CN111906392B - 一种自动化连接件生产螺纹攻丝机及攻丝方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种自动化连接件生产螺纹攻丝机，包括主机、夹持组件和换刀组件，所述主机的一侧设置有通过第一伺服电机驱动且贯穿换刀组件的转动轴，且所述转动轴远离第一伺服电机的一端设置有装刀组件，所述夹持组件设置在主机的另一侧且与转动轴对应，其攻丝方法包括，首先将工件安装在三爪卡盘上，由电动推杆带动换刀盘往远离转动轴的一侧运动，完成转动盘的换刀，之后换刀盘会至初始点，通过固定卡盘固定刀具，之后则可使换刀盘运动至露出刀具位置，最后则可启动第一伺服电机和第二伺服电机完成对工件的攻丝，其换刀后刀具的位置和转动的初始角度均相等，可避免对工件进行二攻或三攻时，有较大误差的存在，加工精度更高。

Description

一种自动化连接件生产螺纹攻丝机及攻丝方法

技术领域

本发明实施例涉及连接件螺纹攻丝技术领域，具体涉及一种自动化连接件生产螺纹攻丝机及攻丝方法。

背景技术

螺纹加工是一种使用制作螺纹的工具，采用切削、车削、铣削、磨削等工艺对工件进行加工的工艺，一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺纹的方法，而对于内螺纹的加工，则一般采用攻丝的方式进行加工，即用一定的扭矩将丝锥旋入要钻的底孔中加工出内螺，而连接件作为构件与构件连接的重要零件，深受人们的重视，连接件质量的高度会决定构件与构件之间连接强度高低，为此人们对于连接件的螺纹加工也就越来越关注。

对于同一批次的螺纹加工来说，由于均具有相同的加工参数和工序，在实际加工中可以考虑通过统筹的方式进行自动化生产，从而保证产品品质的一致性。然而在现有技术中，并没有考虑到应用实行自动化的加工。

在当前的螺纹加工过程中，对于一些连接件的攻丝常会采用一攻、二攻甚至是三攻，采用普通的攻丝机在二攻或三攻时，其会涉及到工件或刀具的二次安装和定位，不能够保证工件加工的精度，而采用加工中心进行加工其加工成本很高，很是不便待于我们解决。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种自动化连接件生产螺纹攻丝机及攻丝方法，通过所设置的换刀组件可实现自动换刀，保证换刀前与换刀后的刀具均处于同一位置，可以解决现有技术的攻丝机在二攻或三攻时不能保证加工精度，且通过加工中心加工成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种自动化连接件生产螺纹攻丝机及攻丝方法，包括主机、夹持组件和换刀组件，所述主机的一侧设置有通过第一伺服电机驱动且贯穿换刀组件的转动轴，且所述转动轴远离第一伺服电机的一端设置有装刀组件，所述夹持组件设置在主机的另一侧且与转动轴对应；

所述换刀组件包括换刀盘和用于带动换刀盘运动的电动推杆，所述换刀盘内设置有通过第一驱动电机驱动的转动盘，所述转动盘环形上阵列有若干个用于固定刀具的固定组件，所述固定组件包括U形卡板、滑动连接在U形卡板上的活动卡板，在所述U形卡板与活动卡板之间连接有双向丝杠，所述双向丝杠远离活动卡板的一端设置有斜形齿轮，所述换刀盘上还设置有第二驱动电机，所述第二驱动电机的转动轴上设置有与斜形齿轮啮合的锥形齿轮。

作为本发明的一种优选方案，所述装刀组件包括设置有刀具的安装块和设置在转动轴上用于固定安装块的固定卡盘，所述安装块上开设有固定卡盘对应的固定槽，且在固定槽的底部还设置有限位块。

作为本发明的一种优选方案，所述固定卡盘上开设有与限位块对应的限位槽，且所述固定卡盘包括旋转盘和卡爪，所述旋转盘上设置有环形螺纹，所述卡爪通过环形螺纹与旋转盘连接。

作为本发明的一种优选方案，所述U形卡板上还设置有若干个导向柱，且在所述转动盘上设置有与导向柱对应的导向槽。

作为本发明的一种优选方案，所述换刀盘上还设置有用于带动固定卡盘夹紧或松开工件的运动组件，所述运动组件包括第三驱动电机和套设在安装块上的齿轮环，所述第三驱动电机通过传动齿轮与齿轮环啮合连接，所述齿轮环的内侧设置有若干个凸块，所述旋转盘上开设有与凸块对应的凹槽。

作为本发明的一种优选方案，所述活动卡板与U形卡板相对的一面均设置有定位块，所述安装块上设置有与定位块对应的定位槽。

作为本发明的一种优选方案，所述夹持组件包括通过第二伺服电机驱动的安装柱，所述安装柱上设置有用于固定工件的三爪卡盘，所述三爪卡盘的中心轴线与转动轴中心轴线处于同一直线上。

一种工业自动化连接件生产螺纹攻丝方法，包括如下步骤：

S100，夹持组件移动至安全位置并将待加工工件固定在三爪卡盘上；

S200，通过电动推杆带动换刀盘往远离转动轴的一侧运动，并通过第一驱动电机带动转动盘旋转指定的刀具；

S300，通过电动推杆带动换刀盘回至初始点，并通过第三驱动电机实现固定卡盘夹紧安装块，完成换刀工作；

S400，通过电动推杆带动换刀盘往靠近第一伺服电机的运动直至露出刀具；

S500，启动第一伺服电机带动刀具旋转，并由第二伺服电机带动工件运动，完成攻丝。

作为本发明的一种优选方案，根据S300，初始点为限位块与限位槽可嵌合的位置。

作为本发明的一种优选方案，换刀盘上装入需要的刀具包括如下步骤：

S201，通过电动推杆带动换刀盘往靠近第一伺服电机的运动直至露出固定卡盘；

S202，将设置有刀具的安装块通过限位块与限位槽的嵌合置于固定卡盘上；

S203，通过电动推杆带动换刀盘回至初始点，并通过第二驱动电机带动活动卡块和U形卡块夹紧安装块；

S204，通过电动推杆带动换刀盘往远离转动轴的一侧运动直至露出固定卡盘，并通过第一驱动电机带动转动盘转动到下一个固定组件的位置，完成装刀。

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明，在使用时，可通过换刀盘的转动实现换刀，可避免在攻丝时，会由于刀具或工件需要二次装夹定位，导致攻丝精度降低的问题，在二攻或三攻时，其攻丝的精度会更高，而所设置的换刀盘可一次性装入多把刀具，可在一台机器上完成工件的钻孔和攻丝两道工序，可避免批量生产时，对同一工件加工需要多台机器配合使用的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施方式中换刀组件的结构示意图；

图3为本发明实施方式中换刀盘的左视图；

图4为本发明实施方式中固定卡盘的结构示意图；

图5为本发明实施方式中固定卡盘的右视结构示意图；

图6为本发明实施方式中齿轮环的结构示意图；

图7为图2中A处的局部结构放大图；

图8为图3中B处的局部结构放大图。

图中：

1-主机；2-夹持组件；3-换刀组件；4-第一伺服电机；5-转动轴；6-装刀组件；

201-第二伺服电机；202-安装柱；203-三爪卡盘；

301-换刀盘；302-电动推杆；303-第一驱动电机；304-转动盘；305-固定组件；306-U形卡板；307-活动卡板；308-双向丝杠；309-斜形齿轮；310-第二驱动电机；311-锥形齿轮；312-导向柱；313-导向槽；314-运动组件；315-第三驱动电机；316-齿轮环；317-凸块；318-凹槽；319-定位块；

601-安装块；602-固定卡盘；603-固定槽；604-限位块；605-限位槽；606-旋转盘；607-卡爪；608-环形螺纹；609-定位槽。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动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。

在本发明提供的实施方式中，为了使其能够应用于批量化的自动化生产，在实际生产的过程中包括控制器和采集组，通过采集组收集加工过程中的数据，并将采集数据传输至控制器中进行分析，并利用分析结果进行加工路径的模拟，将模拟的结果应用于自动化加工过程中。

如图1至图8所示，本发明提供了一种自动化连接件生产螺纹攻丝机包括主机1、夹持组件2和换刀组件3，所述主机1的一侧设置有通过第一伺服电机4驱动且贯穿换刀组件3的转动轴5，且所述转动轴5远离第一伺服电机4的一端设置有装刀组件6，所述夹持组件2设置在主机1的另一侧且与转动轴5对应，伺服电机可采用1FK7交流伺服电机，其还可根据实际的需求选择对应的编码器，便于控制其速度以及转动轴的初始转动角度，可避免在使用时，会出现不能换刀的问题。

所述换刀组件3包括换刀盘301和用于带动换刀盘301运动的电动推杆302，所述换刀盘301内设置有通过第一驱动电机303驱动的转动盘304，所述转动盘304上环形阵列有若干个用于固定刀具的固定组件305，所设置的每个固定组件305均可固定一个刀具，通过第一驱动电机带动转动盘304的运动，即可完成刀具位置的切换，便于在攻丝时，换刀进行二攻，所述固定组件305包括U形卡板306、滑动连接在U形卡板306上的活动卡板307，在所述U形卡板306与活动卡板307之间连接有双向丝杠308，所述双向丝杠308远离活动卡板307的一端设置有斜形齿轮309，所述换刀盘301上还设置有第二驱动电机310，所述第二驱动电机310的转动轴5上设置有与斜形齿轮309啮合的锥形齿轮311，双向丝杠308上设置有两段旋向相反的螺纹，即在进行使用时，可带动U形卡板306和活动卡板307相对或相向运动，通过第二驱动电机310可使锥形齿轮311转动，因此可通过锥形齿轮311的转动带动斜形齿轮309的转动，进而实现双向丝杠308的转动，双向丝杠308转动可带动U形卡板306和活动板307夹紧或松开安装块601。

另外需要补充的是，所述U形卡板306上还设置有若干个导向柱312，且在所述转动盘304上设置有与导向柱312对应的导向槽313，导向柱312与导向槽313相互配合，可实现对U形卡板306的限位，避免在其运动时，会出现由于偏位而导致无法进行换刀的问题。

本发明中，所述装刀组件6包括用于固定刀具的安装块601和设置在转动轴5上用于固定安装块601的固定卡盘602，安装块601上所设置的刀具的初始旋向均相同，保证置于换刀盘301内的刀具在转动至换刀位置时，其均会处于同一的初始旋转角度，可有效的保证二攻或三攻时，其加工的精准度，对于长度不同的刀具，则可采用差插补的形式，补偿其刀具之间长度差，便于实现自动化加工，所述安装块601上开设有固定卡盘602对应的固定槽603，且在固定槽603的底部还设置有限位块604，固定卡盘602可直接嵌入至固定槽603内，即在嵌入固定槽603内时，其设置的限位槽605和限位块604可会嵌合在一起，实现对安装块601的初次固定，便于后续进行装刀。

本发明中，所述固定卡盘602上开设有与限位块604对应的限位槽605，且所述固定卡盘602包括旋转盘606和卡爪607，所述旋转盘606上设置有环形螺纹608，所述卡爪607通过环形螺纹608与旋转盘606连接，所述换刀盘301上还设置有用于带动固定卡盘602夹紧或松开工件的运动组件314，所述运动组件314包括第三驱动电机315和套设在安装块601上的齿轮环316，所述第三驱动电机315通过传动齿轮与齿轮环316啮合连接，所述齿轮环316的内侧设置有若干个凸块317，所述旋转盘606上开设有与凸块317对应的凹槽318，凹槽318与凸块317为间隙配合，且齿轮环316与旋转盘606也为间隙配合，即在通过第一伺服电机4记录换刀的位置后，可进一步通过设置的电动推杆302带动换刀盘301的运动，便于在换刀或对工件进行加工时，避免在电动推杆302带动换刀盘301回至原位时，其齿轮环316无法套设在旋转盘606上的问题，在第三驱动电机315转动时，可通过传动齿轮带动齿轮环316的运动，通过齿轮环316的运动实现旋转盘606的运动，旋转盘606运动则可实现卡爪607的运动，从而可使卡爪607紧紧的抵住固定槽603的侧壁，至此可完成将带有刀具的安装块601与转动轴5固定在一起，而在转动轴5脱离与安装块601的固定时，则只需反向转动就可实现转动轴5与安装块601的脱离，在换刀时会更加的方便。

需要注意的是，换刀点只有一个，即转动轴贯穿换刀盘的位置，在换刀时，转动轴的位置无需发生变化，只需换刀盘运动则可实现整体的换刀工作，可避免出现二次定位的问题。

需要补充的是，所述活动卡板307与U形卡板306相对的一面均设置有定位块319，所述安装块601上设置有与定位块319对应的定位槽609，设置的定位块319前端为梯形结构，以便于定位块319与定位槽609嵌合在一起，其定位块319与定位槽609嵌合在一起后，可实现对安装块601的固定，可避免安装块601在换刀盘301内出现自转，造成刀具位置不对，导致在二攻或三攻时，螺纹位置会出现较大偏差的问题。

本发明中，所述夹持组件2包括通过第二伺服电机201驱动的安装柱202，所述安装柱202上设置有用于固定工件的三爪卡盘203，所述三爪卡盘203的中心轴线与转动轴5中心轴线处于同一直线上，第二伺服电机201上安装有丝杠，安装柱202上设置有与丝杠对应的丝杠套，可便于通过第二伺服电机201精准控制工件的进给，而三爪卡盘203本身就具有定心的作用，因此，在对工件安装时会更加的方便。

另外，本发明提供了一种基于螺纹攻丝机的攻丝方法，通过采集组收集加工过程中的数据，并将采集数据传输至控制器中进行分析，并利用分析结果进行加工路径的模拟，将模拟的结果应用于自动化加工过程中，具体包括以下步骤：

S100，夹持组件移动至安全位置并将待加工工件固定在三爪卡盘上；

S200，通过电动推杆带动换刀盘往远离转动轴的一侧运动，并通过第一驱动电机带动转动盘旋转指定的刀具；

S300，通过电动推杆带动换刀盘回至初始点，并通过第三驱动电机实现固定卡盘夹紧安装块，完成换刀工作；

S400，通过电动推杆带动换刀盘往靠近第一伺服电机的运动直至露出刀具；

S500，启动第一伺服电机带动刀具旋转，并由第二伺服电机带动工件运动，完成攻丝。

根据S300，初始点为限位块与限位槽可嵌合的位置，在每次换刀时，均需要通过第一伺服电机进行记录其换刀时的转动角度，以避免出现换刀盘回初始点时，其齿轮环的位置与旋转盘的位置不一致，导致无法完成换刀的问题。

安全位置为安装柱远离转动轴的地方，以避免工人在进行拆装工件时会发生危险，电动推杆带动换刀盘往远离转动轴的一侧运动时，需要运动至露出转动轴端头的位置，以避免转动盘转动换刀时，其与转动轴之间会产成干涉造，从而成换刀失败的问题。

本发明的装刀包括如下步骤：

S201，通过电动推杆带动换刀盘往靠近第一伺服电机的运动直至露出固定卡盘；

S202，将设置有刀具的安装块通过限位块与限位槽的嵌合置于固定卡盘上；

S203，通过电动推杆带动换刀盘回至初始点，并通过第二驱动电机带动活动卡块和U形卡块夹紧安装块；

S204，通过电动推杆带动换刀盘往远离转动轴的一侧运动直至露出固定卡盘，并通过第一驱动电机带动转动盘转动到下一个固定组件的位置，完成装刀。

在进行使用时，需要注意不同刀具之间的长度差，避免在通过多个刀具进行攻丝时，会出现工件攻丝长度不一致的问题。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种自动化连接件生产螺纹攻丝机，其特征在于，包括主机（1）、夹持组件（2）和换刀组件（3），所述主机（1）的一侧设置有通过第一伺服电机（4）驱动且贯穿换刀组件（3）的转动轴（5），且所述转动轴（5）远离第一伺服电机（4）的一端设置有装刀组件（6），所述夹持组件（2）设置在主机（1）的另一侧且与转动轴（5）对应；

所述换刀组件（3）包括换刀盘（301）和用于带动换刀盘（301）运动的电动推杆（302），所述换刀盘（301）内设置有通过第一驱动电机（303）驱动的转动盘（304），所述转动盘（304）上环形阵列有若干个用于固定刀具的固定组件（305），所述固定组件（305）包括U形卡板（306）、滑动连接在U形卡板（306）上的活动卡板（307），在所述U形卡板（306）与活动卡板（307）之间连接有双向丝杠（308），所述双向丝杠（308）远离活动卡板（307）的一端设置有斜形齿轮（309），所述换刀盘（301）上还设置有第二驱动电机（310），所述第二驱动电机（310）的转动轴（5）上设置有与斜形齿轮（309）啮合的锥形齿轮（311），所述第二驱动电机（310）驱动所述锥形齿轮（311）转动，并通过锥形齿轮（311）的转动带动斜形齿轮（309）的转动，进而驱动所述双向丝杠（308）的转动，所述双向丝杠（308）的转动带动所述U形卡板（306）和活动卡板（307）夹紧或松开所述装刀组件（6）。

2.根据权利要求1所述的一种自动化连接件生产螺纹攻丝机，其特征在于，所述装刀组件（6）包括用于固定刀具的安装块（601）和设置在转动轴（5）上用于固定安装块（601）的固定卡盘（602），所述安装块（601）上开设有固定卡盘（602）对应的固定槽（603），且在固定槽（603）的底部还设置有限位块（604）。

3.根据权利要求2所述的一种自动化连接件生产螺纹攻丝机，其特征在于，所述固定卡盘（602）上开设有与限位块（604）对应的限位槽（605），且所述固定卡盘（602）包括旋转盘（606）和卡爪（607），所述旋转盘（606）上设置有环形螺纹（608），所述卡爪（607）通过环形螺纹（608）与旋转盘（606）连接。

4.根据权利要求1所述的一种自动化连接件生产螺纹攻丝机，其特征在于，所述U形卡板（306）上还设置有若干个导向柱（312），且在所述转动盘（304）上设置有与导向柱（312）对应的导向槽（313）。

5.根据权利要求3所述的一种自动化连接件生产螺纹攻丝机，其特征在于，所述换刀盘（301）上还设置有用于带动固定卡盘（602）夹紧或松开工件的运动组件（314），所述运动组件（314）包括第三驱动电机（315）和套设在安装块（601）上的齿轮环（316），所述第三驱动电机（315）通过传动齿轮与齿轮环（316）啮合连接，所述齿轮环（316）的内侧设置有若干个凸块（317），所述旋转盘（606）上开设有与凸块（317）对应的凹槽（318）。

6.根据权利要求2所述的一种自动化连接件生产螺纹攻丝机，其特征在于，所述活动卡板（307）与U形卡板（306）相对的一面均设置有定位块（319），所述安装块（601）上设置有与定位块（319）对应的定位槽（609）。

7.根据权利要求5所述的一种自动化连接件生产螺纹攻丝机，其特征在于，所述夹持组件（2）包括通过第二伺服电机（201）驱动的安装柱（202），所述安装柱（202）上设置有用于固定工件的三爪卡盘（203），所述三爪卡盘（203）的中心轴线与转动轴（5）中心轴线处于同一直线上。

8.一种基于权利要求7所述螺纹攻丝机的工业自动化连接件生产螺纹攻丝方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100，夹持组件移动至安全位置并将待加工工件固定在三爪卡盘上；

S200，通过电动推杆带动换刀盘往远离转动轴的一侧运动，在换刀盘上装入需要的刀具，并通过第一驱动电机带动转动盘旋转指定的刀具；

S300，通过电动推杆带动换刀盘回至初始点，并通过第三驱动电机实现固定卡盘夹紧安装块，完成换刀工作；

S400，通过电动推杆带动换刀盘往靠近第一伺服电机的运动直至露出刀具；

S500，启动第一伺服电机带动刀具旋转，并由第二伺服电机带动工件运动，完成攻丝。

9.根据权利要求8所述的一种工业自动化连接件生产螺纹攻丝方法，其特征在于，根据S300，初始点为限位块与限位槽可嵌合的位置。

10.根据权利要求8所述的一种工业自动化连接件生产螺纹攻丝方法，其特征在于，在步骤S200中，换刀盘上装入需要的刀具包括如下步骤：

S201，通过电动推杆带动换刀盘往靠近第一伺服电机的运动直至露出固定卡盘；

S202，将设置有刀具的安装块通过限位块与限位槽的嵌合置于固定卡盘上；

S203，通过电动推杆带动换刀盘回至初始点，并通过第二驱动电机带动活动卡块和U形卡块夹紧安装块；

S204，通过电动推杆带动换刀盘往远离转动轴的一侧运动直至露出固定卡盘，并通过第一驱动电机带动转动盘转动到下一个固定组件的位置，完成装刀。

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