CN112475901A - 一种差速器壳体全自动控制加工系统及其工艺 - Google Patents

一种差速器壳体全自动控制加工系统及其工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种差速器壳体全自动控制加工系统及其工艺，涉及差速器壳体加工技术领域，本发明包括数控车床、四轴加工中心、一步夹具、机械手、视觉系统和加工刀具，加工中心包括PLC控制器，四轴加工中心的第四轴连接有一对端板，两个端板上设有底板，底板上设有二步夹具和三步夹具，一步夹具在PLC控制器的控制下完成对工件的夹紧之后通过数控车床和加工刀具对工件进行加工，二步夹具和三步夹具在PLC控制器的控制下完成对工件的夹紧之后通过加工中心和加工刀具对工件进行加工，机械手在PLC控制器的控制下完成对工件的移动和抓取，视觉系统在PLC控制器的控制下监控整个加工系统；本发明具有装夹次数少，定位误差小的优点，同时可实现全智能化生产。

Description

一种差速器壳体全自动控制加工系统及其工艺
技术领域
本发明涉及差速器壳体加工技术领域，更具体的是涉及一种差速器壳体全自动控制加工系统及其工艺。
背景技术
差速器由差速器壳体、行星齿轮、行星齿轮轴和半轴齿轮等机械零件组成，主要作用是在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，实现两边车轮以不同转速运动的效果，能够减少轮胎和地面之间的摩擦，一般用于汽车的转弯行驶和不平路面的行驶，以左转弯为例，弯心在左侧，在相同的时间内右侧车轮要比左侧车轮走过的轨迹要长，所以就要求右侧的车轮转速比左侧的车轮转速快，而这一点能够通过差速器来实现。
差速器壳体是把差速齿轮、半轴齿轮和十字轴等零件组合在一起的骨架，其外部与大八字齿轮或外齿环相连接，作为差速器的主体，差速器壳体的制造精度尤其是球面的加工精度直接影响差速器的性能。
目前，差速器壳体一般由毛坯铸件加工而成，主要加工工艺包括以下几步：
(1)分序粗车两端内外圆、背面止口和端面；
(2)精车两端内外圆、背面止口及端面；
(3)专用机床粗精车内球面；
(4)钻床配回转夹具钻铰十字轴孔；
(5)钻床加工法兰上的各孔；
(6)进行钳工去毛刺和倒角等工艺。
由于差速器壳体结构较为复杂，在上述加工工序中，存在以下缺陷：
(1)采用人工上下料，自动化程度低，人为的不确定因素容易导致产品质量不稳定；
(2)产品加工工序长、工序转换及生产线中非加工时间长，导致企业的加工效率较低，造成企业生产成本提高；
(3)产品加工过程中装夹次数多，基准转换对产品的形位公差影响很大。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有差速器壳体加工过程中存在的问题，本发明提供一种差速器壳体全自动控制加工系统及其工艺。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种差速器壳体全自动控制加工系统，包括数控车床、加工中心、一步夹具、二步夹具、三步夹具、机械手、视觉系统和加工刀具，所述加工中心包括PLC控制器，所述四轴加工中心的第四轴连接有一对端板，两个端板上设有底板，所述底板上设有二步夹具和三步夹具，所述一步夹具在PLC控制器的控制下完成对工件的夹紧之后通过数控车床和加工刀具对工件进行加工，所述二步夹具和三步夹具在PLC控制器的控制下完成对工件的夹紧之后通过加工中心和加工刀具对工件进行加工，机械手在PLC控制器的控制下完成对工件的移动和抓取，所述视觉系统在PLC控制器的控制下监控整个加工系统。
进一步地，所述一步夹具包括液压三爪卡盘、顶尖和PLC控制器控制的液压油缸，所述液压三爪卡盘夹住工件一端的轴承处，所述顶尖通过液压油缸顶住工件另一端的内孔，所述顶尖和液压油缸的输出端相连接。
进一步地，所述二步夹具包括设在底板上的定位孔、定位孔内的弹性夹套以及控制弹性夹套加紧和放松的调节组件，所述弹性夹套套在工件的法兰处止口。
进一步地，所述三步夹具包括弹性夹紧套、定位套以及相对设置的缸座A和缸座B，所述弹性夹紧套套在靠近法兰的轴承处，所述定位套顶住工件远离法兰的一端，所述缸座A上设有PLC控制器控制的油缸A和定位销，所述油缸A的输出端和弹性夹紧套相连接，所述定位销和工件的法兰孔相配合，所述缸座B上设有PLC控制器控制的油缸B，所述油缸B的输出端和定位套相连接。
进一步地，所述调节组件包括设在底板上的PLC控制器控制的油缸C、铰链座和压板，所述压板包括连接杆和U形板，所述连接杆和U形板底部相连接，所述连接杆一端和油缸C的端部相铰接，另一端和铰链座相铰接，所述U形板的两个端部分别设有一个压钉，所述压钉和弹性夹套相接触。
进一步地，所述加工刀具包括端面刀、孔镗刀、加工内孔的正反粗镗刀、正反锪面倒角刀、加工端面的锪平倒角刀A、加工法兰孔的钻头、加工法兰面的锪平倒角刀B、加工内球面的圆弧铣刀和外圆刀。
一种差速器壳体全自动控制加工工艺，包括以下步骤：
(1)通过液压三爪卡盘夹住工件一端的轴承处，用液压油缸驱动顶尖顶住工件另一端的内孔，液压三爪卡盘带动工件旋转，通过加工刀具加工靠近工件的法兰的止口、工件的法兰的外圆和端面以及粗车工件远离法兰的一端；
(2)通过弹性夹套夹住工件的法兰处止口，用调节组件控制弹性夹套夹紧工件，通过加工刀具加工工件两端的轴承处、内部的台阶孔、法兰孔和沉台；
(3)在油缸A的驱动下，弹性夹紧套夹住工件靠近法兰的轴承处，用定位销卡住工件的法兰孔，在油缸B的驱动下，定位套顶住工件远离法兰的一端，通过加工刀具加工工件的内球面和十字销孔；
在上述加工过程中，工件的抓取和移动通过机械手来完成，机械手、液压油缸、油缸A和油缸B的动作通过PLC控制器来控制，视觉系统判断工件是否装夹到位、加工刀具是否正常和工件支撑面是否清洁。
本发明的有益效果如下：
1、本发明在加工差速器壳体过程中，只经过三次装夹，减少了装夹次数和装夹过多造成的定位误差，通过机械手移动和抓取，降低了劳动强度；
2、本发明的调节组件包括油缸C，油缸C带动连接杆绕着铰链座旋转，从而调整压钉和弹性夹套之间的压力，实现对弹性夹套的加紧和放松。
附图说明
图1是本发明的一步夹具的结构示意图；
图2是本发明的二步夹具和三步夹具的结构示意图；
图3是本发明的二步夹具和三步夹具的结构示意图；
图4是本发明的工件的结构示意图；
图5-图13是本发明的刀具的结构示意图；
附图标记：1-液压油缸、2-顶尖、3-工件、4-液压三爪卡盘、5-油缸A、6-缸座A、7-弹性夹紧套、8-油缸B、9-油缸C、10-定位孔、11-弹性夹套、12-缸座B、13-定位套、14-定位销、15-底板、16-第四轴、17-U形板、18-连接杆、19-铰链座、20-压钉孔、21-外圆及端面、22-内腔端面、23-内腔孔、24-内球面、25-法兰孔、26-法兰孔锪平、27-内孔、28-端面、29-外圆粗镗刀、30-孔镗刀、31-正反粗镗刀、32-正反锪面倒角刀、33-锪平倒角刀A、34-钻头、35-锪平倒角刀B、36-圆弧铣刀、37-外圆可调精镗刀。
具体实施方式
实施例1
如图1到13所示，本实施例提供一种差速器壳体全自动控制加工系统，包括数控车床、加工中心、一步夹具、二步夹具、三步夹具、机械手、视觉系统和加工刀具，所述加工中心包括PLC控制器，所述四轴加工中心的第四轴16连接有一对端板，两个端板上设有底板15，所述底板15上设有二步夹具和三步夹具，所述一步夹具在PLC控制器的控制下完成对工件3的夹紧之后通过数控车床和加工刀具对工件3进行加工，所述二步夹具和三步夹具在PLC控制器的控制下完成对工件3的夹紧之后通过加工中心和加工刀具对工件3进行加工，机械手在PLC控制器的控制下完成对工件3的移动和抓取，所述视觉系统在PLC控制器的控制下监控整个加工系统。
实施例2
如图1到13所示，本实施例在实施例1的基础上做了进一步改进，具体为所述一步夹具包括液压三爪卡盘4、顶尖2和PLC控制器控制的液压油缸1，所述液压三爪卡盘4夹住工件3一端的轴承处，所述顶尖2通过液压油缸1顶住工件3另一端的内孔27，所述顶尖2和液压油缸1的输出端相连接。
实施例3
如图1到13所示，本实施例在实施例2的基础上做了进一步改进，具体为所述二步夹具包括设在底板15上的定位孔10、定位孔10内的弹性夹套11以及控制弹性夹套11加紧和放松的调节组件，所述弹性夹套11套在工件3的法兰止口处。
实施例4
如图1到13所示，本实施例在实施例3的基础上做了进一步改进，具体为所述三步夹具包括弹性夹紧套7、定位套13以及相对设置的缸座A6和缸座B12，所述弹性夹紧套7套在靠近法兰的轴承处，所述定位套13顶住工件3远离法兰的一端，所述定位套13上设有和工件3远离法兰的一端相配合的内锥面，所述缸座A6上设有PLC控制器控制的油缸A5和定位销14，所述油缸A5的输出端和弹性夹紧套7相连接，所述定位销14和工件3的法兰孔25相配合，所述缸座B12上设有PLC控制器控制的油缸B8，所述油缸B8的输出端和定位套13相连接。
实施例5
如图1到13所示，本实施例在实施例3的基础上做了进一步改进，具体为所述调节组件包括设在底板15上的PLC控制器控制的油缸C9、铰链座19和压板，所述压板包括连接杆18和U形板17，所述连接杆18和U形板17底部相连接，所述连接杆18一端和油缸C9的端部相铰接，另一端和铰链座19相铰接，所述U形板17的两个端部分别设有一个压钉，所述压钉和弹性夹套11相接触。
实施例7
如图1到13所示，本实施例在实施例1的基础上做了进一步改进，具体为所述加工刀具包括加工外圆及端面21的外圆粗镗刀29和外圆可调精镗刀37、加工内孔27的孔镗刀30、加工内腔孔23的正反粗镗刀31、加工内腔端面22的正反锪面倒角刀32、加工端面28的锪平倒角刀A33、加工法兰孔25的钻头34、加工法兰面的锪平倒角刀B35、加工内球面24的圆弧铣刀36，所述外圆粗镗刀29用于粗加工外圆及端面21，所述孔镗刀30用于镗内孔27至对应尺寸，所述正反粗镗刀31用于粗加工内腔孔23，通过定向、偏移、进刀、回正的方式进行正反粗镗，所述正反锪面倒角刀32用于内腔端面22，通过定向、偏移、进刀、回正的方式进行正反锪平内腔端面22及内腔孔23倒角，所述锪平倒角刀A33用于加工端面28，底板15通过四轴头架带动实现旋转，从而加工另一个端面的加工和倒角，去掉内孔27的孔口处的毛刺，所述钻头34用于加工法兰孔25，钻通之后刀具移动到适当位置，偏移后走插补对下孔口倒角，所述锪平倒角刀B35用于锪平法兰孔25端面21并去毛刺，所述圆弧铣刀36用于加工内球面24，粗精铣内球面24，刀具走圆弧插补，其走刀半径为工件3内球面24半径减去刀具自身最大回转半径的差值，所述外圆可调精镗刀37用于精加工外圆及端面21，所述外圆可调精镗刀37带有平衡块。
实施例8
如图1到13所示，本实施例在实施例1的基础上做了进一步改进，具体为一种差速器壳体全自动控制加工工艺，包括以下步骤：
(1)通过液压三爪卡盘4夹住工件3一端的轴承处，用液压油缸1驱动顶尖2顶住工件3另一端的内孔27，液压三爪卡盘4带动工件3旋转，通过加工刀具加工靠近工件3的法兰的止口、工件3的法兰的外圆和端面21以及粗车工件3远离法兰的一端；
(2)通过弹性夹套11夹住工件3的法兰止口处，用调节组件控制弹性夹套11夹紧工件3，通过加工刀具加工工件3两端的轴承处、内部的台阶孔、法兰孔25和沉台；
(3)在油缸A5的驱动下，弹性夹紧套7夹住工件3靠近法兰的轴承处，用定位销14卡住工件3的法兰孔25，在油缸B8的驱动下，定位套13顶住工件3远离法兰的一端，通过加工刀具加工工件3的内球面24和十字销孔；
在上述加工过程中，工件3的抓取和移动通过机械手来完成，机械手、液压油缸1、油缸A5和油缸B8的动作通过PLC控制器来控制，视觉系统判断工件3是否装夹到位、加工刀具是否正常和工件3支撑面是否清洁。

Claims (7)

1.一种差速器壳体全自动控制加工系统，其特征在于，包括数控车床、四轴加工中心、一步夹具、二步夹具、三步夹具、机械手、视觉系统和加工刀具，所述加工中心包括PLC控制器，所述四轴加工中心的第四轴(16)连接有一对端板，两个端板上设有底板(15)，所述底板(15)上设有二步夹具和三步夹具，所述一步夹具在PLC控制器的控制下完成对工件(3)的夹紧之后通过数控车床和加工刀具对工件(3)进行加工，所述二步夹具和三步夹具在PLC控制器的控制下完成对工件(3)的夹紧之后通过加工中心和加工刀具对工件(3)进行加工，机械手在PLC控制器的控制下完成对工件(3)的移动和抓取，所述视觉系统在PLC控制器的控制下监控整个加工系统。
2.根据权利要求1所述的一种差速器壳体全自动控制加工系统，其特征在于，所述一步夹具包括液压三爪卡盘(4)、顶尖(2)和PLC控制器控制的液压油缸(1)，所述液压三爪卡盘(4)夹住工件(3)一端的轴承处，所述顶尖(2)通过液压油缸(1)顶住工件(3)另一端的内孔(27)，所述顶尖(2)和液压油缸(1)的输出端相连接。
3.根据权利要求2所述的一种差速器壳体全自动控制加工系统，其特征在于，所述二步夹具包括设在底板(15)上的定位孔(10)、定位孔(10)内的弹性夹套(11)以及控制弹性夹套(11)加紧和放松的调节组件，所述弹性夹套(11)套在工件(3)的法兰处止口。
4.根据权利要求3所述的一种差速器壳体全自动控制加工系统，其特征在于，所述三步夹具包括弹性夹紧套(7)、定位套(13)以及相对设置的缸座A(6)和缸座B(12)，所述弹性夹紧套(7)套在靠近法兰的轴承处，所述定位套(13)顶住工件(3)远离法兰的一端，所述缸座A(6)上设有PLC控制器控制的油缸A(5)和定位销(14)，所述油缸A(5)的输出端和弹性夹紧套(7)相连接，所述定位销(14)和工件(3)的法兰孔(25)相配合，所述缸座B(12)上设有PLC控制器控制的油缸B(8)，所述油缸B(8)的输出端和定位套(13)相连接。
5.根据权利要求3所述的一种差速器壳体全自动控制加工系统，其特征在于，所述调节组件包括设在底板(15)上的PLC控制器控制的油缸C(9)、铰链座(19)和压板，所述压板包括连接杆(18)和U形板(17)，所述连接杆(18)和U形板(17)底部相连接，所述连接杆(18)一端和油缸C(9)的端部相铰接，另一端和铰链座(19)相铰接，所述U形板(17)的两个端部分别设有一个压钉，所述压钉和弹性夹套(11)相接触。
6.根据权利要求1所述的一种差速器壳体全自动控制加工系统，其特征在于，所述加工刀具包括端面(21)刀、孔镗刀(30)、加工内孔(27)的粗镗刀(31)、锪面倒角刀(32)、加工端面(21)的锪平倒角刀A(33)、加工法兰孔(25)的钻头(34)、加工法兰面的锪平倒角刀B(35)、加工内球面(24)的圆弧铣刀(36)和外圆刀(37)。
7.根据权利要求4所述的一种差速器壳体全自动控制加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过液压三爪卡盘(4)夹住工件(3)一端的轴承处，用液压油缸(1)驱动顶尖(2)顶住工件(3)另一端的内孔(27)，液压三爪卡盘(4)带动工件(3)旋转，通过加工刀具加工靠近工件(3)的法兰的止口、工件(3)的法兰的外圆和端面(21)以及粗车工件(3)远离法兰的一端；
(2)通过弹性夹套(11)夹住工件(3)的法兰处止口，用调节组件控制弹性夹套(11)夹紧工件(3)，通过加工刀具加工工件(3)两端的轴承处、内部的台阶孔、法兰孔(25)和沉台；
(3)在油缸A(5)的驱动下，弹性夹紧套(7)夹住工件(3)靠近法兰的轴承处，用定位销(14)卡住工件(3)的法兰孔(25)，在油缸B(8)的驱动下，定位套(13)顶住工件(3)远离法兰的一端，通过加工刀具加工工件(3)的内球面(24)和十字销孔；
在上述加工过程中，工件(3)的抓取和移动通过机械手来完成，机械手、液压油缸(1)、油缸A(5)和油缸B(8)的动作通过PLC控制器来控制，视觉系统判断工件(3)是否装夹到位、加工刀具是否正常和工件(3)支撑面是否清洁。
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