CN113001240A - 一种高效率加工机床及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于加工机床技术领域，尤其涉及一种高效率加工机床及其控制方法，包括床身以及设置于床身上的工作台、主轴组件以及排刀组件，所述工作台水平设置，所述排刀组件设置于所述工作台上，所述主轴组件设置于所述排刀组件其中一侧，其中还包括设置于所述工作台上的上料组件，将工件输送至工作台上并将其装配到主轴组件上的夹持装置上；以及下料组件，将加工后的工件脱离出夹持装置并进行卸料。该加工机床具有自动上下料工序，并且稳定，有效的提高了工件的加工效率。

Description

一种高效率加工机床及其控制方法

技术领域

本发明属于加工机床技术领域，尤其涉及一种高效率加工机床及其控制方法。

背景技术

加工机床是一种常用加工机床，其具有多维的自动移动轨道，通过输入编程，即可自动完成工件的加工，加工时，工件固定在加工台上，通过工件的自动移位和刀具的自动走刀完成工件的加工，由于所有的移动均有机械自动控制，因此加工精度较高。

传统的加工机床一般是采用人工的方式一个一个的进行上料，不仅效率低，而且增加了人力成本，因此现如今出现了可自动上料的机床，如公开号为CN104354054A的中国发明专利申请，其公开了一种具有自动上料装置的机床及其自动上料方法，其虽然能够进行自动上料，但是还存在一定的缺陷，例如，功能比较单一，在不调整推送模具的高度下，无法对不同型号大小的工件进行自动上料；在上料时，无法准确的使工件中心对准夹具，导致夹具在夹持工件时，存在角度偏差，易导致夹紧的工件受损等等。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种高效率加工机床以及其控制方法，该加工机床具有自动上下料工序，并且稳定，有效的提高了工件的加工效率。

本发明的目的是这样实现的：一种高效率加工机床，包括床身以及设置于床身上的工作台、主轴组件以及排刀组件，所述工作台水平设置，所述排刀组件设置于所述工作台上，所述主轴组件设置于所述排刀组件其中一侧，其特征在于：还包括设置于所述工作台上的上料组件，将工件输送至工作台上并将其装配到主轴组件上的夹持装置上；以及下料组件，将加工后的工件脱离出夹持装置并进行卸料。

本发明进一步设置为：所述主轴组件包括

座体，设置于床身上；

第一滑动座，滑动设置于座体上；

第一动力装置，用于驱动第一滑动座沿纵向方向在座体上移动，使第一滑动座靠近或远离工作台；

第二滑动座，滑动设置于第一滑动座上；

第二动力装置，用于驱动第二滑动座沿横向方向在座体上移动，使第二滑动座靠近或远离工作台；

主轴箱，设置于第二滑动座上；

夹持装置，设置于主轴箱的输出轴上，用于夹持并带动工件转动。

本发明进一步设置为：所述上料组件包括接料座，设置于工作台上，所述接料座上开设有接料槽；

上料装置，将工件输送至所述接料座的接料槽内；

顶出装置，将工件顶出所述接料槽并将其送入至夹持装置上，所述夹持装置将工件自动夹紧。

本发明进一步设置为：所述上料装置包括上料底板、上料挡板以及上料盖板，所述上料底板倾斜向上设置，且其低的一端延伸至所述接料槽，所述上料挡板有两块且分别设置于所述上料底板的两侧，所述上料底板以及两所述上料挡板所围成的腔室形成供工件自动滑动至接料槽的输入通道，所述上料盖板盖合在所述输入通道的上端口上。

本发明进一步设置为：所述顶出装置包括工件推板以及用于驱动工件推板往复运动的液压驱动装置；所述液压驱动装置包括液压缸、油槽、三位四通阀以及工作油泵，所述液压缸的无杆腔和有杆腔上分别具有进油端口以及出油端口，所述三位四通阀具有进油口P、回油口T、工作口A以及工作口B，所述液压缸的进油端口与所述工作口A相连，其出油端口与所述工作口B相连，所述工作油泵的输入端通过油管与所述油槽相连，其输出端通过油管与所述进油口P相连，所述回油口T通过油管与所述油槽相连；

所述三位四通阀处于左位时，所述工作油口A与进油口P相连通，所述工作油口B与回油口T相连通；处于中位时，各油口封闭；处于右位时，所述工作油口B与进油口P相连通，所述工作油口A与回油口T相连通；所述液压缸的活塞杆端部设置于所述工件推板其中一侧面上，所述工件推板相对的一侧面对向接料槽上的工件，所述液压驱动装置还包括用于控制所述三位四通阀以及工作油泵运行状态的控制器，以控制工件推板移动。

本发明进一步设置为：所述液压驱动装置还包括设置于所述液压缸进油端口与工作口A之间的油管上的节流调速装置，所述节流调速装置包括节流阀以及通断阀，所述节流阀和通断阀并联于所述液压缸进油端口与工作口A之间的油管上，所述通断阀由所述控制器控制其通断状态。

本发明进一步设置为：工件为圆盘结构，包括依次连接的第一环体、第二环体以及第三环体，该第二环体的外径大于第一环体、第三环体的外径；所述顶出装置还包括设置于所述工件推板上的限位柱以及设置于限位柱上的用于抵紧工件内壁并使工件中心对准夹持装置的限位装置；

所述限位柱的外径小于工件的内径，且接料槽内的工件的中心低于限位柱的中心，所述限位装置包括电机、减速器、第一齿轮、第二齿轮、滑座、限位板；所述限位柱朝向工件的一端开设有安装槽，所述电机设置于所述安装槽内，所述减速器装配于所述电机上，所述第一齿轮设置于所述减速器的输出轴上，并伸出所述安装槽，所述限位柱的安装槽外沿壁上有沿径向方向设置的滑轨，所述滑轨有三条且沿周向方向均匀分布，所述滑座有三个，并分别滑动设置于所述滑轨上，所述限位板有三个并分别设置于所述滑座远离第一齿轮的侧端部上，所述滑座的侧壁上还设置有传动齿条，且所述传动齿条均伸出滑座，所述第二齿轮有三个并周向均匀分布，并定向转动设置于所述限位柱的安装槽外沿壁上，且各所述第二齿轮分别一部分齿合于所述第一齿轮，另一部分齿合于所述传动齿条；所述电机带动第一齿轮减速转动时，三个所述第二齿轮同步转动，并使三个所述传动齿条、滑座向外或向内移动，使三个所述限位板所形成的外径逐渐增大或缩小，以抵紧或松开工件，所述电机由所述控制器控制其运行状态。

本发明进一步设置为：所述控制器包括第一压力传感模块，设置于所述工件推板靠近工件的一侧面上，用于检测工件推板与工件之间的压力值，并将该信号转换后输送给PLC控制模块；

第二压力传感模块，设置于所述限位板上，用于检测限位板与工件之间的压力值，并将该信号转换后输送给PLC控制模块；

第三压力传感模块，设置于其中一所述传动齿条远离限位板的一端上，用于检测三个传动齿条内缩时相互接触时的压力值，并将该信号转换后输送给PLC控制模块；

以及PLC控制模块，用于控制所述工作油泵、三位四通阀、通断阀以及电机的运行状态；所述控制器的控制步骤具体如下：

在主轴组件上的夹持装置对向接料座后，PLC控制模块将工作油泵开启，将三位四通阀切换到左位，通断阀开启，油槽内的压力油在工作油泵的作用下流向进油口P，工作油口A，随后小部分流向节流阀，剩余部分流向通断阀，最后进入液压缸内，并推动液压缸上的活塞杆向外伸出，使工件推板向接料槽内的工件移动；

在第一压力传感模块检测到压力后，PLC控制模块将电机开启，将通断阀断开，使限位板向工件内壁移动，于此同时液压缸内进入的压力油降低，工件推板缓慢的推动工件并向主轴组件上的夹持装置移动；

在各限位板上的第二压力传感模块均检测到压力后，PLC控制模块将通断阀开启，增大液压缸内进入的压力油，使工件推板快速的推动工件向主轴组件上的夹持装置移动；在第二压力传感模块所检测到的压力值均达到预设阈值时，控制电机停止转动；

在第一压力传感模块检测到的压力值逐渐增大至预设阈值时，PLC控制模块延时t时间段控制电机反向转动，并将三位四通阀切换至中位，在t时间段后将三位四通阀切换到右位，使限位板脱离工件，工件推板远离主轴组件上的夹持装置，其中在第三压力传感模块检测到压力值时，将电机断开；在工件推板复位后，将三位四通阀切换到中位，工作油泵关闭。

本发明进一步设置为：所述下料组件包括下料底板以及下料挡板，所述下料底板倾斜向下设置，且其高的一端位于所述接料座侧下方，所述下料挡板有两块且分别设置于所述下料底板的两侧，所述下料底板以及两所述下料挡板所围成的腔室形成供已加工完成的工件自动向外滑出的输出通道；

所述下料组件还包括脱料器，设置于所述输出通道上方，用于将夹持装置上的工件卸下；所述脱料器包括脱料箱以及脱料叉板，所述脱料箱内具有腔体，所述脱料箱上开设有连通腔体的第一窗口、第二窗口以及第三窗口，所述第一窗口和第二窗口分别位于所述脱料箱的两个相邻的侧面上，且二者侧端相连通，所述第三窗口设置于所述脱料箱底部并正对于所述下料底板；所述脱料叉板呈U型结构，并设置于所述第二窗口上，且其端口朝向与第一窗口一致；所述第一动力装置带动所述夹持装置以及工件沿纵向方向向所述脱料箱移动后，在工件通过第一窗口进入脱料箱内后，所述脱料叉板用于限制工件从第二窗口脱离。

本发明还提供一种用于上述的高效率加工机床的控制方法，其特征在于：所述控制方法具体步骤如下，

1）工件上料：由人工将工件依次放入输入通道内，工件在重力作用下逐渐向上料底板的斜下端滑动，最外侧的工件先落入到接料座的接料槽内，后续的工件被格挡在输入通道内，与此同时，在第一动力装置、第二动力装置的作用下使主轴箱对向接料座，并使夹持装置对准接料槽，随后在PLC控制模块的控制下，使液压缸推动工件推板向接料槽内的工件移动，并且限位装置将工件夹紧，后继续在液压缸的作用下，使工件靠向并抵紧在夹持装置上，夹持装置将工件夹紧，随后限位装置松开工件，液压缸复位，在复位完毕后，输入通道内的工件滑落至接料槽内；

2）工件加工：在第一动力装置以及第二动力装置带动主轴箱上的工件横向、纵向移动后，以及主动箱带动工件转动后，工件在排刀组件上的刀具作用下，进行加工；

工件卸料：待工件加工完毕后，第二动力装置带动主轴箱横向移动并使工件对准脱料箱的第一窗口后，第一动力装置带动主轴箱纵向移动，并逐渐向脱料箱移动，在工件穿过第一窗口进入脱料箱后，夹持装置松开工件，第二动力装置再驱动主轴箱沿横向方向远离脱料箱，工件在脱料叉板的作用下脱离夹持装置并通过第三窗口掉落至输出通道，后通过输出通道流向接料箱，在主轴箱纵向移动并脱离脱料箱后，第一动力装置再次驱动主轴箱纵向移动，使主轴箱对向接料座，随后第二动力装置再驱动主轴箱，使主轴箱靠近接料座，即完成一次工件加工，后续重复上述步骤即可。

本发明的有益效果是：

1、在工作台上设置上料组件以及下料组件，通过自动的对工件进行上料、下料，不仅降低了人力成本，而且还提高了上料、下料的效率，进而提高的工件的加工效率。

2、对于限位装置而言，不仅要能够将工件夹紧，更重要的是要将其中心校准，也就是将其中心与限位柱的中心重叠，对此，本发明采用电机来进行控制，通过电机带动第一齿轮转动，并带动三个第二齿轮转动，由于第二齿轮定向转动，因此与第二齿轮相齿合的传动齿条发生移动， 即向径向方向移动，并带动座体以及限位板移动，从而使得三块限位板所围绕形成的外径逐渐增大进而抵触并抵紧于工件内壁，从而达到抵紧工件的目的。由于初始阶段工件的中心低于限位柱的中心，因此三块限位板中有一块或这是两块先与工件内壁接触，之后剩下的限位块再与工件内壁接触，当然，为能够更为精准的校准工件中心，对此，可将其中一座体设置为沿竖直方向上下滑动，另外两座体沿竖直方向倾斜60°滑动设置，即可使得上方的座体以及其上限位板先一步接触工件内壁，并将工件向上顶起，在工件顶起后，工件在重力作用下，自动左右调整位置，使得其中心与限位柱中心在同一平面上，随后剩下的两限位板同时抵触、抵紧工件内壁，从而使得工件的中心与限位柱的中心完全重合。

3、采用快速-慢速-快速的方式来控制工件前移，也就是在工件挡板未接触工件的这一段时间内，为提高效率，因此需要采用快速方式驱动工件挡板移动；当工件挡板接触工件后，由于限位装置需要一定的时间才能将工件抵紧，因此在工件没有被固定的这段时间内，若继续快速移动，容易导致工件错位，因此采用慢速的方式来驱动工件挡板移动；当限位装置将工件抵紧后，使得工件不易松动后，再采用快速的方式驱动工件挡板移动，有效的提高了工件的顶出效率。对于设置的第一压力传感模块、第二压力传感模块的预设阈值，是用于控制工件与夹持装置、限位板与工件内壁之间的压力，避免压力过大，导致损伤工件。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明上料组件和下料组件的结构示意图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是本发明液压驱动装置的控制连接图；

图5是本发明控制器的连接框图；

图6是本发明工件的结构示意图；

图7是本发明工作推板向工件移动的结构示意图；

图中附图标记为：100、工件；200、第一环体；300、第二环体；400、第三环体；1、床身；2、工作台；3、主轴组件；31、座体；32、第一滑动座；33、第一动力装置；34、第二滑动座；35、第二动力装置；36、主轴箱；37、夹持装置；4、排刀组件；5、上料组件；51、接料座；511、接料槽；512、顶板；513、工件挡板；52、上料装置；521、上料底板；522、上料挡板；523、上料盖板；53、顶出装置；531、工件推板；532、液压缸；533、油槽；534、三位四通阀；535、工作油泵；536、控制器；5361、第一压力传感模块；5362、第二压力传感模块；5363、第三压力传感模块；5364、PLC控制模块；5371、节流阀；5372、通断阀；538、限位柱；539、限位装置；5391、电机；5392、减速器；5393、第一齿轮；5394、第二齿轮；5395、滑座；5396、限位板；5397、传动齿条；6、下料组件；61、下料底板；62、下料挡板；63、脱料器；631、脱料箱；6311、第一窗口；6312、第二窗口；632、脱料叉板。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员能更好地理解本发明中的技术方案，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：

一种高效率加工机床，如图1、图2和图3所示，包括床身1以及设置于床身1上的工作台2、主轴组件3以及排刀组件4，工作台2水平设置，排刀组件4设置于工作台2上，其中，主轴组件3有两组，且分别位于排刀组件4的两侧；加工机床还包括设置于工作台2上的两组上料组件5，将工件分别输送至工作台2上并将其分别装配到两主轴组件3上的夹持装置37上；以及两组下料组件6，分别将加工后的工件从两主轴组件3上的夹持装置37上脱离出并进行卸料。在工作台2上设置上料组件5以及下料组件6，通过自动的对工件进行上料、下料，不仅降低了人力成本，而且还提高了上料、下料的效率，进而提高的工件的加工效率。

本发明的主轴组件3包括

座体31，设置于床身1上；

第一滑动座32，滑动设置于座体31上；

第一动力装置33，用于驱动第一滑动座32沿纵向方向在座体31上移动，使第一滑动座32靠近或远离工作台2；

第二滑动座34，滑动设置于第一滑动座32上；

第二动力装置35，用于驱动第二滑动座34沿横向方向在座体31上移动，使第二滑动座34靠近或远离工作台2；

主轴箱36，设置于第二滑动座34上；

夹持装置37，设置于主轴箱36的输出轴上，用于夹持并带动工件转动。

在夹持装置37将工件夹紧后，通过第一动力装置33带动主轴箱36纵向移动，第二动力装置35带动主轴箱36横向移动，使工件向排刀组件4上的刀具靠近，进而对工件进行加工，采用数控的方式对第一动力装置33、第二动力装置35进行自动化控制，从而达到对工件的高效率加工，对于夹持装置37而言，只需要实现自动夹紧即可，该技术目前都比较成熟，而且也不是本发明的重心，对此不再详细陈述。

如图2和图3所示，本发明的上料组件5包括接料座51，设置于工作台2上，接料座51上开设有接料槽511；

上料装置52，将工件输送至接料座51的接料槽511内；

顶出装置53，将工件顶出接料槽511并将其送入至夹持装置37上，夹持装置37将工件自动夹紧。

其中，上料装置52包括上料底板521、上料挡板522以及上料盖板523，上料底板521倾斜向上设置，且其低的一端延伸至接料槽511，上料挡板522有两块且分别设置于上料底板521的两侧，上料底板521以及两上料挡板522所围成的腔室形成供工件自动滑动至接料槽511的输入通道，上料盖板523盖合在输入通道的上端口上。将工件放置于输入通道的端口后，工件会在重力的作用下自动的滑向接料座51，非常方便，且实用。关于工件上料时，避免发生碰伤的问题，将接料座51采用塑料材料制作即可。

其中，如图2、图3和图4所示，顶出装置53包括工件推板531以及用于驱动工件推板531往复运动的液压驱动装置；液压驱动装置包括液压缸532、油槽533、三位四通阀534以及工作油泵535，液压缸532的无杆腔和有杆腔上分别具有进油端口以及出油端口，三位四通阀534具有进油口P、回油口T、工作口A以及工作口B，液压缸532的进油端口与工作口A相连，其出油端口与工作口B相连，工作油泵535的输入端通过油管与油槽533相连，其输出端通过油管与进油口P相连，回油口T通过油管与油槽533相连；

三位四通阀534处于左位时，工作油口A与进油口P相连通，工作油口B与回油口T相连通；处于中位时，各油口封闭；处于右位时，工作油口B与进油口P相连通，工作油口A与回油口T相连通；液压缸532的活塞杆端部设置于工件推板531其中一侧面上，工件推板531相对的一侧面对向接料槽511上的工件，液压驱动装置还包括用于控制三位四通阀534以及工作油泵535运行状态的控制器536，以控制工件推板531移动。

液压驱动装置还包括设置于液压缸532进油端口与工作口A之间的油管上的节流调速装置，节流调速装置包括节流阀5371以及通断阀5372，节流阀5371和通断阀5372并联于液压缸532进油端口与工作口A之间的油管上，通断阀5372由控制器536控制其通断状态。

对于工件顶出而言，目前常用手段是，采用气缸直接将工件向外顶出，虽然能够达到目的，但只适用于粗糙工件的加工，对于一些较为精密的工件，因无法控制工件的移动速度，导致工件容易移动过快，进而在于夹持装置37发生碰撞时，容易损伤工件；并且还存在工件顶出时，因无法控制工件的中心是否的对准夹持装置37，因此容易导致夹持装置37在夹紧工件时，因工件倾斜，导致作用于工件上的夹紧力度不均匀，轻者划伤工件表面，重者夹紧装置在自动夹紧时，工件中心错位，致使加工后的工件不合格。对此本发明采用液压的方式驱动工件推板531移动，通过控制器536控制通断阀5372状态，从而改变流入到液压缸532内的压力油的油量，进而控制工件推板531的移动速度，以对工件进行保护。

如图6所示，本发明的工件100为圆盘结构，包括依次连接的第一环体200、第二环体300以及第三环体400，该第二环体300的外径大于第一环体200、第三环体400的外径；顶出装置53还包括设置于工件推板531上的限位柱538以及设置于限位柱538上的用于抵紧工件内壁并使工件中心对准夹持装置37的限位装置539；

如图7所示，限位柱538的外径小于工件的内径，且接料槽511内的工件的中心低于限位柱538的中心，限位装置539包括电机5391、减速器5392、第一齿轮5393、第二齿轮5394、滑座5395、限位板5396；限位柱538朝向工件的一端开设有安装槽，电机5391设置于安装槽内，减速器5392装配于电机5391上，第一齿轮5393设置于减速器5392的输出轴上，并伸出安装槽，限位柱538的安装槽外沿壁上有沿径向方向设置的滑轨，滑轨有三条且沿周向方向均匀分布，滑座5395有三个，并分别滑动设置于滑轨上，限位板5396有三个并分别设置于滑座5395远离第一齿轮5393的侧端部上，滑座5395的侧壁上还设置有传动齿条5397，且传动齿条5397均伸出滑座5395，第二齿轮5394有三个并周向均匀分布，并定向转动设置于限位柱538的安装槽外沿壁上，且各第二齿轮5394分别一部分齿合于第一齿轮5393，另一部分齿合于传动齿条5397；电机5391带动第一齿轮5393减速转动时，三个第二齿轮5394同步转动，并使三个传动齿条5397、滑座5395向外或向内移动，使三个限位板5396所形成的外径逐渐增大或缩小，以抵紧或松开工件，电机5391由控制器536控制其运行状态。

在工件推板531上设置有限位装置539，通过限位装置539能够控制圆形工件的中心对准夹持装置37，使得夹持装置37能准确的夹紧工件，保障了工件的加工精度，并且对于不同型号大小的工件也适用，相比于传统的方式而言，不需要再额外的调整接料座51的位置，非常方便，且实用。对于限位装置539而言，不仅要能够将工件夹紧，更重要的是要将其中心校准，也就是将其中心与限位柱538的中心重叠，对此，本发明采用电机5391来进行控制，通过电机5391带动第一齿轮5393转动，并带动三个第二齿轮5394转动，由于第二齿轮5394定向转动，因此与第二齿轮5394相齿合的传动齿条5397发生移动， 即向径向方向移动，并带动座体31以及限位板5396移动，从而使得三块限位板5396所围绕形成的外径逐渐增大进而抵触并抵紧于工件内壁，从而达到抵紧工件的目的。由于初始阶段工件的中心低于限位柱538的中心，因此三块限位板5396中有一块或这是两块先与工件内壁接触，之后剩下的限位块再与工件内壁接触，当然，为能够更为精准的校准工件中心，对此，可将其中一座体31设置为沿竖直方向上下滑动，另外两座体31沿竖直方向倾斜60°滑动设置，即可使得上方的座体31以及其上限位板5396先一步接触工件内壁，并将工件向上顶起，在工件顶起后，工件在重力作用下，自动左右调整位置，使得其中心与限位柱538中心在同一平面上，随后剩下的两限位板5396同时抵触、抵紧工件内壁，从而使得工件的中心与限位柱538的中心完全重合。

如图4和图5所示，本发明的控制器536包括第一压力传感模块5361，设置于工件推板531靠近工件的一侧面上，用于检测工件推板531与工件之间的压力值，并将该信号转换后输送给PLC控制模块5364；

第二压力传感模块5362，设置于限位板5396上，用于检测限位板5396与工件之间的压力值，并将该信号转换后输送给PLC控制模块5364；

第三压力传感模块5363，设置于其中一传动齿条5397远离限位板5396的一端上，用于检测三个传动齿条5397内缩时相互接触时的压力值，并将该信号转换后输送给PLC控制模块5364；

以及PLC控制模块5364，用于控制工作油泵535、三位四通阀534、通断阀5372以及电机5391的运行状态；控制器536的控制步骤具体如下：

在主轴组件3上的夹持装置37对向接料座51后，PLC控制模块5364将工作油泵535开启，将三位四通阀534切换到左位，通断阀5372开启，油槽533内的压力油在工作油泵535的作用下流向进油口P，工作油口A，随后小部分流向节流阀5371，剩余部分流向通断阀5372，最后进入液压缸532内，并推动液压缸532上的活塞杆向外伸出，使工件推板531向接料槽511内的工件移动；

在第一压力传感模块5361检测到压力后，PLC控制模块5364将电机5391开启，将通断阀5372断开，使限位板5396向工件内壁移动，于此同时液压缸532内进入的压力油降低，工件推板531缓慢的推动工件并向主轴组件3上的夹持装置37移动；

在各限位板5396上的第二压力传感模块5362均检测到压力后，PLC控制模块5364将通断阀5372开启，增大液压缸532内进入的压力油，使工件推板531快速的推动工件向主轴组件3上的夹持装置37移动；在第二压力传感模块5362所检测到的压力值均达到预设阈值时，控制电机5391停止转动；

在第一压力传感模块5361检测到的压力值逐渐增大至预设阈值时，PLC控制模块5364延时t时间段控制电机5391反向转动，并将三位四通阀534切换至中位，在t时间段后将三位四通阀534切换到右位，使限位板5396脱离工件，工件推板531远离主轴组件3上的夹持装置37，其中在第三压力传感模块5363检测到压力值时，将电机5391断开；在工件推板531复位后，将三位四通阀534切换到中位，工作油泵535关闭。

为避免工件滑落至接料座51上的接料槽511时发生冲突，因此工件挡板513以及限位装置539是距接料槽511有一定距离的，也就是在工件滑动至接料槽511后，工件挡板513与工件是具有一定的间距，在该前提下，以及在保障工件的稳定顶出的同时，还提高工件顶出效率，对此本发明采用上述设置，并采用上述的控制方法来控制工件顶出。采用快速-慢速-快速的方式来控制工件前移，也就是在工件挡板513未接触工件的这一段时间内，为提高效率，因此需要采用快速方式驱动工件挡板513移动；当工件挡板513接触工件后，由于限位装置539需要一定的时间才能将工件抵紧，因此在工件没有被固定的这段时间内，若继续快速移动，容易导致工件错位，因此采用慢速的方式来驱动工件挡板513移动；当限位装置539将工件抵紧后，使得工件不易松动后，再采用快速的方式驱动工件挡板513移动，有效的提高了工件的顶出效率。对于设置的第一压力传感模块5361、第二压力传感模块5362的预设阈值，是用于控制工件与夹持装置37、限位板5396与工件内壁之间的压力，避免压力过大，导致损伤工件。

如图2和图3所示，为避免在工件从输入通道滑动至接料槽511内后，工件从接料槽511靠近夹持装置37的一侧滑出，对此本发明的顶出装置53还包括限位部；限位部包括顶板512以及工件挡板513，顶板512水平设置于接料座51上且位于接料槽511的上方，工件挡板513竖直设置，其上端铰接于顶板512上，其下端紧靠于第三环体400的上端，其侧端正对于第二环体300靠近第三环体400的一端。

本发明的下料组件6包括下料底板61以及下料挡板62，下料底板61倾斜向下设置，且其高的一端位于接料座51侧下方，下料挡板62有两块且分别设置于下料底板61的两侧，下料底板61以及两下料挡板62所围成的腔室形成供已加工完成的工件自动向外滑出的输出通道；

下料组件6还包括脱料器63，设置于输出通道上方，用于将夹持装置37上的工件卸下；脱料器63包括脱料箱631以及脱料叉板632，脱料箱631内具有腔体，脱料箱631上开设有连通腔体的第一窗口6311、第二窗口6312以及第三窗口，第一窗口6311和第二窗口6312分别位于脱料箱631的两个相邻的侧面上，且二者侧端相连通，第三窗口设置于脱料箱631底部并正对于下料底板61；脱料叉板632呈U型结构，并设置于第二窗口6312上，且其端口朝向与第一窗口6311一致；第一动力装置33带动夹持装置37以及工件沿纵向方向向脱料箱631移动后，在工件通过第一窗口6311进入脱料箱631内后，脱料叉板632用于限制工件从第二窗口6312脱离。

通过设置下料组件6，在脱料器63的作用下，能够使得加工后的工件自动脱离出夹持装置37，并且掉落于输出通道上，非常方便且实用，减少了人工去卸料的步骤，有效的提高了工件的加工效率。

本发明还提供一种用于上述的高效率加工机床的控制方法，其中控制方法具体步骤如下，

3）工件上料：由人工将工件依次放入输入通道内，工件在重力作用下逐渐向上料底板521的斜下端滑动，最外侧的工件先落入到接料座51的接料槽511内，后续的工件被格挡在输入通道内，与此同时，在第一动力装置33、第二动力装置35的作用下使主轴箱36对向接料座51，并使夹持装置37对准接料槽511，随后在PLC控制模块5364的控制下，使液压缸532推动工件推板531向接料槽511内的工件移动，并且限位装置539将工件夹紧，后继续在液压缸532的作用下，使工件靠向并抵紧在夹持装置37上，夹持装置37将工件夹紧，随后限位装置539松开工件，液压缸532复位，在复位完毕后，输入通道内的工件滑落至接料槽511内；

4）工件加工：在第一动力装置33以及第二动力装置35带动主轴箱36上的工件横向、纵向移动后，以及主动箱带动工件转动后，工件在排刀组件4上的刀具作用下，进行加工；

工件卸料：待工件加工完毕后，第二动力装置35带动主轴箱36横向移动并使工件对准脱料箱631的第一窗口6311后，第一动力装置33带动主轴箱36纵向移动，并逐渐向脱料箱631移动，在工件穿过第一窗口6311进入脱料箱631后，夹持装置37松开工件，第二动力装置35再驱动主轴箱36沿横向方向远离脱料箱631，工件在脱料叉板632的作用下脱离夹持装置37并通过第三窗口掉落至输出通道，后通过输出通道流向接料箱，在主轴箱36纵向移动并脱离脱料箱631后，第一动力装置33再次驱动主轴箱36纵向移动，使主轴箱36对向接料座51，随后第二动力装置35再驱动主轴箱36，使主轴箱36靠近接料座51，即完成一次工件加工，后续重复上述步骤即可。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，而不是全部实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，基于上述实施例而获得的其他实施例，都应当属于本发明保护的范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效率加工机床，包括床身（1）以及设置于床身（1）上的工作台（2）、主轴组件（3）以及排刀组件（4），所述工作台（2）水平设置，所述排刀组件（4）设置于所述工作台（2）上，所述主轴组件（3）设置于所述排刀组件（4）其中一侧，其特征在于：还包括设置于所述工作台（2）上的上料组件（5），将工件输送至工作台（2）上并将其装配到主轴组件（3）上的夹持装置（37）上；以及下料组件（6），将加工后的工件脱离出夹持装置（37）并进行卸料。

2.根据权利要求1所述的一种高效率加工机床，其特征在于：所述主轴组件（3）包括

座体（31），设置于床身（1）上；

第一滑动座（32），滑动设置于座体（31）上；

第一动力装置（33），用于驱动第一滑动座（32）沿纵向方向在座体（31）上移动，使第一滑动座（32）靠近或远离工作台（2）；

第二滑动座（34），滑动设置于第一滑动座（32）上；

第二动力装置（35），用于驱动第二滑动座（34）沿横向方向在座体（31）上移动，使第二滑动座（34）靠近或远离工作台（2）；

主轴箱（36），设置于第二滑动座（34）上；

夹持装置（37），设置于主轴箱（36）的输出轴上，用于夹持并带动工件转动。

3.根据权利要求1或2所述的一种高效率加工机床，其特征在于：所述上料组件（5）包括接料座（51），设置于工作台（2）上，所述接料座（51）上开设有接料槽（511）；

上料装置（52），将工件输送至所述接料座（51）的接料槽（511）内；

顶出装置（53），将工件顶出所述接料槽（511）并将其送入至夹持装置（37）上，所述夹持装置（37）将工件自动夹紧。

4.根据权利要求3所述的一种高效率加工机床，其特征在于：所述上料装置（52）包括上料底板（521）、上料挡板（522）以及上料盖板（523），所述上料底板（521）倾斜向上设置，且其低的一端延伸至所述接料槽（511），所述上料挡板（522）有两块且分别设置于所述上料底板（521）的两侧，所述上料底板（521）以及两所述上料挡板（522）所围成的腔室形成供工件自动滑动至接料槽（511）的输入通道，所述上料盖板（523）盖合在所述输入通道的上端口上。

5.根据权利要求3所述的一种高效率加工机床，其特征在于：所述顶出装置（53）包括工件推板（531）以及用于驱动工件推板（531）往复运动的液压驱动装置；所述液压驱动装置包括液压缸（532）、油槽（533）、三位四通阀（534）以及工作油泵（535），所述液压缸（532）的无杆腔和有杆腔上分别具有进油端口以及出油端口，所述三位四通阀（534）具有进油口P、回油口T、工作口A以及工作口B，所述液压缸（532）的进油端口与所述工作口A相连，其出油端口与所述工作口B相连，所述工作油泵（535）的输入端通过油管与所述油槽（533）相连，其输出端通过油管与所述进油口P相连，所述回油口T通过油管与所述油槽（533）相连；

所述三位四通阀（534）处于左位时，所述工作油口A与进油口P相连通，所述工作油口B与回油口T相连通；处于中位时，各油口封闭；处于右位时，所述工作油口B与进油口P相连通，所述工作油口A与回油口T相连通；所述液压缸（532）的活塞杆端部设置于所述工件推板（531）其中一侧面上，所述工件推板（531）相对的一侧面对向接料槽（511）上的工件，所述液压驱动装置还包括用于控制所述三位四通阀（534）以及工作油泵（535）运行状态的控制器（536），以控制工件推板（531）移动。

6.根据权利要求5所述的一种高效率加工机床，其特征在于：所述液压驱动装置还包括设置于所述液压缸（532）进油端口与工作口A之间的油管上的节流调速装置，所述节流调速装置包括节流阀（5371）以及通断阀（5372），所述节流阀（5371）和通断阀（5372）并联于所述液压缸（532）进油端口与工作口A之间的油管上，所述通断阀（5372）由所述控制器（536）控制其通断状态。

7.根据权利要求6所述的一种高效率加工机床，其特征在于：工件为圆盘结构，包括依次连接的第一环体（200）、第二环体（300）以及第三环体（400），该第二环体（300）的外径大于第一环体（200）、第三环体（400）的外径；所述顶出装置（53）还包括设置于所述工件推板（531）上的限位柱（538）以及设置于限位柱（538）上的用于抵紧工件内壁并使工件中心对准夹持装置（37）的限位装置（539）；

所述限位柱（538）的外径小于工件的内径，且接料槽（511）内的工件的中心低于限位柱（538）的中心，所述限位装置（539）包括电机（5391）、减速器（5392）、第一齿轮（5393）、第二齿轮（5394）、滑座（5395）、限位板（5396）；所述限位柱（538）朝向工件的一端开设有安装槽，所述电机（5391）设置于所述安装槽内，所述减速器（5392）装配于所述电机（5391）上，所述第一齿轮（5393）设置于所述减速器（5392）的输出轴上，并伸出所述安装槽，所述限位柱（538）的安装槽外沿壁上有沿径向方向设置的滑轨，所述滑轨有三条且沿周向方向均匀分布，所述滑座（5395）有三个，并分别滑动设置于所述滑轨上，所述限位板（5396）有三个并分别设置于所述滑座（5395）远离第一齿轮（5393）的侧端部上，所述滑座（5395）的侧壁上还设置有传动齿条（5397），且所述传动齿条（5397）均伸出滑座（5395），所述第二齿轮（5394）有三个并周向均匀分布，并定向转动设置于所述限位柱（538）的安装槽外沿壁上，且各所述第二齿轮（5394）分别一部分齿合于所述第一齿轮（5393），另一部分齿合于所述传动齿条（5397）；所述电机（5391）带动第一齿轮（5393）减速转动时，三个所述第二齿轮（5394）同步转动，并使三个所述传动齿条（5397）、滑座（5395）向外或向内移动，使三个所述限位板（5396）所形成的外径逐渐增大或缩小，以抵紧或松开工件，所述电机（5391）由所述控制器（536）控制其运行状态。

8.根据权利要求7所述的一种高效率加工机床，其特征在于：所述控制器（536）包括第一压力传感模块（5361），设置于所述工件推板（531）靠近工件的一侧面上，用于检测工件推板（531）与工件之间的压力值，并将该信号转换后输送给PLC控制模块（5364）；

第二压力传感模块（5362），设置于所述限位板（5396）上，用于检测限位板（5396）与工件之间的压力值，并将该信号转换后输送给PLC控制模块（5364）；

第三压力传感模块（5363），设置于其中一所述传动齿条（5397）远离限位板（5396）的一端上，用于检测三个传动齿条（5397）内缩时相互接触时的压力值，并将该信号转换后输送给PLC控制模块（5364）；

以及PLC控制模块（5364），用于控制所述工作油泵（535）、三位四通阀（534）、通断阀（5372）以及电机（5391）的运行状态；所述控制器（536）的控制步骤具体如下：

在主轴组件（3）上的夹持装置（37）对向接料座（51）后，PLC控制模块（5364）将工作油泵（535）开启，将三位四通阀（534）切换到左位，通断阀（5372）开启，油槽（533）内的压力油在工作油泵（535）的作用下流向进油口P，工作油口A，随后小部分流向节流阀（5371），剩余部分流向通断阀（5372），最后进入液压缸（532）内，并推动液压缸（532）上的活塞杆向外伸出，使工件推板（531）向接料槽（511）内的工件移动；

在第一压力传感模块（5361）检测到压力后，PLC控制模块（5364）将电机（5391）开启，将通断阀（5372）断开，使限位板（5396）向工件内壁移动，于此同时液压缸（532）内进入的压力油降低，工件推板（531）缓慢的推动工件并向主轴组件（3）上的夹持装置（37）移动；

在各限位板（5396）上的第二压力传感模块（5362）均检测到压力后，PLC控制模块（5364）将通断阀（5372）开启，增大液压缸（532）内进入的压力油，使工件推板（531）快速的推动工件向主轴组件（3）上的夹持装置（37）移动；在第二压力传感模块（5362）所检测到的压力值均达到预设阈值时，控制电机（5391）停止转动；

在第一压力传感模块（5361）检测到的压力值逐渐增大至预设阈值时，PLC控制模块（5364）延时t时间段控制电机（5391）反向转动，并将三位四通阀（534）切换至中位，在t时间段后将三位四通阀（534）切换到右位，使限位板（5396）脱离工件，工件推板（531）远离主轴组件（3）上的夹持装置（37），其中在第三压力传感模块（5363）检测到压力值时，将电机（5391）断开；在工件推板（531）复位后，将三位四通阀（534）切换到中位，工作油泵（535）关闭。

9.根据权利要求8所述的一种高效率加工机床，其特征在于：所述下料组件（6）包括下料底板（61）以及下料挡板（62），所述下料底板（61）倾斜向下设置，且其高的一端位于所述接料座（51）侧下方，所述下料挡板（62）有两块且分别设置于所述下料底板（61）的两侧，所述下料底板（61）以及两所述下料挡板（62）所围成的腔室形成供已加工完成的工件自动向外滑出的输出通道；

所述下料组件（6）还包括脱料器（63），设置于所述输出通道上方，用于将夹持装置（37）上的工件卸下；所述脱料器（63）包括脱料箱（631）以及脱料叉板（632），所述脱料箱（631）内具有腔体，所述脱料箱（631）上开设有连通腔体的第一窗口（6311）、第二窗口（6312）以及第三窗口，所述第一窗口（6311）和第二窗口（6312）分别位于所述脱料箱（631）的两个相邻的侧面上，且二者侧端相连通，所述第三窗口设置于所述脱料箱（631）底部并正对于所述下料底板（61）；所述脱料叉板（632）呈U型结构，并设置于所述第二窗口（6312）上，且其端口朝向与第一窗口（6311）一致；所述第一动力装置（33）带动所述夹持装置（37）以及工件沿纵向方向向所述脱料箱（631）移动后，在工件通过第一窗口（6311）进入脱料箱（631）内后，所述脱料叉板（632）用于限制工件从第二窗口（6312）脱离。

10.一种用于权利要求9所述的高效率加工机床的控制方法，其特征在于：所述控制方法具体步骤如下，

1）工件上料：由人工将工件依次放入输入通道内，工件在重力作用下逐渐向上料底板（521）的斜下端滑动，最外侧的工件先落入到接料座（51）的接料槽（511）内，后续的工件被格挡在输入通道内，与此同时，在第一动力装置（33）、第二动力装置（35）的作用下使主轴箱（36）对向接料座（51），并使夹持装置（37）对准接料槽（511），随后在PLC控制模块（5364）的控制下，使液压缸（532）推动工件推板（531）向接料槽（511）内的工件移动，并且限位装置（539）将工件夹紧，后继续在液压缸（532）的作用下，使工件靠向并抵紧在夹持装置（37）上，夹持装置（37）将工件夹紧，随后限位装置（539）松开工件，液压缸（532）复位，在复位完毕后，输入通道内的工件滑落至接料槽（511）内；

2）工件加工：在第一动力装置（33）以及第二动力装置（35）带动主轴箱（36）上的工件横向、纵向移动后，以及主动箱带动工件转动后，工件在排刀组件（4）上的刀具作用下，进行加工；

3）工件卸料：待工件加工完毕后，第二动力装置（35）带动主轴箱（36）横向移动并使工件对准脱料箱（631）的第一窗口（6311）后，第一动力装置（33）带动主轴箱（36）纵向移动，并逐渐向脱料箱（631）移动，在工件穿过第一窗口（6311）进入脱料箱（631）后，夹持装置（37）松开工件，第二动力装置（35）再驱动主轴箱（36）沿横向方向远离脱料箱（631），工件在脱料叉板（632）的作用下脱离夹持装置（37）并通过第三窗口掉落至输出通道，后通过输出通道流向接料箱，在主轴箱（36）纵向移动并脱离脱料箱（631）后，第一动力装置（33）再次驱动主轴箱（36）纵向移动，使主轴箱（36）对向接料座（51），随后第二动力装置（35）再驱动主轴箱（36），使主轴箱（36）靠近接料座（51），即完成一次工件加工，后续重复上述步骤即可。

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