CN112355795A - 一种cnc磨床智能生产加工单元及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CNC磨床智能生产加工单元及其加工方法，检测设备的一侧设置有CNC磨床，检测设备和CNC磨床之间通过桁架机械手连接，桁架机械手通过立柱组件固定在车间地面上，利用横梁组件和Z轴组件形成空间直角坐标关系，Z轴组件连接有末端抓取组件，桁架机械手的下方设置有料仓，检测设备、桁架机械手、CNC磨床和料仓分别与DNC智能监控系统和KW自动化控制平台连接，用于实现整个设备的控制系统。本发明方案合理，自动化程度高，能充分发挥CNC磨床智能生产加工单元的优势。

Description

一种CNC磨床智能生产加工单元及其加工方法
技术领域
本发明属于智能生产技术领域，具体涉及一种CNC磨床智能生产加工单元及其加工方法。
背景技术
制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，机械制造是制造业的核心。智能制造的应用为传统的制造业带来了革命性的变化，实现由制造大国向制造强国的转变，已经成为新时期我国经济发展面临的重大课题。智能制造装备将持续呈现出自动化、集成化、信息化、绿色化的发展趋势。其中，自动化和智能化主要表现在装备能根据用户要求完成制造过程中的自动化，并对制造对象和制造环境具有高度适应性，实现制造过程的优化。自动化是能实现产品生产过程自动化的一种机器体系，通过一套能自动进行加工、检测、装卸、运输的机器设备，组成高度连续的、完全自动化的生产线，来实现产品的生产，从而提高工作效率。降低生产成本、提高加工质量、快速更换产品是机械制造业竞争和发展的基础，也是机械制造业技术水平的标志。
磨床用于进行高度精密和粗糙面相当小的磨削，可进行高效率磨削。磨床的磨具砂轮相对于工件做高速旋转运动，为自动化系统的搭建提供了基础。磨削加工需要保证产品的高精度，而人员的过多参与，会导致产品品质不稳定。此外，磨削加工中产生的细小磨屑，容易吸入肺部，造成对操作人员身体的伤害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种CNC磨床智能生产加工单元及其加工方法，以解决现有磨床无法完成自动上下料、自动加工生产、自动检测以及加工数据无法实时监测的问题。
本发明采用以下技术方案：
一种CNC磨床智能生产加工单元，包括检测设备，检测设备的一侧设置有CNC磨床，检测设备和CNC磨床之间通过桁架机械手连接，桁架机械手通过立柱组件固定在车间地面上，利用横梁组件和Z轴组件形成空间直角坐标关系，Z轴组件连接有末端抓取组件，桁架机械手的下方设置有料仓，检测设备、桁架机械手、CNC磨床和料仓分别与DNC智能监控系统和KW自动化控制平台连接，用于实现整个设备的控制系统。
具体的，桁架机械手能够通过横梁组件沿X轴方向运动，通过Z轴组件沿Z轴直线运动，机械手依次经料仓取料后送入CNC磨床；再取出送入检测设备检测后，取出送回料仓。
具体的，末端抓取组件为双手爪结构，能够分别抓取待加工件和已加工件。
具体的，CNC磨床内设置有能够自动补偿的在线测量和智能修正单元。
具体的，检测设备上设置自动门，用于配合机械手的上下料及自身检测过程。
本发明的另一个技术方案是，CNC磨床智能生产加工单元的加工方法，包括以下步骤：
S1、CNC磨床发出上料信号，打开自动门，桁架机械手将工件送入磨床内部，完成放料任务，退出磨床，自动门关闭；
S2、CNC磨床内部完成在线测量和智能修正，按照补偿参数对工件进行加工，加工完成再进行工件的在线测量；
S3、自动门打开，桁架机械手进入CNC磨床内部，末端抓取组件在CNC磨床内部完成一次性成品下料和毛坯件上料任务，退出CNC磨床，自动门关闭；
S4、检测设备自动门打开，桁架机械手将成品送入检测设备内，完成放料任务，退出检测设备，自动门关闭；
S5、检测设备对工件要求的公差进行精度检测，对数据进行采集、判断和反馈；
S6、检测完成后，检测设备自动门打开，桁架机械手进入检测设备内部完成取料，并退出检测设备，自动门关闭；根据检测结果，桁架机械手自动判断，将合格品放入料仓成品下料区，不合格品放入料仓内的不合格产品区；
S7、桁架机械手完成成品放料及毛坯件取料任务，等待下一个循环。
具体的，步骤S5中，采用桁架机械手将磨削后的工件放置于检测设备中的治具上，实现工件的旋转；采用电子数显杠杆千分表对工件的加工表面进行测量，采集电子数显杠杆千分表的示数，并将示数与图纸中要求的跳动值进行比较，判断加工是否合格。
进一步的，若电子数显杠杆千分表的示数值小于图纸中要求的跳动值，合格；若示数值大于要求的跳动值，不合格。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种CNC磨床智能生产加工单元，将自动上下料、自动加工生产、自动检测相结合，最大程度减少人力参与，极大地缩减工件的加工时间及检测时间，提高了磨床加工的生产效率，采用KW自动化控制平台，更匹配设备的整体控制系统，设备运行流畅。采用DNC智能监控系统，可实现设备状态和实时数据监测交互，从而为企业打造一个安全可靠、可行的车间管理平台。
进一步的，采用自动上下料直角坐标机械手，传动结构简单，完成动作所需时间较短，结构可靠性高。
进一步的，采用双手爪结构，分别抓取待加工件和已加工件，实现机床内部的一次性上下料动作，节约上下料时间，提高换料效率。
进一步的，在CNC磨床的自动化加工中增加了在线测量和智能修正技术，实现了自动探测和补偿，保证工件加工品质的一致性。
一种CNC磨床智能生产加工单元的加工方法，结合CNC磨床加工、在机测量、桁架机械手自动上下料、成品精度检测、成品料分区等功能，实现方式合理，可提高产品加工效率及质量，提高磨床利用率，减少人力成本。
综上所述，本发明方案合理，自动化程度高，能充分发挥CNC磨床智能生产加工单元的优势。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的整体示意图；
图2为本发明的桁架机械手结构示意图。
其中：1.检测设备；2.桁架机械手；3.CNC磨床；4.料仓；5.横梁组件；6.Z轴组件；7.立柱组件；8.末端抓取组件。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明提供了一种CNC磨床智能生产加工单元及其加工方法，基于“制检合一”的生产模式，“在线测量和智能修正”实现加工前和加工中的智能补偿加工；“一机加工、一机测量”，实现自动加工后的自动检测；通过桁架机械手实现工件的运输和上下料；该单元搭载KW自动化控制平台和DNC智能监控系统，集生产管理、过程监控等一系列功能于一体；此套智能生产单元降低磨削加工的劳动强度、提高生产效率，保证产品品质的一致性和稳定性。
请参阅图1，本发明一种CNC磨床智能生产加工单元，在CNC磨床的基础上实现自动上下料、自动加工生产、自动检测以及加工状态实时监测；包括：检测设备1、桁架机械手2、CNC磨床3和料仓4，检测设备1和CNC磨床3之间通过桁架机械手2连接，料仓4设置在桁架机械手2的下方，桁架机械手2通过立柱组件7固定在车间地面上，利用横梁组件5和Z轴组件6形成空间直角坐标关系，Z轴组件6连接有末端抓取组件8。
请参阅图2，横梁组件5作为X轴，桁架机械手2分别沿X轴和Z轴直线运动，机械手2从料仓4取料位取料，将工件送入CNC磨床3；加工完成后，机械手2将工件取出，并送入检测设备1；检测完成后，机械手2将工件取出并送回料仓4的成品区，整个过程流畅可靠。
末端抓取组件8采用双手爪结构，分别抓取待加工件和已加工件，实现CNC磨床3内部的一次性上下料动作。
CNC磨床3用于实现工件的磨削加工；CNC磨床3设置有自动门，以配合机械手的上下料及其自身的加工过程。
CNC磨床3的内部设置在线测量和智能修正技术，加工前和加工中，自动探测工件位置和尺寸，实现自动补偿，保证产品加工质量和一致性；
检测设备1设置自动门，用于配合机械手的上下料及其自身的检测过程；检测设备1实现已加工件的精度检测，代替人工手动检测，并且对检测后的数据进行采集、判断、反馈。
CNC磨床智能生产加工单元连接KW自动化控制平台，用于实现整个设备的控制系统。
检测设备1、CNC磨床3和料仓4分别与DNC智能监控系统连接，实现CNC磨床3和检测设备1在生产过程中的视频监控功能；料仓4管理系统的料位信息存储和显示功能；刀具寿命管理和生产效率统计功能；监测磨床3加工状态，优化人机交互体验。
料仓4采用整体料盘结构，通过采用“伺服电机+同步带”的形式驱动，底部采用导轨进行往复运动，人工一次上料可以实现整个料盘的自动化加工，料盘前端设置有可移动的预装料台，采用标准托盘进行储料，方便人工进行上下料，降低劳动强度。
一种CNC磨床的智能生产加工单元的加工方法，包括以下步骤：
S1、CNC磨床3发出上料信号，打开自动门，桁架机械手2将工件送入磨床3内部，完成放料任务，退出磨床3，自动门关闭；
S2、CNC磨床3内部完成在线测量和智能修正，CNC磨床3按照补偿参数对工件进行加工，加工完成再进行工件的在线测量；
S3、已加工件完成在线测量后，自动门打开，桁架机械手2进入CNC磨床3内部，末端抓取组件8在磨床内部完成一次性成品下料和毛坯件上料任务，桁架机械手2退出CNC磨床3，自动门关闭；
S4、检测设备1自动门打开，桁架机械手2将成品送入检测设备1内，完成放料任务，退出检测设备1，自动门关闭；
S5、检测设备1对工件要求的公差进行精度检测，对数据进行采集、判断、反馈；
S6、检测完成后，检测设备1自动门打开，桁架机械手进入检测设备1内部完成取料，并退出检测设备1，自动门关闭；根据检测结果，桁架机械手2自动判断，将合格品放入料仓4成品下料区，不合格品放入料仓4内的不合格产品区；
S7、桁架机械手2完成成品放料及毛坯件取料任务，等待下一个循环。
整个设备的控制系统均由KW自动化控制平台实现；DNC智能监控系统，实时监控设备状态，进行信息交互。
DNC智能监控系统中，在磨床3和检测设备1内增加摄像头，实现加工检测过程的实时监控；存储并显示料仓4管理系统的料位信息；实现刀具寿命管理和生产效率统计功能；根据检测结果反馈，反应磨床3加工的状态的稳定情况，优化人机交互体验。
通过采用这种CNC磨床智能生产加工单元及其加工方法，磨床有效加工时间达到90％，工件一次加工、检验合格率达到98％，生产效率提高30％，降低人工劳动强度，提升工件加工质量。
综上所述，本发明一种CNC磨床智能生产加工单元及其加工方法，检测设备的一侧设置有CNC磨床，检测设备和CNC磨床之间通过桁架机械手连接，桁架机械手通过立柱组件固定在车间地面上，利用横梁组件和Z轴组件形成空间直角坐标关系，Z轴组件连接有末端抓取组件，桁架机械手的下方设置有料仓，检测设备、桁架机械手、CNC磨床和料仓分别与DNC智能监控系统和KW自动化控制平台连接，用于实现整个设备的控制系统。本发明方案合理，自动化程度高，能充分发挥CNC磨床智能生产加工单元的优势，可提高产品加工效率及质量，提高磨床利用率，减少人力成本。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种CNC磨床智能生产加工单元，其特征在于，包括检测设备(1)，检测设备(1)的一侧设置有CNC磨床(3)，检测设备(1)和CNC磨床(3)之间通过桁架机械手(2)连接，桁架机械手(2)通过立柱组件(7)固定在车间地面上，利用横梁组件(5)和Z轴组件(6)形成空间直角坐标关系，Z轴组件(6)连接有末端抓取组件(8)，桁架机械手(2)的下方设置有料仓(4)，检测设备(1)、桁架机械手(2)、CNC磨床(3)和料仓(4)分别与DNC智能监控系统和KW自动化控制平台连接，用于实现整个设备的控制系统。
2.根据权利要求1所述的CNC磨床智能生产加工单元，其特征在于，桁架机械手(2)能够通过横梁组件(5)沿X轴方向运动，通过Z轴组件(6)沿Z轴直线运动，机械手(2)依次经料仓(4)取料后送入CNC磨床(3)；再取出送入检测设备(1)检测后，取出送回料仓(4)。
3.根据权利要求1所述的CNC磨床智能生产加工单元，其特征在于，末端抓取组件(8)为双手爪结构，能够分别抓取待加工件和已加工件。
4.根据权利要求1所述的CNC磨床智能生产加工单元，其特征在于，CNC磨床(3)内设置有能够自动补偿的在线测量和智能修正单元。
5.根据权利要求1所述的CNC磨床智能生产加工单元，其特征在于，检测设备(1)上设置自动门，用于配合机械手(2)的上下料及自身检测过程。
6.根据权利要求1所述的CNC磨床智能生产加工单元的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、CNC磨床发出上料信号，打开自动门，桁架机械手将工件送入磨床内部，完成放料任务，退出磨床，自动门关闭；
S2、CNC磨床内部完成在线测量和智能修正，按照补偿参数对工件进行加工，加工完成再进行工件的在线测量；
S3、自动门打开，桁架机械手进入CNC磨床内部，末端抓取组件在CNC磨床内部完成一次性成品下料和毛坯件上料任务，退出CNC磨床，自动门关闭；
S4、检测设备自动门打开，桁架机械手将成品送入检测设备内，完成放料任务，退出检测设备，自动门关闭；
S5、检测设备对工件要求的公差进行精度检测，对数据进行采集、判断和反馈；
S6、检测完成后，检测设备自动门打开，桁架机械手进入检测设备内部完成取料，并退出检测设备，自动门关闭；根据检测结果，桁架机械手自动判断，将合格品放入料仓成品下料区，不合格品放入料仓内的不合格产品区；
S7、桁架机械手完成成品放料及毛坯件取料任务，等待下一个循环。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S5中，采用桁架机械手将磨削后的工件放置于检测设备中的治具上，实现工件的旋转；采用电子数显杠杆千分表对工件的加工表面进行测量，采集电子数显杠杆千分表的示数，并将示数与图纸中要求的跳动值进行比较，判断加工是否合格。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，若电子数显杠杆千分表的示数值小于图纸中要求的跳动值，合格；若示数值大于要求的跳动值，不合格。
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