CN113814658A - 一种车铣复合加工自动化流程工艺及其装置 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
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    • B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting

Abstract

本发明公开了一种车铣复合加工自动化流程工艺及其装置，其中自动化流程工艺包括以下步骤：设置零件数据测量合格阈值、采集和测量零件数据、进行数据处理、将零件放入智能零件库、机器人将零件从智能零件库送到机床加工和机器人将加工完成的零件送回到智能零件库。本发明实现了车铣复合单元的机床无人化生产，实现机床24小时生产，同时将本单元的所有加工数据进行可视化展示以及加工原始数据保存，大大降低人工成本，提高企业管理和经济效益。

Description

一种车铣复合加工自动化流程工艺及其装置
技术领域
本发明涉及模具加工技术领域，特别是一种车铣复合加工自动化流程工艺及其装置。
背景技术
由于现在的新技术和新领域不断发展突破，对于传统的模具行业的产能要求也越来越高，这就需要企业增大产能以及提高生产效率。同时，为了提高生产效率，模具生产过程中的信息化管理和智能化管理就显得尤为重要。
其中，车床加工和铣床加工是模具制造的重要环节，车床、铣床加工的精度及生产效率直接影响着模具的生产进度。车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。铣床主要指用铣刀对工件多种表面进行加工的机床。通常铣刀以旋转运动为主运动，工件和铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮等。
虽然模具行业已具有先进的加工、检测等设备，但加工效率仍然较低，还存在着许多手工作业的问题，影响模具的开发周期，例如：车床和铣床加工时，人工手动操作需要暂停机床，在机床上做好预准备工作后，启动机床加工，导致机床有效加工时间降低；部分零件需要先车削加工，完成后进行铣削加工，单元割裂，需要人工物流周转，到新单元后二次装夹，这样管理手段落后，增加人工成本，增加管理的难度；人工进行在机打点，精度取决与人的计算和判断，计算精度不精确，数据信息不能存储；机床操作数据掌握在每一个员工脑海中，随着人员流失，企业会伴随数据的流失，信息化和智能化技术不足，给企业造成巨大影响。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种车铣复合加工自动化流程工艺及其装置，以解决上述背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车铣复合加工自动化流程工艺，包括以下步骤：
(1)设置零件数据测量合格阈值；
(2)采集和测量零件数据，若零件数据在所述数据测量合格阈值中，则进行步骤(3)，若零件数据在所述数据测量合格阈值外，则将零件剔除；
(3)将零件与装夹夹具对同心，并将零件固定在夹具上，完成零件校正，通过RFID扫码器将零件的ID与夹具进行信息绑定，再将测量的数据与对应零件进行数据绑定；
(4)数据处理完成后，将零件放置于物流小车中；
(5)物流小车移动到智能零件库旁，开启智能零件库，将物流小车中的零件放入智能零件库中，并设置零件的加工优先级信息；
(6)入库完成后，机器人移动到智能零件库，机器人扫描零件上的条码信息；(7)机器人根据扫描出的加工优先级信息，对比零件的优先级，抓取加工优先级高的零件，机器人将零件放置于零件随行台的上料位中，根据零件绑定的信息送入对应的机床中，写入测量的偏移值，中央控制系统控制机床启动加工；(8)机床加工完成后，机器人将加工好的零件下料至零件随行台下料位，然后将上料位的零件放置于机床，机器人将加工好的零件送回智能零件库入库；
(9)循环执行以上步骤(6)、(7)和(8)，直到零件加工完毕。
作为本发明的进一步改进：步骤(2)所述数据测量采用三坐标机器进行三坐标数据测量。
作为本发明的进一步改进：步骤(5)中所述的智能零件库将零件按照入库的时间排序。
作为本发明的进一步改进：所述加工优先级包括特急、加急和一般等级，所述特级等级优先于加急等级，所述加急等级优先于一般等级，所述加工优先级信息用于区别零件之间的加工缓急程度。
作为本发明的进一步改进：所述步骤(7)中包括以下步骤：
(a)机床运作过程中，中央控制系统指示机器人对下一个待加工零件进行上料准备，机器人从智能零件库抓取下一个待加工零件放置于零件随行台上料位；
(b)步骤(a)完成后，机器人继续进行零件扫描，直到所有零件扫描完毕。
作为本发明的进一步改进：所述步骤(a)中下一个待加工零件根据中央控制系统预计各机床上正在加工零件的剩余加工时间选择。
作为本发明的进一步改进：所述零件加工时间的信息通过机床NC系统传递。
一种车铣复合加工自动化装置，所述车铣复合加工自动化装置包括：中央控制系统、车床加工中心、铣床加工中心、智能零件库、夹具切换台和机器人装置。
作为本发明的进一步改进：所述车床加工中心设有2个车床平台，所述铣床加工中心设有2个铣床平台。
作为本发明的进一步改进：所述机器人装置包括机器人、零件随行台和导轨，所述零件随行台装于机器人上，所述机器人设有机械手臂，所述机器人装置沿导轨移动。
作为本发明的进一步改进：所述夹具切换台用于机器人切换手爪，机器人通过夹具切换台换手爪来实现柔性切换。
作为本发明的进一步改进：所述中央控制系统控制车床加工中心、铣床加工中心、智能零件库、夹具切换台和机器人装置。
作为本发明的进一步改进：所述中央控制系统包括智能控制系统和智能夹具数据系统，所述智能夹具数据系统对夹具ID、零件的外型测量数据，夹具使用时间进行实时记录，所述智能控制系统用于安排零件加工任务。
作为本发明的进一步改进：所述智能零件库设有电极库，所述电极库分为车床零件库位、铣床零件库位和车铣零件库位，所述智能零件库设有状态指示。
作为本发明的进一步改进：所述流程工艺实施所需的装置设有围护结构，所述围护结构为防护板材，所述机器人装置设于围护结构里面。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过人工机外装夹预设、集中三坐标的检测，并将检测结果与车床、铣床互联，在机床外实现数据包的制作，将检测完成的零件放在智能零件库，通过机器人对模具零件和夹具进行切换和抓放，最后实现了车铣复合单元的机床无人化生产，人工不直接去操作机床，只是在机床预装区和检测区做一些零件预装工作和处理异常，不直接和单元交互，由自动化单元服务机床，单元灵活性强，缩短单元间的物流运输时间、零件装夹时间，实现机床24小时生产；同时将本单元的所有加工数据进行可视化展示以及加工原始数据保存，便于企业日后可以通过此数据进行产品质量问题分析、产品瓶颈工序分析等，大大降低人工成本，提高企业管理和经济效益。
附图说明
图1为本发明的结构立体图；
图2为本发明的结构平面图。
具体实施方式
现结合附图说明与实施例对本发明进一步说明：如图1、图2所示：
实施案例一：
本实施例一提供一种车铣复合加工自动化流程工艺，包括以下步骤：
(1)设置零件数据测量合格阈值；
(2)采集和测量零件数据，若零件数据在所述数据测量合格阈值中，则进行步骤(3)，若零件数据在所述数据测量合格阈值外，则将零件剔除；
(3)将零件与装夹夹具对同心，并将零件固定在夹具上，完成零件校正，通过RFID扫码器将零件的ID与夹具进行信息绑定，再将测量的数据与对应零件进行数据绑定；
(4)数据处理完成后，将零件放置于物流小车中；
(5)物流小车移动到智能零件库4旁，开启智能零件库4，将物流小车中的零件放入智能零件库4中，并设置零件的加工优先级信息，其中设置第11、12和17料位为特急等级；
(6)入库完成后，机器人61移动到智能零件库4，机器人61扫描零件上的条码信息，机器人61首次扫描4个零件，机器人61优先扫描优先级别的料位，即机器人61首次扫描的4个零件为第1、11、12和17料位的零件；
(7)机器人61根据扫描出的加工优先级信息，对比零件的优先级，抓取加工优先级高的零件，机器人61抓取第1、11、12和17料位的零件放置于零件随行台62的上料位中，根据零件绑定的信息送入对应的机床中，写入测量的偏移值，中央控制系统1控制机床启动加工；
(8)机床加工完成后，机器人61将加工好的零件下料至零件随行台62下料位，然后将上料位的零件放置于机床，机器人61将加工好的零件送回智能零件库4入库；
(9)循环执行以上步骤(6)、(7)和(8)，直到零件加工完毕。
步骤(2)所述数据测量采用三坐标机器进行三坐标数据测量。
步骤(5)中所述的智能零件库4将零件按照入库的时间排序。
所述加工优先级包括特急、加急和一般等级，所述特级等级优先于加急等级，所述加急等级优先于一般等级，所述加工优先级信息用于区别零件之间的加工缓急程度。
所述步骤(7)中包括以下步骤：
(a)机床运作过程中，中央控制系统1指示机器人61对下一个待加工零件进行上料准备，机器人61从智能零件库4抓取下一个待加工零件放置于零件随行台62上料位；
(b)步骤(a)完成后，机器人61继续进行零件扫描，直到所有零件扫描完毕。
所述步骤(a)中下一个待加工零件根据中央控制系统1预计各机床上正在加工零件的剩余加工时间选择。
所述零件加工时间的信息通过机床NC系统传递。
一种车铣复合加工自动化装置，所述车铣复合加工自动化装置包括：中央控制系统1、车床加工中心2、铣床加工中心3、智能零件库4、夹具切换台5和机器人装置6。
所述车床加工中心2设有2个车床平台，所述铣床加工中心3设有2个铣床平台。
所述机器人装置6包括机器人61、零件随行台62和导轨63，所述零件随行台62装于机器人61上，所述机器人61设有机械手臂64，所述机器人装置6沿导轨63移动。
所述夹具切换台5用于机器人61切换手爪，机器人61通过夹具切换台5换手爪来实现柔性切换。
所述中央控制系统1控制车床加工中心2、铣床加工中心3、智能零件库4、夹具切换台5和机器人装置6。
所述中央控制系统1包括智能控制系统和智能夹具数据系统，所述智能夹具数据系统对夹具ID、零件的外型测量数据，夹具使用时间进行实时记录，所述智能控制系统用于安排零件加工任务。
所述智能零件库4设有电极库，所述电极库分为车床零件库位、铣床零件库位和车铣零件库位，所述智能零件库4设有状态指示。
所述流程工艺实施所需的装置设有围护结构7，所述围护结构7为防护板材，所述机器人61装置设于围护结构7里面。
实施案例二：
本实施例二提供一种车铣复合加工自动化流程工艺，包括以下步骤：
(1)设置零件数据测量合格阈值；
(2)采集和测量零件数据，若零件数据在所述数据测量合格阈值中，则进行步骤(3)，若零件数据在所述数据测量合格阈值外，则将零件剔除；
(3)将零件与装夹夹具对同心，并将零件固定在夹具上，完成零件校正，通过RFID扫码器将零件的ID与夹具进行信息绑定，再将测量的数据与对应零件进行数据绑定；
(4)数据处理完成后，将零件放置于物流小车中；
(5)物流小车移动到智能零件库4旁，开启智能零件库4，将物流小车中的零件放入智能零件库4中，不设置零件加工优先级信息；
(6)入库完成后，机器人61移动到智能零件库4，机器人61扫描零件上的条码信息，机器人61首次扫描4个零件，机器人61识别优先级信息为空，即机器人61首次扫描的4个零件为第1、2、3和4料位的零件；
(7)机器人61到智能零件库4抓取第1、2、3和4料位的零件放置于零件随行台62的上料位中，根据零件绑定的信息送入对应的机床中，写入测量的偏移值，中央控制系统1控制机床启动加工；
(8)机床加工完成后，机器人61将加工好的零件下料至零件随行台62下料位，然后将上料位的零件放置于机床，机器人61将加工好的零件送回智能零件库4入库；
(9)循环执行以上步骤(6)、(7)和(8)，直到零件加工完毕。
步骤(2)所述数据测量采用三坐标机器进行三坐标数据测量。
步骤(5)中所述的智能零件库4将零件按照入库的时间排序。
所述加工优先级包括特急、加急和一般等级，所述特级等级优先于加急等级，所述加急等级优先于一般等级，所述加工优先级信息用于区别零件之间的加工缓急程度。
所述步骤(7)中包括以下步骤：
(a)机床运作过程中，中央控制系统1指示机器人61对下一个待加工零件进行上料准备，机器人61从智能零件库4抓取下一个待加工零件放置于零件随行台62上料位；
(b)步骤(a)完成后，机器人61继续进行零件扫描，直到所有零件扫描完毕。
所述步骤(a)中下一个待加工零件根据中央控制系统1预计各机床上正在加工零件的剩余加工时间选择。
所述零件加工时间的信息通过机床NC系统传递。
一种车铣复合加工自动化装置，所述车铣复合加工自动化装置包括：中央控制系统1、车床加工中心2、铣床加工中心3、智能零件库4、夹具切换台5和机器人装置6。
所述车床加工中心2设有2个车床平台，所述铣床加工中心3设有2个铣床平台。
所述机器人装置6包括机器人61、零件随行台62和导轨63，所述零件随行台62装于机器人61上，所述机器人61设有机械手臂64，所述机器人装置6沿导轨63移动。
所述夹具切换台5用于机器人61切换手爪，机器人61通过夹具切换台5换手爪来实现柔性切换。
所述中央控制系统1控制车床加工中心2、铣床加工中心3、智能零件库4、夹具切换台5和机器人装置6。
所述中央控制系统1包括智能控制系统和智能夹具数据系统，所述智能夹具数据系统对夹具ID、零件的外型测量数据，夹具使用时间进行实时记录，所述智能控制系统用于安排零件加工任务。
所述智能零件库4设有电极库，所述电极库分为车床零件库位、铣床零件库位和车铣零件库位，所述智能零件库4设有状态指示。
所述流程工艺实施所需的装置设有围护结构7，所述围护结构为防护板材，所述机器人装置6设于围护结构7里面。
实施案例三：
本实施例三工艺流程与实施案例一相同，区别在于机床旁边增加钢件缓存料架，所述钢件缓存料架能够减少机器人61切换零件时机床的等待时间，增加节拍和效率。
实施案例四：
本实施例四工艺流程与实施案例一相同，区别在于机器人61设有双机械手臂，所述双机械手臂抓取放置电极和切换主轴电极动作连贯，切换电极效率最大化。
本发明的主要功能：通过人工机外装夹预设、集中三坐标的检测，并将检测结果与车床、铣床互联，在机床外实现数据包的制作，将检测完成的零件放在智能零件库，通过机器人对模具零件和夹具进行切换和抓放，最后实现了车铣复合单元的机床无人化生产，人工不直接去操作机床，只是在机床预装区和检测区做一些零件预装工作和处理异常，不直接和单元交互，由自动化单元服务机床，单元灵活性强，缩短单元间的物流运输时间、零件装夹时间，实现机床24小时生产；同时将本单元的所有加工数据进行可视化展示以及加工原始数据保存，便于企业日后可以通过此数据进行产品质量问题分析、产品瓶颈工序分析等，大大降低人工成本，提高企业管理和经济效益。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种车铣复合加工自动化流程工艺，其特征在于,包括以下步骤：
(1)设置零件数据测量合格阈值；
(2)采集和测量零件数据，若零件数据在所述数据测量合格阈值中，则进行步骤(3)，若零件数据在所述数据测量合格阈值外，则将零件剔除；
(3)将零件与装夹夹具对同心，并将零件固定在夹具上，完成零件校正，通过RFID扫码器将零件的ID与夹具进行信息绑定，再将测量的数据与对应零件进行数据绑定；
(4)数据处理完成后，将零件放置于物流小车中；
(5)物流小车移动到智能零件库旁，开启智能零件库，将物流小车中的零件放入智能零件库中，并设置零件的加工优先级信息；
(6)入库完成后，机器人移动到智能零件库，机器人扫描零件上的条码信息；
(7)机器人根据扫描出的加工优先级信息，对比零件的优先级，抓取加工优先级高的零件，机器人将零件放置于零件随行台的上料位中，根据零件绑定的信息送入对应的机床中，写入测量的偏移值，中央控制系统控制机床启动加工；
(8)机床加工完成后，机器人将加工好的零件下料至零件随行台下料位，然后将上料位的零件放置于机床，机器人将加工好的零件送回智能零件库入库；
(9)循环执行以上步骤(6)、(7)和(8)，直到零件加工完毕。
2.根据权利要求1所述的一种车铣复合加工自动化流程工艺，其特征在于，步骤(2)所述数据测量采用三坐标机器进行三坐标数据测量。
3.根据权利要求1所述的一种车铣复合加工自动化流程工艺，其特征在于，步骤(5)中所述的智能零件库将零件按照入库的时间排序。
4.根据权利要求3所述的一种车铣复合加工自动化流程工艺，其特征在于，所述加工优先级包括特急、加急和一般等级，所述特级等级优先于加急等级，所述加急等级优先于一般等级，所述加工优先级信息用于区别零件之间的加工缓急程度。
5.根据权利要求1所述的一种车铣复合加工自动化流程工艺，其特征在于，所述步骤(7)中包括以下步骤：
(a)机床运作过程中，中央控制系统指示机器人对下一个待加工零件进行上料准备，机器人从智能零件库抓取下一个待加工零件放置于零件随行台上料位；
(b)步骤(a)完成后，机器人继续进行零件扫描，直到所有零件扫描完毕。
6.根据权利要求5所述的一种车铣复合加工自动化流程工艺，其特征在于，所述零件加工时间的信息通过机床NC系统传递。
7.一种车铣复合加工自动化装置，其特征在于，所述车铣复合加工自动化装置包括：中央控制系统、车床加工中心、铣床加工中心、智能零件库、夹具切换台和机器人装置。
8.根据权利要求7所述的一种车铣复合加工自动化装置，其特征在于，所述车床加工中心设有2个车床平台，所述铣床加工中心设有2个铣床平台。
9.根据权利要求8所述的一种车铣复合加工自动化装置，其特征在于，所述机器人装置包括机器人、零件随行台和导轨，所述机器人设有机械手臂。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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