CN113814744A - 一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，包括底座、立柱、横梁、滑板、主电主轴、侧动力头组、激光划线装置、机械手夹爪装置、伺服夹具装置、刀库单元、三方向对刀装置、工件原点测量装置、外防护、立柱防护体、升降防护门、链式排屑系统、伺服驱动装置和控制系统，是针对铝门窗型材钻孔、铣槽、铣榫口、激光划线、自动上下料的专用设备，可在一次上下料基础上，完成工件三面钻孔、铣槽加工、激光多面划线及中梃端面铣榫口加工。具有复合化、自动化、智能化等显著特点及性能可靠、工艺集成、维保方便等诸多优势，是加工铝门窗型材的理想设备。

Description

一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心

技术领域

本发明特别涉及一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心。

背景技术

现有技术情况：目前，铝门窗型材的锁孔、执手孔、五金件豁口、注胶孔、角码安装孔、中梃安装孔、漏水孔、框体安装孔、中梃端面榫口、中梃连接件孔等加工工序，均使用单台套的仿型铣、加工中心、多工位气动冲床、多头钻、端面铣等设备，采用人工上下料、工装定位的方式加工出来，存在工人劳动强度大、产品质量一致性差、生产效率低等缺点；或者采用单台套的加工中心、数控冲床、数控钻床、铣榫机等设备，采用物流线分拣、机器人或人工上下料的方式加工出来，存在投资力度大、占地面积大等诸多不利因素。前者设备数控化率低、信息互通能力差，后者投资力度大、占地面积广、对关键岗位人员能力要求高，对于规模偏小的门窗生产企业，过高的设备成本投入是一条不可逾越的鸿沟。框体与中梃件的拼装，传统工艺是在门窗装配线上完成，需要人工测量安装位置，费时低效；近几年，随着客户群体需求的提升，市面上出现了数控激光划线机，很好的解决了这一问题，生产效率得到了大幅提高；但是，数控激光划线机作为一台独立的机床，占地广、投入大、工序单一，往往还要匹配一台关节机器人实现上下料动作，投入产出比极不合适。为了改善这种情况，本发明提出了一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，包括底座和控制系统，所述底座上承载有立柱，且所述立柱能够在底座上水平移动，所述立柱上设置有能够竖直移动的横梁，所述横梁上设置有能够水平移动的滑板，所述滑板的移动方向与立柱的移动方向垂直，所述滑板上设置有主电主轴，即所述主电主轴能够实现在三轴坐标系上的三个方向轴向移动，所述立柱在主电主轴的下方位置设置有侧动力头组，所述底座上还承载有与所述主电主轴及侧动力头组配合使用的伺服夹具装置、刀库单元、三方向对刀装置和工件原点测量装置。

作为优选，所述侧动力头组包括下拖板，所述下拖板设置在立柱上，且通过伺服驱动装置驱动上下移动，所述下拖板上设置有能够水平移动的下滑板，所述下滑板通过伺服电机驱动丝杆的方式驱动移动，所述下滑板的移动方向与立柱的移动方向垂直，所述下滑板上设置有换位气缸，所述换位气缸的输出轴连接驱动有小滑板，所述小滑板设置在下滑板上，能够移动，且移动方向与下滑板的移动方向相同，所述小滑板上设置有侧电主轴，所述换位气缸、小滑板、侧电主轴在下滑板上至少设置一组。

作为优选，所述滑板上还设置有激光划线装置，所述激光划线装置包括激光发生器和连接板，设置滑块安装座固定在滑板上，连接板通过直线导轨、滑块安装方式活动安装在滑块安装座上，设置激光输出头安装在连接板上，划线换位气缸安装在滑块安装座上，划线换位气缸的输出轴连接在连接板上，换位气缸伸缩带动连接板上下移动继而带动激光输出头上下移动，所述划线换位气缸的输出轴竖直向下，所述激光输出头通过连接伺服电机的输出轴实现转动。

作为优选，所述立柱的后方设置有机械手夹爪装置，所述机械手夹爪装置与立柱固定并同步移动，所述机械手夹爪装置包括固定板，所述固定板与立柱连接固定，所述固定板上设置有滑枕梁，所述滑枕梁通过伺服驱动电机驱动，能够在固定板上移动，移动方向与滑板的的移动方向相同，所述滑枕梁的一端设置有过渡滑架，所述过渡滑架上设置有能够竖直移动的竖滑枕，所述竖滑枕同样能通过伺服驱动装置实现竖直方向上的移动，所述竖滑枕的下方设置有固定夹爪和上固定板，所述上固定板在固定夹爪的对应位置设置有移动夹爪，所述移动夹爪通过导向轴限位导向移动，所述导向轴垂直所述固定夹爪设置，所述移动夹爪的移动通过夹紧气缸驱动实现。

作为优选，所述伺服夹具装置包括夹具座，所述夹具座上设置有直线导轨，所述直线导轨方向与滑板的移动方向相同，所述直线导轨上设置有能够移动的直线导轨滑块，所述直线导轨滑块连接有连接板，所述连接板连接侧压紧气缸，且通过所述侧压紧气缸驱动移动，所述连接板的上方设置有侧压紧机构，所述夹具座在侧压紧机构的对应侧设置有后定位板，实现对工件的横向夹紧，所述夹具座的上方设置有下定位板，所述下定位板的上方设置有对应的上压紧装置，所述上压紧装置通过上压紧气缸驱动移动能够与下定位板实现对工件的纵向夹紧，所述连接板的内侧还设置有侧压紧机构伸缩气缸，能够带动侧压紧机构上下移动。

作为优选，所述刀库单元，安装在底座上，包括刀库支架，所述刀库支架与底座连接固定，所述刀库支架的上方连接有刀库大梁，所述刀库大梁上设置有刀座板，所述刀座板上设置有多个刀夹，刀夹上固定有刀具系统，且所述刀座板上对称设置有刀库防护开合气缸，所述刀库防护开合气缸的输出轴连接驱动刀库防护。

作为优选，所述三方向对刀装置，安装在底座上，包括对刀仪底座，所述对刀仪底座的上方固定有对刀仪安装座，所述对刀仪安装座上设置有对刀仪。

作为优选，所述工件原点测量装置包括与底座连接固定的气缸推板和水平直线导轨，所述气缸推板固定连接缓冲气缸的输出轴，所述缓冲气缸另一端固定安装有定位滑座，所述定位滑座设置在水平直线导轨上，且能够通过缓冲气缸驱动移动，所述定位滑座远离缓冲气缸的一端设置有垂直直线导轨，所述垂直直线导轨上安装有定位板，所述定位板能够通过定位板升降气缸在垂直直线导轨上竖直移动。

作为优选，所述底座的下方设置有链式排屑系统，所述链式排屑系统的出口设置在底座的外侧，所述底座的四周设置有外防护。

作为优选，所述立柱处设置有立柱防护体，且所述立柱防护体的一侧设置有升降防护门。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本装置是针对铝门窗型材钻孔、铣槽、铣榫口、激光划线、自动上下料的专用设备，可在一次上下料基础上，完成工件三面钻孔、铣槽加工、激光多面划线及中梃端面铣榫口加工。具有复合化、自动化、智能化等显著特点及性能可靠、工艺集成、维保方便等诸多优势，是加工铝门窗型材的理想设备。通过伺服系统控制、诸单元协同，实现了工件的锁孔、执手孔、漏水孔、安装孔、端面榫口、激光划线的自动加工，期间设备自带的机械手自动完成工件的上料、定位、下料。具有劳动强度低、加工精度高、生产效率适中、柔性化生产等显著优点。可与前后工序的锯切中心、多头数控组角生产线/框扇装配线一起，组建成数字化、可视化、网络化的智能化车间。

附图说明

图1 本发明结构示意图；

图2 本发明带有保护壳状态下结构示意图；

图3 本发明底座结构示意图；

图4 本发明立柱结构示意图

图5 本发明横梁结构示意图；

图6 本发明滑板结构示意图；

图7 本发明侧动力头组结构示意图；

图8 本发明激光划线装置结构示意图

图9 本发明机械手夹爪结构示意图；

图10 本发明伺服夹具装置结构示意图；

图11 本发明刀库单元结构示意图；

图12 本发明三方向对刀装置结构示意图

图13 本发明工件原点测量装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例提供的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的较佳实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的较佳实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。下面对本发明作进一步详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。前述定义仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-13所示，本发明提供一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，包括底座1和控制系统17，所述底座1上承载有立柱2，且所述立柱2能够在底座1上水平移动，所述立柱2上设置有能够竖直移动的横梁3，所述横梁3上设置有能够水平移动的滑板4，所述滑板4的移动方向与立柱2的移动方向垂直，所述滑板4上设置有主电主轴5，即所述主电主轴5能够实现在三轴坐标系上的三个方向轴向移动，所述立柱2在主电主轴5的下方位置设置有侧动力头组6，所述底座1上还承载有与所述主电主轴5及侧动力头组6配合使用的伺服夹具装置9、刀库单元10、三方向对刀装置11和工件原点测量装置12。

所述侧动力头组6包括下拖板6-1，所述下拖板6-1设置在立柱2上，且通过伺服驱动装置驱动上下移动，所述下拖板6-1上设置有能够水平移动的下滑板6-2，所述下滑板6-2通过伺服电机驱动丝杆的方式驱动移动，所述下滑板6-2的移动方向与立柱2的移动方向垂直，所述下滑板6-2上设置有换位气缸6-3，所述换位气缸6-3的输出轴连接驱动有小滑板6-4，所述小滑板6-4设置在下滑板6-2上，能够移动，且移动方向与下滑板6-2的移动方向相同，所述小滑板6-4上设置有侧电主轴6-5，所述换位气缸6-3、小滑板6-4、侧电主轴6-5在下滑板6-2上至少设置一组。

所述滑板4上还设置有激光划线装置7，所述激光划线装置7包括激光发生器7-1和连接板7-3，设置滑块安装座7-2固定在滑板4上，连接板7-3通过直线导轨、滑块安装方式活动安装在滑块安装座7-2上，设置激光输出头7-5安装在连接板7-3上，划线换位气缸7-4安装在滑块安装座7-2上，划线换位气缸7-4的输出轴连接在连接板7-3上，换位气缸7-4伸缩带动连接板7-3上下移动继而带动激光输出头7-5上下移动，所述划线换位气缸7-4的输出轴竖直向下，所述激光输出头7-5通过连接伺服电机的输出轴实现转动。

所述立柱2的后方设置有机械手夹爪装置8，所述机械手夹爪装置8与立柱2固定并同步移动，所述机械手夹爪装置8包括固定板8-1，所述固定板8-1与立柱2连接固定，所述固定板8-1上设置有滑枕梁8-2，所述滑枕梁8-2通过伺服驱动电机驱动，能够在固定板8-1上移动，移动方向与滑板4的的移动方向相同，所述滑枕梁8-2的一端设置有过渡滑架8-3，所述过渡滑架8-3上设置有能够竖直移动的竖滑枕8-4，所述竖滑枕8-4同样能通过伺服驱动装置实现竖直方向上的移动，所述竖滑枕8-4的下方设置有固定夹爪8-5和上固定板8-8，所述上固定板8-8在固定夹爪8-5的对应位置设置有移动夹爪8-6，所述移动夹爪8-6通过导向轴8-9限位导向移动，所述导向轴8-9垂直所述固定夹爪8-5设置，所述移动夹爪8-6的移动通过夹紧气缸8-7驱动实现。

所述伺服夹具装置9包括夹具座9-1，所述夹具座9-1上设置有直线导轨，所述直线导轨方向与滑板4的移动方向相同，所述直线导轨上设置有能够移动的直线导轨滑块9-2，所述直线导轨滑块9-2连接有连接板9-4，所述连接板9-4连接侧压紧气缸9-3，且通过所述侧压紧气缸9-3驱动移动，所述连接板9-4的上方设置有侧压紧机构9-5，所述夹具座9-1在侧压紧机构9-5的对应侧设置有后定位板9-8，实现对工件的横向夹紧，所述夹具座9-1的上方设置有下定位板9-7，所述下定位板9-7的上方设置有对应的上压紧装置9-9，所述上压紧装置9-9通过上压紧气缸9-10驱动移动能够与下定位板9-7实现对工件的纵向夹紧，所述连接板9-4的内侧还设置有侧压紧机构伸缩气缸9-6，能够带动侧压紧机构9-5上下移动。

所述刀库单元10，安装在底座1上，包括刀库支架10-1，所述刀库支架10-1与底座1连接固定，所述刀库支架10-1的上方连接有刀库大梁10-2，所述刀库大梁10-2上设置有刀座板10-3，所述刀座板10-3上设置有多个刀夹10-4，刀夹10-4上固定有刀具系统10-5，且所述刀座板10-3上对称设置有刀库防护开合气缸10-6，所述刀库防护开合气缸10-6的输出轴连接驱动刀库防护10-7。

所述三方向对刀装置11，安装在底座1上，包括对刀仪底座11-1，所述对刀仪底座11-1的上方固定有对刀仪安装座11-2，所述对刀仪安装座11-2上设置有对刀仪11-3。

所述工件原点测量装置12包括与底座1连接固定的气缸推板12-1和水平直线导轨12-4，所述气缸推板12-1固定连接缓冲气缸12-2的输出轴，所述缓冲气缸12-2另一端固定安装有定位滑座12-3，所述定位滑座12-3设置在水平直线导轨12-4上，且能够通过缓冲气缸12-2驱动移动，所述定位滑座12-3远离缓冲气缸12-2的一端设置有垂直直线导轨12-5，所述垂直直线导轨12-5上安装有定位板12-6，所述定位板12-6能够通过定位板升降气缸12-7在垂直直线导轨12-5上竖直移动。

所述底座1的下方设置有链式排屑系统16，所述链式排屑系统16的出口设置在底座1的外侧，所述底座1的四周设置有外防护13。

所述立柱2处设置有立柱防护体14，且所述立柱防护体14的一侧设置有升降防护门15。

铝门窗型材截面结构复杂多变，型材长度不一，加工工序种类繁多。根据工件在门窗框架上的位置不同，需要加工的锁孔大小及位置，执手孔大小及位置，漏水孔尺寸、数量及位置，安装孔的大小、数量及位置，注胶孔的位置，角码安装孔的大小与位置，型材端面榫口形状，中庭安装位置等均有不同；有的只有钻孔工序，有的只有铣削工序，有的既有钻孔又有铣削，工件端面的形状也是变化极多，这就为工件的自动化排产、加工带来了很大的难度。本设备自带CAM软件，可通过上位机软件，在线或离线完成加工程序的编制任务；自带夹具优化软件，可根据工件长度、加工工艺内容自动设定伺服夹具位置；设备配置三套电主轴、激光划线装置、自动上下料机械手，一机多能，复杂多变的加工工艺内容，可在本设备上基本完成，并自动地实现工件的上料、定位、下料的物流周转。

装置使用原理为：装置包括底座1和控制系统17，所述底座1上承载有立柱2，且所述立柱2能够在底座1上水平移动，所述立柱2上设置有能够竖直移动的横梁3，所述横梁3上设置有能够水平移动的滑板4，所述滑板4的移动方向与立柱2的移动方向垂直，所述滑板4上设置有主电主轴5，即所述主电主轴5能够实现在三轴坐标系上的三个方向轴向移动，所述立柱2在主电主轴5的下方位置设置有侧动力头组6，所述底座1上还承载有与所述主电主轴5及侧动力头组6配合使用的伺服夹具装置9、刀库单元10、三方向对刀装置11和工件原点测量装置12，能够实现主电主轴5对工件的加工，加工过程为三轴常规加工方式，而侧动力头组6的加工方式为在常规的加工中，代替主电主轴5进行加工，铝型材门窗零件加工内容繁多，对刀具种类需求较大，如果只用主电主轴与刀库，会在加工过程中频繁的换刀而大幅降低生产效率，而铝型材后定位面的加工内容，工作量大但只需要2种刀具基本就可胜任，因此侧动力头组6可以有效提高设备的效率，并且本装置兼备激光划线功能。中梃件的实际装配中，需要人工现场卷尺测量或实物比对的方式确定中梃的具体安装位置，费时效低，操作人员需要频繁跑位；近几年，随着客户群体需求的提升，市面上出现了数控激光划线机，很好的解决了这一问题，生产效率得到了大幅提高；但是，数控激光划线机作为一台独立的机床，占地广、投入大、工序单一，往往还要匹配一台关节机器人实现上下料动作，投入产出比极不合适，本装置公开的激光划线装置7可以有效完成上述问题，并且成本相比于现有设备有极大的优势，本装置在立柱2后安装的机械手夹爪装置8，能够通过固定板8-1固定立柱2后随立柱2运动，伺服驱动装置驱动滑枕梁8-2移动；过渡滑架8-3固定在滑枕梁8-2远离固定板8-1的一端随滑枕梁8-2伸缩；竖滑枕8-4在伺服驱动装置的作用下，在过渡滑架8-3沿上下方向移动；固定夹爪8-5通过上固定板8-8固定于竖滑枕8-4下端，移动夹爪8-6在夹紧气缸8-7作用下，沿固定于上固定板8-8上的导向轴8-9移动，实现对工件的夹紧与松开，能够代替现有的关节机器人，进一步降低成本，提高设备优势，并且伺服夹具装置9能够自动完成对工件的定位、夹紧，使得加工过程中，不会出现因刀具、夹具干涉而产生生产效率降低问题，并且兼备常规加工中心的换刀功能，废屑运输功能，能够完整地完成加工操作，且兼备保护功能，是一种很有前景的加工中心。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，其特征在于，包括底座和控制系统，所述底座上承载有立柱，且所述立柱能够在底座上水平移动，所述立柱上设置有能够竖直移动的横梁，所述横梁上设置有能够水平移动的滑板，所述滑板的移动方向与立柱的移动方向垂直，所述滑板上设置有主电主轴，即所述主电主轴能够实现在三轴坐标系上的三个方向轴向移动，所述立柱在主电主轴的下方位置设置有侧动力头组，所述底座上还承载有与所述主电主轴及侧动力头组配合使用的伺服夹具装置、刀库单元、三方向对刀装置和工件原点测量装置。

2.根据权利要求1所述的一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，其特征在于，所述侧动力头组包括下拖板，所述下拖板设置在立柱上，且通过伺服驱动装置驱动上下移动，所述下拖板上设置有能够水平移动的下滑板，所述下滑板通过伺服电机驱动丝杆的方式驱动移动，所述下滑板的移动方向与立柱的移动方向垂直，所述下滑板上设置有换位气缸，所述换位气缸的输出轴连接驱动有小滑板，所述小滑板设置在下滑板上，能够移动，且移动方向与下滑板的移动方向相同，所述小滑板上设置有侧电主轴，所述换位气缸、小滑板、侧电主轴在下滑板上至少设置一组。

3.根据权利要求1所述的一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，其特征在于，所述滑板上还设置有激光划线装置，所述激光划线装置包括激光发生器和连接板，设置滑块安装座固定在滑板上，连接板通过直线导轨、滑块安装方式活动安装在滑块安装座上，设置激光输出头安装在连接板上，划线换位气缸安装在滑块安装座上，划线换位气缸的输出轴连接在连接板上，换位气缸伸缩带动连接板上下移动继而带动激光输出头上下移动，所述划线换位气缸的输出轴竖直向下，所述激光输出头通过连接伺服电机的输出轴实现转动。

4.根据权利要求1所述的一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，其特征在于，所述立柱的后方设置有机械手夹爪装置，所述机械手夹爪装置与立柱固定并同步移动，所述机械手夹爪装置包括固定板，所述固定板与立柱连接固定，所述固定板上设置有滑枕梁，所述滑枕梁通过伺服驱动电机驱动，能够在固定板上移动，移动方向与滑板的的移动方向相同，所述滑枕梁的一端设置有过渡滑架，所述过渡滑架上设置有能够竖直移动的竖滑枕，所述竖滑枕同样能通过伺服驱动装置实现竖直方向上的移动，所述竖滑枕的下方设置有固定夹爪和上固定板，所述上固定板在固定夹爪的对应位置设置有移动夹爪，所述移动夹爪通过导向轴限位导向移动，所述导向轴垂直所述固定夹爪设置，所述移动夹爪的移动通过夹紧气缸驱动实现。

5.根据权利要求1所述的一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，其特征在于，所述伺服夹具装置包括夹具座，所述夹具座上设置有直线导轨，所述直线导轨方向与滑板的移动方向相同，所述直线导轨上设置有能够移动的直线导轨滑块，所述直线导轨滑块连接有连接板，所述连接板连接侧压紧气缸，且通过所述侧压紧气缸驱动移动，所述连接板的上方设置有侧压紧机构，所述夹具座在侧压紧机构的对应侧设置有后定位板，实现对工件的横向夹紧，所述夹具座的上方设置有下定位板，所述下定位板的上方设置有对应的上压紧装置，所述上压紧装置通过上压紧气缸驱动移动能够与下定位板实现对工件的纵向夹紧，所述连接板的内侧还设置有侧压紧机构伸缩气缸，能够带动侧压紧机构上下移动。

6.根据权利要求1所述的一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，其特征在于，所述刀库单元，安装在底座上，包括刀库支架，所述刀库支架与底座连接固定，所述刀库支架的上方连接有刀库大梁，所述刀库大梁上设置有刀座板，所述刀座板上设置有多个刀夹，刀夹上固定有刀具系统，且所述刀座板上对称设置有刀库防护开合气缸，所述刀库防护开合气缸的输出轴连接驱动刀库防护。

7.根据权利要求1所述的一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，其特征在于，所述三方向对刀装置，安装在底座上，包括对刀仪底座，所述对刀仪底座的上方固定有对刀仪安装座，所述对刀仪安装座上设置有对刀仪。

8.根据权利要求1所述的一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，其特征在于，所述工件原点测量装置包括与底座连接固定的气缸推板和水平直线导轨，所述气缸推板固定连接缓冲气缸的输出轴，所述缓冲气缸另一端固定安装有定位滑座，所述定位滑座设置在水平直线导轨上，且能够通过缓冲气缸驱动移动，所述定位滑座远离缓冲气缸的一端设置有垂直直线导轨，所述垂直直线导轨上安装有定位板，所述定位板能够通过定位板升降气缸在垂直直线导轨上竖直移动。

9.根据权利要求1所述的一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，其特征在于，所述底座的下方设置有链式排屑系统，所述链式排屑系统的出口设置在底座的外侧，所述底座的四周设置有外防护。

10.根据权利要求1所述的一种门窗铝型材钻铣、划线复合加工中心，其特征在于，所述立柱处设置有立柱防护体，且所述立柱防护体的一侧设置有升降防护门。

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