CN114227264A - 一种基于多工位转换的机加工系统及电机锁紧环的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机加工技术领域，尤其为一种基于多工位转换的机加工系统及电机锁紧环的加工工艺，该基于多工位转换的机加工系统设置有工件夹装装置和加工机床，工件夹装装置包括支撑平台，支撑平台上设有竖向装卡工装以及翻转装卡工装，加工机床上设有刀塔，刀塔上设有多种刀具，各刀具用于不同加工工序中使用，刀塔上还设有用于将工件装卡在竖向装卡工装或翻转装卡工装上的装卡机构，在加工机床加工工件过程中，可便捷的通过工件夹装装置改变工件的位置及角度，无需多次将工件从不同的机床上取下或装夹上，节省大量的安装与调试时间，提高加工效率；该电机锁紧环的加工工艺为一体式的加工工序，无需人工多次装卡，大大的提高工件的加工精度。
Description
技术领域
本发明属于机加工技术领域，具体涉及一种基于多工位转换的机加工系统及电机锁紧环的加工工艺。
背景技术
减速机是机械传动中常用部件，很多机械设备中，减速机的输入系统一般为电机，电机通过输出轴驱动减速机，因此，在减速机的输入一端即为适配电机的锁紧环，用于电机输出轴与减速器输入轴相连。
现有技术中，一般采用机床对锁紧环进行加工，现有的加工方式具有以下缺点：
1、由于锁紧环上不同的结构需要通过不同的刀具进行加工，在加工过程中，需要将工件换到不同的机床上进行加工，或者一个机床上需要换刀加工，因此，需要多次装夹换刀，工件装夹与刀具调试的时间长，导致生产时间过长，零件成本过高；
2、在不同的机床之间进行二次、三次甚至多次换位加工，这种多次加工的方式，导致无法完成高精度锁紧环的加工，加工出的锁紧环零件无法适配高速旋转工况；
3、多次装夹换刀，容易引起加工误差累积，且增加了加工失误的几率，导致成品率低下。
发明内容
本发明旨在提供一种基于多工位转换的机加工系统及电机锁紧环的加工工艺，解决现有技术中锁紧环等需要多次加工的工件在制造过程中，装夹换刀次数多，导致机床调试时间长、生产成本高，以及加工出的工件精度低、成品率不高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的第一方面是：
提供一种基于多工位转换的机加工系统，包括临近布置的工件夹装装置和加工机床，所述工件夹装装置包括支撑平台，所述支撑平台上设有竖向装卡工装以及翻转装卡工装；
所述竖向装卡工装包括设置在所述支撑平台上的第一底座，所述第一底座顶部设有第一工件卡具；
所述翻转装卡工装包括设置在所述支撑平台上的第二底座，所述第二底座上设有旋转支架，以及驱动所述旋转支架转动的第二驱动部件，在所述旋转支架侧面设有至少一个第二工件卡具；
所述支撑平台上设有轨道，以及用于驱动所述第一底座和第二底座沿所述轨道移动的驱动机构；
所述加工机床上设有刀塔，所述刀塔上设有多种刀具，各所述刀具用于不同加工工序中使用；所述刀塔上还设有用于对工件加工尺寸进行检测的检具，以及用于将工件装卡在所述竖向装卡工装或翻转装卡工装上的装卡机构。
优选的，所述第一工件卡具为四爪卡盘；所述第二工件卡具设有三个，包括两个四爪卡盘及一个轴安装套，所述轴安装套侧面设有紧定螺钉。
优选的，所述驱动机构包括丝杠，所述第一底座和第二底座底部设有与所述丝杠匹配的丝杠螺母，所述丝杠连接有电机。
优选的，所述第二底座包括两侧的立板，所述旋转支架两端可转动的安装在所述立板之间，所述第二驱动部件为设置在其中一块立板外侧的电机。
优选的，所述加工机床为FANUCα-T14iFb数控立式钻攻加工机床。
优选的，所述刀具包括铣刀、钻头、内径槽刀、外径铣刀。
优选的，所述检具包括角度传感器探测头和位置传感器探测头。
优选的，所述装卡机构为抓取机械手。
优选的，所述第一底座上还设有驱动所述第一工件卡具旋转的第一驱动部件。
本发明的第二方面是：
提供一种电机锁紧环的加工工艺，所述电机锁紧环由棒材原料加工成，所述电机锁紧环包括第一轴段和第二轴段，所述第一轴段、第二轴段中分别为第一中心孔段、第二中心孔段；所述第二轴段的端面设有电机轴安装配合孔、惯量优化孔；所述第二轴段设有开口槽，所述第二轴段上还设有贯穿所述开口槽的螺孔，所述第一轴段的根部设有半开槽；
所述电机锁紧环的加工工艺采用本发明第一方面任一项所述的基于多工位转换的机加工系统，包括：
（1）将棒材原料的一端面朝下安装在所述竖向装卡工装的第一工件卡具上，并锁紧所述第一工件卡具，通过所述驱动机构移动所述竖向装卡工装至靠近所述刀塔的加工位；
（2）通过所述刀塔上相应的刀具进行所述第一轴段及第一中心孔的加工，同时通过所述刀塔上的检具在线测量相应的尺寸，直至所述第一轴段及所述第一中心孔加工合格；
（3）通过所述刀塔上的装卡机构将所述第一工件卡具上的工件抓起；
（4）通过所述驱动机构移动所述翻转装卡工装至靠近所述刀塔的加工位；
（5）通过所述刀塔上的装卡机构将抓起的工件放置在所述翻转装卡工装的第二工件卡具上，此时所述第一轴段的端面朝下，锁紧所述第二工件卡具，所述第二工件卡具固定在水平位置；
（6）通过所述刀塔上相应的刀具进行第二轴段、第二中心孔、工件上端面、电机轴安装配合孔、惯量优化孔及开口槽的加工，同时通过所述刀塔上的检具在线测量相应的尺寸，直至第二轴段、第二中心孔、工件上端面、电机轴安装配合孔、惯量优化孔及开口槽加工合格；
（7）通过所述驱动部件对所述翻转装卡工装进行90度翻转；
（8）通过所述刀塔上相应的刀具对工件的半开槽及螺孔进行加工，同时通过所述刀塔上的检具在线测量相应的尺寸，直至工件的半开槽及螺孔加工合格；
（9）通过所述刀塔上的装卡机构将所述第二工件卡具上的工件抓起；
（10）通过所述驱动部件带动所述翻转装卡工装回转90度，通过所述装卡机构将抓起的工件安装在所述翻转装卡工装的第二工件卡具上，此时工件的第二轴段的端面朝下；
（11）通过所述刀塔上相应的刀具对工件的上端面进行加工，同时通过所述刀塔上的检具在线测量相应的尺寸，直至工件的上端面加工合格，此时完成加工。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该基于多工位转换的机加工系统设置有工件夹装装置和加工机床，工件夹装装置包括支撑平台，支撑平台上设有竖向装卡工装以及翻转装卡工装，加工机床上设有刀塔，刀塔上设有多种刀具，各刀具用于不同加工工序中使用，刀塔上还设有用于将工件装卡在竖向装卡工装或翻转装卡工装上的装卡机构，在加工机床加工工件过程中，可便捷的通过工件夹装装置改变工件的位置及角度，无需多次将工件从不同的机床上取下或装夹上，节省大量的安装与调试时间，提高加工效率。
（2）该电机锁紧环的加工工艺为一体式的加工工序，无需人工多次装卡，大大的提高工件的加工精度，提供工件成品合格率。
（3）通过在刀塔上设置在线检测检具，极大的降低了不合格零件发生率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明基于多工位转换的机加工系统一实施例中工件夹装装置和刀塔的位置关系示意图之一。
图2为本发明基于多工位转换的机加工系统一实施例中工件夹装装置和刀塔的位置关系示意图之二。
图3为本发明基于多工位转换的机加工系统一实施例中刀塔的结构示意图。
图4为本发明电机锁紧环的加工工艺一实施例中对工件的加工流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
一种基于多工位转换的机加工系统，请参阅图1至图3。
该基于多工位转换的机加工系统包括临近布置的工件夹装装置和加工机床，这里的工件夹装装置用于装夹待加工的工件，加工机床为FANUCα-T14iFb数控立式钻攻加工机床，该加工机床带有刀塔，刀塔上的刀具可对工件夹装装置上的工件进行加工。
如图1所示，工件夹装装置包括支撑平台1，支撑平台1上设有竖向装卡工装2以及翻转装卡工装3，工件固定在竖向装卡工装2上时是竖立状态，工件固定在翻转装卡工装3上时，翻转装卡工装3能够翻转，从而带动工件翻转。
通过在支撑平台1上设置竖向装卡工装2以及翻转装卡工装3，使得工件能够快速转换工位，提高加工效率。并且，当第一个工件在翻转装卡工装3上加工时，可将第二个工件安装在竖向装卡工装2上。
如图1所示，竖向装卡工装1包括设置在支撑平台1上的第一底座21，第一底座21顶部设有第一工件卡具22，第一工件卡具22为四爪卡盘，另外，可在第一底座21上设置驱动第一工件卡具22旋转的第一驱动部件23，第一驱动部件23为电机，可在第一底座21中设置变速箱，从而第一驱动部件23横向旋转能够改变为第一工件卡具22的竖向旋转。
如图1所示，翻转装卡工装3包括设置在支撑平台1上的第二底座31，第二底座31上设有旋转支架35，以及驱动旋转支架35转动的第二驱动部件33，第二底座31包括两侧的立板，旋转支架35两端可转动的安装在立板之间，第二驱动部件33为设置在其中一块立板外侧的电机。
在旋转支架35的侧面设有三个第二工件卡具，其中，图1中上侧的第二工件卡具32和图2中侧面的第二工件卡具36为四爪卡盘，图1中侧面的第二工件卡具34为轴安装套，轴安装套34的侧面设有紧定螺钉，可将柱状工件紧固在轴安装套中。
在支撑平台1上设有轨道11，以及用于驱动第一底座21和第二底座31沿轨道11移动的驱动机构，驱动机构包括丝杠12，第一底座21和第二底座31底部设有与丝杠12匹配的丝杠螺母，丝杠12连接有电机（图中未示出），通过电机驱动丝杠12，带动第一底座21和第二底座31沿轨道11移动。
加工机床的刀塔4上设有多种刀具，各刀具用于不同加工工序中使用；刀塔4上还设有用于对工件加工尺寸进行检测的检具，以及用于将工件装卡在竖向装卡工装或翻转装卡工装上的装卡机构。其中，如图3所示，本实施例中，刀塔4上的刀具包括铣刀41、钻头44、内径槽刀45、外径铣刀48，铣刀41为φ15铣刀；检具包括位置传感器探测头43、角度传感器探测头47，装卡机构包括抓取机械手42和抓取机械手46。图3中仅为示意作用，不代表刀具、检具、装卡机构的真实结构。
一种电机锁紧环的加工工艺，请参阅图1-4。
在本实施例中，所加工的电机锁紧环由棒材原料加工成，电机锁紧环包括第一轴段和第二轴段，第一轴段、第二轴段中分别为第一中心孔段、第二中心孔段；第二轴段的端面设有电机轴安装配合孔、惯量优化孔；第二轴段设有开口槽，第二轴段上还设有贯穿开口槽的螺孔，第一轴段的根部设有半开槽。
该电机锁紧环的加工工艺采用实施例1中的基于多工位转换的机加工系统，结合图4所示，该电机锁紧环的加工工艺按照图4中图（1）、图（2）、图（3）、图（4）、图4-（5）、图（6）、图（7）、图（8）、图（9）、图（10）、图（11）的工序依次加工。
该电机锁紧环的加工工艺具体包括：
（1）将棒材原料5的一端面朝下安装在竖向装卡工装的第一工件卡具22上，并锁紧第一工件卡具22，通过驱动机构移动竖向装卡工装2至靠近刀塔4的加工位。
这里，图4-（1）中显示的棒材原料5为初加工后的钢材。
（2）通过刀塔4上相应的刀具进行第一轴段51及第一中心孔52的加工，同时通过刀塔4上的检具在线测量相应的尺寸，直至第一轴段51及第一中心孔52加工合格。
这里，图4-（2）中的第一轴段51是通过外径铣刀48加工，图4-（3）中第一中心孔52是通过内径槽刀45加工；在加工过程中，通过位置传感器探测头43检测第一轴段51及第一中心孔52的加工尺寸。
刀塔4具有驱动各刀具旋转的功能，并且刀塔4通过多轴联动结构移动加工位置，使得刀塔4能够将相关刀具转动到加工位所在角度，相应的刀具能够接触并对工件进行加工。
（3）通过刀塔4上的装卡机构将第一工件卡具22上的工件抓起。
这里的装卡机构为抓取机械手42或抓取机械手46。
（4）通过驱动机构移动翻转装卡工装3至靠近刀塔4的加工位。
移动翻转装卡工装3至靠近刀塔4的加工位过程中，竖向装卡工装2反向移动离开加工位。
（5）通过刀塔4上的装卡机构将抓起的工件放置在翻转装卡工装3的第二工件卡具32上，此时第一轴段51的端面朝下，锁紧第二工件卡具32，第二工件卡具32固定在水平位置。
这里，第二工件卡具32固定在水平位置是指第二工件卡具32朝上，工件处于竖直状态；这里的装卡机构为抓取机械手42或抓取机械手46；第一轴段51的端面朝下，目的是使得便于对第二轴段进行加工。
（6）通过刀塔4上相应的刀具进行第二轴段53、第二中心孔54、工件上端面58、电机轴安装配合孔55、惯量优化孔56及开口槽57的加工，同时通过刀塔4上的检具在线测量相应的尺寸，直至第二轴段53、第二中心孔54、电机轴安装配合孔55、惯量优化孔56及开口槽57加工合格。
这里，通过刀塔4上的外径铣刀48加工第二轴段53，通过内径槽刀45加工第二中心孔54，通过铣刀41加工工件上端面58，通过钻头44加工电机轴安装配合孔55和惯量优化孔56，通过铣刀41加工开口槽57。这里使用的检具为位置传感器探测头43，以在相应工序中检测第二轴段53、第二中心孔54、工件上端面58、电机轴安装配合孔55、惯量优化孔56及开口槽57加工尺寸是否合格。
（7）通过驱动部件对翻转装卡工装3进行90度翻转。
这里，对翻转装卡工装3进行90度翻转后，工件处于水平状态；第二驱动部件33为步进电机，可控制转动角度，并可自锁。
（8）通过刀塔4上相应的刀具对工件的半开槽59及螺孔510进行加工，同时通过刀塔4上的检具在线测量相应的尺寸，直至工件的半开槽59及螺孔510加工合格。
这里，通过刀塔4上的铣刀41加工半开槽59；在加工螺孔510之前，通过内径槽刀45加工浅槽511，然后通过钻头44加工螺孔510。使用的检具为位置传感器探测头43，以检测半开槽59及螺孔510的加工尺寸是否合格。
（9）通过刀塔4上的装卡机构将第二工件卡具32上的工件抓起。
这里使用的装卡机构为抓取机械手42或抓取机械手46。
（10）通过驱动部件带动翻转装卡工装3回转90度，通过装卡机构将抓起的工件安装在翻转装卡工装3的第二工件卡具32上，此时工件的第二轴段53的端面朝下。
这里，工件的第二轴段53的端面朝下的目的是便于加工第一轴段51的上端面。
（11）通过刀塔4上相应的刀具对工件的上端面进行加工，同时通过刀塔4上的检具在线测量相应的尺寸，直至工件的上端面加工合格，此时完成加工。
这里，采用刀塔4上的铣刀41加工工件的上端面，通过位置传感器探测头43检测上端面的加工厚度是否合格。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种基于多工位转换的机加工系统，其特征在于，包括临近布置的工件夹装装置和加工机床，所述工件夹装装置包括支撑平台，所述支撑平台上设有竖向装卡工装以及翻转装卡工装；
所述竖向装卡工装包括设置在所述支撑平台上的第一底座，所述第一底座顶部设有第一工件卡具；
所述翻转装卡工装包括设置在所述支撑平台上的第二底座，所述第二底座上设有旋转支架，以及驱动所述旋转支架转动的第二驱动部件，在所述旋转支架侧面设有至少一个第二工件卡具；
所述支撑平台上设有轨道，以及用于驱动所述第一底座和第二底座沿所述轨道移动的驱动机构；
所述加工机床上设有刀塔，所述刀塔上设有多种刀具，各所述刀具用于不同加工工序中使用；所述刀塔上还设有用于对工件加工尺寸进行检测的检具，以及用于将工件装卡在所述竖向装卡工装或翻转装卡工装上的装卡机构。
2.根据权利要求1所述的基于多工位转换的机加工系统，其特征在于：所述第一工件卡具为四爪卡盘；所述第二工件卡具设有三个，包括两个四爪卡盘及一个轴安装套，所述轴安装套侧面设有紧定螺钉。
3.根据权利要求1所述的基于多工位转换的机加工系统，其特征在于：所述驱动机构包括丝杠，所述第一底座和第二底座底部设有与所述丝杠匹配的丝杠螺母，所述丝杠连接有电机。
4.根据权利要求1所述的基于多工位转换的机加工系统，其特征在于：所述第二底座包括两侧的立板，所述旋转支架两端可转动的安装在所述立板之间，所述第二驱动部件为设置在其中一块立板外侧的电机。
5.根据权利要求1所述的基于多工位转换的机加工系统，其特征在于：所述加工机床为FANUCα-T14iFb数控立式钻攻加工机床。
6.根据权利要求1所述的基于多工位转换的机加工系统，其特征在于：所述刀具包括铣刀、钻头、内径槽刀、外径铣刀。
7.根据权利要求1所述的基于多工位转换的机加工系统，其特征在于：所述检具包括角度传感器探测头和位置传感器探测头。
8.根据权利要求1所述的基于多工位转换的机加工系统，其特征在于：所述装卡机构为抓取机械手。
9.根据权利要求1所述的基于多工位转换的机加工系统，其特征在于：所述第一底座上还设有驱动所述第一工件卡具旋转的第一驱动部件。
10.一种电机锁紧环的加工工艺，所述电机锁紧环由棒材原料加工成，所述电机锁紧环包括第一轴段和第二轴段，所述第一轴段、第二轴段中分别为第一中心孔段、第二中心孔段；所述第二轴段的端面设有电机轴安装配合孔、惯量优化孔；所述第二轴段设有开口槽，所述第二轴段上还设有贯穿所述开口槽的螺孔，所述第一轴段的根部设有半开槽；其特征在于，所述电机锁紧环的加工工艺采用权利要求1-8任一项所述的基于多工位转换的机加工系统，包括：
(1)将棒材原料的一端面朝下安装在所述竖向装卡工装的第一工件卡具上，并锁紧所述第一工件卡具，通过所述驱动机构移动所述竖向装卡工装至靠近所述刀塔的加工位；
(2)通过所述刀塔上相应的刀具进行所述第一轴段及第一中心孔的加工，同时通过所述刀塔上的检具在线测量相应的尺寸，直至所述第一轴段及所述第一中心孔加工合格；
(3)通过所述刀塔上的装卡机构将所述第一工件卡具上的工件抓起；
(4)通过所述驱动机构移动所述翻转装卡工装至靠近所述刀塔的加工位；
(5)通过所述刀塔上的装卡机构将抓起的工件放置在所述翻转装卡工装的第二工件卡具上，此时所述第一轴段的端面朝下，锁紧所述第二工件卡具，所述第二工件卡具固定在水平位置；
(6)通过所述刀塔上相应的刀具进行第二轴段、第二中心孔、工件上端面、电机轴安装配合孔、惯量优化孔及开口槽的加工，同时通过所述刀塔上的检具在线测量相应的尺寸，直至第二轴段、第二中心孔、工件上端面、电机轴安装配合孔、惯量优化孔及开口槽加工合格；
(7)通过所述驱动部件对所述翻转装卡工装进行90度翻转；
(8)通过所述刀塔上相应的刀具对工件的半开槽及螺孔进行加工，同时通过所述刀塔上的检具在线测量相应的尺寸，直至工件的半开槽及螺孔加工合格；
(9)通过所述刀塔上的装卡机构将所述第二工件卡具上的工件抓起；
(10)通过所述驱动部件带动所述翻转装卡工装回转90度，通过所述装卡机构将抓起的工件安装在所述翻转装卡工装的第二工件卡具上，此时工件的第二轴段的端面朝下；
(11)通过所述刀塔上相应的刀具对工件的上端面进行加工，同时通过所述刀塔上的检具在线测量相应的尺寸，直至工件的上端面加工合格，此时完成加工。
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