CN117399680B - 轮片全自动加工车床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轮片全自动加工车床，其包括自动上料装置、夹持装置、给进装置以及磨损补偿检测装置，其通过自动上料装置存放轮片并通过限位气缸控制轮片下落，再通过升降气缸调整高度，最后通过推料气缸将轮片送至夹持装置处夹持，夹持装置旋转带动轮片转动，进刀装置驱动铣刀移动对轮片铣圆，在铣刀磨损后通过将铣刀移动至磨损检测装置处压下受压针头，并获取滑动架的距离值从而获取铣刀的磨损曲线与时间的线性关系图，从而获取铣刀磨损量最小位置的一个坐标值，当存在多个磨损量最小位置时，可选择宽度最大的位置作为下次铣圆的接触位置，然后再通过时间和速度计算得出另一个坐标值，通过两个坐标值确定磨损补偿调整坐标，从而实现磨损补偿。

Description

轮片全自动加工车床

技术领域

本发明涉及轮片自动加工装置，尤其涉及轮片全自动加工车床。

背景技术

电动叉车，用于搬运重物，其主要包括电动装置、操控组件、升降机构和底架，电动装置提供电能，并将电能转化成机械能，控制组件主要是电动叉车的驱动系统、转向系统和液压系统等，升降机构用于搬运物体，底架包括骨架、门体和轮子，其轮子通过轮片连接，轮片为具有两个安装孔的片状体，片状体一侧中部具有凸台，安装孔用于安装一组车轮，凸台用于安装轮架。

在轮片的生产过程中需要对凸台的圆周侧壁铣圆以达到设计精度，目前，市场上的铣床一般包括可旋转夹具和三轴运动的刀具，在铣圆时通过刀具的位置的调整来给进铣圆，但现有的铣床在对叉车轮片加工时，无法实现自动切换轮片、轮片自动上料及定位以及自动下料，且在铣刀出现磨损时，无法自动进行铣刀的磨损检测和磨损自动补偿。

发明内容

基于现有技术中常规的铣圆设备无法对叉车轮片进行全自动铣圆以及无法对铣刀磨损进行自动检测和补偿的不足，本发明提供一种轮片全自动加工车床。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

轮片全自动加工车床，定义左右方向为X轴方向，前后方向为Y轴方向，竖直方向为Z轴方向，其包括沿X轴方向设置的机床，机床的左侧设有夹持装置和自动上料装置，机床的右侧设有进刀装置，机床上设有与夹持装置、进刀装置、自动上料装置连接的控制器，进刀装置包括通过三轴运动机构驱动沿XYZ三轴运动的刀座及设置于刀座上的若干铣刀，铣刀的右侧设有第一斜面，铣刀的上侧设有第二斜面，刀座移动时将其中一个铣刀送至夹持装置夹持的轮片处对轮片进行铣圆；机床上还设有磨损检测装置，磨损检测装置包括盒体、滑动设置盒体上的滑动架、套设于滑动架上用于对滑动架施加伸出的弹力的复位弹簧及设置于盒体内并与控制器连接的激光测距装置，滑动架沿Y轴滑动，滑动架的外端伸出到盒体外并设置有受压针头，滑动架的里端端部位于盒体内并设有反射板，激光测距装置正对反射板发射激光，铣刀磨损后，通过三轴运动机构驱动使铣刀的第一斜面的初始位置抵靠受压针头并沿X轴匀速运动以得到关于时间和两者抵靠面到受压针头距离的曲线D1，获取抵靠面到受压针头距离的最小距离D1并与铣刀安装未使用状态时抵靠面到受压针头距离的最小距离D2对比获取差值ΔD，该差值为磨损量，并通过S＝vt计算得出上述最小距离时水平位移量S，该水平位移量用于定位，其中v为沿X轴运动的速度，t为沿X轴移动的时间，当抵靠面到受压针头距离的最小距离出现多段时，补偿量可随机选择一组或选择其中该情况下宽度最大的一组，宽度计算为v(t2-t1)，其中t1为抵靠面到受压针头距离的最小距离出现的时间，t1为抵靠面到受压针头距离的最小距离结束的时间，在t1——t2时间段内，抵靠面到受压针头距离的最小距离为不变值；另外，可通过将第二斜面的初始位置抵靠于受压针头并调节受压针头至上述检测选择的X轴值后匀速在Z轴方向移动铣刀，检测在该X轴值下铣刀在Z轴方向上的磨损是否均匀，存在严重不均匀时，可控制切换铣刀。

具体的，自动上料装置位于夹持装置的上方，其包括设置于机床左侧的安装架和设置于安装架上的料架，料架上设有用于放置轮片的滑槽，轮片在滑槽内受自身重力而滑动，滑槽的尾段为竖直段且安装架上设有限位气缸，限位气缸的输出端挤压最底部的轮片以将其固定于滑槽内；滑槽的底部设有可升降的升降架，升降架上设有与滑槽对接的接料槽，升降架上设有推料气缸且推料气缸的输出端伸入到接料槽内以将接料槽处的轮片向左推动。

优选的，料架包括上侧的弧形段和下侧的竖直段。弧形段的设置在降低料架高度的同时增加了内部存放轮片的数量。

具体的，料架包括设置与安装架上包括Y轴方向对称且分离设置的第一架板和第二架板，第一架板和第二架板上设有相对U形槽，两个相对的U形槽形成滑槽。轮片两侧分别位于第一架板和第二架板上的U形槽内。

具体的，限位气缸的推杆上设有限位板，限位板上设有两个伸入到轮片两侧安装孔内的限位凸台，其中轮片两侧的安装孔位于第一架板和第二架板的间隙处。限位凸台用于对底部的轮片限位并控制掉落，当向下掉落一块后，对替补的一块进行限位。

具体的，滑槽Y轴方向的长度与轮片的长度相同，滑槽X轴方向的宽度与轮片的厚度相同。

具体的，夹持装置为可旋转式气动卡盘。

优选的，气动卡盘的中部设有推料结构，推料结构包括设置于气动卡盘上安装柱、滑动设置于安装柱上推料头，其中推料头与轮片左侧凹槽匹配，推料头与气动卡盘间设有推料弹簧，推料弹簧对推料头施加向右的弹力，其中推料头抵靠于轮片左侧的凹槽内以在气动卡盘夹紧时进行定位，并在气动卡盘解除夹紧状态时，在弹力作用下将轮片推出。推料结构用于对轮片进行定位，同时，用于在轮片加工完成后将轮片弹出掉落。

优选的，机床上还设有延伸至气动卡盘下侧的接料装置及废料收集装置，接料装置为两块堆叠并可伸缩的平底U形接料板；废料收集装置包括设置于机台上的上的集料槽，集料槽位于铣刀工作区域正下方，集料槽槽底中部到四周边缘高度逐渐增加且其中部具有出料孔，出料孔处设有过滤网且过滤网的直径小于出料孔的直径。下侧的平底U形接料板固定于机床上并在其底部设置推杆气缸驱动上侧的平底U形接料板滑动，两块平底U形接料板倾斜设置。

优选的，气动夹盘具有三个圆形阵列分布的滑动夹头，滑动夹头上具有抵靠于轮片上端面和下端面的抵靠平面且滑动夹头的厚度小于或等于其夹持部分的厚度相同使得轮片待加工部分超出滑动夹头右侧端面，安装架上还设有一排沿X轴方向排列的激光测距装置，该激光测距装置与控制器连接。该处的激光测距装置用于对加工后的轮片表面进行测距，测出的数值与标准值对比，以反向验证铣刀磨损补偿是否准确。

与现有技术相比，本发明的优点：本申请的轮片全自动加工车床通过料架存放轮片并通过限位气缸控制轮片下落，再通过升降气缸调整高度，最后通过推料气缸将轮片送至夹持装置处夹持，夹持装置旋转带动轮片转动，进刀装置驱动铣刀移动对轮片铣圆，在铣刀磨损后通过将铣刀移动至磨损检测装置处压下受压针头，并获取滑动架的距离值从而获取铣刀的磨损曲线与时间的关系，从而获取铣刀磨损量最小位置的一个坐标值，再通过时间和速度计算得出另一个坐标值，通过两个坐标值确定磨损补偿调整坐标，从而实现磨损补偿。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1为本发明的主视图；

图2为刀座的立体图；

图3为本发明的立体图；

图4为本发明的俯视图；

图5为自动上料装置的立体图(右侧)；

图6为自动上料装置的立体图(左侧)；

图7为夹持装置的局部结构示意图；

图8为推料结构的剖面图；

图9为磨损检测装置的结构示意图。

图10为图9中A-A剖视图。

图11为受压针头受压时的时间与激光测距装置测得与滑动架的间距之间的关系图。

图12为铣刀的平面图。

图中：01、轮片；011、安装孔；012、凹槽；10、机床；20、进刀装置；201、刀座；202、铣刀；2021、第一斜面；2022、第二斜面；30、自动上料装置；301、料架；3011、滑槽；3012、第一架板；3013、第二架板；302、安装架；303、推料气缸；304、升降气缸；305、升降架；3051、接料槽；306、限位气缸；3061、限位板；3062、限位凸台；40、夹持装置；401、气动夹盘；402、滑动夹头；403、推料结构；4031、安装柱；4032、推料头；4033、推料弹簧；50、磨损检测装置；501、盒体；502、受压针头；503、滑动架；504、激光测距装置；505、复位弹簧；60、接料装置。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本发明的保护范围。

实施例

主体方案：

轮片全自动加工车床，如图1-12所示，定义左右方向为X轴方向，前后方向为Y轴方向，竖直方向为Z轴方向，其包括沿X轴方向设置的机床，机床10的左侧设有夹持装置40和自动上料装置30，机床10的右侧设有进刀装置20，机床10上设有与夹持装置40、进刀装置20、自动上料装置30连接的控制器，进刀装置20包括通过三轴运动机构驱动沿XYZ三轴运动的刀座201及设置于刀座201上的若干铣刀202，铣刀202的右侧设有第一斜面2021，铣刀202的上侧设有第二斜面2022，刀座201移动时将其中一个铣刀202送至夹持装置40夹持的轮片01处对轮片01进行铣圆；机床10上还设有磨损检测装置50，磨损检测装置50包括盒体501、滑动设置盒体501上的滑动架503、套设于滑动架503上用于对滑动架503施加伸出的弹力的复位弹簧505及设置于盒体501内并与控制器连接的激光测距装置504，滑动架503沿Y轴滑动，滑动架503的外端伸出到盒体501外并设置有受压针头502，滑动架503的里端端部位于盒体501内并设有反射板，激光测距装置504正对反射板发射激光，铣刀202磨损后，通过三轴运动机构驱动使铣刀202的第一斜面2021的初始位置抵靠受压针头502并沿X轴匀速运动以得到关于时间和两者抵靠面到受压针头502距离的曲线D1，获取抵靠面到受压针头502距离的最小距离D1并与铣刀202安装未使用状态时抵靠面到受压针头502距离的最小距离D2对比获取差值ΔD，该差值为磨损量，并通过S＝vt计算得出上述最小距离时水平位移量S，该水平位移量用于定位，其中v为沿X轴运动的速度，t为沿X轴移动的时间，当抵靠面到受压针头502距离的最小距离出现多段时，补偿量可随机选择一组或选择其中该情况下宽度最大的一组，宽度计算为v(t2-t1)，其中t1为抵靠面到受压针头502距离的最小距离出现的时间，t1为抵靠面到受压针头502距离的最小距离结束的时间，在t1——t2时间段内，抵靠面到受压针头502距离的最小距离为不变值；另外，可通过将第二斜面2022的初始位置抵靠于受压针头502并调节受压针头502至上述检测选择的X轴值后匀速在Z轴方向移动铣刀202，检测在该X轴值下铣刀202在Z轴方向上的磨损是否均匀，存在严重不均匀时，可控制切换铣刀202。其中，刀座201上设有若干安装槽，安装槽设有经定位后的铣刀202，各铣刀202的坐标值提前输入到控制器。

自动上料部分：

如图5-6所示，自动上料装置30位于夹持装置40的上方，其包括设置于机床10左侧的安装架302和设置于安装架302上的料架301，料架301上设有用于放置轮片01的滑槽3011，轮片01在滑槽3011内受自身重力而滑动，滑槽3011的尾段为竖直段且安装架302上设有限位气缸306，限位气缸306的输出端挤压最底部的轮片01以将其固定于滑槽3011内；滑槽3011的底部设有可升降的升降架305，升降架305上设有与滑槽3011对接的接料槽3051，升降架305上设有推料气缸303且推料气缸303的输出端伸入到接料槽3051内以将接料槽3051处的轮片01向左推动。

优选的，料架301包括上侧的弧形段和下侧的竖直段。弧形段的设置在降低料架301高度的同时增加了内部存放轮片01的数量。

具体的，料架301包括设置与安装架302上包括Y轴方向对称且分离设置的第一架板3012和第二架板3013，第一架板3012和第二架板3013上设有相对U形槽，两个相对的U形槽形成滑槽3011。轮片01两侧分别位于第一架板3012和第二架板3013上的U形槽内。

具体的，限位气缸306的推杆上设有限位板3061，限位板3061上设有两个伸入到轮片01两侧安装孔011内的限位凸台3062，其中轮片01两侧的安装孔011位于第一架板3012和第二架板3013的间隙处。限位凸台3062用于对底部的轮片01限位并控制掉落，当向下掉落一块后，对替补的一块进行限位。

具体的，滑槽3011Y轴方向的长度与轮片01的长度相同，滑槽3011X轴方向的宽度与轮片01的厚度相同。

夹持部分：

如图7-8所示，夹持装置40为可旋转式气动卡盘401。

优选的，气动卡盘401的中部设有推料结构403，推料结构403包括设置于气动卡盘401上安装柱4031、滑动设置于安装柱4031上推料头4032，其中推料头4032与轮片01左侧凹槽012匹配，推料头4032与气动卡盘401间设有推料弹簧4033，推料弹簧4033对推料头4032施加向右的弹力，其中推料头4032抵靠于轮片01左侧的凹槽012内以在气动卡盘401夹紧时进行定位，并在气动卡盘401解除夹紧状态时，在弹力作用下将轮片01推出。推料结构403用于对轮片01进行定位，同时，用于在轮片01加工完成后将轮片01弹出掉落。

优选的，气动夹盘401具有三个圆形阵列分布的滑动夹头402，滑动夹头402上具有抵靠于轮片01上端面和下端面的抵靠平面且滑动夹头402的厚度小于或等于其夹持部分的厚度相同使得轮片01待加工部分超出滑动夹头402右侧端面，安装架302上还设有一排沿X轴方向排列的激光测距装置，该激光测距装置与控制器连接。该处的激光测距装置用于对加工后的轮片01表面进行测距，测出的数值与标准值对比，以反向验证铣刀202磨损补偿是否准确。

接料部分：

如图3所示，机床10上还设有延伸至气动卡盘401下侧的接料装置及废料收集装置，接料装置为两块堆叠并可伸缩的平底U形接料板；废料收集装置包括设置于机台上的上的集料槽，集料槽位于铣刀202工作区域正下方，集料槽槽底中部到四周边缘高度逐渐增加且其中部具有出料孔，出料孔处设有过滤网且过滤网的直径小于出料孔的直径。下侧的平底U形接料板固定于机床10上并在其底部设置推杆气缸驱动上侧的平底U形接料板滑动，两块平底U形接料板倾斜设置。

以上对本发明所提供的轮片全自动加工车床进行了介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.轮片全自动加工车床，定义左右方向为X轴方向，前后方向为Y轴方向，竖直方向为Z轴方向，其包括沿X轴方向设置的机床，机床的左侧设有夹持装置和自动上料装置，机床的右侧设有进刀装置，机床上设有与夹持装置、进刀装置、自动上料装置连接的控制器，其特征在于，进刀装置包括通过三轴运动机构驱动沿XYZ三轴运动的刀座及设置于刀座上的若干铣刀，铣刀的右侧设有第一斜面，铣刀的上侧设有第二斜面，刀座移动时将其中一个铣刀送至夹持装置夹持的轮片处对轮片进行铣圆；机床上还设有磨损检测装置，磨损检测装置包括盒体、滑动设置盒体上的滑动架、套设于滑动架上用于对滑动架施加伸出的弹力的复位弹簧及设置于盒体内并与控制器连接的激光测距装置，滑动架沿Y轴滑动，滑动架的外端伸出到盒体外并设置有受压针头，滑动架的里端端部位于盒体内并设有反射板，激光测距装置正对反射板发射激光，铣刀磨损后，通过三轴运动机构驱动使铣刀的第一斜面的初始位置抵靠受压针头并沿X轴匀速运动以得到关于时间和两者抵靠面到受压针头距离的曲线D1，获取抵靠面到受压针头距离的最小距离D1并与铣刀安装未使用状态时抵靠面到受压针头距离的最小距离D2对比获取差值ΔD，该差值为磨损量，并通过S＝vt计算得出上述最小距离时水平位移量S，该水平位移量用于定位；其中v为沿X轴运动的速度，t为沿X轴移动的时间，当抵靠面到受压针头距离的最小距离出现多段时，补偿量可随机选择一组或选择其中该情况下宽度最大的一组，宽度计算为v(t2-t1)，其中t1为抵靠面到受压针头距离的最小距离出现的时间，t1为抵靠面到受压针头距离的最小距离结束的时间，在t1——t2时间段内，抵靠面到受压针头距离的最小距离为不变值；另外，通过将第二斜面的初始位置抵靠于受压针头并调节受压针头至上述检测选择的X轴值后匀速在Z轴方向移动铣刀，检测在该X轴值下铣刀在Z轴方向上的磨损是否均匀，存在严重不均匀时，可控制切换铣刀。

2.根据权利要求1所述的轮片全自动加工车床，其特征在于，自动上料装置位于夹持装置的上方，其包括设置于机床左侧的安装架和设置于安装架上的料架，料架上设有用于放置轮片的滑槽，轮片在滑槽内受自身重力而滑动，滑槽的尾段为竖直段且安装架上设有限位气缸，限位气缸的输出端挤压最底部的轮片以将其固定于滑槽内；滑槽的底部设有可升降的升降架，升降架上设有与滑槽对接的接料槽，升降架上设有推料气缸且推料气缸的输出端伸入到接料槽内以将接料槽处的轮片向左推动。

3.根据权利要求2所述的轮片全自动加工车床，其特征在于，料架包括上侧的弧形段和下侧的竖直段。

4.根据权利要求2或3所述的轮片全自动加工车床，其特征在于，料架包括设置与安装架上包括Y轴方向对称且分离设置的第一架板和第二架板，第一架板和第二架板上设有相对U形槽，两个相对的U形槽形成滑槽。

5.根据权利要求4所述的轮片全自动加工车床，其特征在于，限位气缸的推杆上设有限位板，限位板上设有两个伸入到轮片两侧安装孔内的限位凸台，其中轮片两侧的安装孔位于第一架板和第二架板的间隙处。

6.根据权利要求4所述的轮片全自动加工车床，其特征在于，滑槽Y轴方向的长度与轮片的长度相同，滑槽X轴方向的宽度与轮片的厚度相同。

7.根据权利要求1所述的轮片全自动加工车床，其特征在于，夹持装置为可旋转式气动卡盘。

8.根据权利要求7所述的轮片全自动加工车床，其特征在于，气动卡盘的中部设有推料结构，推料结构包括设置于气动卡盘上安装柱、滑动设置于安装柱上推料头，其中推料头与轮片左侧凹槽匹配，推料头与气动卡盘间设有推料弹簧，推料弹簧对推料头施加向右的弹力，其中推料头抵靠于轮片左侧的凹槽内以在气动卡盘夹紧时进行定位，并在气动卡盘解除夹紧状态时，在弹力作用下将轮片推出。

9.根据权利要求8所述的轮片全自动加工车床，其特征在于，机床上还设有延伸至气动卡盘下侧的接料装置及废料收集装置，接料装置为两块堆叠并可伸缩的平底U形接料板；废料收集装置包括设置于机台上的集料槽，集料槽位于铣刀工作区域正下方，集料槽槽底中部到四周边缘高度逐渐增加且其中部具有出料孔，出料孔处设有过滤网且过滤网的直径小于出料孔的直径。

10.根据权利要求7所述的轮片全自动加工车床，其特征在于，气动夹盘具有三个圆形阵列分布的滑动夹头，滑动夹头上具有抵靠于轮片上端面和下端面的抵靠平面且滑动夹头的厚度小于或等于其夹持部分的厚度相同使得轮片待加工部分超出滑动夹头右侧端面，安装架上还设有一排沿X轴方向排列的激光测距装置，该激光测距装置与控制器连接。