CN116197458B - 一种紧固螺母的边缘倒角加工装置及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及倒角加工技术领域，具体公开了一种紧固螺母的边缘倒角加工装置及其工艺，包括上料组件包括转盘，转盘上设有若干容纳螺母的容置槽，转盘可转动的设置在加工槽内，转盘通过动力件驱动转动，转盘与动力件之间设有角度定位组件，本发明通过临界时间TL、加工任务量和加工计划时间来综合判断是否需要启动刀具冷却单元和启动刀具冷却单元的时间，可以对刀具冷却单元的使用进行合理的分配，避免使用刀具冷却单元过程中造成的资源浪费，同时使得刀具始终保持在极限温度以下，避免加工过程中温度超标，增加刀具使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及倒角加工技术领域，具体的，涉及一种紧固螺母的边缘倒角加工装置及其工艺。
背景技术
在用硬质合金刀具高速切削时，当切削温度达800℃以上，硬质合金中的Co、C、W、t1i等元素会扩散渗透到切屑和工件中去，同时，工件材料中的铁元素也会扩散到刀具表层来，使刀具材料的金属结构发生变化，强度、硬度下降，促使刀具迅速磨损。在此基础上，切削温度越高，扩散速度越快，刀具磨损越迅速。
在对紧固螺母进行边缘倒角加工时，一般通过倒角机配合供料组件从两侧同时进行倒角加工，具体加工时倒角机的刀具会在工件接触和脱离工件这两种状态间切换，在大批量加工紧固螺母时，脱离工件时间压会缩到极限，倒角机的刀具就会近似连续切削，切削温度持续上升直到超过上述温度，就会影响刀具的使用寿命，目前，可以通过喷洒冷却液使得刀具降温，但是在大批量加工紧固螺母的情况下持续的喷洒冷却液显然不够经济，鉴于此，本发明提出一种紧固螺母的边缘倒角加工装置及其工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紧固螺母的边缘倒角加工装置及其工艺，解决以下技术问题：
如何在大批量加工紧固螺母的情况下，确定冷却液的喷洒方案。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种紧固螺母的边缘倒角加工装置，包括：
包括机架和设置在机架上的上料组件；
所述机架上开设有加工槽，所述加工槽两侧对称设有加工螺母倒角的可伸缩的刀具，所述刀具通过驱动件驱动转动；
所述上料组件包括转盘，所述转盘上设有若干容纳螺母的容置槽，所述转盘可转动的设置在加工槽内，所述转盘通过动力件驱动转动，所述转盘与动力件之间设有角度定位组件；
所述转盘侧面设有供料通道和排料通道，所述供料通道外设有将物料从供料通道推入转盘上的对应容置槽的第一推动组件，所述排料通道外设有将物料从推出转盘上的对应容置槽进入排料通道的第二推动组件；
所述刀具外设有对刀具进行降温的刀具冷却单元。
通过上述技术方案：转盘作为上料组件的主要组成部分，上料过程中通过切换转盘上各个螺母的位置实现物料的更换，在这个过程中，转盘不同位置可以与不同的功能部接触，再螺母进行倒角加工的同时完成填料、排料的过程，从而从整体上压缩上料的总时间，使得设备上料的总时间能够达到一个极低值。
进一步的：所述刀具与转轴同轴连接，所述转轴上固定有安装座，所述安装座侧面设有推动安装座滑动的第三推动组件，所述安装座滑动连接在加工槽侧壁上，所述机架内可转动的设有驱动轴，所述驱动轴由驱动件带动转动，所述转轴与驱动轴之间通过可伸缩连接件相连接。
进一步的：所述刀具冷却单元包括固定在安装座上的喷头，所述喷头指向刀具，所述喷头通过管道与冷却液存储箱相连接。
进一步的：所述排料通道的出口与排料口相连接，所述排料口设置在机架侧面，所述排料口外设有承接槽。
通过上述技术方案：可以将加工完成的物料独立排出，这样可以加工碎屑与加工完成的螺母接触，避免部分温度高的碎屑粘附在加工完成的螺母上。
进一步的：所述转盘的容置槽内壁上设有电磁铁，所述电磁铁表面与容置槽内壁相平齐。
通过上述技术方案：实现对装载进入容置槽内的螺母的固定，避免在加工时螺母位置偏离。
一种紧固螺母的边缘倒角加工工艺，包括如下步骤：
S1、根据生产策略设定上料时间间隔为TS，并判断TS与临界时间TL的大小关系；
S2、若TS≥TL，则进行连续生产，若TS＜TL，则开启刀具冷却单元再进行连续生产；
S3、所述刀具冷却单元通过调整启动时间实现不同程度的冷却效果；
其中所述临界时间TL是维持刀具在加工时的产热过程和与物料分离时间散热过程平衡的临界时间。
通过上述技术方案：在一个完整加工链中，产热过程即是加工过程，散热过程是刀具离开物料的时间，通过临界时间TL、加工任务量和加工计划时间来综合判断是否需要启动刀具冷却单元和启动刀具冷却单元的时间，可以对刀具冷却单元的使用进行合理的分配，避免使用刀具冷却单元过程中造成的资源浪费。
进一步的：所述根据生产策略设定上料时间间隔为TS的过程为：
S1、将一个生产批次对应的计划时间t0代入公式中的TZ计算TY；
其中，TZ是加工所需总时间，n是该批次的螺母总数，t1是加工一个螺母的时间，TY是最大允许上料时间间隔；
S2、若TY≥TL，则令TS＝TL；
若TY＜TL，则令TS＝TY。
进一步的：所述临界时间TL的获取方式为：
S1、使用相同的刀具按照相同工序连续加工相同工件，并通过温度检测单元检测刀具的实时温度；
S2、在连续加工过程中，取单次加工过程中实时温度超过临界温度Cl所对应的，前一次加工过程结束时间点实时温度为极限温度为Cj，前前次加工过程结束时间点实时温度为基准温度为Cy；
S3、刀具在离开加工工件后从极限温度Cj自然降温到基准温度Cy的时间为临界时间TL。
需要说明的是，温度的变化是一个动态的过程，刀具进入加工前的温度不同，其完成一个加工过程后升高的温度、散热的速度均不相同，其对应的临界时间TL也不同，而刀具温度越高，其散热效率也就越高，对应的临界时间TL也就会越短，显然较短的临界时间TL可以压缩加工时间，提升加工效率。
通过上述技术方案：可以获得一个较为极限的临界时间TL，这个时间通过温度变化的峰值点获取，在对不同零件进行测算获取时也更为方便，高效。
进一步的：所述刀具冷却单元通过不同的喷出时间tp的冷却液来实现不同程度的降温效果。
进一步的：所述喷出时间tp通过温度检测单元检测刀具的实时温度获得，刀具在离开加工工件后从极限温度Cj，在喷洒冷却液的前提下降温到基准温度Cy的时间为喷出时间tp。
通过上述技术方案：通过喷洒冷却液将加工后的零件降温到基准温度Cy以下，同时喷出时间tp通过温度检测单元检测刀具的实时温度控制获得，在非必要时间不使用冷却液，可以最大化节约冷却液资源，同时避免冷却液粘附在螺母上需要后续清洁的问题。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过转盘作为上料组件的主要组成部分，上料过程中通过切换转盘上各个螺母的位置实现物料的更换，在这个过程中，转盘不同位置可以与不同的功能部接触，再螺母进行倒角加工的同时完成填料、排料的过程，从而从整体上压缩上料的总时间，使得设备上料的总时间能够达到一个极低值。
(2)本发明通过临界时间TL、加工任务量和加工计划时间来综合判断是否需要启动刀具冷却单元和启动刀具冷却单元的时间，可以对刀具冷却单元的使用进行合理的分配，避免使用刀具冷却单元过程中造成的资源浪费，同时使得刀具始终保持在极限温度以下，避免加工过程中温度超标，增加刀具使用寿命。
(3)本发明通过获得一个较为极限的临界时间TL，可以合理的分配加工过程中的时间，在使得刀具始终保持在极限温度以下的前提下能够最小化冷却液使用，同时这个时间通过温度变化的峰值点获取，在对不同零件进行测算获取时也更为方便，高效。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的整体结构俯视图；
图3是本发明的转轴和驱动轴连接结构示意图；
图4是本发明的上料组件正面结构示意图；
图5是本发明的上料组件背面结构示意图；
图6是本发明的转盘结构示意图。
附图标记说明：
10、机架；11、加工槽；
20、刀具；21、转轴；22、安装座；23、第一气缸；24、可伸缩连接件；25、驱动轴；26、喷头；27、驱动电机；
30、转盘；31、容置槽；32、电磁铁；33、动力电机；34、供料通道；35、排料通道；36、第二气缸；37、第三气缸；38、排料口；39、承接槽。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6所示，在一个实施例中，提供了一种紧固螺母的边缘倒角加工装置，包括：
包括机架10和设置在机架10上的上料组件，其特征在于：
机架10上开设有加工槽11，加工槽11两侧对称设有加工螺母倒角的可伸缩的刀具20，刀具20通过驱动件驱动转动；
上料组件包括转盘30，转盘30上设有若干容纳螺母的容置槽31，设置方式可以是以转轴21为中心进行阵列，从而方便控制每个容置槽31的位置，转盘30可转动的设置在加工槽11内，转盘30通过动力件驱动转动，动力件可以是动力电机33，转盘30与动力件之间设有角度定位组件，其中角度定位组件可以是限位开关也可以是角度传感器，用于测定转盘30转动角度并传送给动力电机33的控制器以控制其转动；
转盘30侧面设有供料通道34和排料通道35，供料通道34外设有将物料从供料通道34推入转盘30上的对应容置槽31的第一推动组件，第一推动组件可以是第二气缸36，排料通道35外设有将物料从推出转盘30上的对应容置槽31进入排料通道35的第二推动组件，第二推动组件可以是第三气缸37，其中参考图5，本实施例中，排料通道35设置在转盘30另一侧，排料通道35上设置有限位挡板来限制螺母的移动同时对螺母位置进行定位；
刀具20外设有对刀具20进行降温的刀具冷却单元。
通过上述技术方案：转盘30作为上料组件的主要组成部分，上料过程中通过切换转盘30上各个螺母的位置实现物料的更换，在这个过程中，转盘30不同位置可以与不同的功能部接触，再螺母进行倒角加工的同时完成填料、排料的过程，从而从整体上压缩上料的总时间，使得设备上料的总时间能够达到一个极低值。
刀具20与转轴21同轴连接，转轴21上固定有安装座22，安装座22侧面设有推动安装座22滑动的第三推动组件，第三推动组件可以是第一气缸23，安装座22滑动连接在加工槽11侧壁上，机架10内可转动的设有驱动轴25，驱动轴25由驱动件带动转动，驱动件可以是驱动电机27，转轴21与驱动轴25之间通过可伸缩连接件24相连接，可伸缩连接件24可以是可伸缩的联轴器。
刀具冷却单元包括固定在安装座22上的喷头26，喷头26指向刀具20，喷头26通过管道与冷却液存储箱相连接，其中，喷头26通过一段铜管固定在安装座22上实现位置的限制，当然也可以将喷头26设置在其他位置，只需要喷头26指向刀具20且与刀具20能够同步运动即可。
排料通道35的出口与排料口38相连接，排料口38设置在机架10侧面，排料口38外设有承接槽39。
通过上述技术方案：可以将加工完成的物料独立排出，这样可以加工碎屑与加工完成的螺母接触，避免部分温度高的碎屑粘附在加工完成的螺母上。
转盘30的容置槽31内壁上设有电磁铁32，电磁铁32表面与容置槽31内壁相平齐，其中电磁铁32可以通过光电开关进行控制，当转盘30转动时引起容置槽31位置变化，配合光电开关可以实现在装载和加工螺母时给电磁铁32通电将螺母吸附固定，在排料时给电磁铁32断电，当然电磁铁32可以是其他能够在容置槽31内提供夹持功能的已知结构，如提供摩擦力的橡胶块，液压设备等。
通过上述技术方案：实现对装载进入容置槽31内的螺母的固定，避免在加工时螺母位置偏离。
一种紧固螺母的边缘倒角加工工艺，包括如下步骤：
S1、根据生产策略设定上料时间间隔为TS，并判断TS与临界时间TL的大小关系；
S2、若TS≥TL，则进行连续生产，若TS＜TL，则开启刀具冷却单元再进行连续生产；
S3、刀具冷却单元通过调整启动时间实现不同程度的冷却效果；
其中临界时间TL是维持刀具20在加工时的产热过程和与物料分离时间散热过程平衡的临界时间。
通过上述技术方案：在一个完整加工链中，产热过程即是加工过程，散热过程是刀具20离开物料的时间，通过临界时间TL、加工任务量和加工计划时间来综合判断是否需要启动刀具冷却单元和启动刀具冷却单元的时间，可以对刀具冷却单元的使用进行合理的分配，避免使用刀具冷却单元过程中造成的资源浪费。
根据生产策略设定上料时间间隔为TS的过程为：
S1、将一个生产批次对应的计划时间t0代入公式中的TZ计算TY；
其中，TZ是加工所需总时间，n是该批次的螺母总数，t1是加工一个螺母的时间，TY是最大允许上料时间间隔，需要说明的是，在加工过程中t1和TY时间比较短，均以秒为单位进行记录，而代入TZ的t0通常是小时为单位，通过连续除以两个60，达成单位的统一；
S2、若TY≥TL，则令TS＝TL；
若TY＜TL，则令TS＝TY，显然当TY小于机械设备本身能够达到的最小上料时间间隔时，该任务无法在计划时间t0内完成，需要重新调整计划时间t0，故而该种情况属于隐性条件，不在讨论范围之内。
临界时间TL的获取方式为：
S1、使用相同的刀具20按照相同工序连续加工相同工件，并通过温度检测单元检测刀具20的实时温度；
S2、在连续加工过程中，取单次加工过程中实时温度超过临界温度Cl所对应的，前一次加工过程结束时间点实时温度为极限温度为Cj，前前次加工过程结束时间点实时温度为基准温度为Cy；
S3、刀具20在离开加工工件后从极限温度Cj自然降温到基准温度Cy的时间为临界时间TL。
需要说明的是，温度的变化是一个动态的过程，刀具20进入加工前的温度不同，其完成一个加工过程后升高的温度、散热的速度均不相同，其对应的临界时间TL也不同，而刀具20温度越高，其散热效率也就越高，对应的临界时间TL也就会越短，显然较短的临界时间TL可以压缩加工时间，提升加工效率。
通过上述技术方案：可以获得一个较为极限的临界时间TL，这个时间通过温度变化的峰值点获取，在对不同零件进行测算获取时也更为方便，高效。
刀具冷却单元通过不同的喷出时间tp的冷却液来实现不同程度的降温效果，显然刀具冷却单元的开启条件是TY＜TL，意味着随着加工的进行刀具20会持续升温，直到需要进行降温，需要说明的是这里的冷却液喷出速率相同，喷出时间tp越长刀具20与冷却液接触时间越长，降温效果越好。
喷出时间tp通过温度检测单元检测刀具20的实时温度获得，刀具20在离开加工工件后从极限温度Cj，在喷洒冷却液的前提下降温到基准温度Cy的时间为喷出时间tp。
通过上述技术方案：通过喷洒冷却液将加工后的零件降温到基准温度Cy以下，同时喷出时间tp通过温度检测单元检测刀具20的实时温度控制获得，在非必要时间不使用冷却液，可以最大化节约冷却液资源，同时避免冷却液粘附在螺母上需要后续清洁的问题。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种紧固螺母的边缘倒角加工装置，包括机架(10)和设置在机架(10)上的上料组件，其特征在于：
所述机架(10)上开设有加工槽(11)，所述加工槽(11)两侧对称设有加工螺母倒角的可伸缩的刀具(20)，所述刀具(20)通过驱动件驱动转动；
所述上料组件包括转盘(30)，所述转盘(30)上设有若干容纳螺母的容置槽(31)，所述转盘(30)可转动的设置在加工槽(11)内，所述转盘(30)通过动力件驱动转动，所述转盘(30)与动力件之间设有角度定位组件；
所述转盘(30)侧面设有供料通道(34)和排料通道(35)，所述供料通道(34)外设有将物料从供料通道(34)推入转盘(30)上的对应容置槽(31)的第一推动组件，所述排料通道(35)外设有将物料从推出转盘(30)上的对应容置槽(31)进入排料通道(35)的第二推动组件；
所述刀具(20)外设有对刀具(20)进行降温的刀具冷却单元；
所述一种紧固螺母的边缘倒角加工装置所采用的工艺包括如下步骤：
S1、根据生产策略设定上料时间间隔为TS，并判断TS与临界时间TL的大小关系；
S2、若TS≥TL，则进行连续生产，若TS＜TL，则开启刀具冷却单元再进行连续生产；
S3、所述刀具冷却单元通过调整启动时间实现不同程度的冷却效果；
其中所述临界时间TL是维持刀具(20)在加工时的产热过程和与物料分离时间散热过程平衡的临界时间；
所述根据生产策略设定上料时间间隔为TS的过程为：
S1、将一个生产批次对应的计划时间t0代入公式中的TZ计算TY；
其中，TZ是加工所需总时间，n是该批次的螺母总数，t1是加工一个螺母的时间，TY是最大允许上料时间间隔；
S2、若TY≥TL，则令TS＝TL；
若TY＜TL，则令TS＝TY；
所述临界时间TL的获取方式为：
S1、使用相同的刀具(20)按照相同工序连续加工相同工件，并通过温度检测单元检测刀具(20)的实时温度；
S2、在连续加工过程中，获取单次加工过程中实时温度超过临界温度Cl所对应的加工过程，将其前一次加工过程结束时间点实时温度为极限温度Cj，将其前一次之前最近一次加工过程结束时间点实时温度为基准温度Cy；
S3、刀具(20)在离开加工工件后从极限温度Cj自然降温到基准温度Cy的时间为临界时间TL。
2.根据权利要求1所述的一种紧固螺母的边缘倒角加工装置，其特征在于，所述刀具(20)与转轴(21)同轴连接，所述转轴(21)上固定有安装座(22)，所述安装座(22)侧面设有推动安装座(22)滑动的第三推动组件，所述安装座(22)滑动连接在加工槽(11)侧壁上，所述机架(10)内可转动的设有驱动轴(25)，所述驱动轴(25)由驱动件带动转动，所述转轴(21)与驱动轴(25)之间通过可伸缩连接件(24)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种紧固螺母的边缘倒角加工装置，其特征在于，所述刀具冷却单元包括固定在安装座(22)上的喷头(26)，所述喷头(26)指向刀具(20)，所述喷头(26)通过管道与冷却液存储箱相连接。
4.根据权利要求1所述的一种紧固螺母的边缘倒角加工装置，其特征在于，所述排料通道(35)的出口与排料口(38)相连接，所述排料口(38)设置在机架(10)侧面，所述排料口(38)外设有承接槽(39)。
5.根据权利要求1所述的一种紧固螺母的边缘倒角加工装置，其特征在于，所述转盘(30)的容置槽(31)内壁上设有电磁铁(32)，所述电磁铁(32)表面与容置槽(31)内壁相平齐。
6.一种紧固螺母的边缘倒角加工工艺，其特征在于，所述工艺应用于如权利要求1所述的一种紧固螺母的边缘倒角加工装置上。
7.根据权利要求6所述的一种紧固螺母的边缘倒角加工工艺，其特征在于，所述刀具冷却单元通过不同的喷出时间tp的冷却液来实现不同程度的降温效果。
8.根据权利要求7所述的一种紧固螺母的边缘倒角加工工艺，其特征在于，所述喷出时间tp通过温度检测单元检测刀具(20)的实时温度获得，刀具(20)在离开加工工件后从极限温度Cj，在喷洒冷却液的前提下降温到基准温度Cy的时间为喷出时间tp。
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