CN210849474U - 一种十字轴专用的无心外圆磨床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种十字轴专用的无心外圆磨床，包括机身、上料机构、机械手送料机构、磨削机构、转向机构、出料机构及控制装置；机械手送料机构包括横梁和机械臂组件，横梁横跨于上料机构、转向机构、出料机构与磨削机构的上方，机械臂组件可移动地安装于所述横梁上；机械臂组件沿所述横梁位移至上料机构、转向机构、出料机构及磨削机构，实施抓取或放置十字轴零件；机械臂组件包括上料夹爪和卸料夹爪，机械臂组件每一次位移，上料夹爪和卸料夹爪同时动作，实施抓取或放置十字轴零件在上料机构、转向机构、出料机构及磨削机构，磨削机构实现对十字轴零件的连续加工。本实用新型具有自动化程度高、加工效率高、集成度高和可靠性好等优点。

Description

一种十字轴专用的无心外圆磨床

技术领域

本实用新型涉及无心磨削加工装置技术领域，特别是涉及一种用于十字轴轴颈加工的无心外圆磨床。

背景技术

差速器和万向节都是汽车中的重要零件，附图1中的两个零件分别为差速器十字轴a和万向节十字轴b，它们均由轴一1’和轴二2’两个结构完全相同的轴构成，两个轴的轴线在同一平面内呈90°直角交叉。十字轴零件在完成机械加工后，需要先进行热处理然后再进行磨削加工，磨削加工包括对十字轴四个端面的磨削和对各个轴颈的磨削，其中，十字轴轴颈的加工尤为关键，其加工精度直接影响到差速器或万向节的使用性能。

普通的磨床对于十字轴类零件的轴颈加工存在许多不足之处，例如加工时一次装夹只能磨一次的外圆，所以在整个加工过程中需要反复装夹，这样不仅使操作工作繁重，效率降低，而且由于机床本身误差的原因很容易造成十字轴相对两端外圆的同心度降低，影响其加工精度。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于十字轴轴颈加工的专用无心外圆磨床，具有自动化程度高、加工精度好、生产效率度高等优点。

为达到上述目的，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种十字轴专用的无心外圆磨床，包括机身、上料机构、机械手送料机构、磨削机构、转向机构、出料机构及控制装置；

所述机械手送料机构包括横梁和机械臂组件，所述横梁横跨于所述上料机构、转向机构、出料机构与磨削机构的上方，所述机械臂组件可移动地安装于所述横梁上；所述机械臂组件传动连接横向驱动装置用于驱动其沿所述横梁位移至上料机构、转向机构、出料机构及磨削机构，实施抓取或放置十字轴零件；所述机械臂组件包括上料夹爪和卸料夹爪；

所述上料机构的一端为放料端、另一端为供料端，所述上料机构传动连接上料动力装置，所述上料动力装置每一次动作驱动所述上料机构往供料端输送一个十字轴零件；

所述磨削机构包括并排设置的砂轮组件和导轮组件，所述砂轮组件与导轮组件之间设置用于支承十字轴零件的托架及刀板；所述导轮组件通过导轮进给滑台可移动地安装于所述机身上，所述导轮进给滑台传动连接导轮驱动装置，通过所述导轮驱动装置驱动导轮组件的移动，决定对十字轴轴颈的外圆磨削尺寸；

所述转向机构用于将十字轴零件进行90°旋转，使原与横梁平行的两个颈轴变成与横梁垂直，原与横梁垂直的两个颈轴变成与横梁平行；

所述出料机构包括卸料端和出料端，所述出料机构传动连接出料动力装置用于将十字轴零件从卸料端往出料端输送；

所述机械臂组件的运动、砂轮组件的启停、导轮进给滑台的运动均通过控制装置实现自动控制；

所述机械臂组件每一次位移，上料夹爪和卸料夹爪同时动作，实施抓取或放置十字轴零件在上料机构、转向机构、出料机构及磨削机构，磨削机构实现对十字轴零件的连续加工。

优选的，所述上料机构的供料端、转向机构、出料机构的卸料端和磨削机构依次布置于所述机械臂组件的正下方，机械臂组件每一次位移，上料夹爪和卸料夹爪分别在供料端、转向机构、卸料端及磨削机构中的两个工位实施抓取或放置十字轴零件。

优选的，所述砂轮组件包括同轴设置的前砂轮和后砂轮，所述导轮组件包括同轴设置的前导轮和后导轮，所述前砂轮和前导轮并排设置构成前磨盘组、所述后砂轮和后导轮并排设置构成后磨盘组，所述前磨盘组和后磨盘组分别实现十字轴零件同一轴两个对称轴颈的加工。

优选的，所述上料机构包括上料槽板，所述上料槽板包括固定槽板和与其平行设置的活动槽板，所述固定槽板和活动槽板的两侧均设置有相对应放置十字轴零件两待磨轴颈的放置部，所述放置部由多个与十字轴轴颈相匹配的凹口排列而成，且所述固定槽板与活动槽板的顶部设有一个凹口深度以上的间隔、供料端设有一个凹口的间隔；所述活动槽板配设有向上和向下驱动至少一个凹口深度的竖驱动装置及向前和向后驱动一个凹口距离的横驱动装置，所述活动槽板向上、向前动作一次向所述供料端输送一个十字轴零件，向下、向后动作一次复位；所述上料机构靠近供料端的位置设置第一位置传感器。

优选的，靠近供料端的位置还设有推平装置，所述推平装置和所述第一位置传感器设置连锁控制，所述推平装置用于将输送至供料端的十字轴零件沿水平方向推平。

优选的，所述转向机构包括用于放置十字轴零件的十字槽板，所述十字槽板传动连接驱动其在水平方向正转90°及反转复位的旋转动力装置，所述十字槽板上设置有第二位置传感器，所述第二位置传感器与所述旋转动力装置设置连锁控制。

优选的，所述机械臂组件的移动分为横向移动和上下移动，所述机械臂组件通过横向驱动装置驱动沿所述横梁做横向移动、通过竖向驱动装置驱动作上下移动；所述竖向驱动装置包括驱动所述机械臂组件同步上下运动的第一竖向驱动装置、单独驱动上料夹爪上下运动的第二竖向驱动装置及单独驱动卸料夹爪上下运动的第三竖向驱动装置。

优选的，所述砂轮组件上设置砂轮修整器，包括实现与砂轮轴线垂直方向修整的Z向修整器及实现与砂轮轴线平行方向修整的X向修整器，所述控制装置内设置砂轮修整程序，所述砂轮修整器在两个方向的修整通过所述砂轮修整程序实现联动插补。

优选的，所述砂轮组件的转速通过所述控制装置实现无极调速，砂轮组件在加工过程中其外周向的线速度保持不变；砂轮的修整通过控制装置自动运行，操作人员通过控制装置设定一个加工数量值，当磨削机构的加工量达到这一数值时，磨床暂停加工，控制装置调用砂轮修整程序使砂轮修整器对砂轮组件进行自动修整；修整完成后，控制装置根据修整量自动计算新的砂轮直径和转速，并自动做出调整，然后继续进行磨削加工。

本实用新型的有益效果是：1、自动化程度高，操作人员只需将待加工的十字轴零件放到上料机构上，就可以实现十字轴的自动加工，加工好的零件由机械臂组件抓取到出料机构上自动出料，这样就可以实现一个操作工人操作多台设备，从而提高自动化程序，降低人工成本；2、加工是连续不断进行的，一个加工周期内加工两个零件，机械臂组件抓取第一个零件到磨削机构上，加工轴一，第一个零件的轴一加工完成后，机械臂组件将第一个零件抓取到转向机构上进行转向(转向的目的是将处于自由状态的轴二摆正、旋转，使之轴线与砂轮轴线平行，方便机械臂组件抓取到磨削机构上加工，转向的同时机械臂组件将第二个零件抓取到磨削机构上加工轴一，待第二个零件的轴一加工完成时，第一个零件已经转向好，被机械臂组件抓取在磨削机构的上方等待，此时，机械臂组件抓取第二个零件去转向，同时将第一个零件放到磨削机构上加工轴二，第一个零件的轴二加工好之后，机械臂组件将其抓取到出料机构上，同时将已转向好的第二个零件抓取到磨削机构加工轴二，第二个零件的轴二加工好后，机械臂组件将其抓取，放到出料机构上，同时将第三个零件抓取，放到磨削机构上加工轴一，开始下一个周期动作，如此循环往复；这样，一个零件在转向的过程中，另一个零件在加工，磨削机构没有空档期。现在市面上已有的十字轴自动上下料机械手，基本上都是轴一和轴二连续加工的，转向的时候，磨削机构处于闲置状态，本实用新型克服了这一缺陷，显著地提高了加工效率；3、转向机构设置在磨床机身的外面，转位过程安全可靠。现在市面上已有的十字轴自动上下料机械手，转向机构基本设置上在托架上面，转位过程是在高速旋转的砂轮上方进行的，如果转位过程中动作失误或发生故障(如零件掉落等情况)，就会造成安全事故。还有，在转位过程中，冷却水一直是开启状态，转位机构在砂轮上方，整个机构长期处在水雾环境中，其中的气缸、电机、检测开关等零部件容易遭受损害，发生故障，使得整个系统的可靠性下降。本实用新型很好的克服了以上两点缺陷，显著地提高了安全性和可靠性；4、夹爪的上下移动由两个竖向驱动装置共同驱动，既提高了移动速度，同时，每个夹爪的几个工作位置不需要处于同一水平面，极大地方便了夹爪上下位置的对刀操作。5、所有的电器控制均由数控系统完成，集成度高，可靠性好。砂轮转速可以通过变频器实现无极调速，设定一个线速度，在砂轮直经给定后，系统自动计算出砂轮转速。当砂轮修整后，系统根据修整量，自动算出新的砂轮直径和转速，并自动做出调整。这样，在砂轮使用过程中，直径逐渐变小，主轴转速逐渐加大，保持砂轮线速度不变，加工出的零件表面粗糙度保持一致。6、砂轮的修整、导轮进给均由数控系统同一控制，自动运行。

附图说明

图1是差速器十字轴和万向节十字轴的结构示意图；

图2是本实用新型一较佳实施例的结构示意图；

图3是本实用新型实施例另一方向的视图；

图4是本实用新型实施中机械臂组件的结构示意图；

图5是图2中A部分的局部放大视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图5，本实用新型实施例包括：

一种十字轴专用的无心外圆磨床，包括机身1、上料机构7、机械手送料机构、磨削机构、转向机构8、出料机构9及控制装置(图中未示出)；

所述机械手送料机构包括横梁13和机械臂组件6，所述横梁13横跨于所述上料机构7、转向机构8、出料机构9与磨削机构的上方，所述机械臂组件6可移动地安装于所述横梁13上；所述机械臂组件6沿所述横梁13位移至上料机构7、转向机构8、出料机构9及磨削机构，实施抓取或放置十字轴零件11。

所述上料机构7的一端为放料端701、另一端为供料端702，所述上料机构7包括上料槽板，所述上料槽板包括内槽板704和套于外的外槽板703，内槽板704和外槽板704的两侧均设置有相对应放置十字轴零件11两待磨轴颈的放置部，所述放置部由多个与十字轴轴颈相匹配的凹口排列而成，且所述外槽板703与内槽板704的顶部设有一个凹口深度以上的间隔、供料端设有一个凹口的间隔；内槽板704的底部配设有向上和向下驱动至少一个凹口深度的第一气缸及向前和向后驱动一个凹口距离的第一步进电机，所述内槽板704向上、向前动作一次向所述供料端702输送一个十字轴零件11，向下、向后动作一次复位；所述上料机构7靠近供料端702的位置设置第一位置传感器14。

所述磨削机构包括并排设置的砂轮组件3和导轮组件4，所述砂轮组件3与导轮组件4之间设置用于支承十字轴零件的托架及刀板12；所述导轮组件4通过导轮进给滑台2可移动地安装于所述机身1上，所述导轮进给滑台2传动连接导轮进给电机10，通过导轮进给电机10驱动所述导轮组件4的移动，决定对十字轴轴颈的外圆磨削尺寸；所述砂轮组件3包括同轴设置的前砂轮和后砂轮，所述导轮组件4包括同轴设置的前导轮和后导轮，所述前砂轮和前导轮并排设置构成前磨盘组、所述后砂轮和后导轮并排设置构成后磨盘组，所述前磨盘组和后磨盘组分别实现十字轴零件同一轴两个对称轴颈的加工；所述砂轮组件3和导轮组件4的轴线方向均与横梁13平行。

所述转向机构8设置在机身1的外面，用于将十字轴零件11进行90°旋转，使原与横梁13平行的两个颈轴变成与横梁13垂直，原与横梁13垂直的两个颈轴变成与横梁13平行；所述转向机构8包括用于放置十字轴零件11的十字槽板，所述十字槽板上分别设置用于放置十字轴零件两个轴的第一轴放置部和第二轴放置部，所述第一轴放置部与所述横梁13平行设置，所述十字槽板传动连接驱动其在水平方向正转90°及反转复位的旋转气缸，靠近所述第一轴放置部的位置设置有第二位置传感器，所述第二位置传感器与所述旋转气缸设置连锁控制。

所述出料机构9包括输送带，所述输送段的一端为卸料端901、另一端为出料端902，所述输送带通过出料电机驱动将十字轴零件从卸料端901往出料端902输送。

所述机械臂组件6包括上料夹爪601和卸料夹爪602；所述机械臂组件6的移动分为横向移动和上下移动，所述机械臂组件6通过横向电机611驱动沿所述横梁13做横向移动、通过竖向电机609驱动作上下移动；所述上料夹爪601配设用于单独驱动其上下运动的气缸一604和驱动其抓夹十字轴零件的气缸二605，所述卸料夹爪602配设单独驱动其上下运动的气缸三606和驱动其抓夹十字轴零件的气缸四607。所述上料机构7的供料端702、转向机构8、磨削机构及出料机构9的卸料端901依次布置于机械臂组件6的正下方，机械臂组件6沿所述横梁13位移至供料端702、转向机构8、卸料端901及磨削机构，上料夹爪601或卸料夹爪602动作在各工位实施抓取或放置十字轴零件11。

上料夹爪601和卸料夹爪602都安装在固定板603上，固定板603再通过纵向滑台608可移动地安装在横向滑台610上。当横向电机611驱动横向滑台610沿横梁13作横向位移时，机械臂组件6跟着作横向移动；当竖向电机609驱动纵向滑台608相对横向滑台610上下移动时，上料夹爪601和卸料夹爪602同时跟着上下移动。当气缸一604动作时，上料手爪601单独作上下移动；气缸三606动作时，卸料手爪602单独作上下移动。

通过上述设置，在实际工作过程中，两个夹爪的三个工作位置(上料机构7处、转向机构8处、出料机构9处和磨削机构处四个位置中的三个)可以不在同一水平面内，每个夹爪的上下移动都是由竖向电机609和相应气缸同时动作实现的，既提高了移动速度，同时又极大地方便了夹爪上下位置的对刀操作。

所述砂轮组件3上设置砂轮修整器5，包括实现与砂轮轴线垂直方向修整的Z向修整器501及实现与砂轮轴线平行方向修整的X向修整器502，所述控制装置内设置砂轮修整程序，所述砂轮修整器5在两个方向的修整通过所述砂轮修整程序实现联动插补，可以进行直线插补、圆弧插补等，从而可以将砂轮修成设计的形状。所述砂轮组件3的转速通过所述控制装置实现无极调速，砂轮组件3在加工过程中其外周向的线速度始终保持不变；砂轮的修整通过控制装置自动运行，操作人员通过控制装置设定一个加工数量值，当磨削机构的加工量达到这一数值时，磨床暂停加工，控制装置调用砂轮修整程序使砂轮修整器5对砂轮组件进行自动修整；修整完成后，控制装置根据修整量自动计算新的砂轮直径和转速，并自动做出调整，然后继续进行磨削加工。

所述机械臂组件6的运动、砂轮组件3的启停、导轮进给滑台2的运动、砂轮组件3的调速及砂轮组件3的修整均通过控制装置实现自动控制。

所述机械臂组件6每一次位移，上料夹爪601和卸料夹爪602同时动作，实施抓取或放置十字轴零件在上料机构7、转向机构8、出料机构9及磨削机构，磨削机构实现对十字轴零件11的连续加工。磨床一个加工周期内加工两个零件，机械臂组件6抓取第一个零件到磨削机构上，加工轴一，第一个零件的轴一加工完成后，机械臂组件6将第一个零件抓取到转向机构8上进行转向(转向的目的是将处于自由状态的轴二摆正、旋转，使之轴线与砂轮轴线平行，方便机械臂组件6抓取到磨削机构上加工，转向的同时机械臂组件6将第二个零件抓取到磨削机构上加工轴一，待第二个零件的轴一加工完成时，第一个零件已经转向好，被机械臂组件6抓取在磨削机构的上方等待，此时，机械臂组件6抓取第二个零件去转向，同时将第一个零件放到磨削机构上加工轴二，第一个零件的轴二加工好之后，机械臂组件6将其抓取到出料机构9上，同时将已转向好的第二个零件抓取到磨削机构加工轴二，第二个零件的轴二加工好后，机械臂组件6将其抓取，放到出料机构9上，同时将第三个零件抓取，放到磨削机构上加工轴一，开始下一个周期动作，如此循环往复；这样，一个零件在转向的过程中，另一个零件在加工，磨削机构没有空档期，大大提高了加工效率。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种十字轴专用的无心外圆磨床，包括机身、上料机构、机械手送料机构、磨削机构、转向机构、出料机构及控制装置；

所述机械手送料机构包括横梁和机械臂组件，所述横梁横跨于所述上料机构、转向机构、出料机构与磨削机构的上方，所述机械臂组件可移动地安装于所述横梁上；所述机械臂组件传动连接横向驱动装置用于驱动其沿所述横梁位移至上料机构、转向机构、出料机构及磨削机构，实施抓取或放置十字轴零件；所述机械臂组件包括上料夹爪和卸料夹爪；

所述上料机构的一端为放料端、另一端为供料端，所述上料机构传动连接上料动力装置，所述上料动力装置每一次动作驱动所述上料机构往供料端输送一个十字轴零件；

所述磨削机构包括并排设置的砂轮组件和导轮组件，所述砂轮组件与导轮组件之间设置用于支承十字轴零件的托架及刀板；所述导轮组件通过导轮进给滑台可移动地安装于所述机身上，所述导轮进给滑台传动连接导轮驱动装置，通过所述导轮驱动装置驱动导轮组件的移动，决定对十字轴轴颈的外圆磨削尺寸；

所述转向机构用于将十字轴零件进行90°旋转，使原与横梁平行的两个颈轴变成与横梁垂直，原与横梁垂直的两个颈轴变成与横梁平行；

所述出料机构包括卸料端和出料端，所述出料机构传动连接出料动力装置用于将十字轴零件从卸料端往出料端输送；

所述机械臂组件的运动、砂轮组件的启停、导轮进给滑台的运动均通过控制装置实现自动控制；

所述机械臂组件每一次位移，上料夹爪和卸料夹爪同时动作，实施抓取或放置十字轴零件在上料机构、转向机构、出料机构及磨削机构，磨削机构实现对十字轴零件的连续加工。

2.根据权利要求1所述的一种十字轴专用的无心外圆磨床，其特征在于，所述上料机构的供料端、转向机构、出料机构的卸料端和磨削机构依次布置于所述机械臂组件的正下方，机械臂组件每一次位移，上料夹爪和卸料夹爪分别在供料端、转向机构、卸料端及磨削机构中的两个工位实施抓取或放置十字轴零件。

3.根据权力要求1所述的一种十字轴专用的无心外圆磨床，其特征在于，所述砂轮组件包括同轴设置的前砂轮和后砂轮，所述导轮组件包括同轴设置的前导轮和后导轮，所述前砂轮和前导轮并排设置构成前磨盘组、所述后砂轮和后导轮并排设置构成后磨盘组，所述前磨盘组和后磨盘组分别实现十字轴零件同一轴两个对称轴颈的加工。

4.根据权利要求1所述的一种十字轴专用的无心外圆磨床，其特征在于，所述上料机构包括上料槽板，所述上料槽板包括固定槽板和与其平行设置的活动槽板，所述固定槽板和活动槽板的两侧均设置有相对应放置十字轴零件两待磨轴颈的放置部，所述放置部由多个与十字轴轴颈相匹配的凹口排列而成，且所述固定槽板与活动槽板的顶部设有一个凹口深度以上的间隔、供料端设有一个凹口的间隔；所述活动槽板配设有向上和向下驱动至少一个凹口深度的竖驱动装置及向前和向后驱动一个凹口距离的横驱动装置，所述活动槽板向上、向前动作一次向所述供料端输送一个十字轴零件，向下、向后动作一次复位；所述上料机构靠近供料端的位置设置第一位置传感器。

5.根据权利要求4所述的一种十字轴专用的无心外圆磨床，其特征在于，靠近供料端的位置还设有推平装置，所述推平装置和所述第一位置传感器设置连锁控制，所述推平装置用于将输送至供料端的十字轴零件沿水平方向推平。

6.根据权利要求1所述的一种十字轴专用的无心外圆磨床，其特征在于，所述转向机构包括用于放置十字轴零件的十字槽板，所述十字槽板传动连接驱动其在水平方向正转90°及反转复位的旋转动力装置，所述十字槽板上设置有第二位置传感器，所述第二位置传感器与所述旋转动力装置设置连锁控制。

7.根据权利要求1所述的一种十字轴专用的无心外圆磨床，其特征在于，所述机械臂组件的移动分为横向移动和上下移动，所述机械臂组件通过横向驱动装置驱动沿所述横梁做横向移动、通过竖向驱动装置驱动作上下移动；所述竖向驱动装置包括驱动所述机械臂组件同步上下运动的第一竖向驱动装置、单独驱动上料夹爪上下运动的第二竖向驱动装置及单独驱动卸料夹爪上下运动的第三竖向驱动装置。

8.根据权利要求1所述的一种十字轴专用的无心外圆磨床，其特征在于，所述砂轮组件上设置砂轮修整器，包括实现与砂轮轴线垂直方向修整的Z向修整器及实现与砂轮轴线平行方向修整的X向修整器，所述控制装置内设置砂轮修整程序，所述砂轮修整器在两个方向的修整通过所述砂轮修整程序实现联动插补。

9.根据权利要求1所述的一种十字轴专用的无心外圆磨床，其特征在于，所述砂轮组件的转速通过所述控制装置实现无极调速，砂轮组件在加工过程中其外周向的线速度保持不变；砂轮的修整通过控制装置自动运行，操作人员通过控制装置设定一个加工数量值，当磨削机构的加工量达到这一数值时，磨床暂停加工，控制装置调用砂轮修整程序使砂轮修整器对砂轮组件进行自动修整；修整完成后，控制装置根据修整量自动计算新的砂轮直径和转速，并自动做出调整，然后继续进行磨削加工。

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