CN112743380A - 金属工件加工设备及加工方法 - Google Patents

Abstract

一种金属工件加工设备，包括工件加工台、分别置于所述工件加工台横向两侧的装卸料组件及加工机台，所述工件加工台包括上表面设有台面的底座、固定于所述台面纵向两端的旋转机构及两端固定于所述旋转机构上并位于所述台面上方的固定梁，所述固定梁外周均匀分布的四个面上分别固定有夹具，所述夹具用于夹持金属工件，所述固定梁的四个面按处于不同位置时定义为四个工位，靠近所述装卸料组件一侧的为第一工位，上侧为第二工位，靠近所述加工机台的为第三工位，下侧为第四工位，所述第一工位用于上料及卸料，所述固定梁每次转动90度切换所述金属工件所处的工位。本申请还包括一种金属工件加工方法。

Description

金属工件加工设备及加工方法

技术领域

本发明涉及金属加工领域，特别是涉及一种金属工件加工设备及加工方法。

背景技术

请参阅图1所示为待加工的金属工件10，所述金属工件10呈长条状结构，包括条状体11及自所述条状体11向上凸出形成的凸条14，所述条状体11与所述凸条14的上表面13与横向侧面12需要进行CNC加工，即需要对金属工件10的三个面进行加工。传统加工方式需要对几个面分别进行加工或者需要采用成本高昂的多轴加工设备，如此需要多次装夹工件以更换加工面，期间，需要停止CNC加工设备，浪费较多的时间，设备效率较低，或者需要付出更高的成本，而多轴加工设备对于大件的加工还存在精度上的问题，如此极有必要开发一种低成本且提升加工效率的设备。

发明内容

基于此，本发明提供一种连续不停机且加工精度高的金属工件加工设备及加工方法。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种金属工件加工设备，包括工件加工台、分别置于所述工件加工台横向两侧的装卸料组件及加工机台，所述工件加工台包括上表面设有台面的底座、固定于所述台面纵向两端的旋转机构及两端固定于所述旋转机构上并位于所述台面上方的固定梁，所述固定梁外周均匀分布的四个面上分别固定有夹具，所述夹具用于夹持金属工件，所述固定梁的四个面按处于不同位置时定义为四个工位，靠近所述装卸料组件一侧的为第一工位，上侧为第二工位，靠近所述加工机台的为第三工位，下侧为第四工位，所述第一工位用于上料及卸料，所述第二工位上的金属工件的第一横向侧面、第三工位上的金属工件的上表面及第四工位上的金属工件的第二横向侧面被所述加工机台的刀具连续加工，所述固定梁每次转动90度切换所述金属工件所处的工位。

优选地，所述加工机台的刀具从横向一侧对处于第二、第三、第四工位上不同的金属工件进行加工，三个工位上的金属工件被加工的表面朝向所述刀具。

优选地，所述金属工件从上料到第一工位开始，经过所述固定梁四次转动分别经过第二工位、第三工位、第四工位进行加工，并最终完成加工回到第一工位卸料。

优选地，所述底座包括座体及形成于所述座体上表面的所述台面，所述台面中间向下凹陷形成有引流槽，所述固定梁位于所述引流槽上方，所述引流槽包括在纵向方向上的第一端部与第二端部，所述第二端部水平位置低于所述第一端部的水平位置以使液体流向所述第二端部，所述第二端部连接有引流口以将废液引出所述引流槽。

优选地，所述台面位于所述引流槽的横向两侧设有侧固定部，所述侧固定部上安装有若干压喷组件，所述压喷组件正对第四工位上的金属工件进行清洗风干，所述压喷组件包括若干液喷嘴及若干气喷嘴，先对第四工位上的金属工件液喷清洗在对其气喷风干。

优选地，所述加工机台包括与所述底座固定为一体结构的固定台、于所述固定台上沿纵向方向移动的纵向滑块、与所述纵向滑块上沿横向方向移动的横向滑块及于所述横向滑块的纵向侧面上沿垂直方向移动的刀具组件，所述固定台上设有供所述纵向滑块滑动的第一滑轨，所述纵向滑块上设有供所述横向滑块滑动的第二滑轨，所述横向滑块上设有供所述刀具组件滑动的第三滑轨。

优选地，所述刀具组件包括驱动机构、位于所述驱动机构一侧刀柄夹持部及夹持于所述刀柄夹持部内的刀具，所述刀具位于所述固定梁横向一侧。

优选地，所述装卸料组件包括位于所述工件加工台横向一侧的机械手固定座、分列于所述机械手固定座纵向两侧的上料台与卸料台，所述机械手从所述上料台上抓取金属工件装夹于所述第一工位上，所述机械手从所述第一工位上抓取已经加工完的金属工件移动至所述卸料台上。

优选地，所述上料台与卸料台分别包括支架及形成于所述支架上方的装料区，所述装料区表面为倾斜面，包括较高的高位区及较低的低位区，其中所述上料台的低位区靠近所述机械手，所述卸料台的高位区靠近所述机械手。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种采用前述加工设备的金属工件加工方法，包括如下步骤：

S10、通过所述装卸料组件向所述固定梁的第一工位位置处装夹未加工的金属工件，所述固定梁每转动90度，所述装卸料组件上料一次；

S20、所述固定梁多次转动90度，第一工位上的金属工件依次经过第二工位、第三工位、第四工位，最后回到第一工位上，同时，所述加工机台对所述第二至第四工位上的金属工件的不同面进行加工；

S30、取下循环至第一工位上且加工完成的金属工件。

本申请金属工件加工设备通过在工件加工台上设置可转动的固定梁，所述固定梁四个侧面分别设置装夹金属工件的夹具并构成四个工位，每次使所述固定梁转动90度，通过置于所述工件加工台横向一侧的刀具在三个工位上分别连续对三个金属工件的不同加工面进行加工，从而在不停机情况下，完成所述金属工件三个面的加工，大大提升了效率，同时无需换装夹，提升了加工精度。

附图说明

图1为本申请待加工的金属工件的立体图；

图2为本申请加工完成后的金属工件的立体图；

图3为本申请金属工件加工设备的立体组合图；

图4为本申请金属工件加工设备另一角度的立体图；

图5为本申请金属工件加工设备的工件加工台的立体图；

图6为沿图3所示A-A虚线的剖视图；

图7为图6所示虚线圈的局部放大图。

附图标识：

金属工件-10；条状体-11；横向侧面-12；上表面-13；凸条-14；加工结构-15；工件加工台-20；底座-21；座体-211；台面-215；引流槽-212；第一端部-2121；第二端部-2122；引流口-213；侧固定部-214；压喷组件-22；液喷嘴-221；气喷嘴-222；旋转机构-23；夹板-231；旋转轮-232；固定梁-233；夹具-234；废液箱-24；引流口-25；加工机台-30；固定台-31；第一滑轨-311；纵向滑块-32；第二滑轨-321；横向滑块-33；第三滑轨-331；刀具组件-34；驱动机构-341；刀柄夹持部-342；刀具-343；装卸料组件-40；机械手固定座-41；上料台-42；支架-421；装料区-422；高位区-423；低位区-424；卸料台-43；机械手-44；夹爪-45；第一工位-L1；第二工位-L2；第三工位-L3；第四工位-L4。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本申请以图3所示X方向为前后方向或长度方向，以Y方向为左右方向的右方或横向方向，以Z方向为上下方向的上方。

请参阅图1、图2所示，分别为金属工件10处于加工前与加工后的立体图，所述金属工件10呈长条状结构，包括条状体11及自所述条状体11上侧向上凸出的凸条14。所述条状体11与凸条14的上侧面为上表面13，所述条状体11与凸条14的横向外侧为横向侧面12，所述横向侧面12包括第一横向侧面与第二横向侧面(未标号)。所述上表面13与所述横向侧面12上均需要通过CNC加工以形成若干加工结构15。传统加工方式通常从上侧对所述金属工件10进行加工，并通过换夹具的方式更换加工面或者通过多轴加工设备对不同的加工面进行加工。

请继续参阅图3至图6所示，本申请金属工件加工设备包括工件加工台20、置于所述工件加工台20横向第一侧的装卸料组件40及置于所述工件加工台20横向第二侧的加工机台30。

所述工件加工台20包括底座21、架设于所述底座横向两侧的压喷组件22、固定于所述底座21纵向两端的旋转机构23、架设于所述底座21上方且两端固定于所述旋转机构23上的固定梁233、自所述底座21纵向一侧向外引流的引流口25及置于所述引流口25下方的废液箱24。

所述底座21包括座体211、形成于所述座体211顶部的台面215、自所述台面215向下凹陷形成的引流槽212及形成于所述引流槽212横向两侧的侧固定部214。

所述引流槽212包括横向宽度较宽的第一端部2121及横向宽度较窄的第二端部2122。所述引流槽212凹陷是防止废液外溢。较窄的第二端部2122连接有引流口25，所述引流口25下方只有废液箱24，所述引流槽212内的废水流入所述废液箱24内收集处理。

所述旋转机构23包括固定于所述台面215纵向两端的夹板231、固定于一对夹板231内侧的旋转轮232及两端分别固定于所述旋转轮232上的固定梁233及设于所述固定梁233四个表面的夹具234。所述固定梁233呈长方体形状，包括四个侧面，四个侧面上分别固定有夹具234，所述固定梁233四个侧面上的夹具234构成第一、第二、第三、第四工位L2，L2，L3，L4。所述旋转轮232每次旋转90度使四个工位的相对位置固定。所述固定梁233位于所述引流槽212的上方。所述固定梁233四个表面中靠近所述装卸料组件40一侧的为第一工位L1，靠近所述加工机台30一侧的为第三工位L3，所述固定梁233上表面及下表面对应的分别为第二、第四工位L2,L4。

所述台面215横向两侧的侧固定部214上安装有若干朝向所述第四工位L4的压喷组件22，所述压喷组件22包括有若干液喷嘴221及若干气喷嘴222，所述液喷嘴221与所述气喷嘴222均朝向所述第四工位L4上的金属工件10以对加工后的金属工件10进行清理、风干，主要是清洗金属碎屑等杂质。

所述装卸料组件40包括位于所述工件加工台20横向一侧的机械手固定座41、分列于所述机械手固定座41纵向两侧的上料台42与卸料台43、固定于所述机械手固定座41上的机械手44及固定于所述机械手44上的夹爪45。

所述上料台42与所述卸料台43分别包括支架421及形成于所述支架421上表面的装料区422。所述装料区422为倾斜面设置，包括较高的高位区423及较低的低位区424。所述低位区424与横向两侧向上凸出呈封闭结构，所述高位区423为开放结构。所述上料台42与所述卸料台43以相同朝向置于所述机械手44两侧，其中所述上料台42的低位区424靠近所述机械手44，所述卸料台43的高位区423靠近所述机械手44。所述机械手44的夹爪45从所述上料台42的低位区424夹取所述金属工件10安装至所述第一工位L1上，高位区423的金属工件10在重力作用下自动下滑至所述低位区424，通过人员或自动化流水线将金属工件10持续放入所述上料台42的高位区423即可。而加工完的金属工件10被所述机械手从所述第一工位L1上取下后放入所述卸料台43的高位区423后，金属工件10自动自所述高位区423下滑至所述低位区424，加工完的金属工件10在所述低位区424被取走。

所述加工机台30位于所述工件加工台20横向第二侧，所述加工机台30包括与所述底座21相对固定为一体的固定台31、可于所述固定台31上纵向滑动的纵向滑块32、可于所述纵向滑块32上沿横向方向滑动的横向滑块33及固定于所述横向滑块33上且可在上下方向滑动的刀具组件34。所述固定台31上表面设有第一滑轨311，所述纵向滑块32上表面设有第二滑轨321，所述横向滑块33的一个纵向侧面上设有第三滑轨331。所述纵向滑块32于所述第一滑轨311上沿纵向滑动，所述横向滑块33于所述第二滑轨321上沿横向滑动，所述刀具组件34于所述第三滑轨331上沿垂直方向滑动。所述刀具组件34包括驱动机构341、位于所述驱动机构341横向一端的刀柄夹持部342及装夹于所述刀柄夹持部342上的刀具343。所述刀具343朝向所述工件加工台20的第三工位L3。

本申请金属工件加工设备加工所述金属工件的运作原理如下：首先，所述机械手44从所述上料台42上抓取未加工的金属工件10固定于所述工件加工台20上的第一工位L1上，随后所述旋转机构23转动90度，使所述第一工位L1轮动至第二工位L2上，此时，所述加工机台30启动开始加工所述金属工件10，同时，所述机械手44取下第四工位L4轮动至第一工位L1位置处已经加工完成的金属工件10，并重新装夹一个未加工的金属工件10至所述第一工位L1上，此过程中，所述刀具组件同时加工所述第二、第三、第四工位L2,L3,L4上的金属工件10，加工位置分别为，第二工位L2上的金属工件10的第一横向侧面12、第三工位L3上的金属工件10的上表面13及第四工位L4上的金属工件10的第二横向侧面12。如此，在所述第二至第四工位上完成了对所述金属工件10三个表面的加工，所述加工机台30需要停机等待，可以按设定程序一直持续加工，大大提高了加工效率。

所述刀具343的加工路径优选为第一次从第二工位L2加工至第四工位L2，第二次再从第四工位L4加工至第二工位L2，如此反复循环，可以减少所述加工机台30的位置调整。同时，所述第四工位L4上的金属工件10会被所述压喷组件22通过液体及气体清洗干净，清洗产生的废液及废渣会落入所述引流槽212内并最终流入所述废液箱24内。

本申请金属工件加工设备通过在工件加工台20上设置可转动的固定梁233，所述固定梁233四个侧面分别设置装夹金属工件10的夹具并构成四个工位L1-L4，每次使所述固定梁233转动90度，通过置于所述工件加工台20横向一侧的刀具343在三个工位L2-L4上分别连续对三个金属工件10的不同加工面进行加工，从而在不停机情况下，完成所述金属工件10三个面的加工，大大提升了效率，同时无需换装夹，提升了加工精度。

本申请金属工件10加工方法包括如下步骤：

S10、通过机械手44向所述工件加工台20的第一工位L1输送未加工的金属工件10；

此步骤中，还包括通过机械手44从所述第一工位L1上取下完成加工的金属工件10，再向所述工位L1输送未加工的金属工件10。

S20、所述工件加工台20的固定梁233转动90度，第一工位L1上的金属工件转动至第二工位L2上，以此类推，第四工位L4上的金属工件10转动至第一工位L1，同时，启动所述加工机台30对所述第二至第四工位L2-L4上的金属工件10的不同面进行加工；

本步骤中，包括一个持续满转加工的过程，即第一步，机器启动，机械手44上料，所述固定梁233转动90度，所述刀具343启动对第二工位L2上的金属工件10的第一横向侧面12进行加工；第二步，加工完成第二工位L2的金属工件10的第一横向侧面12后，所述固定梁233再次转动90度，同时，所述机械手上料，此时，所述刀具343对所述第二工位L2上的金属工件10的第一横向侧面12与所述第三工位L3上的金属工件10的上表面13进行加工；第三步，所述固定梁233再次转动90度，所述机械手上料，所述刀具343对所述第二工位L2上的金属工件10的第一横向侧面12、所述第三工位L3上的金属工件10的上表面及所述第四工位L4上的金属工件10的第二横向侧面12进行加工，加工完成后，所述第四工位L4上的金属工件10已经在第二工位L2、第三工位L3与第四工位L4分别进行了加工，即此时，第四工位L4上的金属工件10的三个侧面已经完成加工，同时所述压喷组件22对第四工位L4上的金属工件10进行清洗吹干；第四步，所述固定梁233再次转动90度，机械手4先将第一工位L1上加工完成的金属工件10取下后再上料，所述刀具343重复第三步中的加工路径进行加工，如此往复进行持续加工。

所述刀具343的加工路径可以从第二工位L2至第四工位L4，再从第四工位L4到第二工位L2；或者始终从第二工位L2至第四工位L4加工，但是此路径可能会浪费刀具移动位置的时间，降低效率，也可以利用刀具移动的时间，启动所述压喷组件22对第四工位L4上的金属工件10进行清洗；或始终从第四工位L4至第二工位L2加工，此路径先加工完第四工位L4上的金属工件10，再加工第三、第二工位L3,L2上的金属工件10，可以利用加工第三、第二工位L3,L2的时间，启动所述压喷组件22对所述第四工位L4上的金属工件10进行清洗。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种金属工件加工设备，包括工件加工台、分别置于所述工件加工台横向两侧的装卸料组件及加工机台，其特征在于，所述工件加工台包括上表面设有台面的底座、固定于所述台面纵向两端的旋转机构及两端固定于所述旋转机构上并位于所述台面上方的固定梁，所述固定梁外周均匀分布的四个面上分别固定有夹具，所述夹具用于夹持金属工件，所述固定梁的四个面按处于不同位置时定义为四个工位，靠近所述装卸料组件一侧的为第一工位，上侧为第二工位，靠近所述加工机台的为第三工位，下侧为第四工位，所述第一工位用于上料及卸料，所述第二工位上的金属工件的第一横向侧面、第三工位上的金属工件的上表面及第四工位上的金属工件的第二横向侧面被所述加工机台的刀具连续加工，所述固定梁每次转动90度切换所述金属工件所处的工位。

2.如权利要求1所述的金属工件加工设备，其特征在于，所述加工机台的刀具从横向一侧对处于第二、第三、第四工位上不同的金属工件进行加工，所述第二、第三、第四工位上的金属工件被加工的表面朝向所述刀具。

3.如权利要求2所述的金属工件加工设备，其特征在于，所述金属工件从上料到第一工位开始，经过所述固定梁四次转动分别经过第二工位、第三工位、第四工位进行加工，并最终完成加工回到第一工位卸料。

4.如权利要求3所述的金属工件加工设备，其特征在于，所述底座包括座体及形成于所述座体上表面的所述台面，所述台面中间向下凹陷形成有引流槽，所述固定梁位于所述引流槽上方，所述引流槽包括在纵向方向上的第一端部与第二端部，所述第二端部水平位置低于所述第一端部的水平位置以使液体流向所述第二端部，所述第二端部连接有引流口以将废液引出所述引流槽。

5.如权利要求4所述的金属工件加工设备，其特征在于，所述台面位于所述引流槽的横向两侧设有侧固定部，所述侧固定部上安装有若干压喷组件，所述压喷组件正对第四工位上的金属工件进行清洗风干，所述压喷组件包括若干液喷嘴及若干气喷嘴，先对第四工位上的金属工件液喷清洗在对其气喷风干。

6.如权利要求4所述的金属工件加工设备，其特征在于，所述加工机台包括与所述底座固定为一体结构的固定台、于所述固定台上沿纵向方向移动的纵向滑块、与所述纵向滑块上沿横向方向移动的横向滑块及于所述横向滑块的纵向侧面上沿垂直方向移动的刀具组件，所述固定台上设有供所述纵向滑块滑动的第一滑轨，所述纵向滑块上设有供所述横向滑块滑动的第二滑轨，所述横向滑块上设有供所述刀具组件滑动的第三滑轨。

7.如权利要求6所述的金属工件加工设备，其特征在于，所述刀具组件包括驱动机构、位于所述驱动机构一侧刀柄夹持部及夹持于所述刀柄夹持部内的刀具，所述刀具位于所述固定梁横向一侧。

8.如权利要求1所述的金属工件加工设备，其特征在于，所述装卸料组件包括位于所述工件加工台横向一侧的机械手固定座、分列于所述机械手固定座纵向两侧的上料台与卸料台，所述机械手从所述上料台上抓取金属工件装夹于所述第一工位上，所述机械手从所述第一工位上抓取已经加工完的金属工件移动至所述卸料台上。

9.如权利要求8所述的金属工件加工设备，其特征在于，所述上料台与卸料台分别包括支架及形成于所述支架上方的装料区，所述装料区表面为倾斜面，包括较高的高位区及较低的低位区，其中所述上料台的低位区靠近所述机械手，所述卸料台的高位区靠近所述机械手。

10.一种采用权利要求1所述加工设备的金属工件加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10、通过所述装卸料组件向所述固定梁的第一工位位置处装夹未加工的金属工件，所述固定梁每转动90度，所述装卸料组件上料一次；

S20、所述固定梁多次转动90度，第一工位上的金属工件依次经过第二工位、第三工位、第四工位，最后回到第一工位上，同时，所述加工机台对所述第二至第四工位上的金属工件的不同面进行加工；

S30、取下循环至第一工位上且加工完成的金属工件。

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