照预设定程序再从夹具储存库700的其他储藏框701中抓取配套的夹具组件10，然后放置到中转台20上，完成换模操作。这种结构设置，可以方便地把自动换模操作集成到总的自动化生产线中，省去了生产中人工换模的操作，节省了人工成本，进一步提高了自动化程度。

此外，为了省去对涡轮盘100毛坯件以及加工完成的涡轮盘100成品件进行人工输送的步骤，参见图10，上下料单元还包括能够带动工件托架200沿预设定路径移动的 AGV小车800，AGV小车800能够带动放置有待加工的涡轮盘100毛坯件的工件托架 200驶向上下料位置，以及能够带动放置有加工完成涡轮盘100成品件的工件托架200 驶离上下料位置。这种结构设置，可以自动地将涡轮盘100毛坯件运送到上下料位置处，以及将加工完成后的涡轮盘100的成品件运输到设定位置，进一步提高了自动化程度，降低了人工成本。

参见图11，换刀单元，包括用于放置待更换的拉刀组件30的刀架台60和换刀机械手70，刀架台60设于拉床床身400的另一侧，换刀机械手70能够移动于刀架台60 与滑枕40之间，并具有从滑枕40上抓取拉刀组件30然后放置在刀架台60上的第五动作状态，以及从刀架台60上抓取拉刀组件30然后放置在滑枕40上的第六动作状态，在本实施例中，换刀机械手70设置在桁架42上，具体地，桁架42包括两个相对设置的支撑架422以及连接在两支撑架422之间的桁架杆421，具体的，每个支撑架422上均具有水平设置的滑轨423，桁架杆421滑动地设于该滑轨423上，桁架42上设有第二驱动装置(图中未示出)，第二驱动装置能够驱动桁架杆421沿滑轨423往复移动；换刀机械手70连接在桁架杆421上，桁架杆421上具有第三驱动装置(图中未示出)，第三驱动装置能够驱动换刀机械手70相对桁架杆421上下移动，以便抓取或者放置拉刀组件30，其中，第二驱动装置以及第三驱动装置均可以采用现有技术中的电动驱动、液压驱动或者气动驱动等常规的驱动方式。这种结构设置，方便地实现换刀机械手70在水平方向以及上下方向上的迅速平稳的移动，进而使得换刀机械手70对拉刀组件30的精确抓取或者放置。此外，拉刀组件30也可以通过零点定位系统装配到滑枕40上，具体地，滑枕40上具有第二零点定位器2a，拉刀组件30上具有与第二零点定位器2a相匹配的第二零点定位接头2b，第二零点定位器2a与第二零点定位接头2b的相互配合使得拉刀组件30定位并锁定在滑枕40上。上述第二驱动装置以及第三驱动装置均与控制系统进行信号连通，控制系统能够控制换刀机械手70、上述零点定位系统、第二驱动装置、第三驱动装置按预设定程序进行动作。这种换刀装置的自动化程度高，实现了刀具拆卸、刀具装配的自动一体化，提高了工作效率，省去了人工操作。

参见图12～13，在本实施例中，拉刀组件30包括拉刀刀具31以及用于固定该拉刀刀具31的刀盒32，具体地，刀盒32具有长条形的固定槽321，拉刀刀具31嵌设在该固定槽321中，在本实施例中，拉刀组件30还包括卡设在固定槽321内的压块33，该压块33能够抵触在拉刀刀具31的侧壁与刀盒32固定槽321的内壁之间，使得拉刀刀具31能够紧固在刀盒32上。参见图14～图15，其中，刀盒32能够贴合放置在滑枕40 上，具体地，第二零点定位接头2b具有多个，间隔设置在刀盒32的底面上，相应的，第二零点定位器2a具有多个，间隔设置在滑枕40与刀盒32的底面贴合接触的固定面 43上，再具体地，滑枕40的固定面43上具有容置刀盒32的限位槽431，第二零点定位器2a设于该限位槽431内。设置多个第二零点定位接头2b以及第二零点定位器2a 可以使得拉刀组件30固定在滑枕40上后，更加稳固，不会发生偏移，此外，刀盒32 的底面与滑枕40的固定面43贴合接触的结构设置可以使得拉刀组件30固定在滑枕40 上后受力更加稳定，不容易发生晃动。

继续参见图13，为了使拉刀组件30能够固定放置在刀架台60上，避免发生移动或晃动，进而使得换刀机械手70更加精确地抓取拉刀组件30，刀架台60的台面上间隔设置有的多个定位槽口61，拉刀组件30放置在定位槽口61内。

参见图11以及图13，在换刀单元中，为了方便对涡轮盘100工件进行拉削操作，滑枕40上用于固定刀盒32的固定面43水平朝向拉削工作台50，具体的可以理解为，这种结构设置的滑枕40上朝向拉削工作台50的固定面43与刀架台60的台面并不一致，两个平面存在有一定的角度，在本实施例中，滑枕40上朝向拉削工作台50的固定面43 与刀架台60的台面相互垂直，所以这就需要换刀机械手70抓取拉刀组件30后翻转90°后，才能将其装配到滑枕40的固定面43上。参见图16～图19，为了解决这一技术问题，在本实施例中，换刀机械手70包括连接臂71、铰接在连接臂71一端的用于夹紧拉刀组件30的夹紧件72以及驱动夹紧件72作角度转动的转动机构73，具体地，连接臂71 的一端上下滑动地连接在桁架42上，另一端通过转动销轴75以及转动机构73连接夹紧件72，转动机构73驱动夹紧有拉刀组件30的夹紧件72作角度转动后能够使得刀盒 32的底面与滑枕40的固定面43相一致，以将拉刀组件30装配到滑枕40上。

继续参见图16～图19，转动机构73包括固定在连接臂71上的第一油缸931以及由第一油缸931驱动的能够往复伸缩的第一推杆732，第一推杆732的顶端支撑并连接夹紧件72，具体地，连接臂71的端部上设有一基部74，第一油缸931的底部铰接固定在该基部74上，再具体地，换刀机械手70的夹紧件72具有固定端921和自由端722，固定端921用于与连接臂71的端部铰接固定，自由端722与第一推杆732的顶端铰接固定，其中，第一推杆732能够通过驱动该自由端722相对于固定端921发生角度转动，转动角度为90°更具体地，换刀机械手70在进行装配拉刀组件30时，可以通过第一油缸931推动夹紧有拉刀组件30的夹紧件72转动90°后安装到滑枕40上，在进行拆卸拉刀组件30时，可以通过第一油缸931拉动夹紧有拉刀组件30的夹紧件72转回至初始位置，以将拉刀组件30放置于刀架台60的台面上。如图16～图17示出的是换刀机械手70抓取拉刀组件30后未发生转动的状态，如图18～图19示出的是换刀机械手70抓取拉刀组件30后转动90°后的状态。为了增加换刀机械手70的夹紧件72在转动过程中的稳定性以及使得夹紧件72在转动后能够准确地定位在初始状态位置或者转动90°后的位置，转动机构73还包括支撑部733，该支撑部733的一端铰接在夹紧件72的自由端722，支撑部733的另一端滑动连接在连接臂71的端部，该连接臂71的端部位置设有供支撑部733滑动的限位槽孔76，其中，限位槽孔76的长度大小以及布置方向与第一油缸931的伸缩行程相适配，以使得换刀机械手70的夹紧件72在转动后能够准确地定位在0°或者90°的位置。这种转动机构73结构简单，生产成本较低，当然，转动机构73也可以采用气动驱动或其他常规的驱动方式，以实现换刀机械手70的夹紧件 72翻转。此外，为了使得换刀机械手70对拉刀组件30的抓取更加牢固，拉刀组件30 的刀盒32上具有装卸孔322，相应地，换刀机械手70的夹紧件72上具有嵌入该装卸孔 322的夹爪723，其中，夹爪723与刀盒32之间可以通过设置常规的零点定位系统将换刀机械手70的夹爪723精确地嵌入刀盒32的装卸孔322中，或者采用其他常规的锁紧装置来实现抓取操作。

参见图11，为了防止工件在拉削过程中产生的金属屑飞溅，拉床床身400上还设有围设在滑枕40周侧并沿滑枕40的长度方向延伸的防护罩41，防护罩41的下侧可轴向转动地连接到拉床床身400上，其中，防护罩41在转动过程中具有在上方露出滑枕 40的打开状态和盖住滑枕40的闭合状态，在本实施例中，防护罩41为两个，分别覆盖在滑枕40的移动方向上的两端。具体地，在本实施例中，还包括驱动防护罩41转动的驱动机构(图中未示出)以及与该驱动机构进行信号连通的接近开关(图中未示出)及控制器(图中未示出)，其中，驱动机构可以采用现有技术中的电动驱动、液压驱动或者气动驱动等常规的驱动方式，只要能够驱动防护罩41进行转动即可。再具体地，接近开关能够识别换刀机械手70靠近滑枕40的动作状态，并通过控制器控制驱动机构打开防护罩41；接近开关能够识别换刀机械手70远离滑枕40的动作状态，并通过控制器控制驱动机构闭合防护罩41。

此外，在换刀单元操作完成后，为了将换下后放置在刀架台60上的拉刀组件30 运送到预定位置进行储存，以及将新的拉刀组件30运送到刀架台60上，参见图20～图 22，涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线还包括刀具储运单元，刀具储运单元包括设于刀架台60一侧的传送机构80，换刀机械手70能够移动于刀架台60与传送机构80两者之间，并具有从刀架台60上抓取拉刀组件30然后放置在传送机构80上的第七动作状态，以及从传送机构80上抓取拉刀组件30然后放置在刀架台60上的第八动作状态。传送机构80包括置刀架81以及能够驱动该置刀架81相对于刀架台60上下移动的第一驱动装置82，其中待更换的拉刀组件30能够放置在置刀架81上并随置刀架81向上或向下移动。设置该传送机构80能够将放置其上的待安装的拉刀组件30送至高处或将待换下的拉刀组件30送至低处，在换刀机械手70与传送机构80的配合作用下能够快速完成拉刀组件30的储运操作。

参见图21～图22，置刀架81在进行上下移动的过程中具有分别停留在高、低两个位置的第一状态和第二状态，其中当置刀架81处于第一状态时，该置刀架81的高度位置与刀架台60的高度位置相当，以便换刀机械手70进行精确地放置或者抓取待更换的拉刀组件30，具体地，置刀架81的顶部与刀架台60的台面可以处于同一高度；当置刀架81处于第二状态时，该置刀架81的高度位置低于刀架台60的高度位置，具体地，置刀架81与地面之间的高度为0.5～1m，这个高度范围方便了人工对拉刀组件30进行搬运，避免了直接从高处进行人工搬运拉刀组件30的危险。

参见图22，在本实施例中，刀架台60一侧还设有立柱83，在本实施例中，立柱 83为两个，分别设置在刀架台60的两端，具体地，为了增加立柱83的稳固强度，两个立柱83的顶端之间固定有连接板86，该连接板86可以固定连接在刀架台60的一侧边上。立柱83还设有水平设置的固定架84，该固定架84用于连接置刀架81，具体地，置刀架81包括置刀架本体811以及连接部812，其中，在本实施例中，连接部812有两个，分别位于置刀架本体811两端，在本实施例中，置刀架本体811的顶部用于放置拉刀组件30，连接部812的一端固定连接在置刀架本体811的底部，连接部812另一端铰接在固定架84的端部，具体地，连接部812与该置刀架本体811呈角度设置并形成一体件，在本实施例中，连接部812为连接在置刀架本体811两端的两个支脚，该支脚与置刀架本体811垂直设置，即该支脚的长度方向与置刀架本体811用于放置拉刀组件30 的顶面所在方向一致。

参见图21，为了实现置刀架81的转动，第一驱动装置82包括第二油缸821及第二推杆822，该第二油缸821能够驱动第二推杆822伸缩运动，第二推杆822顶端支撑连接在置刀架81的下方，在本实施例中，为了提高第二油缸821在运行过程中的稳定性，置刀架81的下方还设有用于连接第二油缸821的支撑座85，第二油缸821的底部铰接在该支撑座85上。在第二推杆822的驱动下，置刀架81能够绕固定架84向上转动至高位置处，并停留在第一状态，置刀架81还能够绕固定架84向下转动低位置处，并停留在第二状态。这种传送机构80，不仅结构简单、占地面积较小，而且能够准确地将置刀架81并定位在第一状态的高位置处及第二状态的低位置，具体的，可以通过调节支撑座85的高度并配合第二油缸821的第二推杆822的伸缩行程来实现。一并参见图22，为了进一步提高置刀架81定位在高、低两位置处的稳定性，置刀架81在向下转动时，立柱83的侧壁可以抵挡在置刀架81底部，进而使得置刀架81限位在低位置处，避免其发生移动或者晃动；此外，固定架84在与置刀架81的连接部812铰接的端部位置处还设有用以限制置刀架81转动角度的限位部841，相应地，连接部812的端部形成有该限位部相适配的配合部820，以实现置刀架81定位在高位置处的稳定性。

参见图23～图24，刀具储运单元还包括刀具储存架90，刀具储存架90包括固定座91、设于固定座91上并能够在水平方向上相对往复移动的上刀座92和下刀座93、驱动上刀座92和下刀座93相对移动的电机94和传动机构95；上刀座92用于存放欲放置到传送机构80上的拉刀组件30，下刀座93用于存放的从传送机构80上卸下的拉刀组件 30。这种刀具储存架90的上刀座92和下刀座93可以相对移动以交换位置，在刀具储存架90的一侧就可以方便地进行放置或者拿取拉刀组件30，提高了工作效率。具体地，上刀座92和下刀座93为上下设置的两层，电机94通过传动机构95驱动两者相对移动，电机94设置在基座71的一侧以提供动力，参见图24，电机94的输出轴上具有主动轮 941，传动机构95包括设于主动轮941的两侧并均与主动轮941相啮合的第一从动轮951 和第二从动轮952；上刀座92上固定有第一齿条921，第一从动轮951啮合第一齿条921，具体地，第一齿条921固定在上刀座92的底部，并且第一齿条921的啮齿朝向下方以与第一从动轮951的上侧啮合；下刀座93上固定有第二齿条931，第二从动轮952啮合第二齿条931，具体地，第二齿条931固定在下刀座93的底部，并且第一齿条921的啮齿朝向上方以与第二从动轮952的下侧啮合。当电机94的输出轴带动主动轮941转动时，主动轮941能够同时驱动第一从动轮951及第二从动轮952转动，第一从动轮951 能够带动第一齿条921在水平方向上移动进而使得上刀座92向一侧移动，以此同时，第二从动轮952也能够带动第二齿条931在水平方向上移动进而使得下刀座93向另一侧移动。可以想到的是，传动机构95可以为两个，分别设置在基座71的两侧，并由同一电机94驱动以实现上刀座92和下刀座93在移动过程中的平稳性。

继续参见图20，刀具储存架90与传送机构80之间还设有第三机械手600，第三机械手600具有从传送机构80上抓取拉刀组件30然后放置到下刀架上的第九动作状态；及第三机械手600具有从上刀架上抓取拉刀组件30然后放置到传送机构80上的第十动作状态。在刀具储存架90与传送机构80之间设置该第三机械手600，使得拉刀组件30 在两者之间的储运进一步实现自动化，提高了工作效率。

在本发明的实施例中，控制系统控制能够控制上下料单元、拉削加工单元以及换刀单元按预设定程序依次完成上料操作、拉削加工操作以及下料操作，以及在拉削加工操作时，控制系统还可以控制换刀单元自动完成换刀操作，比如，在涡轮盘的榫槽拉削过程中通常需要使用不同的刀具对其进行粗拉削、半精拉削、精拉削的操作，控制系统可以控制该换刀单元依次完成粗拉削刀具、半精拉削刀具、精拉削刀具的更换；此外，当对其他规格的涡轮盘进行拉削，需要更换不同的夹具模具时，控制系统可以通过控制换模单元自动完成夹具组件的更换，以及在拉削完成后需要将拉刀组件进行储运时，控制系统可以通过控制刀具储运单元自动完成拉刀的储运操作。这种涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，能够完全脱离人工完成对涡轮盘进行榫槽拉削加工，不仅大大提高了工作效率，降低了劳动强度，而且避免了现有技术中采用人工操作时引入人为误差，提高了加工精度，降低了涡轮盘的次品率及废品率。

Claims (10)

1.一种涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，其特征在于包括：上下料单元、拉削加工单元、换刀单元以及与以上各单元进行信号连通的控制系统；

所述上下料单元包括用于放置涡轮盘(100)的工件托架(200)、用于夹持涡轮盘(100)的夹具组件(10)、用于放置夹具组件(10)的中转台(20)以及设于所述工件托架(200)与所述中转台(20)之间的第一机械手(300)，所述第一机械手(300)具有从工件托架(200)上抓取待加工的涡轮盘(100)并将该涡轮盘(100)放置在所述夹具组件(10)上的第一动作状态，以及将加工好的涡轮盘(100)从夹具组件(10)上取下并放回工件托架(200)的第二动作状态；

所述拉削加工单元包括拉床床身(400)、能滑动地设于拉床床身(400)一侧的滑枕(40)、可拆卸地固定在所述滑枕(40)上的拉刀组件(30)、以及用于固定夹持有涡轮盘(100)的夹具组件(10)的拉削工作台(50)，其中，固定在所述滑枕(40)上的拉刀组件(30)能够随滑枕(40)往复移动，以便拉刀组件(30)对涡轮盘(100)进行拉削操作；

所述上下料单元还包括设于所述中转台(20)与所述拉削工作台(50)之间的第二机械手(500)，所述第二机械手(500)具有从所述中转台(20)上抓取夹持有待加工的涡轮盘(100)的夹具组件(10)并将夹具组件(10)装配到所述拉削工作台(50)上的第三动作状态，以及将夹持有加工完成后的涡轮盘(100)的夹具组件(10)从所述拉削工作台(50)卸下并放回中转台(20)的第四动作状态；

所述换刀单元包括用于放置待更换的拉刀组件(30)的刀架台(60)以及换刀机械手(70)，所述换刀机械手(70)能够移动于所述刀架台(60)与所述滑枕(40)之间，并具有从滑枕(40)上抓取拉刀组件(30)然后放置在刀架台(60)上的第五动作状态，以及从刀架台(60)上抓取拉刀组件(30)然后放置在滑枕(40)上的第六动作状态；

所述控制系统能够控制上下料单元、拉削加工单元以及换刀单元按预设定程序动作。

2.根据权利要求1所述的涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，其特征在于：所述拉削工作台(50)具有第一零点定位器1a，所述夹具组件(10)上具有与所述第一零点定位器1a相匹配的第一零点定位接头1b，第一零点定位器1a与第一零点定位接头1b的相互配合使得夹紧有待加工涡轮盘(100)的夹具组件(10)定位并锁定在所述拉削工作台(50)上；

所述滑枕(40)具有第二零点定位器2a，所述拉刀组件(30)上具有与所述第二零点定位器2a相匹配的第二零点定位接头2b，第二零点定位器2a与第二零点定位接头2b的相互配合使得所述拉刀组件(30)定位并锁定在所述滑枕(40)上。

3.根据权利要求2所述的涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，其特征在于：还包括刀具储运单元，所述刀具储运单元包括设于所述刀架台(60)一侧的传送机构(80)，所述换刀机械手(70)能够移动于所述刀架台(60)与所述传送机构(80)两者之间，并具有从刀架台(60)上抓取拉刀组件(30)然后放置在传送机构(80)上的第七动作状态，以及从传送机构(80)上抓取拉刀组件(30)然后放置在刀架台(60)上的第八动作状态；

所述传送机构(80)包括置刀架(81)以及能够驱动该置刀架(81)相对于所述刀架台(60)上下移动的第一驱动装置(82)，其中待更换的拉刀组件(30)能够放置在所述置刀架(81)上并随置刀架(81)向上或向下移动。

4.根据权利要求3所述的涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，其特征在于：所述刀具储运单元还包括刀具储存架(90)，所述刀具储存架(90)包括固定座(91)、设于所述固定座(91)上并能够在水平方向上相对往复移动的上刀座(92)和下刀座(93)、驱动上刀座(92)和下刀座(93)相对移动的电机(94)和传动机构(95)；

所述上刀座(92)用于存放欲放置到所述传送机构(80)上的拉刀组件(30)，所述下刀座(93)用于存放的从传送机构(80)上卸下的拉刀组件(30)。

5.根据权利要求4所述的涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，其特征在于：所述刀具储存架(90)与所述传送机构(80)之间还设有第三机械手(600)；

所述第三机械手(600)具有从所述传送机构(80)上抓取拉刀组件(30)然后放置到所述下刀座(93)上的第九动作状态；及

所述第三机械手(600)具有从上刀座(92)上抓取拉刀组件(30)然后放置到所述传送机构(80)上的第十动作状态。

6.根据权利要求1所述的涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，其特征在于：还包括换模单元，所述换模单元包括夹具储存库(700)，所述夹具储存库(700)具有若干用于存放不同规格的夹具组件(10)的储藏框(701)，每个储藏框(701)中均设有与所述控制系统相连通的识别传感器；

在所述控制系统的控制下，所述第一机械手(300)具有从所述夹具储存库(700)中抓取预设定的夹具组件(10)并将该夹具组件(10)放置于所述中转台(20)的第十一动作状态，以及具有将中转台(20)上的夹具组件(10)放回原储藏框(701)的第十二动作状态。

7.根据权利要求1～6任一项所述的涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，其特征在于：所述夹具组件(10)包括用于放置涡轮盘(100)的基座(11)和设于所述基座(11)上的压盖(12)，以及用于锁紧两者的锁紧机构(13)，所述锁紧机构(13)由所述控制系统控制并使得基座(11)与压盖(12)之间具有松动状态及锁紧状态；

所述第二机械手(500)还具有移动所述压盖(12)脱离所述基座(11)的第十三动作状态以及具有将脱离后的压盖(12)放置在所述基座(11)上的第十四动作状态。

8.根据权利要求7所述的涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，其特征在于：所述锁紧机构(13)包括固定在所述基座(11)上的锁紧油缸(131)以及由该锁紧油缸(131)驱动而能够上下伸缩并能轴向转动的锁紧拉杆(132)；

所述锁紧拉杆(132)的顶部具有能够随所述锁紧拉杆(132)轴向转动的锁紧部(133)，所述压盖(12)上具有供所述锁紧部(133)穿过的配合孔(121)；

在锁紧油缸(131)的驱动下所述锁紧部(133)能够穿过所述配合孔(121)并转动一定角度后具有压紧所述压盖(12)的锁紧状态；

在锁紧油缸(131)的驱动下所述锁紧部(133)能够松开所述压盖(12)并转动一定角度后退出所述配合孔(121)使得所述压盖(12)具有能够脱离所述基座(11)的松动状态。

9.根据权利要求8所述的涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，其特征在于：所述中转台(20)上设有用于放置所述夹具组件(10)的定位盘(21)，所述定位盘(21)上设有供外部液压油进出所述锁紧油缸(131)的进、出油通道，所述进、出油通道上设有电磁换向阀(211)；

所述电磁换向阀(211)具有连通所述锁紧油缸(131)以驱动锁紧拉杆(132)的锁紧部(133)松开所述压盖(12)并转动一定角度后退出所述配合孔(121)的第一工位状态；及

所述电磁换向阀(211)具有关闭与所述锁紧油缸(131)连通的第二工位状态；及

所述电磁换向阀(211)具有连通所述锁紧油缸(131)以驱动锁紧拉杆(132)的锁紧部(133)穿过所述配合孔(121)并转动一定角度后压紧所述压盖(12)的的第三工位状态；

所述定位盘(21)上还设有能够识别夹具组件(10)放置状态的第一传感器，所述基座(11)上设有能够识别涡轮盘(100)放置状态及该基座(11)压力状态的第二传感器；

所述第一传感器、第二传感器以及电磁换向阀(211)均与所述控制系统进行信号连通。

10.根据权利要求9所述的涡轮盘榫槽拉削的自动化生产线，其特征在于：所述上下料单元还包括带动工件托架(200)沿预设定路径移动的AGV小车(800)，所述AGV小车(800)能够带动放置有待加工的涡轮盘(100)毛坯件的工件托架(200)驶向上下料位置，以及能够带动放置有加工完成涡轮盘(100)成品件的工件托架(200)驶离上下料位置。