CN117381441B - 一种铝合金型材加工一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金型材加工一体机，旨在解决当前铝合金型材的加工设备组合方式单一的技术问题，包括夹具工作台、行程工作台、多轴机械臂、壳体、驱动系统、铣削系统及除尘系统；铣削系统由钻孔结构、圆角结构及曲轴结构组成，钻孔结构与圆角结构均受控于曲轴结构，致使铣削系统具有钻孔工作状态或圆角工作状态。本发明通过对现有数控钻攻铣加工中心的机头结构进行改进，将适用于铝合金型材钻孔加工及圆角加工的铣削结构集成在壳体上，使得铣削系统能够在铝合金型材的钻孔及圆角加工处理中具有灵活调整的功能，进一步丰富了铝合金型材加工设备的种类，且降低了多轴机械臂的自动化水平和编程难度，有利于设备小型化发展。
Description
技术领域
本发明涉及型材加工设备技术领域，尤其涉及一种铝合金型材加工一体机。
背景技术
铝合金型材在生产加工的过程中，需要对铝合金型材进行切削、焊接、钻孔、圆角以及打磨等，每种加工工艺都有对应的加工设备，或是采用集成度较高的数控钻攻铣加工中心来实现整体工艺的加工。上述两种加工方式，均存在缺陷：采用对应每个工艺的独立加工设备，需要铝型材在各个设备之间流转，流转搬运的过程费时费力，不仅严重影响了铝合金型材加工的效率，且多个设备占用面积大，搬运过程中，如跌落砸伤等也同样增加了安全风险；但如果采用数控钻攻铣加工中心来实现整体工艺的加工，因机械臂编程难度大使得设备价格昂贵，且维护保养难度大，不适合小型企业的发展。因此，如何能将多个加工工艺(但不是全部工艺)通过一体机的方式布集，降低编程难度和采购成本以实现高效率处理是本领域发展的一个方向，如现有技术中公开号为CN112692576B的中国发明专利提供的一种铝合金型材用切割及去毛刺一体机，通过铝合金型材切割装置上相应机构的设置，将切割及去毛刺这两种工艺布集在一个一体机上，使得设备加工效率相对单一设备具有多种功能，且相对数控钻攻铣加工中心也无需精准编程，因此，这种小型集成一体机还应构造更多。本发明提供的方向是如何将钻孔加工和圆角加工布集在一体机上，鉴于此，我们提出一种铝合金型材加工一体机。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种铝合金型材加工一体机，以解决当前铝合金型材的加工设备组合方式单一的技术问题。
为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：设计一种铝合金型材加工一体机，包括夹具工作台、行程工作台、多轴机械臂、壳体、驱动系统、铣削系统及除尘系统；所述行程工作台布置于所述夹具工作台一侧，所述多轴机械臂布置于所述行程工作台的移动座上，所述壳体布置于所述机械臂自由端，所述驱动系统布置于所述壳体上，所述铣削系统布置于所述壳体一侧内部联接所述驱动系统，所述除尘系统布置于所述壳体另一侧内部联接所述驱动系统
其中，所述铣削系统由钻孔结构、圆角结构及曲轴结构组成，所述钻孔结构与圆角结构均受控于曲轴结构，致使所述铣削系统具有钻孔工作状态或圆角工作状态。本发明通过对现有数控钻攻铣加工中心的机头结构进行改进，将适用于铝合金型材钻孔加工及圆角加工的铣削结构集成在壳体上，使得铣削系统能够在铝合金型材的钻孔及圆角加工处理中具有灵活调整的功能，进一步丰富了铝合金型材加工设备的种类，且降低了多轴机械臂的自动化水平和编程难度，有利于设备小型化发展。
优选地，所述多轴机械臂为关节机械臂。
优选地，所述驱动系统包括减速器、伺服电机A、传动轴及主动齿；所述减速器布置于所述壳体上，所述伺服电机A布置于所述减速器输入端，所述传动轴布置于所述减速器输出端，所述主动齿布置于所述传动轴输出端；
其中，所述主动齿一侧与所述铣削系统啮合传动，所述主动齿另一侧与所述除尘系统啮合传动。
优选地，所述铣削系统包括主轴、钻孔铣刀、铣刀轴套及倒角铣刀；所述主轴呈竖直结构穿设于所述壳体上，所述钻孔铣刀装配于所述主轴输出端，所述铣刀轴套套设于所述主轴输出部外侧并轴承与所述壳体转动连接，所述倒角铣刀套接于所述铣刀轴套输出端；
其中，所述倒角铣刀一侧通过磨削口与外部连通，所述倒角铣刀另一侧通过软管与除尘系统连通。
优选地，所述倒角铣刀呈环形结构，圆周表面等间距开设有多个铣削槽，所述铣削槽槽口固定连接有铣齿，所述铣齿身部布置有圆角缺口，所述铣削槽槽底布置有导料弧面。
优选地，所述铣削系统还包括传动轴套及从动齿A；所述传动轴套套设于所述主轴输入部外侧，所述从动齿A数量为两个呈平行结构套接于所述传动轴套上；
其中，所述传动轴套输出端与铣刀轴套输入端通过齿槽啮合接触；
且，所述传动轴套通过轴键与主轴线性滑动；
其中，两个所述从动齿A均与主动齿啮合适配。
优选地，所述铣削系统还包括曲轴、伺服电机B、连杆A、连杆B及拨叉；所述曲轴呈水平结构布置于所述壳体上，所述伺服电机B布置于所述曲轴输入端，所述连杆A通过曲柄结构A布置于所述曲轴上，所述连杆B通过曲柄结构B布置于所述曲轴上；
其中，所述连杆A通过其端部活动连接的导筒A与主轴输入端转动连接；
其中，所述连杆B通过其端部活动连接的导筒B转动连接有拨叉，所述拨叉卡设于传动轴套颈部。
优选地，所述曲柄结构A的轴颈深度大于曲柄结构B的轴颈深度。发明在进行钻孔工作状态向圆角工作状态进行切换时，为避免钻孔铣刀依然停留在壳体外侧造成意外风险的发生，因此通过曲轴结构拉动钻孔结构缩回壳体内，为降低结构布置空间，尽可能降低传动轴套的滑动距离，因此在钻孔铣刀固有长度不变的情况下，传动轴套的滑动距离布置小于钻孔铣刀的滑动距离。
优选地，所述主轴、钻孔铣刀、传动轴套、从动齿A构成钻孔结构；所述铣刀轴套、倒角铣刀、传动轴套、从动齿A构成圆角结构；所述曲轴、伺服电机B、连杆A、连杆B、拨叉构成曲轴结构。
优选地，所述除尘系统包括除尘罩、轮轴、从动齿B及叶轮；所述除尘罩布置于所述壳体另一侧，所述轮轴呈竖直结构布置于除尘罩内部，所述从动齿B套接于所述轮轴输入端连接所述主动齿，所述叶轮套接于所述轮轴输出端。
其中，所述除尘罩内部通过软管与倒角铣刀外侧连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明通过对现有数控钻攻铣加工中心的机头结构进行改进，将适用于铝合金型材钻孔加工及圆角加工的铣削结构集成在壳体上，使得铣削系统能够在铝合金型材的钻孔及圆角加工处理中具有灵活调整的功能，进一步丰富了铝合金型材加工设备的种类，且降低了多轴机械臂的自动化水平和编程难度，有利于设备小型化发展。
2.本发明在进行钻孔工作状态向圆角工作状态进行切换时，为避免钻孔铣刀依然停留在壳体外侧造成意外风险的发生，因此通过曲轴结构拉动钻孔结构缩回壳体内，为降低结构布置空间，尽可能降低传动轴套的滑动距离，因此在钻孔铣刀固有长度不变的情况下，传动轴套的滑动距离布置小于钻孔铣刀的滑动距离，因此，曲柄结构A的轴颈深度需大于曲柄结构B的轴颈深度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中多轴机械臂、壳体及驱动系统的连接结构示意图；
图3为本发明中驱动系统的钻孔工作状态示意图；
图4为本发明中驱动系统的圆角工作状态示意图；
图5为本发明中壳体内部结构示意图；
图6为本发明中铣削系统的部分结构剖面示意图；
图7为本发明中铣削系统的部分结构拆分示意图；
图8为本发明中倒角铣刀的结构剖面示意图；
图中：1、多轴机械臂；2、壳体；3、驱动系统；4、铣削系统；5、钻孔结构；6、圆角结构；7、曲轴结构；8、除尘系统；9、磨削口；10、软管；11、夹具工作台；12、行程工作台；
301、减速器；302、伺服电机A；303、传动轴；304、主动齿；
401、主轴；402、钻孔铣刀；403、铣刀轴套；404、倒角铣刀；405、传动轴套；406、从动齿A；407、曲轴；408、伺服电机B；409、连杆A；410、连杆B；411、拨叉；
4041、铣削槽；4042、铣齿；4043、圆角缺口；4044、导料弧面；
801、除尘罩；802、轮轴；803、从动齿B；804、叶轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
实施例：一种铝合金型材加工一体机，参见图1至图8，包括夹具工作台11、行程工作台12、多轴机械臂1、壳体2、驱动系统3、铣削系统4及除尘系统8；行程工作台12布置于夹具工作台11一侧，多轴机械臂1布置于行程工作台12的移动座上，值得说明的是，多轴机械臂1为关节机械臂，包括具有高度调节的丝杆移动组件和通过电机驱动关节旋转的偏心连接臂，使得多轴机械臂1的自由端可以适应铝合金型材的多面加工。
如图2所示，壳体2布置于机械臂1自由端，驱动系统3布置于壳体2上，铣削系统4布置于壳体2一侧内部联接驱动系统3，除尘系统8布置于壳体2另一侧内部联接驱动系统3；其中，如图3所示，铣削系统4由钻孔结构5、圆角结构6及曲轴结构7组成，钻孔结构5与圆角结构6均受控于曲轴结构7，致使铣削系统4具有如图3所示的钻孔工作状态或如图4所示的圆角工作状态。本发明通过对现有数控钻攻铣加工中心的机头结构进行改进，将适用于铝合金型材钻孔加工及圆角加工的铣削结构集成在壳体2上，使得铣削系统4能够在铝合金型材的钻孔及圆角加工处理中具有灵活调整的功能，进一步丰富了铝合金型材加工设备的种类，且降低了多轴机械臂1的自动化水平和编程难度，有利于设备小型化发展。众所周知，要实现高尖端及复杂的铣削工作，需通过编程控制机械臂的速度、运动及路径关系，本发明中随应用到机械臂的控制，但无需机械臂跟随机头动态调整，在外部控制系统控制机械臂自由端位置及角度即可(常规技术操作)，这种静态调整相对动态调整难度已大大降低。
一实施例如图5所示，为方便理解驱动系统3是如何驱动铣削系统4和除尘系统8的，本发明还公开了驱动系统3更加具体的实施结构，驱动系统3包括减速器301、伺服电机A302、传动轴303及主动齿304；减速器301布置于壳体2上，其输出端穿过壳体2外壁延伸至内部，伺服电机A302布置于减速器301输入端，传动轴303布置于减速器301输出端，主动齿304布置于传动轴303输出端；其中，以图5的方位为参照，主动齿304左侧与铣削系统4啮合传动，主动齿304右侧与除尘系统8啮合传动。本发明通过驱动系统3驱动铣削系统4工作的同时，也同步驱动除尘系统8工作，其目的在于，利用除尘系统8的负压吸附将铣削系统4在铝合金型材上加工的碎屑及时抽出，保障工作环境的顺畅及降低环境污染。
一实施例如如5、图6和图7所示，为方便理解铣削系统4是如何在钻孔工作状态和圆角工作状态下单一调整进而实现对铝合金型材双加工的，本发明还公开了铣削系统4更加具体的实施结构，铣削系统4包括主轴401、钻孔铣刀402、铣刀轴套403及倒角铣刀404；主轴401呈竖直结构穿设于壳体2上，钻孔铣刀402装配于主轴401输出端，可通过筒夹(未示出)进行装配，铣刀轴套403套设于主轴401输出部外侧并通过轴承与壳体2转动连接，倒角铣刀404套接于铣刀轴套403输出端；其中，倒角铣刀404一侧通过磨削口9与外部连通，倒角铣刀404另一侧通过软管10与除尘系统8连通。
除此之外，铣削系统4还包括传动轴套405及从动齿A406；传动轴套405套设于主轴401输入部外侧，从动齿A数量为两个呈平行结构套接于传动轴套405上；
其中，传动轴套405输出端与铣刀轴套403输入端通过齿槽啮合接触；
且，传动轴套405通过轴键与主轴401线性滑动；当传动轴套405与铣刀轴套403啮合时，可通过传动轴套405带动铣刀轴套403，进而实现倒角铣刀404的转动，实现圆角铣边功能；当传动轴套405与铣刀轴套403不啮合时，传动轴套405通过轴键带动主轴401转动，进而实现钻孔铣刀402转动，实现钻孔加工功能；
其中，两个从动齿A406均与主动齿304啮合适配，可实现两个从动齿A406与主动齿304的交替啮合。
除此之外，铣削系统4还包括曲轴407、伺服电机B408、连杆A409及连杆B410；曲轴407呈水平结构布置于壳体2上，伺服电机B408布置于曲轴407输入端，连杆A409通过曲柄结构A布置于曲轴407上，连杆B410通过曲柄结构B布置于曲轴407上；
其中，连杆A409通过其端部活动连接的导筒A与主轴401输入端转动连接，可实现连杆A409拉推时主轴401的升降运动，并且不影响主轴401的转动；
其中，连杆B410通过其端部活动连接的导筒B转动连接有拨叉411，拨叉411卡设于传动轴套405颈部，可实现连杆B410拉推时传动轴套405的升降运动，从而便于铣削系统4在钻孔和圆角两种加工方式间的切换。综上，主轴401、钻孔铣刀402、传动轴套405、从动齿A406构成钻孔结构5；铣刀轴套403、倒角铣刀404、传动轴套405、从动齿A406构成圆角结构6；曲轴407、伺服电机B408、连杆A409、连杆B410、拨叉411构成曲轴结构7。
作为一种优选地实施方式，如图8所示，倒角铣刀404呈环形结构，圆周表面等间距开设有多个铣削槽4041，铣削槽4041槽口固定连接有铣齿4042，铣齿4042身部布置有圆角缺口4043，铣削槽4041槽底布置有导料弧面4044。本发明通过固定结构的圆角刀具铣削铝合金型材的边角，无需通过控制机械臂带动机头对铝合金型材边角的车铣，降低了多轴机械臂1的自动化水平和编程难度；并且，导料弧面4044有利于通过其弧面结构将车铣下来的碎屑导出。
值得一提的是，如图3和图4对比可知，本发明在进行钻孔工作状态向圆角工作状态进行切换时，为避免钻孔铣刀402依然停留在壳体2外侧造成意外风险的发生，因此通过曲轴结构7拉动钻孔结构5缩回壳体2内，为降低结构布置空间，尽可能降低传动轴套405的滑动距离，因此在钻孔铣刀402固有长度不变的情况下，传动轴套405的滑动距离布置小于钻孔铣刀402的滑动距离，因此，曲柄结构A的轴颈深度需大于曲柄结构B的轴颈深度。
一实施例如图5所示，为方便理解除尘系统8是如何实现对钻孔和圆角工作之间进行吸尘的，本发明还公开了更加具体的实施结构，除尘系统8包括除尘罩801、轮轴802、从动齿B803及叶轮804；除尘罩801布置于壳体2另一侧，轮轴802呈竖直结构布置于除尘罩801内部，从动齿B803套接于轮轴802输入端连接主动齿304，值得说明是的，本发明中从动齿B803、从动齿A406及主动齿304均为斜齿轮，便于活动啮合，叶轮804套接于轮轴802输出端。
其中，除尘罩801内部通过软管10与倒角铣刀404外侧连通，可在倒角铣刀404铣边时，从倒角铣刀404外侧负压吸收圆角铣边的碎屑，保障倒角铣刀404工作空间的顺畅，及降低铣边碎屑对环境的污染。
本发明实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种铝合金型材加工一体机，其特征在于，包括：
夹具工作台(11)；
行程工作台(12)，布置于所述夹具工作台(11)一侧；
多轴机械臂(1)，布置于所述行程工作台(12)的移动座上；
壳体(2)，布置于所述多轴机械臂(1)自由端；
驱动系统(3)，布置于所述壳体(2)上；
铣削系统(4)，布置于所述壳体(2)一侧内部联接所述驱动系统(3)；
其中，所述铣削系统(4)由钻孔结构(5)、圆角结构(6)及曲轴结构(7)组成，所述钻孔结构(5)与圆角结构(6)均受控于曲轴结构(7)，致使所述铣削系统(4)具有钻孔工作状态或圆角工作状态；
除尘系统(8)，布置于所述壳体(2)另一侧内部并与所述驱动系统(3)联接；
所述驱动系统(3)包括：
减速器(301)，布置于所述壳体(2)上；
伺服电机A(302)，布置于所述减速器(301)输入端；
传动轴(303)，布置于所述减速器(301)输出端；
主动齿(304)，布置于所述传动轴(303)输出端；
其中，所述主动齿(304)一侧与所述铣削系统(4)啮合传动，所述主动齿(304)另一侧与所述除尘系统(8)啮合传动；
所述铣削系统(4)包括：
主轴(401)，呈竖直结构穿设于所述壳体(2)上；
钻孔铣刀(402)，装配于所述主轴(401)输出端；
铣刀轴套(403)，套设于所述主轴(401)输出部外侧；
其中，所述铣刀轴套(403)通过轴承与所述壳体(2)转动连接；
倒角铣刀(404)，套接于所述铣刀轴套(403)输出端；
其中，所述倒角铣刀(404)一侧通过磨削口(9)与外部连通，所述倒角铣刀(404)另一侧通过软管(10)与除尘系统(8)连通；
所述铣削系统(4)还包括：
传动轴套(405)，套设于所述主轴(401)输入部外侧；
其中，所述传动轴套(405)输出端与铣刀轴套(403)输入端通过齿槽啮合接触；
且，所述传动轴套(405)通过轴键与主轴(401)线性滑动；
从动齿A(406)，数量为两个，呈平行结构套接于所述传动轴套(405)上；
其中，两个所述从动齿A(406)均与主动齿(304)啮合适配；
所述铣削系统(4)还包括：
曲轴(407)，呈水平结构布置于所述壳体(2)上；
伺服电机B(408)，布置于所述曲轴(407)输入端；
连杆A(409)，通过曲柄结构A布置于所述曲轴(407)上；
其中，所述连杆A(409)通过其端部活动连接的导筒A与主轴(401)输入端转动连接；
连杆B(410)，通过曲柄结构B布置于所述曲轴(407)上；
其中，所述连杆B(410)通过其端部活动连接的导筒B转动连接有拨叉(411)，所述拨叉(411)卡设于传动轴套(405)颈部。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金型材加工一体机，其特征在于，所述多轴机械臂(1)为关节机械臂。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金型材加工一体机，其特征在于，所述倒角铣刀(404)呈环形结构，圆周表面等间距开设有多个铣削槽(4041)，所述铣削槽(4041)槽口固定连接有铣齿(4042)，所述铣齿(4042)身部布置有圆角缺口(4043)，所述铣削槽(4041)槽底布置有导料弧面(4044)。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金型材加工一体机，其特征在于，所述曲柄结构A的轴颈深度大于曲柄结构B的轴颈深度。
5.根据权利要求4所述的一种铝合金型材加工一体机，其特征在于，所述主轴(401)、钻孔铣刀(402)、传动轴套(405)、从动齿A(406)构成钻孔结构(5)；所述铣刀轴套(403)、倒角铣刀(404)、传动轴套(405)、从动齿A(406)构成圆角结构(6)；所述曲轴(407)、伺服电机B(408)、连杆A(409)、连杆B(410)、拨叉(411)构成曲轴结构(7)。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金型材加工一体机，其特征在于，所述除尘系统(8)包括：
除尘罩(801)，布置于所述壳体(2)另一侧；
其中，所述除尘罩(801)内部通过软管(10)与倒角铣刀(404)外侧连通；
轮轴(802)，呈竖直结构布置于除尘罩(801)内部；
从动齿B(803)，套接于所述轮轴(802)输入端连接所述主动齿(304)；
叶轮(804)，套接于所述轮轴(802)输出端。
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