CN112894620B - 电动机轴自动化加工生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电动机轴自动化加工生产线及一种电动机轴自动化加工方法，电动机轴自动化加工生产线包括PLC中央控制装置、粗加工设备、精加工设备以及桁架输送系统。端面数控铣床、粗加工数控卧车机床、精加工数控卧车机床和数控立铣机床上安装测量及监测装置以对刀具的磨损状态进行监控，数控磨床上安装测量及监测装置以对砂轮的磨损状态进行监控，利用PLC中央控制装置根据监控结果修改刀具的补偿值、提醒更换刀具、对砂轮进行修整或提醒更换砂轮。本发明的电动机轴自动化加工生产线及方法，可实现对轴毛坯的自动化加工，且加工精度高。

Description

电动机轴自动化加工生产线

技术领域

本发明涉及电动机制造领域，特别涉及一种电动机轴自动化加工生产线和一种电动机轴自动化加工方法。

背景技术

要完成一个电动机轴的加工，需要在不同的机床上进行不同工序的加工，需要多个操作工协作完成，同时电动机的轴需要靠操作工手动上下料，工人劳动强度大，不同操作工上下料时的主观判断不一样会导致上料定位精度不高，影响产品精度和效率。

在生产异步电动机轴时，首先进行轴两端的端面铣削及钻中心孔和攻丝，然后在数控卧车机床上进行车削，对于影响轴与端盖安装的部位进行磨削，最后根据需要到数控立铣机床中进行键槽铣削。整个生产过程需要进行多次装夹，重复定位精度不高。操作工操作机床完成某个工序的加工后进行手动测量并修改刀具磨损值，相关数据由操作工手动记录在表格中，工作量大且容易出错，不同操作工的测量结果难以保持一致，即便同一操作工也会产生测量误差，从而影响轴成品的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种电动机轴自动化加工生产线和一种电动机轴自动化加工方法，可实现对轴毛坯的自动化加工，且对数控磨床上的砂轮的磨损状态和数控机床上刀具的磨损状态进行监控，并根据监控结果修改刀具的补偿值、提醒更换刀具、对砂轮进行修整或提醒更换砂轮，加工精度高。

本发明提出一种电动机轴自动化加工生产线，其包括PLC中央控制装置、粗加工设备、精加工设备以及桁架输送系统。所述PLC中央控制装置适于控制所述粗加工设备、所述精加工设备和所述桁架输送系统。所述桁架输送系统位于所述粗加工设备和所述精加工设备之间。其中，所述粗加工设备包括端面数控铣床、两台粗加工数控卧车机床以及第一机器人。所述端面数控铣床适于铣削轴毛坯的两端面，并对轴毛坯的两端面进行钻孔攻丝加工。所述两台粗加工数控卧车机床适于在所述端面数控铣床加工完所述轴毛坯后粗加工所述轴毛坯的外圆。所述第一机器人适于抓取转运所述轴毛坯。所述精加工设备包括精加工数控卧车机床、数控磨床、数控立铣机床以及第二机器人。所述精加工数控卧车机床适于在所述粗加工设备加工完所述轴毛坯后精加工所述轴毛坯的外圆。所述数控磨床适于在精加工所述轴毛坯的外圆后对所述轴毛坯进行磨削。所述数控立铣机床适于在所述数控磨床磨削完所述轴毛坯后对所述轴毛坯进行铣键槽加工而获得轴成品。所述第二机器人适于抓取转运所述轴毛坯或所述轴成品。其中，所述端面数控铣床、所述粗加工数控卧车机床、所述精加工数控卧车机床和所述数控立铣机床上安装测量及监测装置以对刀具的磨损状态进行监控，所述数控磨床上安装测量及监测装置以对砂轮的磨损状态进行监控，利用所述PLC中央控制装置根据监控结果修改刀具的补偿值、提醒更换刀具、对砂轮进行修整或提醒更换砂轮。

在电动机轴自动化加工生产线的一种示意性实施例中，所述粗加工设备还包括原料仓、定位台、第一抽检台及换向台。所述原料仓适于堆放轴毛坯。所述定位台适于对轴毛坯进行定位。所述第一抽检台适于对粗加工完成的轴毛坯进行抽检。所述换向台适于在所述两台粗加工数控卧车机床加工所述轴毛坯外圆的过程对所述轴毛坯进行换向。

在电动机轴自动化加工生产线的一种示意性实施例中，所述精加工设备还包括磨削准备台、第二抽检台及成品仓，所述磨削准备台适于在所述数控磨床对所述轴毛坯进行磨削加工前对所述轴毛坯涂润滑油和上卡子。所述第二抽检台适于在所述轴毛坯磨削加工完成后对所述轴毛坯进行抽检。所述成品仓适于堆放成品轴。

在电动机轴自动化加工生产线的一种示意性实施例中，所述桁架输送系统包括输送小车、小车卡爪以及小车定位控制轴，所述输送小车适于将所述轴毛坯从所述粗加工设备输送至所述精加工设备。所述小车卡爪固定于所述输送小车上，适于夹持所述轴毛坯。所述小车定位控制轴适于控制所述输送小车的运动。

在电动机轴自动化加工生产线的一种示意性实施例中，所述数控磨床上还设有自动测量仪，当所述自动测量仪动作后，所述数控磨床退出磨削加工。本发明还提出一种电动机轴自动化加工方法，其适于将轴毛坯加工为轴成品，所述电动机轴自动化加工方法包括粗加工步骤、将轴毛坯从粗加工区域输送至精加工区域的步骤以及精加工步骤，其中，所述粗加工步骤包括以下步骤：

铣削轴毛坯的两端面，并对轴毛坯的两端面进行钻孔攻丝加工；以及

粗加工所述轴毛坯的外圆；

所述精加工步骤包括以下步骤：

粗加工完所述轴毛坯后精加工所述轴毛坯的外圆；

对所述轴毛坯进行磨削；以及

对所述轴毛坯进行铣键槽加工而获得轴成品；

其中，对所述轴毛坯进行磨削的步骤由数控磨床执行，其他加工步骤由数控机床执行，对所述数控磨床上的砂轮的磨损状态和所述数控机床上刀具的磨损状态进行监控，并根据监控结果修改刀具的补偿值、提醒更换刀具、对砂轮进行修整或提醒更换砂轮。

在本发明的电动机轴自动化加工生产线及加工方法中，对轴毛坯的加工分为粗加工和精加工，通过桁架输送系统将轴毛坯从粗加工区域输送至精加工区域，对数控磨床上的砂轮的磨损状态和数控机床上刀具的磨损状态进行监控，并根据监控结果修改刀具的补偿值、提醒更换刀具、对砂轮进行修整或提醒更换砂轮，不仅可以实现全自动化的加工，还可实现较高的加工精度，提高产能。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本发明一实施例的电动机轴自动化加工生产线的架构示意图。

图2为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的第一机器人从原料仓上取轴毛坯的流程图。

图3为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的粗加工轴毛坯的流程图。

图4为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的桁架输送系统输送轴毛坯的流程图。

图5为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的精加工轴毛坯的流程图。

图6为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的粗加工数控卧车机床、精加工数控卧车机床及数控磨床的工作流程图。

图7为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的端面数控铣床和数控立铣机床的工作流程图。

图8为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的修改工件坐标系的操作界面示意图。

图9为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的修改刀具磨损补偿值和更换刀具的操作界面示意图。

在上述附图中，所采用的附图标记如下：

10 电动机轴自动化加工生产线 20 PLC中央控制装置

30 粗加工设备 32 端面数控铣床

33 粗加工数控卧车机床 34 第一机器人

35 原料仓 36 定位台

37 第一抽检台 38 换向台

40 精加工设备 42 精加工数控卧车机床

43 数控磨床 44 数控立铣机床

45 第二机器人 46 磨削准备台

47 第二抽检台 48 成品仓

50 桁架输送系统 52 输送小车

53 小车卡爪 54 小车定位控制轴

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图1为本发明一实施例的电动机轴自动化加工生产线的架构示意图，请参见图1，本实施例的电动机轴自动化加工生产线10包括PLC中央控制装置20、粗加工设备30、精加工设备40以及桁架输送系统50。PLC中央控制装置20适于控制粗加工设备30、精加工设备 40和桁架输送系统50。桁架输送系统50位于粗加工设备30和精加工设备40之间。

粗加工设备30包括端面数控铣床32、两台粗加工数控卧车机床33及第一机器人34。端面数控铣床32适于铣削轴毛坯(电动机轴的毛坯)的两端面，并对轴毛坯的两端面进行钻孔攻丝加工。两台粗加工数控卧车机床33适于在端面数控铣床32加工完轴毛坯后粗加工轴毛坯的外圆。第一机器人34适于抓取转运轴毛坯。

精加工设备40包括精加工数控卧车机床42、数控磨床43、数控立铣机床44及第二机器人45，精加工数控卧车机床42适于在粗加工设备30加工完轴毛坯后精加工轴毛坯的外圆。数控磨床43适于在精加工轴毛坯的外圆后对轴毛坯进行磨削。数控立铣机床44适于在数控磨床43磨削完轴毛坯后对轴毛坯进行铣键槽加工而获得轴成品。第二机器人45适于抓取转运轴毛坯或轴成品。

其中，端面数控铣床32、粗加工数控卧车机床33、精加工数控卧车机床42和数控立铣机床44上安装测量及监测装置以对刀具的磨损状态进行监控，数控磨床43上安装测量及监测装置以对砂轮的磨损状态进行监控，利用PLC中央控制装置20根据监控结果修改刀具的补偿值、提醒更换刀具、对砂轮进行修整或提醒更换砂轮。

更具体地，粗加工设备30还包括原料仓35、定位台36、第一抽检台37及换向台38，原料仓35适于堆放轴毛坯，定位台36适于对轴毛坯进行定位，第一抽检台37适于对粗加工完成的轴毛坯进行抽检，换向台38适于在两台粗加工数控卧车机床33加工轴毛坯外圆的过程对轴毛坯进行换向。

精加工设备40还包括磨削准备台46、第二抽检台47和成品仓48。磨削准备台46适于在数控磨床43对轴毛坯进行磨削加工前对轴毛坯涂润滑油和上卡子。第二抽检台47适于在轴毛坯磨削加工完成后对所述轴毛坯进行抽检。成品仓48适于堆放轴成品。

桁架输送系统50包括输送小车52、小车卡爪53和小车定位控制轴54。输送小车52适于将轴毛坯从粗加工设备30输送至精加工设备40。小车卡爪53固定于输送小车52上，适于夹持轴毛坯。小车定位控制轴54适于控制输送小车52的运动。

图2为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的第一机器人从原料仓上取轴毛坯的流程图，请参见图2和图1，叉车将一托盘轴毛坯放入原料仓35，PLC中央控制装置20将原料仓35的当前层数发送到第一机器人34，第一机器人34运行到当前层，第一机器人34从原料仓35的当前层开始，从左至右依次移动，判断第一机器人34手臂上的感应开关是否检测到轴毛坯，若检测到轴毛坯，第一机器人34手臂上的电磁铁通电吸取轴毛坯；若未检测到轴毛坯，则判断第一机器人34是否到达原料仓35的最右端，如果未到达原料仓35的最右端，第一机器人34继续从左到右搜索轴毛坯；如果第一机器人34到达原料仓35的最右端，则第一机器人34回到最左端，并进一步判断第一机器人34是否到达原料仓35的最左端，若否，则第一机器人34继续往最左端运动，如果判断得知第一机器人34已经达到原料仓35的最左端，则第一机器人34向下移动一层，接着，更新记忆原料仓35当前层数，并回到第一机器人34从左到右搜索轴毛坯的步骤。

需要说明的是，当中途在原料仓35中添加了轴毛坯或者更换原料仓35的托盘后，复位原料仓35，更新记忆原料仓35当前层数，第一机器人34重新从原料仓当前层开始寻找电动机轴毛坯。

图3为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的粗加工轴毛坯的流程图，请参见图3 和图1，第一机器人34的电磁铁从原料仓35吸取轴毛坯，放入定位台36定位，然后，第一机器人34的1号卡爪抓取轴毛坯放入端面数控铣床32中进行端面铣削、中心孔钻削及攻丝；第一机器人34的2号爪从端面数控铣床32取出轴毛坯，并就近放入粗加工数控卧车机床33中进行外圆车削，接着，第一机器人34的1号爪从粗加工数控卧车机床 33取出轴毛坯，放入换向台38进行换向；然后，第一机器人34的1号爪从换向台38取出轴毛坯，放入另一台粗加工数控卧车机床33中进行另一端的外圆车削；第一机器人34的2 号爪从粗加工数控卧车机床33中取出轴毛坯，如果无人工抽检，则将轴毛坯放入桁架输送系统50的输送小车，如果有人工抽检，则将轴毛坯放入第一抽检台37，经检查，若精度合格，则第一机器人34的2号爪从第一抽检台37取出轴毛坯放入桁架输送系统50的输送小车 52，若精度不合格，则手动丢弃该轴毛坯。

图4为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的桁架输送系统输送轴毛坯的流程图，请参见图4和图1，桁架输送系统50启动后，首先松开小车卡爪53并运行到上料位等待粗加工设备30的第一机器人34放料，放料完成后，小车卡爪53夹紧并运行到下料位等待精加工设备40的第二机器人45下料。更详细地，松开小车卡爪53，判断小车卡爪 53是否松开到位，若否，继续松开小车卡爪53，若小车卡爪53松开到位，输送小车52运行到上料位；接着，判断输送小车52是否到达上料位，若否，继续控制输送小车运行到上料位，若是，粗加工设备30的第一机器人34上料；接着，小车卡爪53夹紧，并判断小车卡爪53是否夹紧到位，若否，则小车卡爪53继续夹紧，若是，第一机器人34卡爪松开，并判断第一机器人34卡爪是否松开到位，若否，则第一机器人34卡爪继续松开，若是，则第一机器人34离开。接着，输送小车52运行到下料位，判断是否到达下料位，若否，返回至输送小车52运行到下料位的步骤，若是，精加工设备40的第二机器人45下料。然后，第二机器人45卡爪夹紧，判断第二机器人45卡爪是否夹紧到位，若否，第二机器人45 卡爪继续夹紧，若是，小车卡爪53松开，判断小车卡爪53是否松开到位，若否，返回至小车卡爪53松开的步骤，若是，精加工设备40的第二机器人45离开，然后，循环执行输送小车52运行到上料位的后续步骤。

图5为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的精加工轴毛坯的流程图，请参见图5 和图1，第二机器人45的1号卡爪从输送小车52上取轴毛坯，放入精加工数控卧车机床 42进行外圆精加工；接着，第二机器人45的2号爪从精加工数控卧床42中取出轴毛坯，放入磨削准备台涂润滑油及上卡子，然后，放入数控磨床43进行磨削，第二机器人45的1号爪从数控磨床43中取出轴毛坯，放入磨削准备台46卸卡子；接着，若有人工抽检，则将轴毛坯放入第二抽检台47，操作工手动检测轴的外圆直径，若检测不合格，则丢弃轴毛坯，若检测合格，则第二机器人45的1号爪从第二抽检台47中取出轴毛坯后，放入数控立铣机床 44铣键槽，若无人工抽检，则在放入磨削准备台46卸卡子步骤后，直接将轴毛坯放入数控立铣机床44铣键槽。数控立铣机床44加工完成后，第二机器人45的2号爪从数控立铣机床 44中取出轴成品，放入磨削准备台46，最后，第二机器人45电磁铁吸取轴成品并放入成品仓48。

第二机器人45将加工好的合格的轴成品从第一层开始，从左至右依次放入成品仓48，当第一层摆满后，第二机器人45自动跳转到第二层摆放轴成品。当成品仓48摆满后，发出警报，更换成品仓48托盘。托盘更换后，复位成品仓48。

图6为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的粗加工数控卧车机床、精加工数控卧车机床及数控磨床的工作流程图，请参见图6，对于粗加工数控卧车机床33、精加工数控卧车机床42及数控磨床43(在图6及图6的说明中的粗加工数控卧车机床33、精加工数控卧车机床42及数控磨床43统称为第一种数控机床)，第一种数控机床启动前，第一种数控机床的卡盘松开，判断卡盘是否松开到位，若否，则返回至卡盘松开的步骤，若是，尾座缩回，判断尾座是否已缩回，若否，则返回至尾座缩回的步骤，若是，打开安全门，判断安全门是否打开，若否，则返回至打开安全门的步骤，若是，则启动第一种数控机床允许机器人(在图6及图6的说明中机器人指第一机器人34或第二机器人45) 上料。接着，机器人进入第一种数控机床上料，第一种数控机床的卡盘夹紧，判断卡盘是否夹紧到位，若否，返回卡盘夹紧的步骤，若是，第一种数控机床的尾座伸出。然后，判断第一种数控机床的尾座是否伸出到位，若否，则返回至尾座伸出的步骤，若是，机器人卡爪松开，判断卡爪是否松开到位，若否，返回机器人卡爪松开的步骤，若是，机器人退出第一种数控机床。接着，关闭安全门，判断安全门是否关到位，若否，返回关闭安全门的步骤，若是，执行轴加工步骤。轴加工完成后，打开完全门允许下料，判断安全门是否开到位，若否，返回打开安全门允许下料的步骤，若是，机器人进入第一种数控机床下料。接着，机器人卡爪夹紧，判断卡爪是否夹紧到位，若否，返回机器人卡爪夹紧步骤，若是，尾座缩回，判断尾座是否缩回到位，若否，返回尾座缩回的步骤，若是，则卡盘松开，判断卡盘松开到位，若否，返回卡盘松开的步骤，若是，机器人退出第一种数控机床，循环至允许机器人上料的步骤。

需要说明的是，在图6中，第一种数控机床启动前，确保卡盘已打开，尾座已缩回，打开安全门。第一种数控机床启动后，给出允许机器人上料信号，机器人确认安全门、卡盘和尾座的状态后以上料位姿进入机床内部上料，机床卡盘夹紧后尾座伸出，到位后机器人松开卡爪，退出第一种数控机床，关闭安全门。待安全门到位后在第一种数控机床内部进行轴的加工。加工完成后，打开安全门并给出允许机器人下料信号，机器人确认安全门已打开后，以下料位姿进入第一种数控机床内部下料，机器人卡爪夹紧轴，机床尾座缩回，卡盘松开，到位后，机器人退出第一种数控机床，程序结束，自动进行下一个循环。

图7为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的端面数控铣床和数控立铣机床的工作流程图，请参见图7和图1，对于双主轴的端面数控铣床32和数控立铣机床44(在图 7及图7的说明中的端面数控铣床32和数控立铣机床44统称为第二种数控机床)，第二种数控机床启动前，松开夹具，判断夹具是否松开到位，若否，返回松开夹具的步骤，若是，则打开安全门，判断安全门是否开到位，若否，返回打开安全门的步骤，若是，则启动第二种数控机床，允许机器人(在图7及图7的说明中机器人指第一机器人34或第二机器人45)上料。接着，机器人进入第二种数控机床上料，第二种数控机床的夹具夹紧，判断夹具是否夹紧到位，若未夹紧到位，返回夹具夹紧的步骤，若夹具夹紧到位，则机器人夹爪松开，然后判断夹爪是否松开到位，若未松开到位，返回机器人卡爪松开的步骤，若夹爪松开到位，则机器人退出第二种数控机床。接下来，关闭安全门，判断安全门是否关到位，若安全门未关到位，返回关闭安全门的步骤，若安全门关到位，执行轴加工的步骤。

轴加工完成后，打开安全门允许下料，判断安全门是否开到位，若安全门未开到位，返回打开安全门允许下料的步骤，若安全门开到位，则机器人进入第二种数控机床下料。然后，机器人卡爪夹紧，判断卡爪是否夹紧到位，若未夹紧到位，返回机器人卡爪夹紧的步骤，若卡爪夹紧到位，第二种数控机床的夹具松开，判断夹具是否松开到位，若未松开到未松开到位，返回第二种数控机床的夹具松开的步骤，若夹具松开到位，机器人退出第二种数控机床，循环至允许机器人上料的步骤。

需要说明的是，在图7中，在第二种数控机床启动前，确保夹具已打开，打开安全门。第二种数控机床启动后，给出允许机器人上料信号，机器人确认安全门、夹具的状态后以上料位姿进入机床内部上料，机床夹具夹紧，到位后机器人松开卡爪，退出机床，关闭安全门。待安全门到位后在第二种数控机床内部进行轴的加工。加工完成后，打开安全门并给出允许机器人下料信号，机器人确认安全门已打开后，以下料位姿进入第二种数控机床内部下料，机器人卡爪夹紧轴，松开第二种数控机床夹具，到位后，机器人退出机床，程序结束，自动进行下一个循环。

需要说明的是，双主轴的端面数控铣床32用于铣削轴毛坯件的两个端面和轴中心的钻孔攻丝，需要确保铣削的精度从而保证轴的长度，采用主轴功率监控装置来监控主轴的负载状态，判断端面数控铣床32上刀具的磨损状态，当负载超过监控阈值时，给出刀具磨损报警，使端面数控铣床32停止工作。可以根据需要在外部触摸屏上对每个刀具对应的工件坐标系坐标值进行修改。在外部触摸屏上，工件坐标系的修改值可以进行读写，而工件坐标系的实际值为只读信号，与端面数控铣床32内实际的工件坐标系值相同。图 8为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的修改工件坐标系的操作界面示意图，请参见图8和图1，当需要修改某个工件坐标系的值时，首先修改对应工件坐标系的修改值，然后点击修改按钮即可，在图8中，G54、G55及G5X表示工件坐标系。

在两台粗加工数控卧车机床33中，粗加工的精度会影响精加工的精度及其刀具磨损。定时对刀具长度进行自动测量，判断刀具的磨损状态，当刀具长度超过监控阈值时，给出刀具破损报警，使机床停止工作。

精加工数控卧车机床42的精加工精度会影响轴的磨削，因此定时对刀具长度进行自动测量，判断刀具的磨损状态，当刀具长度超过监控阈值时，给出刀具破损报警，使机床停止工作。

在数控立铣机床44中，定时对刀具长度进行自动测量，判断刀具的磨损状态，当刀具长度超过监控阈值时，给出刀具破损报警，使机床停止工作。

图9为图1所示的电动机轴自动化加工生产线的修改刀具磨损补偿值和更换刀具的操作界面示意图，请参见图9，可以根据需要在外部触摸屏上修改刀具磨损补偿值。当更换新刀具后，对新刀具进行长度校准，得到新刀具的初始长度。在外部触摸屏上，刀补修改值可以进行读写，而刀补实际值为只读信号，与数控机床内实际的刀补值相同。当需要修改某刀沿(如图9中的刀号刀沿号1、刀号刀沿号2、刀号刀沿号3或刀号刀沿号n) 的刀补值时，首先修改对应的刀补修改值，然后点击修改按钮即可。

请再次参见图1，数控磨床43上设有自动测量仪，对轴毛坯进行磨削加工时，自动测量仪位于轴的关键部位，当自动测量仪动作后，数控磨床43退出磨削。磨削时，需要定期对砂轮进行修整并告知PLC中央控制装置20砂轮修整信号，PLC中央控制装置20自动将砂轮修整前加工的轴和砂轮修整后加工的第一根轴放到人工抽检台进行精度检测，并根据需要调整自动测量仪的动作阈值。在外部触摸屏上，可以对磨削测量仪的动作阈值进行修改，按增加按钮，动作阈值增加一个单位，按减小按钮，动作阈值减少一个单位，并显示测量仪的实际动作阈值。

需要补充的是，粗加工设备30的第一机器人34手臂上安装感应开关，并在第一机器人 34和第二机器人45的手臂上安装电磁铁。在粗加工设备30的定位台上进行粗略定位，然后在带双主轴的端面数控铣床32中进行双端面的铣削来确定轴的长度，实现后续操作的精确定位。桁架输送系统50自动在上料位和下料位来回穿梭，将粗加工区域的半成品输送到精加工区域。采用工业机器人进行自动上下料，通过PLC中央控制装置20进行轴生产线的流程控制，可以在外部触摸屏上监视生产线的状态及对生产线进行操作。

采用自动测量刀具长度的方法实现刀具的磨损在线监控、采用主轴负载监控的方法实现刀具的磨损在线监控、通过PLC中央控制装置20控制自动抽检砂轮修整前后的电动机轴。在自动化生产线外手动进行刀具磨损值补偿、工件坐标系坐标值修改、数控磨床自动测量仪的动作阈值调整。

本发明还提供电动机轴自动化加工方法，其适于将轴毛坯加工为轴成品，所述电动机轴自动化加工方法包括粗加工步骤、将轴毛坯从粗加工区域输送至精加工区域的步骤以及精加工步骤，其中，所述粗加工步骤包括以下步骤：

铣削轴毛坯的两端面，并对轴毛坯的两端面进行钻孔攻丝加工；以及

粗加工所述轴毛坯的外圆；

所述精加工步骤包括以下步骤：

粗加工完所述轴毛坯后精加工所述轴毛坯的外圆；

对所述轴毛坯进行磨削；以及

对所述轴毛坯进行铣键槽加工而获得轴成品；

其中，对所述轴毛坯进行磨削的步骤由数控磨床43执行，其他加工步骤由数控机床执行，对数控磨床43上的砂轮的磨损状态和所述数控机床上刀具的磨损状态进行监控，并根据监控结果修改刀具的补偿值、提醒更换刀具、对砂轮进行修整或提醒更换砂轮。所述数控机床包括端面数控铣床32、粗加工数控卧车机床33、精加工数控卧车机床42和数控立铣机床44。

需要说明的是，在铣削轴毛坯的两端面，并对轴毛坯的两端面进行钻孔攻丝加工步骤之前，需第一机器人34从原料仓35上取轴毛坯，然后，将轴毛坯放置于端面数控铣床32上进行加工。第一机器人34从原料仓35上取轴毛坯的流程如图2所示。所述粗加工的完整加工步骤如图3所示。粗加工完轴毛坯后，需采用桁架输送系统50将轴毛坯从粗加工区域输送至精加工区域，桁架输送系统50输送轴毛坯的流程如图4所示。所述精加工的完整加工步骤如图5所示。在粗加工和精加工步骤中，不同种类的机床的加工流程不同，粗加工数控卧车机床33、精加工数控卧车机床42及数控磨床43为第一种数控机床，第一种数控机床的工作流程如图6所示；端面数控铣床32和数控立铣机床44为第二数控机床，第二数控机床的工作流程如图7所示。对图2至图7的说明在此不再赘述。

本发明的电动机轴自动化加工生产线及加工方法至少具有以下的优点：

1.在本发明的电动机轴自动化加工生产线及加工方法中，对轴毛坯的加工分为粗加工和精加工，通过桁架输送系统将轴毛坯从粗加工区域输送至精加工区域，对数控磨床上的砂轮的磨损状态和数控机床上刀具的磨损状态进行监控，并根据监控结果修改刀具的补偿值、提醒更换刀具、对砂轮进行修整或提醒更换砂轮，不仅可以实现全自动化的加工，还可实现较高的加工精度，提高产能。

2.在本发明的电动机轴自动化加工生产线及加工方法的一实施例中，原料仓的电动机轴毛坯处于堆放状态，在机械手臂上安装感应开关来检测轴毛坯并采取电磁铁将其吸出原料仓，采用电磁铁吸取将加工完成的轴成品并依次放入成品仓，从而避免机器人卡爪抓取时与毛坯或其他成品产生碰撞干涉。轴的毛坯件长短不一，摆放时前后不一，机器人手臂吸出后放入到定位台中进行粗定位，同时换成机器人卡爪进行抓取，放入到带双主轴的端面数控铣床中，进行双端面的铣削、钻中心孔及攻丝，在加工的同时，也保证了轴的长度，同时给后续工序提供了一个精确的参考位置，实现精准定位，提高机器人上下料的精度。桁架输送系统采用精确的伺服位置控制输送小车在上料位和下料位来回穿梭，将粗加工区域的半成品输送到精加工区域，实现自动化的同时还能保证输送的位置精度，提高精加工产品精度。采用机器人进行自动上下料，提高运行效率和降低劳动强度。通过外部PLC中央控制装置进行轴生产线的流程控制，可以在外部触摸屏上监视生产线的状态及对生产线进行操作，各部分相互关联也相互独立，操作简单方便。

3.在本发明的电动机轴自动化加工生产线及加工方法的一实施例中，定时自动测量刀具的长度，与原始长度进行比较，超过阈值后表明刀具磨损较大，需要更换刀具，从而保证加工精度。通过监控主轴的负载，当负载超过监控阈值时表明刀具磨损较大，需要更换刀具保证加工精度。砂轮修整前后的轴磨削尺寸偏差较大，通过外部PLC中央控制装置控制，自动抽检砂轮修整前后的电动机轴，人工确认磨削精度并适当调整自动测量仪的动作阈值。在自动化生产线外部的触摸屏上手动修改机床的刀具磨损补偿值、工件坐标系坐标值修改、数控磨床自动测量仪的动作阈值而不用暂停自动化加工过程。

4.在本发明的电动机轴自动化加工生产线及加工方法的一实施例中，实现轴的自动化生产，对于原来需要4个人进行操作的轴加工，现在仅需1个人操作自动化生产线即可，同时还可以降低工人劳动强度，提高产品的精度和效率，使得单位产品的成本降低。实现电动机轴的自动化生产，降低工人劳动强度，提高产品的精度和效率，使得单位产品的成本降低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.电动机轴自动化加工生产线(10)，其特征在于，包括PLC中央控制装置(20)、粗加工设备(30)、精加工设备(40)以及桁架输送系统(50)，所述PLC中央控制装置(20)适于控制所述粗加工设备(30)、所述精加工设备(40)和所述桁架输送系统(50)；所述桁架输送系统(50)位于所述粗加工设备(30)和所述精加工设备(40)之间；其中，

所述粗加工设备(30)包括：

端面数控铣床(32)，适于铣削轴毛坯的两端面，并对轴毛坯的两端面进行钻孔攻丝加工；

两台粗加工数控卧车机床(33)，适于在所述端面数控铣床(32)加工完所述轴毛坯后粗加工所述轴毛坯的外圆；以及

第一机器人(34)，适于抓取转运所述轴毛坯；

所述精加工设备(40)包括：

精加工数控卧车机床(42)，适于在所述粗加工设备(30)加工完所述轴毛坯后精加工所述轴毛坯的外圆；

数控磨床(43)，适于在精加工所述轴毛坯的外圆后对所述轴毛坯进行磨削；

数控立铣机床(44)，适于在所述数控磨床(43)磨削完所述轴毛坯后对所述轴毛坯进行铣键槽加工而获得轴成品；以及

第二机器人(45)，适于抓取转运所述轴毛坯或所述轴成品；

其中，所述端面数控铣床(32)、所述粗加工数控卧车机床(33)、所述精加工数控卧车机床(42)和所述数控立铣机床(44)上安装测量及监测装置以对刀具的磨损状态进行监控，所述数控磨床(43)上安装测量及监测装置以对砂轮的磨损状态进行监控，利用所述PLC中央控制装置(20)根据监控结果修改刀具的补偿值、提醒更换刀具、对砂轮进行修整或提醒更换砂轮；所述粗加工设备(30)包括适于堆放轴毛坯的原料仓(35)和适于对轴毛坯进行定位的定位台(36)；所述PLC中央控制装置(20)将原料仓(35)的当前层数发送到所述第一机器人(34)，所述第一机器人(34)运行到当前层，所述第一机器人(34)从所述原料仓(35)的当前层开始，从左至右依次移动，判断所述第一机器人(34)手臂上的感应开关是否检测到轴毛坯，若检测到轴毛坯，所述第一机器人(34)手臂上的电磁铁通电吸取轴毛坯；所述桁架输送系统(50)启动后，首先松开小车卡爪(53)并运行到上料位等待所述粗加工设备(30)的所述第一机器人(34)放料，放料完成后，所述小车卡爪(53)夹紧并运行到下料位等待所述精加工设备(40)的所述第二机器人(45)下料；具体地，松开所述小车卡爪(53)，判断所述小车卡爪(53)是否松开到位，若否，继续松开所述小车卡爪(53)，若所述小车卡爪(53)松开到位，输送小车(52)运行到上料位；接着，判断所述输送小车(52)是否到达上料位，若否，继续控制所述输送小车(52)运行到上料位，若是，所述粗加工设备(30)的所述第一机器人(34)上料；接着，所述小车卡爪(53)夹紧，并判断所述小车卡爪(53)是否夹紧到位，若否，则所述小车卡爪(53)继续夹紧，若是，所述第一机器人(34)卡爪松开，并判断所述第一机器人(34)卡爪是否松开到位，若否，则所述第一机器人(34)卡爪继续松开，若是，则所述第一机器人(34)离开；接着，所述输送小车(52)运行到下料位，判断是否到达下料位，若否，返回至所述输送小车(52)运行到下料位的步骤，若是，所述精加工设备(40)的所述第二机器人(45)下料；然后，所述第二机器人(45)卡爪夹紧，判断所述第二机器人(45)卡爪是否夹紧到位，若否，所述第二机器人(45)卡爪继续夹紧，若是，所述小车卡爪(53)松开，判断所述小车卡爪(53)是否松开到位，若否，返回至所述小车卡爪(53)松开的步骤，若是，所述精加工设备(40)的所述第二机器人(45)离开，然后，循环执行所述输送小车(52)运行到上料位的后续步骤。

2.如权利要求1所述的电动机轴自动化加工生产线(10)，其特征在于，所述粗加工设备(30)还包括：

第一抽检台(37)，适于对粗加工完成的轴毛坯进行抽检；以及

换向台(38)，适于在所述两台粗加工数控卧车机床(33)加工所述轴毛坯外圆的过程对所述轴毛坯进行换向。

3.如权利要求1所述的电动机轴自动化加工生产线(10)，其特征在于，所述精加工设备(40)还包括：

磨削准备台(46)，适于在所述数控磨床(43)对所述轴毛坯进行磨削加工前对所述轴毛坯涂润滑油和上卡子；

第二抽检台(47)，适于在所述轴毛坯磨削加工完成后对所述轴毛坯进行抽检；以及

成品仓(48)，适于堆放成品轴。

4.如权利要求3所述的电动机轴自动化加工生产线(10)，其特征在于，所述桁架输送系统(50)包括：

所述输送小车(52)，适于将所述轴毛坯从所述粗加工设备(30)输送至所述精加工设备(40)；

所述小车卡爪(53)，固定于所述输送小车(52)上，适于夹持所述轴毛坯；以及

小车定位控制轴(54)，适于控制所述输送小车(52)的运动。

5.如权利要求1所述的电动机轴自动化加工生产线(10)，其特征在于，所述数控磨床(43)上还设有自动测量仪，当所述自动测量仪动作后，所述数控磨床(43)退出磨削加工。

6.如权利要求4所述的电动机轴自动化加工生产线(10)，其特征在于，所述第二机器人(45)的1号卡爪从所述输送小车(52)上取轴毛坯，放入所述精加工数控卧车机床(42)进行外圆精加工；接着，所述第二机器人(45)的2号爪从所述精加工数控卧床(42)中取出轴毛坯，放入磨削准备台涂润滑油及上卡子，然后，放入所述数控磨床(43)进行磨削，所述第二机器人(45)的1号爪从所述数控磨床(43)中取出轴毛坯，放入所述磨削准备台(46)卸卡子；接着，若有人工抽检，则将轴毛坯放入所述第二抽检台(47)，操作工手动检测轴的外圆直径，若检测不合格，则丢弃轴毛坯，若检测合格，则所述第二机器人(45)的1号爪从所述第二抽检台(47)中取出轴毛坯后，放入所述数控立铣机床(44)铣键槽，若无人工抽检，则在放入所述磨削准备台(46)卸卡子步骤后，直接将轴毛坯放入所述数控立铣机床(44)铣键槽；所述数控立铣机床(44)加工完成后，所述第二机器人(45)的2号爪从所述数控立铣机床(44)中取出轴成品，放入所述磨削准备台(46)，最后，所述第二机器人(45)电磁铁吸取轴成品并放入所述成品仓(48)。

7.如权利要求4所述的电动机轴自动化加工生产线(10)，其特征在于，所述电动机轴自动化加工生产线(10)还包括外部触摸屏，所述外部触摸屏适于修改刀具磨损补偿值。

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