CN112935945A - 一种用于刀片精密成型的自动加工机床及其自动加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及精密机床技术领域，公开了一种用于刀片精密成型的自动加工机床及其自动加工工艺，包括床体、设置在床体上的第一驱动单元、被第一驱动单元驱动的机械手、设置在床体上的第二驱动单元、被第二驱动单元驱动直线移动的自动夹紧机构、设置在床体上的第三驱动单元、被第三驱动单元驱动的顶针手顶压片装夹机构、设置在床体上方的第四驱动单元、被第四驱动单元驱动的自动翻转机构、设置在床体上的第五驱动单元以及被第五驱动单元驱动转动的砂轮；所述顶针手顶压片装夹机构，用来将刀片进行一一敲打定位。本发明能够有效避免因为人工操作带来的产品一致性差的问题，能够提高加工质量的一致性，以及加工效率。

Description

一种用于刀片精密成型的自动加工机床及其自动加工工艺

技术领域

本发明涉及精密机床技术领域，具体涉及一种用于刀片精密成型的自动加工机床及其自动加工工艺。

背景技术

机床，是利用切削、磨削、剪切、锻造、压延等方法把金属、木材和其他材料加工成为有用形状的机械。

机床在进行切削的时候，工具与加工材料或者工具之间必须进行三种相对运动，即切削运动、进给运动和进刀运动。切削运动指的是工具的切削刃切削工件时的运动，可以是旋转运动也可以是直线运动。进给运动，指的是使工具的切削刃渐次移动到工件的新切削位置上去的运动。进刀运动，指的是确定工件尺寸的运动，是一种切入运动。随着机床技术的不断革新，现在的一些机床其进给运动和进刀运动同步完成。

现有机床，按照机床的基本运动类型，一般包括切削结构、进给结构和进刀结构三个部分。

用于刀片精密成型的加工机床，切削结构，包括用来对刀片进行打磨的砂轮，进给结构，包括用来将刀片传送至砂轮的定位装置和传送机构，进刀结构，包括用来使刀片与砂轮进行接触打磨的移动机构。现在这种机床无法做到自动操作，各个结构部分必须要手工进行刀片的放置和传送，操作十分不方便。

具体的，刀片的装夹通过人工成组放入夹具定位槽中，并进行人工的逐一敲打进行定位和压块的人工反复夹紧进行装夹。在有多面需要进行磨削加工时，需要工人松开夹具，人工进行翻转刀片，再重复上述夹紧动作，进行定位装夹。目前这种刀片精密成型机床缺少机器的成组加工、自动定位、装夹、翻转、上下料等功能，其进给和进刀环节都需要进行人工操作，刀片装夹的一致性无法保证，加工出的产品精度一致性无法保障，并有超差现象出现。

发明内容

本发明意在解决现有刀片精密成型加工机床无法自动完成刀片成组加工、定位、装载、进给和进刀导致人工操作一致性不可控的问题。

为解决以上问题，提供如下方案：

本方案中的用于刀片精密成型的自动加工机床，包括床体、设置在床体上的第一驱动单元、被第一驱动单元驱动的机械手、设置在床体上的第二驱动单元、被第二驱动单元驱动直线移动的自动夹紧机构、设置在床体上的第三驱动单元、被第三驱动单元驱动的顶针手顶压片装夹机构、设置在床体上方的第四驱动单元、被第四驱动单元驱动的自动翻转机构、设置在床体上的第五驱动单元以及被第五驱动单元驱动转动的砂轮；

所述顶针手顶压片装夹机构，用来将刀片进行一一敲打定位；

所述第一驱动单元驱动机械手将成组的刀片抓取到自动夹紧机构中；所述第二驱动单元驱动所述自动夹紧机构朝向砂轮移动；在刀片与砂轮接触后，所述第五驱动单元驱动砂轮转动打磨刀片。

本方案的优点在于：

通过顶针手顶压片装夹机构，能够通过模拟人手敲打的方式，对每个刀片进行敲打定位，使在自动夹紧机构中的刀片定位能够更加准确，为后面与砂轮的接触打磨提供精准定位，以便精密打磨加工。

五个驱动单元都是通过现有程序进行自动化设置的，使刀片从机械手抓拿开始，到砂轮打磨完成都是自动进行的，其中的刀片定位、传送、打磨等各个环节都不需要人工操作，能够有效避免因为人工操作带来的产品一致性差的问题，能够提高加工质量的一致性。

进一步，所述第二驱动单元驱动自动夹紧机构移动的同时驱动自动夹紧机构夹紧刀片。

第二驱动单元在驱动自动夹紧机构运动的同时，能够完成对自动夹紧机构中刀片的夹紧，起到一个动力机构多种用途的目的，既能够节能，也能够通过减少驱动单元的设置而减少零部件设置。

进一步，所述自动夹紧机构上设有用来供刀片成组放置的放置槽，所述放置槽内设置有与刀片一一对应的放置格。

通过放置槽将成组刀片夹紧和定位，通过放置格将每个刀片进行精准定位，便于后面与砂轮打磨加工。

进一步，放置槽沿长度方向的一端设置的截止块，放置槽沿其长度方向的另一端设置有顶杆，通过顶杆将刀片沿着放置槽长度方向顶到放置槽中。

顶杆与第二驱动单元联动，使自动夹紧机构被第二驱动单元驱动移动的同时，能够夹紧刀片。

进一步，放置槽的两端设置有吹气管，吹气管的吹气口朝向放置槽。

通过吹气管能够将放置槽中打磨产生的废屑吹走。

进一步，顶针手顶压刀片装夹机构，包括被竖直气缸驱动上下移动的压板，以及设置在压板下方的多个顶针，每个顶针的端部都连接有由软材料结构形成的接触部顶针与压板之间连接有弹簧，顶针的分布位置与放置槽上用来放置刀片放置格一一对应设置。

这样的顶针手顶压刀片装夹机构设置，能够尽可能地模拟手指的动作，对各个刀片进行敲打按压定位。

进一步，自动翻转机构，包括两个对称设置的夹钳、用来调节两个夹钳相对运动的移动块、与移动块连接的导向齿条、与导向齿条固定连接的旋转轴、驱动旋转轴转动的旋转气缸、以及位于两个夹钳端口用来放置刀片的放置台。

通过放置台可以临时放置刀片，便于两个夹钳旋转一定角度或者翻转后再次夹住刀片，便于刀片不同角度、不同面通过夹钳展露出来，便于按照需要打磨的面的位置翻转刀片。

进一步，所述旋转轴上设有刻度。

便于精准翻转刀片位置，精准对各个需要打磨的面进行翻转放置。

本发明还提供一种用于刀片精密成型的自动加工机床的自动加工工艺，包括以下步骤：

步骤一，第一驱动单元驱动机械手成组抓拿单列排的一组刀片；

步骤二，第二驱动单元驱动自动夹紧机构夹紧刀片；

步骤三，第三驱动单元驱动的顶针手顶压片装夹机构敲打每个刀片，使每个刀片均被自动夹紧机构夹紧定位；

步骤四，第二驱动单元直线移动的自动夹紧机构靠近砂轮；

步骤五，当刀片与砂轮接触时，第五驱动单元驱动砂轮转动打磨刀片。

本方法的优点在于：

能够自动刀片的传送和定位，使刀片的加工过程中无需人工操作，能够节约人力又能够有效提高加工的产品一致性、精度，保障产品质量的提升。

进一步，在步骤五之后，自动翻转机构将自动夹紧机构中的刀片取出翻转后重新放置到自动夹紧机构中，重复步骤二以后的操作。

对于需要多面打磨的刀片，通过自动翻转机构将刀片进行翻转后再进行对应面的打磨。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例一中自动夹紧机构的示意图。

图3为本发明实施例一中顶针手顶压刀片装夹机构的示意图。

图4为本发明实施例一中自动翻转机构的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：放置槽1、顶杆2、截止块3、吹气管4、压板5、顶针6、夹钳7、移动块8、旋转轴9、导向齿条10。

实施例一

实施例基本如附图1所示：用于刀片精密成型的自动加工机床，包括用来与刀片接触打磨的砂轮，用来从定位装置中成组取出刀片的机械手，用来供刀片成组放置并自动将整组刀片朝向砂轮方向传送的自动夹紧机构，用来将每个刀片一一按压定位的顶针6，手顶压片装夹机构，以及用来将刀片逐个夹紧并进行翻转的自动翻转机构。

如图2所示，自动夹紧机构，包括可拆卸连接在机床床体上的放置槽1，放置槽1整个呈长条状，放置槽1的长度方向上均匀分割成多个与单个刀片一一对应的放置格，放置槽1沿长度方向的一端设置的截止块3，放置槽1沿其长度方向的另一端设置有顶杆2，通过顶杆2将刀片沿着放置槽1长度方向顶动到放置槽1中。放置槽1可拆卸连接在机床上，放置槽1的形状结构与刀片的形状结构相匹配。在放置槽1的两端安装有吹气管4用来清洁放置槽1中的碎屑，吹气管4的吹气口朝向放置槽1。

如图3所示，顶针6手顶压刀片装夹机构，包括被竖直气缸驱动上下移动的压板5，以及设置在压板5下方的多个顶针6，每个顶针6的端部都连接有由软材料结构形成的接触部顶针6与压板5之间连接有弹簧，顶针6的分布位置与放置槽1上用来放置刀片放置格一一对应设置。

如图4所示，自动翻转机构，包括两个对称设置的夹钳7、用来调节两个夹钳7相对运动的移动块8、与移动块8连接的导向齿条10、与导向齿条10固定连接的旋转轴9、驱动旋转轴9转动的旋转气缸、以及位于两个夹钳7端口用来放置刀片的放置台，通过放置台可以临时放置刀片，便于两个夹钳7旋转一定角度或者翻转后再次夹住刀片，便于刀片不同角度、不同面通过夹钳7展露出来，旋转轴9上设有刻度，便于带动两个夹钳7夹住刀片旋转。放置台的顶面与刀片的形状相匹配，放置台可拆卸连接在机床上。

具体实施过程如下：

首先，通过机械手成组抓拿刀片，并将单列排布的一组刀片自动送入自动夹紧机构中；

然后，自动夹紧机构将一组刀片进行自动定位和夹紧，并将整组刀片向靠近砂轮的地方传送；在自动夹紧机构下方，有推动自动夹紧机构整体移动的动力机构。

第三，通过位于机床主轴旁的辅助轴模仿人工装夹模式形成顶针6手顶压片装夹机构，将自动夹紧机构总的刀片，一一定位敲打进放置槽1中的放置格，后反复执行前序夹紧和敲打动作，确保刀片在自动夹紧机构中的可靠定位和夹紧。

第四，移动自动夹紧机构，使自动夹紧机构上的刀片与砂轮接触进行打磨，成型砂轮进行成组的缓进给磨削；磨削完成后，移动自动夹紧结构，使刀片远离砂轮。

此时，刀片完成单面加工。如果刀片是需要多面加工的时候，则需要将成组刀片通过机械手送入自动翻转机构中进行翻转，该机构可进行90度、180度、360度等旋转满足类似三角形的多次刀片，还可进行成组翻面和180度翻转的组合满足特殊刀片的加工。翻转完成，再执行前述动作，完成刀片的成型成组自动加工。

第五，松开自动夹紧机构，通过机械手成组将刀片从放置槽1取出。

实施例二

本实施例中的顶针6手顶压片装夹机构，含有对应刀片数量的顶针6机构(类似手指)，机构内部含有弹簧、软材料等特殊创新结构设计，弹簧满足模仿人手的弹性顶压力，软材料结构保障机构顶压刀片的耐磨性以及避免太硬顶压损坏刀片。

实施例三

本实施例中，在机械手每次抓拿10-16片刀片，每次在机械手抓拿刀片时，通过设置在机械手上的红外线传感器自动判断刀片是否抓拿完成。

实施例四

本实施例中，在自动夹紧机构中，在放置槽1的底面上连通有与吹气管4连通的出气孔，吹气管4的吹气口从放置槽1的侧面吹放置槽1中的刀片，出气孔中的气流从放置槽1的底面吹放置槽1中的刀片，使清洁效果更好。吹气口按照，一秒一次进行间歇性吹气。

实施例五

本实施例中，砂轮与刀片的接触打磨，每次为3-15分钟，砂轮的转速为3000-7000转/分钟，砂轮和刀片在打磨开始时，通过安装在自动夹紧机构上的诸如红外线传感器之类的定位器件，先将刀片需要加工的位置对准砂轮后，再靠近砂轮进行打磨加工。

实施例六

本实施例中，顶针在按压放置槽中的刀片的时候，按照半秒一下的速度进行按压，相邻两个顶针可以同时向下按压也可以间隔向下按压。按压同时夹具左右夹紧机构同时夹紧一次，夹紧刀片一次，按压，再夹一次，反复该动作2-3次，这样可以使刀片被夹紧且受力均衡。

实施例七

本实施例中，自动翻转机构，在翻转的时候，按照一秒钟九十度、四十五度、二十度、十度、五度、一度的速度依次进行翻转，当需要进行特殊角度翻转的时候，在将刀片按照最快速能够翻转的速度翻转到对应角度后，将刀片放置到放置台上，再通过最小单位的翻转速度进行翻转，使能够最快速达到翻转角度，便于快速翻转到适合位置完成加工操作。

实施例八

本实施例中，自动翻转机构上安装有吸附气缸，吸附气缸连通有吸气管，吸气管贯穿左侧的夹钳，夹钳上开有用来布置吸气管管口的吸附孔，通过吸附孔能够将被夹持的刀片上的灰尘废屑等吸附走，便于刀片的清洁和后面的加工。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种用于刀片精密成型的自动加工机床，其特征在于，包括床体、设置在床体上的第一驱动单元、被第一驱动单元驱动的机械手、设置在床体上的第二驱动单元、被第二驱动单元驱动直线移动的自动夹紧机构、设置在床体上的第三驱动单元、被第三驱动单元驱动的顶针手顶压片装夹机构、设置在床体上方的第四驱动单元、被第四驱动单元驱动的自动翻转机构、设置在床体上的第五驱动单元以及被第五驱动单元驱动转动的砂轮；

所述顶针手顶压片装夹机构，用来将刀片进行一一敲打定位；

所述第一驱动单元驱动机械手将成组的刀片抓取到自动夹紧机构中；所述第二驱动单元驱动所述自动夹紧机构朝向砂轮移动；在刀片与砂轮接触后，所述第五驱动单元驱动砂轮转动打磨刀片。

2.根据权利要求1所述的用于刀片精密成型的自动加工机床，其特征在于，所述第二驱动单元驱动自动夹紧机构移动的同时驱动自动夹紧机构夹紧刀片。

3.根据权利要求1所述的用于刀片精密成型的自动加工机床，其特征在于，所述自动夹紧机构上设有用来供刀片成组放置的放置槽，所述放置槽内设置有与刀片一一对应的放置格。

4.根据权利要求3所述的用于刀片精密成型的自动加工机床，其特征在于，放置槽沿长度方向的一端设置的截止块，放置槽沿其长度方向的另一端设置有顶杆，通过顶杆将刀片沿着放置槽长度方向顶到放置槽中。

5.根据权利要求4所述的用于刀片精密成型的自动加工机床，其特征在于，放置槽的两端设置有吹气管，吹气管的吹气口朝向放置槽。

6.根据权利要求3所述的用于刀片精密成型的自动加工机床，其特征在于，顶针手顶压刀片装夹机构，包括被竖直气缸驱动上下移动的压板，以及设置在压板下方的多个顶针，每个顶针的端部都连接有由软材料结构形成的接触部顶针与压板之间连接有弹簧，顶针的分布位置与放置槽上用来放置刀片放置格一一对应设置。

7.根据权利要求1所述的用于刀片精密成型的自动加工机床，其特征在于，自动翻转机构，包括两个对称设置的夹钳、用来调节两个夹钳相对运动的移动块、与移动块连接的导向齿条、与导向齿条固定连接的旋转轴、驱动旋转轴转动的旋转气缸、以及位于两个夹钳端口用来放置刀片的放置台。

8.根据权利要求7所述的用于刀片精密成型的自动加工机床，其特征在于，所述旋转轴上设有刻度。

9.一种用于刀片精密成型的自动加工机床的自动加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，第一驱动单元驱动机械手成组抓拿单列排的一组刀片；

步骤二，第二驱动单元驱动自动夹紧机构夹紧刀片；

步骤三，第三驱动单元驱动的顶针手顶压片装夹机构敲打每个刀片，使每个刀片均被自动夹紧机构夹紧定位；

步骤四，第二驱动单元直线移动的自动夹紧机构靠近砂轮；

步骤五，当刀片与砂轮接触时，第五驱动单元驱动砂轮转动打磨刀片。

10.根据权利要求9所述的用于刀片精密成型的自动加工机床的自动加工工艺，其特征在于，在步骤五之后，自动翻转机构将自动夹紧机构中的刀片取出翻转后重新放置到自动夹紧机构中，重复步骤二以后的操作。

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