CN110449606A - 一种数控车床的自动送料方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控车床的自动送料方法，涉及数控机床技术领域。所述数控车床的自动送料方法，主要应用于液压卡盘夹持材料实现工件的加工过程，当液压卡盘夹持材料完成一个工件的加工时，通过调整并移动拉料器，使拉料器拉动剩余材料并相对液压卡盘移动一特定长度，再进行下一个工件的加工，在此过程中，无需人工辅助，降低了安全事故的发生，提高了生产效率；同时，本发明所采用的拉料器根据材料的形状来确定，不管何种形状的材料，所对应的拉料器结构均简单、体积小、安装方便、无需额外采购设备，在原有数控车床的基础上并未增加成本，且不占用空间。

Description

一种数控车床的自动送料方法

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，尤其涉及一种数控车床的自动送料方法。

背景技术

自动送料顾名思义就是能自动按规定要求、既定程序进行运作，将物品从一个位置送到另一个位置，期间不需要人为干涉即可自动准确的完成送料环节。自动送料主要用于各类材料和工业产品、半成品的输送，也可以配合下道工序实现自动化生产。

机械行业生产加工中，送料主要采用手工模式，即一人一机或一人多机单件送料加工方式，辅助准备时间长，生产效率低，且人为辅助存在安全风险。随着我国零配件加工业的快速发展，当前国内外应用较为广泛的送料机构有油浴送料机、重锤式送料机、储料式送料机，可配套各类加工机床使用，实现多种材料的自动送料功能，或针对非标零件采用机床通讯、机器人自动送料的智能工厂，这些送料机构或方式都需要额外采购装备，不但在使用过程中占据空间，而且还无形增加了生产成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种数控车床的自动送料方法，在液压卡盘夹持材料完成一个工件加工时，通过拉料器将材料拉出特定长度再进行下一个工件的加工，无需人工辅助，提高生产效率，避免安全事故的发生。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种数控车床的自动送料方法，包括以下步骤：

步骤1：选择与材料形状相匹配的拉料器并安装在数控车床的刀座或刀架上；

步骤2：在液压卡盘夹持材料完成一个工件加工后，调整拉料器位置，使拉料器与所述材料处于同一轴线上，第一次移动拉料器，使材料与拉料器插接或材料吸附在拉料器端面；然后松开液压卡盘，第二次移动拉料器，使拉料器和材料相对液压卡盘移动一特定长度；随后锁紧液压卡盘，第三次移动拉料器，使拉料器与材料脱离且至安全距离；

步骤3：:调整并控制车刀执行下一个工件的加工，循环执行步骤2，直到送料次数大于设定值。

本发明所述自动送料方法，主要应用于具有液压卡盘系统的数控车床，在液压卡盘上料并完成第一个工件加工后，通过拉料器将材料从液压卡盘中拉出一特定长度，再进行下一个工件的加工，无需人工辅助将材料拉出，提高了生产效率，降低了安全事故的发生，保证了工作人员的人身安全。

进一步地，所述步骤1中，拉料器包括基座，以及与所述基座螺纹连接的夹持头，所述基座固定在刀座或刀架上，根据材料形状选择不同的夹持头并将夹持头安装在所述基座上。

进一步地，对于棒料或管料，所述夹持头包括带中心孔的柱体、滚珠、弹性元件以及紧固件；所述中心孔的直径与棒料或管料的外径相匹配；

在柱体同一横截面上沿径向设有三个或三个以上的两级阶梯孔，第一级阶梯孔与所述中心孔连通，且第一级阶梯孔的直径小于第二级阶梯孔的直径；

所述紧固件设于所述第二级阶梯孔内，所述滚珠和弹性元件设于所述第一级阶梯孔内，且所述弹性元件位于滚珠与紧固件之间；所述滚珠的直径大于第一级阶梯孔的直径；

在所述柱体端面上设有与所述基座匹配的第一螺纹连接结构。

通过第一螺纹连接结构将夹持头安装在基座上，拉料器与材料处于同一轴线实际上是中心孔与棒料或管料为同一轴线，在拉料器第一次移动过程中，棒料或管料插入中心孔，棒料或管料挤压滚珠，弹性元件压缩，在弹性元件的弹力以及滚珠与材料之间的摩擦力作用下径向抱紧棒料或管料。

进一步地，所述弹性元件为弹簧，所述紧固件为螺帽，在第二级阶梯孔内设有内螺纹，所述螺帽与第二级阶梯孔螺纹连接，便于将弹簧定位于第一级阶梯孔内，在棒料或管料挤压滚珠而压缩弹簧时，由于螺帽的抵触，弹簧的反作用力使得滚珠抱紧棒料或管料。

进一步地，对于管料，所述夹持头包括定位圆柱体和O型圈，所述定位圆柱体的外径与所述管料的内径相匹配；在所述定位圆柱体的外圆周上设有凹槽，所述O型圈设于所述凹槽内；在所述定位圆柱体的端面上设有与所述基座匹配的第二螺纹连接结构。

通过第二螺纹连接结构将夹持头安装在基座上，拉料器与材料处于同一轴线实际上是定位圆柱体与管料为同一轴线，在拉料器第一次移动过程中，定位圆柱体插入管料内，在O型圈压缩变形产生的摩擦力作用下将管料紧固在定位圆柱体上。

进一步地，所述定位圆柱体包括端盖和接头，在所述接头的一侧端面上设有螺纹孔，在所述螺纹孔对应接头的外圆周上设有一台阶；所述端盖的一侧为带外螺纹的凸体，所述凸体的外螺纹与所述螺纹孔相匹配；在所述接头的另一侧端面上设有第二螺纹连接结构。

在端盖与接头分开时，将O型圈套装在台阶上，再将端盖的凸体拧入螺纹孔内，端盖及台阶构成了定位圆柱体上的凹槽，以便于O型圈的安装，减少O型圈在套装时的拉伸，提高了O型圈的使用寿命。

进一步地，在所述端盖远离凸体一侧的外圆周上设有45°倒角，从端盖侧插入管料时，45°倒角更便于整个定位圆柱体与管料的插接。

进一步地，对于含铁磁物质的规则材料，所述夹持头包括罩套、磁铁和垫片；在所述罩套上设有与所述基座匹配的螺纹；在安装时，所述罩套上的螺纹与所述基座连接，所述磁铁、垫片依次设于所述罩套内。

通过罩套上的螺纹将夹持头安装在基座上，拉料器与材料处于同一轴线实际上是罩套和磁铁与规则材料为同一轴线，在拉料器第一次移动过程中，规则材料被吸附在罩套的端面，在磁铁的磁力作用下，规则材料被紧固在罩套端面上。

进一步地，所述步骤2中，特定长度为所加工工件的长度与裕度之和；所述裕度设为0～5mm，材料相对液压卡盘移出的特定长度由数控车床的控制单元来控制，使材料所处位置更为精确，提高了工件的加工精度。

进一步地，所述步骤3中，设定值=（材料总长-料头长度-单件工件长度）/单件工件长度，单件工件长度是指工艺设计的包含工件的毛坯长度，料头长度是指在切削过程中工件夹持部分的长度。

有益效果

与现有技术相比，本发明所提出的一种数控车床的自动送料方法，主要应用于液压卡盘夹持材料实现工件的加工过程，当液压卡盘夹持材料完成一个工件的加工时，通过调整并移动拉料器，使拉料器拉动剩余材料并相对液压卡盘移动一特定长度，再进行下一个工件的加工，在此过程中，无需人工辅助，降低了安全事故的发生，提高了生产效率；同时，本发明所采用的拉料器根据材料的形状来确定，不管何种形状的材料，所对应的拉料器结构均简单、体积小、安装方便、无需额外采购设备，在原有数控车床的基础上并未增加成本，且不占用空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例中夹持头的横截面图；

图2是本发明第一实施例中拉料器的纵截面图；

图3是本发明第一实施例中夹持头的立体图；

图4是本发明第二实施例中拉料器的纵截面图；

图5是本发明第二实施例中拉料器的侧视图；

图6是本发明第三实施例中拉料器的纵截面图；

图7是本发明第三实施例中拉料器的侧视图；

其中，1-滚珠，2-弹簧，3-螺帽，4-柱体，5-中心孔，6-基座，7-第一切面，8-第一螺纹孔，9-接头，10-O型圈，11-端盖，12-凸体，13-第二切面，14-垫片，15-磁铁，16-罩套，17-第三切面。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所提供的一种数控车床的自动送料方法，包括以下步骤：

1、选择与材料形状相匹配的拉料器并安装在数控车床的刀座或刀架上；

2、在液压卡盘夹持材料完成一个工件加工时，调整拉料器位置，使拉料器与材料处于同一轴线上，第一次移动拉料器，使材料与拉料器插接或材料吸附在拉料器端面；然后松开液压卡盘，第二次移动拉料器，使拉料器和材料相对液压卡盘移动一特定长度；随后锁紧液压卡盘，第三次移动拉料器，使拉料器与材料脱离且至安全距离；

3、调整并控制车刀执行下一个工件的加工，循环执行步骤2，直到送料次数大于设定值。

拉料器包括基座6，以及与基座6螺纹连接的夹持头，基座6的一端安装在数控车床的刀座或刀架上，另一端为螺纹结构，以便夹持头与基座6螺纹连接。基座6另一端的螺纹结构可以为在基座6外周上的外螺纹，如图2、4-7所示，对应在夹持头端面设置螺纹孔与基座外周的外螺纹配合，或者在基座6端面上开设的螺纹孔，对应在夹持头外周上设置外螺纹与基座端面上的螺纹孔配合，将夹持头旋入螺纹孔内实现夹持头与基座6的螺纹连接。基座6采用非铁磁材质的不锈钢材料。

对于不同的夹持头基座6的结构不变，而与基座6匹配的夹持头则是根据材料的形状来选择，本发明根据不同形状的材料，设计了三种不同的夹持头。

实施例1

如图1-3所示，针对棒料或管料，该夹持头包括带中心孔5的柱体4、滚珠1、弹簧2以及螺帽3；中心孔5的直径与棒料或管料的外径相匹配，以便于棒料或管料插入中心孔5内。在柱体4同一横截面上沿径向设有三个两级阶梯孔，每个两级阶梯孔内均设有滚珠1、弹簧2和螺帽3。第一级阶梯孔与中心孔5连通，且第一级阶梯孔的直径小于第二级阶梯孔的直径；第二级阶梯孔内设有与螺帽3匹配的外螺纹，螺帽3旋入第二级阶梯孔内，滚珠1和弹簧2设于第一级阶梯孔内，且弹簧2位于滚珠1与螺帽3之间，螺帽结构便于滚珠1与弹簧2的安装；滚珠1的直径大于第一级阶梯孔的直径，使滚珠1不能从第一级阶梯孔中滚出。在柱体4端面上设有与基座6匹配的第一螺纹连接结构，本实施例中，基座6为带外螺纹的基座6，因此，第一螺纹连接结构为在柱体4端面上开设的第一螺纹孔8，第一螺纹孔8与基座6外螺纹相匹配，在安装时，将基座6旋入第一螺纹孔8内，实现夹持头与基座6之间的连接。在柱体4的外周上设有一组对称的第一切面7，以便于在夹持头与基座6安装时，扳手等拧紧工具的夹持施力。本实施例中，柱体4为圆柱体4。

本实施例中，三个两级阶梯孔均匀分布在柱体4的横截面上，通过三对滚珠1和弹簧2实现棒料或管料的三点夹持，保证了棒料或管料夹持时的稳定性。通过第一螺纹孔8将夹持头安装在基座6上。在液压卡盘锁紧材料并完成第一个工件的加工后，调整拉料器的位置，使中心孔5与液压卡盘上的棒料或管料处于同一轴线上，再沿轴线移动拉料器并靠近液压卡盘，棒料或管料插入中心孔5，并挤压滚珠1，滚珠1压缩弹簧2，由于螺帽3的抵触，弹簧2对滚珠1的反作用力使得滚珠1沿径向抱紧棒料或管料，松开液压卡盘，拉料器暂停1s后，沿轴线移动拉料器并远离液压卡盘，棒料或管料与拉料器同步运动，当移动一个工件长度+2～5mm时，锁紧液压卡盘，继续沿轴线移动拉料器远离液压卡盘，使拉料器与棒料或管料脱离并至安全距离，拉料器停止移动，即完成一次送料过程，调整并控制车刀对液压卡盘上的棒料或管料加工，完成下一个工件的加工，循环执行拉料器的送料过程。完成一次送料过程，送料次数+1，当送料次数大于设定值时，结束整个循环动作，重新给液压卡盘上料。

送料次数的设定值=（材料总长-料头长度-单件工件长度）/单件工件长度，单件工件长度是指工艺设计的包含工件的毛坯长度，料头长度是指在切削过程中工件夹持部分的长度，一般为20～40mm。裕度为2～5mm，为经验值。

对于棒料或管料而言，在选择了滚珠型拉料器后，还需要根据棒料或管料的直径选择对应规格的滚珠型拉料器。

实施例2

如图4-5所示，针对管料，该夹持头包括定位圆柱体和O型圈10，定位圆柱体的外径与管料的内径相匹配；在定位圆柱体的外圆周上设有凹槽， O型圈10设于凹槽内；在定位圆柱体的端面上设有与基座6匹配的第二螺纹连接结构。定位圆柱体又包括端盖11和接头9，在接头9的一侧端面上设有第二螺纹孔，在第二螺纹孔对应接头9的外圆周上设有一台阶；端盖11的一侧为带外螺纹的凸体12，凸体12的外螺纹与第二螺纹孔相匹配。通过凸体12的外螺纹将端盖11安装在接头9的第二螺纹孔上，这种螺纹连接便于O型圈10的安装，在O型圈10安装时，先拧开端盖11，再将O型圈10套装在台阶上，然后将端盖11拧入第二螺纹孔内，端盖11与台阶构成了安装O型圈10的凹槽，减少了在安装过程中O型圈10的拉伸，提高了O型圈10的使用寿命。

在接头9的另一侧端面上设有第二螺纹连接结构，本实施例中，基座6为带外螺纹的基座6，因此，第二螺纹连接结构为在接头9端面上开设的第三螺纹孔，第三螺纹孔与基座6外螺纹相匹配，在安装时，将基座6旋入第三螺纹孔内，实现夹持头与基座6之间的连接。在接头9的外周上设有一组对称的第二切面13，以便于在夹持头与基座6安装时，扳手等拧紧工具的夹持施力。在端盖11远离凸体12一侧的外圆周上设有45°倒角，从端盖11侧伸入管料时，45°倒角更便于整个定位圆柱体的插入。

本实施例中，O型圈10与管料内壁的摩擦力，保证了管料夹持时的稳定性。通过第三螺纹孔将夹持头安装在基座6上，在液压卡盘锁紧材料并完成第一个工件的加工后，调整拉料器的位置，使定位圆柱体与液压卡盘上的管料处于同一轴线上，再沿轴线移动拉料器并靠近液压卡盘，定位圆柱体插入管料，并压缩O型圈10，O型圈10与管料之间的摩擦力使管料抱紧，松开液压卡盘，拉料器暂停1s后，沿轴线移动拉料器并远离液压卡盘，管料与拉料器同步运动，当移动一个工件长度+2～5mm时，锁紧液压卡盘，继续沿轴线移动拉料器远离液压卡盘，使拉料器与管料脱离并至安全距离，拉料器停止移动，调整并控制车刀对液压卡盘上的管料加工，完成下一个工件的加工，循环执行拉料器的送料过程。当送料次数大于设置值时，结束整个循环动作，重新给液压卡盘上料。

对于管料而言，在选择了O型圈拉料器后，还需要根据管料的内径选择对应规格的O型圈拉料器。

实施例3

如图6-7所示，含铁磁物质的规则材料，该夹持头包括罩套16、磁铁15和垫片14；在罩套16上设有与基座6匹配的螺纹；在安装时，通过罩套16上的螺纹与基座6连接，磁铁15设于所述罩套16内，垫片14位于磁铁15与基座6之间。本实施例中，基座6为带外螺纹的基座6，因此，在罩套16内壁设有内螺纹，该内螺纹与基座6外螺纹相匹配，在安装时，先将磁铁15、垫片14依次置于罩套16内，再通过螺纹将基座6旋入罩套16内。在罩套16的外周上设有一组对称的第三切面17，以便于在夹持头与基座6安装时，扳手等拧紧工具的夹持施力。

本实施例中，罩套16为尼龙罩套，磁铁15采用强力磁铁，以提高吸附力。磁铁拉料器主要应用于含铁磁物质的规则的几何特征材料，例如棒料、管料、方料等，铁磁物质包括铁氧体，铁、钴、镍及其合金等。

本实施例中，磁铁15对含铁磁物质的规则材料的磁力吸引，保证了材料吸附在罩套16端面时的稳定性。通过罩套16的内螺纹将夹持头安装在基座6上，在液压卡盘锁紧材料并完成第一个工件的加工后，调整拉料器的位置，使罩套16和磁铁15与液压卡盘上的管料处于同一轴线上，再沿轴线移动拉料器并靠近液压卡盘，规则材料吸附在罩套16的端面，松开液压卡盘，继续移动拉料器，使罩套16的端面与液压卡盘的端面贴合，拉料器暂停1s后，沿轴线移动拉料器并远离液压卡盘，规则材料与拉料器同步运动，当移动一个工件长度+0～5mm时，锁紧液压卡盘，继续沿轴线移动拉料器远离液压卡盘，使拉料器与规则材料脱离并至安全距离，拉料器停止移动，调整并控制车刀对液压卡盘上的规则材料加工，完成下一个工件的加工，循环执行拉料器的送料过程。当送料次数大于设置值时，结束整个循环动作，重新给液压卡盘上料。

本发明根据材料的形状选择不同的拉料器，三个实施例中的拉料器能够实现大部分材料的拉料。每个工件加工完成后切断，再调用拉料器实现自动送料过程，配合液压卡盘的自动上料，以及工件的自动加工，可以实现材料的全自动加工过程，中间无需人工辅助，大大降低了安全事故的发生，提高了生产效率。

本发明中三种不同拉料器结构简单，配合数控车床（车削中心等）自动换刀和进给功能可实现多件流水化作业，对零件（或工件）进行车、镗、钻、扩孔、铰孔及攻丝等加工，既保证加工精度又可以大大减少了辅助时间，降低了劳动强度，提高了生产效率。拉料器设计巧妙，拆装容易，送料过程平稳，能广泛应用于具有液压卡盘的数控车床、车削中心、车铣复合中心，可自动上料、送料、多件流水加工，实现数字化制造。本发明的自动送料方法与拉料器，特别适合在大、中、小机械加工企业进行推广，且具有广袤的市场价值和巨大的潜在社会、经济效益。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数控车床的自动送料方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选择与材料形状相匹配的拉料器并安装在数控车床的刀座或刀架上；

步骤2：在液压卡盘夹持材料完成一个工件加工后，调整拉料器位置，使拉料器与所述材料处于同一轴线上，第一次移动拉料器，使材料与拉料器插接或材料吸附在拉料器端面；然后松开液压卡盘，第二次移动拉料器，使拉料器和材料相对液压卡盘移动一特定长度；随后锁紧液压卡盘，第三次移动拉料器，使拉料器与材料脱离且至安全距离；

步骤3：调整并控制车刀执行下一个工件的加工，循环执行步骤2，直到送料次数大于设定值。

2.如权利要求1所述的自动送料方法，其特征在于，所述步骤1中，拉料器包括基座（6），以及与所述基座（6）螺纹连接的夹持头，所述基座（6）固定在刀座或刀架上，根据材料形状选择不同的夹持头并将夹持头安装在所述基座（6）上。

3.如权利要求2所述的自动送料方法，其特征在于，对于棒料或管料，所述夹持头包括带中心孔（5）的柱体（4）、滚珠（1）、弹性元件以及紧固件；所述中心孔（5）的直径与棒料或管料的外径相匹配；

在柱体（4）同一横截面上沿径向设有三个或三个以上的两级阶梯孔，第一级阶梯孔与所述中心孔（5）连通，且第一级阶梯孔的直径小于第二级阶梯孔的直径；

所述紧固件设于所述第二级阶梯孔内，所述滚珠（1）和弹性元件设于所述第一级阶梯孔内，且所述弹性元件位于滚珠（1）与紧固件之间；所述滚珠（1）的直径大于第一级阶梯孔的直径；

在所述柱体（4）端面上设有与所述基座（6）匹配的第一螺纹连接结构。

4.如权利要求3所述的自动送料方法，其特征在于，所述弹性元件为弹簧（3），所述紧固件为螺帽（4），在第二级阶梯孔内设有内螺纹，所述螺帽（4）与第二级阶梯孔螺纹连接。

5.如权利要求2所述的自动送料方法，其特征在于，对于管料，所述夹持头包括定位圆柱体和O型圈（10），所述定位圆柱体的外径与所述管料的内径相匹配；在所述定位圆柱体的外圆周上设有凹槽，所述O型圈（10）设于所述凹槽内；在所述定位圆柱体的端面上设有与所述基座（6）匹配的第二螺纹连接结构。

6.如权利要求5所述的自动送料方法，其特征在于，所述定位圆柱体包括端盖（11）和接头（9），在所述接头（9）的一侧端面上设有螺纹孔，在所述螺纹孔对应接头（9）的外圆周上设有一台阶；所述端盖（11）的一侧为带外螺纹的凸体（12），所述凸体（12）的外螺纹与所述螺纹孔相匹配；在所述接头（9）的另一侧端面上设有第二螺纹连接结构。

7.如权利要求6所述的自动送料方法，其特征在于，在所述端盖（11）远离凸体（12）一侧的外圆周上设有45°倒角。

8.如权利要求2所述的自动送料方法，其特征在于，对于含铁磁物质的规则材料，所述夹持头包括罩套（16）、磁铁（15）和垫片（14）；在所述罩套（16）上设有与所述基座（6）匹配的螺纹；在安装时，所述罩套（16）上的螺纹与所述基座（6）连接，所述磁铁（15）、垫片（14）依次设于所述罩套（16）内。

9.如权利要求1所述的自动送料方法，其特征在于，所述步骤2中，特定长度为所加工工件的长度与裕度之和；所述裕度设为0～5mm。

10.如权利要求1所述的自动送料方法，其特征在于，所述步骤3中，设定值=（材料总长-料头长度-单件工件长度）/单件工件长度，单件工件长度是指工艺设计的包含工件的毛坯长度，料头长度是指在切削过程中工件夹持部分的长度。