CN108838772A - 轴类工件端面磨床及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴类工件端面磨床，解决了轴类工件由于需要在加工位置处进行检测，只有待检测完之后砂轮才能进行加工，加上上料的时间，整个加工时间长，效率产量低下劳动强度大的问题，其技术方案是传输装置，所述传输装置上放置有工件，夹持装置，所述夹持装置包括将轨道末端的待加工工件夹持至加工位置的动作；夹紧装置，所述夹紧装置将加工位置工件的两端进行夹紧并带动以工件的轴心为圆心旋转；砂轮用于将加工位置上的工件的加工端面进行磨削；还包括，前置检测装置，所述前置检测装置用于对传输区域上的工件的加工端面进行定位，并将定位信息发送至磨头装置的控制器，所述控制器根据所述定位信息同步控制砂轮在加工位置上的进给。

Description

轴类工件端面磨床及其加工方法

技术领域

本发明涉及机床加工领域，更具体的说，涉及一种轴类工件端面磨床。

背景技术

磨床可以用于叶片转子或轴类等两平面磨削的高精度领域，在工业上被广泛的应用，轴类工件也是目前市场上的常用工件。例如转子和电机轴组成的工件，则需要对转子的端面进行磨削，以满足设计尺寸的需求，但是由于该类工件在自动化生产中需要上料到车床当中，在旋转状态下对加工端面进行磨削，故在车床的加工位置上需要对加工端面进行位置检测，以保证加工精度。

而这类轴类工件由于需要在加工位置处进行检测，只有待检测完之后砂轮才能进行加工，加上上料的时间，整个加工时间长，效率产量低下，劳动强度大。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提升检测加工时间的轴类工件端面磨床，提升加工速度，保证加工精度。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种轴类工件端面磨床，包括：传输装置，所述传输装置上放置有工件，并将工件沿着既定的轨道运输；夹持装置，所述夹持装置包括将轨道末端的待加工工件夹持至加工位置的动作；夹紧装置，所述夹紧装置将加工位置工件的两端进行夹紧并带动以工件的轴心为圆心旋转；磨头装置，所述磨头装置包括砂轮，所述砂轮用于将加工位置上的工件的加工端面进行磨削；还包括，前置检测装置，所述前置检测装置用于对传输区域上的工件的加工端面进行定位，并将定位信息发送至磨头装置的控制器，所述控制器根据所述定位信息同步控制砂轮在加工位置上的进给。

进一步的，所述前置检测装置包括测距装置，所述测距装置作用于待夹持工件的加工端面，并由此生成定位信息。

进一步的，所述测距装置设置在待夹持工件的加工端面所对置的一侧以正对所述加工端面。

进一步的，所述测距装置可以为以下任意一种：激光测距传感器、光电测距传感器或者机械伸缩测距仪。

进一步的，所述测距装置正对工件的圆周端面，所述测距传感器能沿着工件的轴向运动，并在测得距离变化端出生成定位信息。

进一步的，所述夹紧装置包括头架和尾架，所述头架和尾架限定出加工位置，所述头架上设置有夹紧工件的夹盘，在夹盘内以及尾架上均设置有顶住工件的顶针，所述夹盘带动工件做轴向旋转。

进一步的，所述传输装置包括传输架，在传输架上的两内侧均设置有顶端为齿条形并供工件两端架设的架设板，以及由驱动源驱动，用于将架设板上的工件顶起的推送板。

进一步的，所述推送板的两侧顶端亦设置为齿条形，并且所述推送板在架设板的内侧区域中上下运动。

进一步的，所述夹持装置包括由伺服送料杆驱动所驱动进行水平运动的夹持器，所述夹持器上包括第一夹爪，所述第一夹爪由竖直气缸驱动进行竖直方向上的运动，以及由夹持气缸驱动进行夹持运动。

进一步的，所述夹持器还包括第二夹爪，用于夹持完成加工的工件完成从加工位置下料的动作，所述第二夹爪由竖直气缸驱动进行竖直方向上的运动，以及由夹持气缸驱动进行夹持运动。

进一步的，还包括，校准检测装置，所述校准检测装置用于将位于加工位置的工件的加工端面生成校准信息，并将所述校准信息与所述定位信息进行比较，并将比较信息发送至磨头装置的控制器，所述控制器根据所述定位信息同步控制砂轮在加工位置上的进给。

相对于现有技术，本发明的轴类工件端面磨床具有以下优势：

1、通过在传输装置上即对工件进行加工端面的位置检测，将检测前置化，随后控制器将定位信息发送至磨头装置，磨头装置的砂轮即在工件还未到达加工位置的状态下即开始进给，使工件被夹持到加工位置的适合，砂轮即能以最快的速度开始磨削，减短了加工的时长，提升了加工效率；

2、全自动化操作，通过设置有传输装置，能将工件自动的传输到既定的位置，随后被夹持装置夹持到加工位置当中，在加工完之后，再次被夹持装置进行下料。

3、加工稳定牢固，工件由于需要加工一端面，工件多为轴类工件，故需要对工件的两端进行夹紧，并且一端的夹紧端带动工件旋转，故砂轮只需要在轴向方向上进给，即能完成对整个加工端面的磨削，无需在该加工端面上进行调整。

4、夹持装置上设置有第一夹爪和第二夹爪，分别用于上下料，第一夹爪将工件夹取之后并送至加工位置所在范围时，加工位置上的工件仍位于加工状态中，第一夹爪在上方等待指令，第二夹爪驱动将加工完的工件下料，并随之将第一夹爪的工件放到加工位置中，机械配合紧密，节省时间并且效率高。

5、在加工位置上进一步设置有校准检测装置，即能在加工位置对加工端面进行位置上的校准，避免产生误差，使加工精度更高。

本发明的另一目的在于提出一种前置检测位置的加工方法，以使工件的加工位置前置化，最快的测得加工位置的数据，为加工提前做好准备。

为达上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种加工方法，包括以下加工步骤：将工件放置在传输装置上传输；在传输装置上检测并生成工件的加工端面位置的定位信息；将定位信息发送至磨头装置的控制器，控制器同步控制砂轮进给到加工位置；夹持装置将位于传输装置上的工件夹持至加工位置；夹紧装置将工件在加工位置夹紧，并带动轴向旋转；砂轮对工件的加工端面进行磨削。

进一步的，所述工件在加工位置上还包括校准检测步骤，用于生成校准检测信息，用于和定位信息比较，以生成比较信号，比较信号发送至控制器，用于控制砂轮的进给。

相对于现有技术，本发明的前置检测位置的加工方法具有以下优势：将检测前置化，随后控制器将定位信息发送至磨头装置，砂轮即能以最快的速度开始磨削，减短了加工的时长，提升了加工效率和加工精度。

附图说明

附图1为以下实施例中工件的单独示意图；

附图2为以下实施例中的整体示意图；

附图3为以下实施例中的传输装置的示意图；

附图4为以下实施例中的传输装置的推送板顶出的示意图；

图5为其中一种前置检测实施方式的示意图；

图6为另一种前置检测实施方式的示意图；

图7为以下实施例加工位置处、夹持装置即将进行上下料的示意图；

图8为实施例1的检测方式的流程图；

图9为实施例2的加工位置的示意图；

图10为实施例2的检测方式的流程图。

附图标记：1、工件；11、轴棒；12、凸出端；13、加工端面；14、凹部；2、传输装置；21、传输架；22、架设板；23、齿条形；24、限位板；25、推送板；26、定位装置；261、定位杆；3、夹持装置；31、伺服送料杆；32、夹持器；321、第一夹爪；322、第二夹爪；4、夹紧装置；41、头架；42、尾架；43、加工位置；44、夹盘；45、顶针；5、磨头装置；51、砂轮；6、前置检测装置；61、测距装置；62、固定板；62、连杆；7、校准检测装置；8、气缸。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照附图1，一种轴类工件1端面磨床，适用于对轴类零件的加工，轴类零件在本实施例当中可以为具有电机轴的转子，或者芯棒(中部具有凸出端12)，对凸出端12的端面（非圆周端面，即为平面端）进行磨削加工，下文称为加工端面13，以达到设计尺寸的要求。以下的文中的轴棒11指的是工件1的非凸出端12的部位。

参照附图2，轴类工件1端面磨床主要包括以下部分：传输装置2，所述传输装置2上放置有工件1，并将工件1沿着既定的轨道运输；夹持装置3，所述夹持装置3包括将轨道末端的待加工工件1夹持至加工位置43的动作；夹紧装置4，所述夹紧装置4将加工位置43工件1的两端进行夹紧并带动以工件1的轴心为圆心旋转；磨头装置5，所述磨头装置5包括砂轮51，所述砂轮51用于将加工位置43上的工件1的加工端面13进行磨削；还包括，前置检测装置6，所述前置检测装置6用于对传输区域上的工件1的加工端面13进行定位，并将定位信息发送至磨头装置5的控制器，所述控制器根据所述定位信息同步控制砂轮51在加工位置43上的进给。

需要指出的是，该传输区域指的是大致在传输装置2的区域，可以不限定为仅仅在传输装置2上。

实施例1：

参照附图3，在本实施例当中的传输装置2包括传输架21，传输架21为长方体状，传输架21的具有对置的两个架设板22，在两个架设板22内的顶端均设置为齿条形23，本实施例中采用的工件1为轴类工件1，故可以将工件1的两端放置在侧壁的齿条的底部。当然，在架设板22的外侧还可以设置有限位板24，可以避免轴类零件从传输架21上脱落，同时也能保证每个工件1的位置更加精准。

该传输架21既可以将轴类零件独立架设于每个齿条槽上，每个零件分隔有序，相互之间不影响，并能使上料更加有次序。

所相对应的，在架设板22的内侧设置有推送板25，推送板25的两侧形状与架设板22相类似，即两侧的顶部设置有齿条形23，并且推送板25的两侧之间的距离略小于架设板22两侧之间的距离，以推送板25的两侧的外侧壁刚好贴于架设板22的两侧的内侧壁。

参照附图4，推送板25的运输方向为斜向运动，即包括竖直方向和水平方向。以上料为例，推送板25分为竖直向上运动以及水平向前运动两个运动方向，即可以将推送板25的齿条的顶端先到达架设板22的齿条的底端，然后将轴类工件1顶出，工件1被带到下一个齿条槽当中之后，就能随着斜面下滑到底端，于此同时，推送板25的两侧运动到最顶端，与架设板22的两侧位置相吻合，以完成一次的送料步骤。这样的送料方式，能达到每个零件相互独立运输，上料稳定有序。送料的驱动源可以为气缸8或者油缸，在本实施例当中不做过多赘述。

作为本实施例的另一种拓展，该方案在附图中未示意出，本领域人员可以根据文字记载可以理解和实施，上料方式可以采用为皮带传输，然后再皮带传输上设置有限位块，限位块由气缸8顶出，以形成一个待夹持工位，以上方式亦能达到传输的效果。

以上两种方式的传输轨道的末端均设置有定位装置26，用于将待夹持的工件1进行定位，并对工件1的轴棒11两端进行定位，用于将工件1保持一定位置，避免加工端面13出现相对位移从而导致的后续数据测量不准确。

具体的定位方式为，在传输装置2的两侧均设置有定位杆261，定位杆261由气缸8所驱动，用于对准工件1的轴棒11的两端面同步进行夹紧，进一步的，在轴棒11的端面设置有凹部14，与定位杆261子的端部相适配，方便定位杆261的插入定位。

工件1在传输装置2之后，就需要进入到加工工位进行加工，由于轴类零件的特殊性，无法通过推动块等推入加工位置43，故需要通过夹持装置3夹持送入到加工位置43，故具有一定的行程。

参照附图5，在传输装置2的末端设置有前置检测装置6，即用于将在传输装置2末端的待夹持零件进行加工端面13上的定位，达到提前定位，提前输出定位信息，反馈至磨头装置5控制器，以在最短的时间内控制磨头在加工位置43上的进给。

可选的，前置检测装置6的测距装置61可以设置在工件1的一侧上，设置在工件1的一侧上可以理解的是在加工端面13的轴向延伸方向，即测距装置61可以设置在限位板24上，当然设置的位置可以不仅仅限于限位板24，只需要测距装置61在加工端面13的轴向延伸方向即可。测距装置61的距离检测单元用于对准加工端面13，以生成一定位信息，并且将该定位信息传输至磨头控制器当中，磨头控制器根据该定位信息控制磨头的进给。

如前所述，该测距装置61在本实施例当中可以为激光测距传感器、光电测距传感器或者机械伸缩测距仪，其中激光测距传感器或者光电测距传感器均通过发射射线来进行测量距离，当然其他的射线传感器也是在本实施例的保护范围中。而机械伸缩测距仪则通过可伸缩的测量杆来实现距离上的测量。

例如，当测距装置61生成的定位信息为30mm，即测距装置61的位置和加工端面13的距离为30mm，所相对应的，当工件1被夹持到加工位置43上之后，在加工位置43上实现设定一个基准点，该基准点与测距装置61的所在位置相适配，以该基准点相距30mm即为工件1的加工端面13，磨头装置5的砂轮51即能提前进给到这个位置，从而能在工件1到达加工位置43之后，第一时间开始磨削，节省了整个磨削的流程时间，提高了效率。

参照附图6，作为本实施例的另一种实施方式，测距装置61可以不设置在工件1的侧面，即测距装置61正对工件1的圆周端面。

可以理解的是，正对圆周端面可以有以下几种情形，设置在工件1的后侧，设置在工件1的前侧，设置在工件1的上方或者下方。这里的前、后侧指的是，以传输装置2为基准，传输装置2的前端方向为前侧，末端方向为后侧。优选的，测距装置61的探头的方向为沿着工件1圆周截面的径向方向延伸。

而且该测距装置61可以沿着工件1的轴向方向水平移动，本实施例中，在传输装置2的后方设置有连杆62，测距装置61安装于一固定板62上，固定板62壳于连杆62相连接，连杆62由气缸8所驱动。气缸8驱动后，测距装置61不断测量与工件1的圆周端面的距离，故在本实施例当中，测距装置61为激光测距传感器、光电测距传感器等射线传感器。但测距装置61移动到工件1的轴棒11处，即测量的距离会有一个明显的变化，记录次变化的位置。

例如，该实施例当中的测距装置61在凸出端12的测距为20mm，当测距装置61移动到对准轴棒11位置处后，测得的距离为25mm，即变化的位置为工件1的直径发生断崖式变化的位置，即为加工端面13的位置，由此生成一定位信息。

参照附图8，测距装置61的距离检测单元将检测到的数据通过数据处理单元的处理，即生成定位信息，然后发送至控制器的控制单元中。

当然本实施例的检测方式不仅仅仅限于此，其他类似的传感识别方式均在本发明的保护当中。

参照附图7，在本实施例当中，夹持装置3用于将传输装置2的工件1夹持到加工位置43当中，其中夹持装置3包括伺服送料杆31，伺服送料杆31位于传输装置2与加工位置43的连线的上方，夹持器32在伺服送料杆31上往复运动，以将传输装置2末端的工件1夹持后输送到加工位置43当中。

具体的，夹持器32包括第一夹爪321和第二夹爪322，其中第一夹爪321和第二夹爪322均由竖直气缸8驱动，以达到竖直方向上的运动，并且通过夹持气缸8，来实现第一夹爪321和第二夹爪322的夹持运动。

夹持方式为，第一夹爪321将传输装置2中的工件1夹持，夹持的部位为非加工端面13部位，夹持器32沿着伺服送料杆31方向运输至加工位置43上方，此时加工位置43处的工件1正在被加工，第一夹爪321在上方等待指令，加工完加工位置43上的工件1之后，第二夹爪322驱动将加工完的工件1下料，并随之将第一夹爪321的工件1放到加工位置43中，机械配合紧密，节省时间并且效率高。

加工位置43用于将轴类零件进行夹紧，并且带动轴类零件以轴心为圆心的转动，这样磨头装置5的砂轮51即只需要在轴向方向上进给，亦可以理解为水平方向上的进给，就能完成对整个加工端面13的磨削，无需在该加工端面13上进行调整。

具体的，夹紧装置4包括头架41和尾架42，头架41和尾架42限定出加工位置43，头架41上设置有夹紧工件1的夹盘44，在夹盘44内以及尾架42上均设置有顶住工件1的顶针45，夹盘44带动工件1做轴向旋转。

如前所述，工件1的两端面均具有凹部14，方便顶针45接触。当第一夹爪321将工件1送入加工位置43处之后，先将一端送入到夹盘44当中之后，夹盘44以及尾架42上的顶针45均顶出，将工件1实现了轴向方向上的夹紧，并且夹盘44对工件1的一端进行周向方向上的夹持，头架41带动夹盘44转动，并且带动工件1一起转动，随后砂轮51开始进给，完成对加工端面13的磨削。

本实施例当中的加工步骤为：

将工件1放置在传输装置2上传输；

在传输装置2末端的设置有测距装置61，测距装置61的测距单元检测并生成工件1的加工端面13位置的定位信息，将该定位信息发送至数据处理单元，数据处理单元通过处理之后；将定位信息发送至磨头装置5的控制器，控制器同步控制砂轮51进给到加工位置43；

夹持装置3将位于传输装置2上的工件1夹持至加工位置43；待下方的工件1夹持完之后，将工件1送入到加工位置43，夹紧装置4将工件1在加工位置43夹紧，并带动轴向旋转；

砂轮51对工件1的加工端面13进行磨削。

实施例2：

参照附图9和10，在实施例1的基础上，在工件1的加工位置43处还设置有校准检测装置7，校准检测装置7的校准检测单元用于对准加工端面13，用于生成校准检测信息，其检测原理与前置检测装置6类似，故在此不再赘述，仅仅为位置上的差别，生成的校准检测信息与定位信息通过数据处理单元当中进行比较处理，数据处理单元将处理后的数据发送至控制器。

当校准检测信息与定位信息之间差的绝对值在0.015mm内，磨头控制器的判定单元判定为正常误差值，即继续完成加工动作，当校准检测信息与定位信息之间差的绝对值在0.015mm外，磨头控制器的判定单元判定为异常误差值，可以将磨头装置5停止工作，以重新上料定位加工，以达到监控加工位置43，确保工件1加工尺寸高精度的要求。当然该误差值可以根据不同的工件1加工精度的需求进行修改。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种轴类工件端面磨床，其特征在于，包括：

传输装置(2)，所述传输装置(2)上放置有工件(1)，并将工件(1)沿着既定的轨道运输；

夹持装置(3)，所述夹持装置(3)包括将轨道末端的待加工工件(1)夹持至加工位置(43)的动作；

夹紧装置(4)，所述夹紧装置(4)将加工位置(43)工件(1)的两端进行夹紧并带动以工件(1)的轴心为圆心旋转；

磨头装置(5)，所述磨头装置(5)包括砂轮(51)，所述砂轮(51)用于将位于加工位置(43)上工件(1)的加工端面(13)进行磨削；

还包括，前置检测装置(6)，所述前置检测装置(6)用于对传输区域上的工件(1)的加工端面(13)进行定位，并将定位信息发送至磨头装置(5)的控制器，所述控制器根据所述定位信息同步控制砂轮(51)在加工位置(43)上的进给。

2.根据权利要求1所述的轴类工件端面磨床，其特征在于，所述前置检测装置(6)包括测距装置(61)，所述测距装置(61)作用于待夹持工件(1)的加工端面(13)，并由此生成定位信息。

3.根据权利要求2所述的轴类工件端面磨床，其特征在于，所述测距装置(61)设置在待夹持工件(1)的加工端面(13)所对置的一侧以正对所述加工端面(13)。

4.根据权利要求3所述的轴类工件端面磨床，其特征在于，所述测距装置(61)可以为以下任意一种：激光测距传感器、光电测距传感器或者机械伸缩测距仪。

5.根据权利要求2所述的轴类工件端面磨床，其特征在于，所述测距装置(61)正对工件(1)的圆周端面，所述测距传感器能沿着工件(1)的轴向运动，并在测得距离变化端出生成定位信息。

6.根据权利要求1所述的轴类工件端面磨床，其特征在于，所述传输装置(2)包括传输架(21)，在传输架(21)上的两内侧均设置有顶端为齿条形(23)并供工件(1)两端架设的架设板(22)，以及由驱动源驱动，用于将架设板(22)上的工件(1)顶起的推送板(25)，所述推送板(25)的两侧顶端亦设置为齿条形(23)，并且所述推送板(25)在架设板(22)的内侧区域中上下运动。

7.根据权利要求1所述的轴类工件端面磨床，其特征在于，所述夹持装置(3)包括由伺服送料杆(31)驱动所驱动进行水平运动的夹持器(32)，所述夹持器(32)上包括第一夹爪(321)，所述第一夹爪(321)由竖直气缸(8)驱动进行竖直方向上的运动，以及由夹持气缸(8)驱动进行夹持运动。

8.根据权利要求7所述的轴类工件端面磨床，其特征在于，所述夹持器(32)还包括第二夹爪(322)，用于夹持完成加工的工件(1)完成从加工位置(43)下料的动作，所述第二夹爪(322)由竖直气缸(8)驱动进行竖直方向上的运动，以及由夹持气缸(8)驱动进行夹持运动。

9.根据权利要求1至10任意一项所述的轴类工件端面磨床，其特征在于，还包括，校准检测装置(7)，所述校准检测装置(7)用于将位于加工位置(43)的工件(1)的加工端面(13)生成校准信息，并将所述校准信息与所述定位信息进行比较，并将比较信息发送至磨头装置(5)的控制器，所述控制器根据所述定位信息同步控制砂轮(51)在加工位置(43)上的进给。

10.一种加工方法，其特征在于，

将工件(1)放置在传输装置(2)上传输；

在传输装置(2)上检测并生成工件(1)的加工端面(13)位置的定位信息；

将定位信息发送至磨头装置(5)的控制器，控制器同步控制砂轮(51)进给到加工位置(43)；

夹持装置(3)将位于传输装置(2)上的工件(1)夹持至加工位置(43)；夹紧装置(4)将工件(1)在加工位置(43)夹紧，并带动轴向旋转；

砂轮(51)对工件(1)的加工端面(13)进行磨削。