CN109909823A - 一种用于气门杆加工的高速磨床和加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于气门杆加工的高速磨床和加工方法，其能解决通过数控车床加工气门杆效率低的技术问题。一种用于气门杆加工的高速磨床，包括床身，床身上安装有上料机构、下料机构、工件轴、工件轴往复机构、工件支撑机构、顶料机构、砂轮、砂轮轴和砂轮轴进给机构，其特征在于：上料机构包括进料输送机构、摆臂机构、机械爪和顶料机构，工件轴沿Y轴方向进给，砂轮、砂轮轴沿X轴方向进给，进料输送机构设置于工件轴的上方并且工件的输送方向与工件轴的进给方向平行设置，工件支撑机构、摆臂机构自前而后设置于工件轴的左侧，下料输送机构、顶料机构自前而后设置于工件轴前侧，砂轮设置于工件轴的右侧并与工件支撑机构相对设置。

Description

一种用于气门杆加工的高速磨床和加工方法

技术领域

本发明涉及磨床技术领域，具体涉及一种用于气门杆加工的高速磨床和加工方法。

背景技术

气门杆是发动机气门组的重要组成部件之一，气门间隙的大小会对发动机的性能造成影响。现有气门杆的加工是通过数控车床实现的，但数控车床的加工效率低，难以满足客户需求。

发明内容

本发明提供了一种用于气门杆加工的高速磨床和加工方法，其能解决通过数控车床加工气门杆效率低的技术问题。

其技术方案是这样的，一种用于气门杆加工的高速磨床，包括床身，所述床身上安装有上料机构、下料机构、工件轴、工件轴往复机构、工件支撑机构、顶料机构、砂轮、砂轮轴和砂轮轴进给机构，其特征在于：

所述上料机构包括进料输送机构、摆臂机构、机械爪和顶料机构，所述进料输送机构包括进料导向轨和进料皮带传动机构，所述进料导向轨和所述进料皮带传动机构的进料皮带平行并间隔设置；所述摆臂机构包括摆臂、伺服电机和减速机，所述摆臂安装于减速机的输出端，所述减速机与所述伺服电机传动连接；所述机械爪安装于所述摆臂并在摆臂带动下在YZ平面内摆动；所述顶料机构包括顶料气缸和顶料头，所述顶料气缸的活塞杆端部通过轴承活动连接有所述顶料头，所述顶料气缸的活塞杆与磨床的工件轴平行或同轴设置；所述下料机构包括下料导轨和下料输送机构，所述下料导轨衔接安装于工件轴的前端的夹具和所述下料输送机构，所述下料输送机构包括下料导向轨和下料皮带传动机构，所述下料导向轨和所述下料皮带传动机构的下料皮带平行并间隔设置；所述工件轴安装于所述工件轴往复机构的滑板上；所述支撑机构包括端面支撑块和支撑油缸，所述端面支撑块安装于所述支撑油缸的活塞杆输出端，所述支撑油缸的活塞杆向右上方倾斜设置；所述顶料机构包括顶料杆和顶料杆支架，所述顶料杆安装于所述顶料杆支架并沿轴线方向穿过所述工件轴、夹具；所述砂轮安装于所述砂轮轴，所述砂轮轴安装于所述山轮轴进给机构的滑板；

所述工件轴沿Y轴方向进给，所述砂轮、所述砂轮轴沿X轴方向进给，所述进料输送机构设置于所述工件轴的上方并且工件的输送方向与工件轴的进给方向平行设置，所述工件支撑机构、所述摆臂机构自前而后设置于所述工件轴的左侧，所述下料输送机构、所述顶料机构自前而后设置于所述工件轴前侧，所述砂轮设置于所述工件轴的右侧并与所述工件支撑机构相对设置。

进一步的，所述下料导轨设有一对并且间隔设置。

进一步的，所述支撑油缸固定于安装板上并置于罩壳内，所述支撑油缸的输出端连接罩壳，所述罩壳与安装板上的密封配合，所述端面支撑块安装于罩壳外侧。

进一步的，所述进料输送机构靠近工件轴的夹具的一端设置有限位机构，所述限位机构包括上挡料杆和位于上挡料杆下方的下挡料杆，所述上挡料杆和所述下挡料杆分别连接挡料气缸。

进一步的，所述工件轴采用机械轴，所述砂轮轴采用电主轴。

本发明还提供了使用上述高速磨床加工气门杆的方法，其特征在于：包括以下步骤

1、上料，气门杆通过进料输送机构输送至初始位置并以竖立并且倒置的状态进料，机械爪夹持竖立状的气门杆，摆动机构带动机械爪、气门杆旋转90度，使得气门杆落在顶料机构和工件轴前端的夹具之间并与工件轴同轴设置，顶料机构在工件轴转动状态下将气门杆顶入夹具并由顶料杆限位，夹具夹持、固定气门杆；

2、顶料，所述端面支撑块作用于工件的待加工部位并且由油缸驱动，使得工件的待加工部位相对于非加工部位发生弯折并具有回弹作用；

3、磨削，砂轮进给机构驱动砂轮轴、砂轮进给，砂轮轴驱动砂轮转动对工件进行磨削，

4、下料，夹具松开，工件轴回退，气门杆在顶料杆的作用下脱离夹具并落至下料导轨，气门杆经下料导轨落至下料输送机构并由下料输送机构送出。

本发明的高速磨床，一方面，通过上料机构、下料机构、工件轴、工件轴往复机构、工件支撑机构、顶料机构、砂轮、砂轮轴和砂轮轴进给机构的设置和合理布局，能够缩短各环节的动作时间，同时，通过支撑气缸作为端面支撑块的驱动源，相较于伺服电机和减速机，能够减小所需安装空间，即各机构布置更加紧凑，能够进一步缩短各环节的动作时间，进而有效提高加工效率，另一方面，能够在工件轴转动状态下进行上料，以避免上料过程中的工件轴启动、关闭和气门杆的夹装定位操作，进一步有效提高加工效率。

本发明的加工方法，一方面，工件轴会带动气门杆同步转动，转动状态下的气门杆能够保证与工件轴的轴线平行，即能实现气门杆于夹具内的相对定位，能够确保夹持的精度，另一方面，能够避免工件轴的启动和关停，有效提升气门杆的上料速度，也就提升了气门杆的加工效率。

附图说明

图1为本发明的高速磨床的结构示意图。

图2为图1局部放大后的结构示意图。

图3为本发明的进料输送机构、工件轴、工件支撑机构和砂轮的安装布局示意图。

图4为本发明的工件支撑机构的结构示意图，其中，罩壳和端面支撑块省略。

图5本发明的进料输送机构、摆臂机构、机械爪、顶料机构和工件轴的安装布局示意图。

图6为本发明的摆臂机构、机械爪、顶料机构和工件轴的安装布局示意图。

图7为本发明的摆臂机构、机械爪的安装布局示意图。

图8为本发明的进料输送机构的结构示意图。

图9为本发明的顶料机构的结构示意图。

图10为本发明的顶料头的安装结构示意图。

具体实施方式

一种用于气门杆加工的高速磨床，如图1~图10所示，包括床身，床身上安装有上料机构、下料机构、工件轴210、工件轴往复机构、工件支撑机构410、顶料机构140、砂轮320、砂轮轴310和砂轮轴进给机构；图中W为气门杆；

上料机构包括进料输送机构110、摆臂机构130、机械爪120和顶料机构140，进料输送机构110包括进料导向轨111和进料皮带传动机构，进料导向轨和进料皮带传动机构的进料皮带112平行并间隔设置；摆臂机构130包括摆臂131、伺服电机133和减速机132，摆臂131安装于减速机132的输出端，减速机132与伺服电机133传动连接，伺服电机133和减速机132安装于摆臂支架134；机械爪120安装于摆臂131并在摆臂131带动下在YZ平面内摆动；顶料机构140包括顶料气缸412和顶料头，顶料气缸412的活塞杆端部通过轴承活动连接有顶料头，顶料气缸412的活塞杆与磨床的工件轴210平行或同轴设置；下料机构包括下料导轨520和下料输送机构510，下料导轨520衔接安装于工件轴210的前端的夹具220和下料输送机构510，下料输送机构510包括下料导向轨和下料皮带传动机构，下料导向轨和下料皮带传动机构的下料皮带平行并间隔设置；工件轴210安装于工件轴往复机构的滑板上，工件轴210采用机械轴或电主轴；支撑机构410包括端面支撑块411和支撑油缸，端面支撑块411安装于支撑油缸的活塞杆输出端，支撑油缸的活塞杆向右上方倾斜设置；顶料机构140包括顶料杆和顶料杆支架，顶料杆安装于顶料杆支架并沿轴线方向穿过工件轴210、夹具220；砂轮安装于砂轮轴310，砂轮轴310安装于山轮轴进给机构的滑板，砂轮轴310优选为电主轴；

工件轴210沿Y轴方向进给，砂轮、砂轮轴310沿X轴方向进给，进料输送机构110设置于工件轴210的上方并且工件的输送方向与工件轴210的进给方向平行设置，工件支撑机构410、摆臂机构130自前而后设置于工件轴210的左侧，下料输送机构510、顶料机构140自前而后设置于工件轴210前侧，砂轮设置于工件轴210的右侧并与工件支撑机构410相对设置。

下料导轨520设有一对并且间隔设置，下料时气门头挂在一对下料导轨上，杆部落入一对下料导轨之间的间隙。

支撑油缸412固定于安装板414上并置于罩壳413内，支撑油缸412的输出端连接罩壳413，罩壳413与安装板414上的密封配合，端面支撑块411安装于罩壳413外侧的连接块415，支撑油缸412的两侧安装有内导轨416，罩壳的两侧安装有与内导轨配合的外导轨417，内导轨416、外导轨417均与支撑油缸412平行设置。

进料输送机构110靠近工件轴210的夹具220的一端设置有限位机构，限位机构包括上挡料杆114和位于上挡料杆下方的下挡料杆113，上挡料杆和下挡料杆分别连接挡料气缸115，挡料气缸115以及皮带传动机构的电机均安装于进料支架116。

轴承144的外圈安装于顶料头142并通过顶料头142的内台阶面和压盖1451配合限位，轴承144的内圈安装于连接杆143并通过连接杆143的外台阶面和挡圈1452配合限位，连接杆143同轴安装于顶料气缸141的活塞杆端部，顶料气缸141的活塞杆与磨床的工件轴平行或同轴设置，轴承的设置能够在顶料过程中减小或消除由气门杆传递的工件轴的扭力，进而对顶料气缸的活塞杆具有保护作用；顶料结构还包括顶料支架147、滑台1461和滑座1462，顶料气缸141安装于滑台1461上，滑台1461与滑座1462通过燕尾结构滑动配合，滑座1462安装于顶料支架147，顶料支架147位于滑台1461的两侧部位对称地安装有限位板148，限位板148沿滑台1461移动方向开设有腰形孔1481，螺栓贯穿腰形孔后将限位板148、滑台1461、滑座1462紧固连接，顶料机构通过滑台、滑座的配合使得顶料气缸沿平行工件轴轴线的方向进行调节，以适应气门杆的尺寸要求，调节方便、适应性好。

其中，电主轴、机械轴、工件轴往复机构和砂轮轴进给机构均为本领域常规技术，在此不再赘述。

使用上述高速磨床加工气门杆的方法，其特征在于：包括以下步骤

1、上料，气门杆通过进料输送机构110输送至初始位置并以竖立并且倒置的状态进料，即气门头在上、杆体在下，气门头的两侧分别搭放于导向轨111和进料皮带112上，气门杆W的杆体落入导向轨和皮带之间的通道，通过皮带的摩擦带动气门杆移动，当气门杆接近末端位置时（可通过接近开关进行检测），控制器控制挡料气缸运动，上、下挡料杆在挡料气缸的作用下伸出，将气门杆阻挡、停止于末端位置，机械爪120夹持竖立状的气门杆，摆动机构带动机械爪120、气门杆旋转90度，使得气门杆落在顶料机构140和工件轴210前端的夹具220之间并与工件轴210同轴设置，顶料机构140在工件轴210转动状态下将气门杆顶入夹具220并由顶料杆限位，夹具220夹持、固定气门杆；

2、顶料，端面支撑块411作用于工件的待加工部位并且由油缸驱动，使得工件的待加工部位相对于非加工部位发生弯折并具有回弹作用；

3、磨削，砂轮进给机构驱动砂轮轴310、砂轮进给，砂轮轴310驱动砂轮转动对工件进行磨削；

4、下料，夹具220松开，工件轴210回退，气门杆在顶料杆的作用下脱离夹具220并落至下料导轨520，气门杆经下料导轨520落至下料输送机构510并由下料输送机构510送出。

Claims (6)

1.一种用于气门杆加工的高速磨床，包括床身，所述床身上安装有上料机构、下料机构、工件轴、工件轴往复机构、工件支撑机构、顶料机构、砂轮、砂轮轴和砂轮轴进给机构，其特征在于：

所述上料机构包括进料输送机构、摆臂机构、机械爪和顶料机构，所述进料输送机构包括进料导向轨和进料皮带传动机构，所述进料导向轨和所述进料皮带传动机构的进料皮带平行并间隔设置；所述摆臂机构包括摆臂、伺服电机和减速机，所述摆臂安装于减速机的输出端，所述减速机与所述伺服电机传动连接；所述机械爪安装于所述摆臂并在摆臂带动下在YZ平面内摆动；所述顶料机构包括顶料气缸和顶料头，所述顶料气缸的活塞杆端部通过轴承活动连接有所述顶料头，所述顶料气缸的活塞杆与磨床的工件轴平行或同轴设置；所述下料机构包括下料导轨和下料输送机构，所述下料导轨衔接安装于工件轴的前端的夹具和所述下料输送机构，所述下料输送机构包括下料导向轨和下料皮带传动机构，所述下料导向轨和所述下料皮带传动机构的下料皮带平行并间隔设置；所述工件轴安装于所述工件轴往复机构的滑板上；所述支撑机构包括端面支撑块和支撑油缸，所述端面支撑块安装于所述支撑油缸的活塞杆输出端，所述支撑油缸的活塞杆向右上方倾斜设置；所述顶料机构包括顶料杆和顶料杆支架，所述顶料杆安装于所述顶料杆支架并沿轴线方向穿过所述工件轴、夹具；所述砂轮安装于所述砂轮轴，所述砂轮轴安装于所述山轮轴进给机构的滑板；

所述工件轴沿Y轴方向进给，所述砂轮、所述砂轮轴沿X轴方向进给，所述进料输送机构设置于所述工件轴的上方并且工件的输送方向与工件轴的进给方向平行设置，所述工件支撑机构、所述摆臂机构自前而后设置于所述工件轴的左侧，所述下料输送机构、所述顶料机构自前而后设置于所述工件轴前侧，所述砂轮设置于所述工件轴的右侧并与所述工件支撑机构相对设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于气门杆加工的高速磨床，其特征在于：所述下料导轨设有一对并且间隔设置。

3.根据权利要求1所述的一种用于气门杆加工的高速磨床，其特征在于：所述支撑油缸固定于安装板上并置于罩壳内，所述支撑油缸的输出端连接罩壳，所述罩壳与安装板上的密封配合，所述端面支撑块安装于罩壳外侧。

4.根据权利要求1所述的一种用于气门杆加工的高速磨床，其特征在于：所述进料输送机构靠近工件轴的夹具的一端设置有限位机构，所述限位机构包括上挡料杆和位于上挡料杆下方的下挡料杆，所述上挡料杆和所述下挡料杆分别连接挡料气缸。

5.根据权利要求1所述的一种用于气门杆加工的高速磨床，其特征在于：所述工件轴采用机械轴，所述砂轮轴采用电主轴。

6.使用如权利要求1~5中任一所述高速磨床加工气门杆的方法，其特征在于：包括以下步骤

1、上料，气门杆通过进料输送机构输送至初始位置并以竖立并且倒置的状态进料，机械爪夹持竖立状的气门杆，摆动机构带动机械爪、气门杆旋转90度，使得气门杆落在顶料机构和工件轴前端的夹具之间并与工件轴同轴设置，顶料机构在工件轴转动状态下将气门杆顶入夹具并由顶料杆限位，夹具夹持、固定气门杆；

2、顶料，所述端面支撑块作用于工件的待加工部位并且由油缸驱动，使得工件的待加工部位相对于非加工部位发生弯折并具有回弹作用；

3、磨削，砂轮进给机构驱动砂轮轴、砂轮进给，砂轮轴驱动砂轮转动对工件进行磨削，

4、下料，夹具松开，工件轴回退，气门杆在顶料杆的作用下脱离夹具并落至下料导轨，气门杆经下料导轨落至下料输送机构并由下料输送机构送出。