一种工件表面的加工系统及加工方法 |
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| 申请号 | CN201410283672.8 | 申请日 | 2014-06-23 | 公开(公告)号 | CN104015230B | 公开(公告)日 | 2015-12-30 |
| 申请人 | 台州联帮机器人科技有限公司; | 发明人 | 陈启岳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 工件 表面的加工系统及加工方法，属于机械技术领域。它解决了现有的工件的表面加工系统打磨时间长、打磨效率不高的问题。本工件表面的加工系统，设置于能够对工件进行机加工的加工中心侧部，该加工系统包括对称设置于上述加工中心两侧的 铣刀 雕刻机以及设置于两铣刀雕刻机之间用于放置工件的放料架，加工中心、放料架以及两铣刀雕刻机之间设有机械手一，机械手一能在加工中心、放料架以及两铣刀雕刻机之间移动工件，放料架的侧部设有一组打磨单元，打磨单元内具有能在放料架及打磨单元之间移动工件的机械手二。本工件表面的加工系统及加工方法具有打磨时间短、打磨速度快、打磨效率高、工件返工率低等优点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种工件表面的加工系统，设置于能够对工件进行机加工的加工中心(1)侧部，其特征在于，该加工系统包括对称设置于上述加工中心(1)两侧的两铣刀雕刻机(2)以及设置于两铣刀雕刻机(2)之间用于放置工件的放料架(3)，所述的加工中心(1)、放料架(3)以及两铣刀雕刻机(2)之间设有机械手一(4)，所述的机械手一(4)能在加工中心(1)、放料架(3)以及两铣刀雕刻机(2)之间移动工件，所述的放料架(3)的侧部设有一组打磨单元(A)，一组所述的打磨单元(A)内具有能在放料架(3)及打磨单元(A)之间移动工件的机械手二(6)。 |
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| 说明书全文 | 一种工件表面的加工系统及加工方法技术领域[0001] 本发明属于机械技术领域，涉及一种工件的加工系统，尤其涉及一种工件表面的加工系统及其加工方法。 背景技术[0002] 在制造业中，为了保证产品品质和美观感，工件表面的打磨和抛光是工件成型过程中的重要工序，在现有制造手段中，基本上都是采用打磨机对工件表面进行打磨了。但是，现有的工件加工方式基本上都不能形成整套完整的系统，大多都是通过工作人员先将工件毛坯放置于加工设备上进行机加工形成所需的形状，然后工作人员将工件从加工设备上取下并手动将工件装夹到打磨设备上进行打磨，虽然这样也可以完成工件的打磨，但是需要消耗工作人员较多的精力和时间，导致自动化程度不高及企业的生产效率较低，而且由于工作人员手动装夹因此更无法做到每个工件的装夹角度及位置都保持一致，这样更会导致每个工件打磨后的打磨精度不统一。 [0003] 为了解决上述问题，本申请人曾提出了一种工件的表面加工系统[申请号：201310653014.9；公告号：CN103659535A]，它包括至少一组打磨单元和至少一个将打磨完成后的工件进行抛光的抛光装置，打磨单元上具有机械手和若干打磨机，机械手能将加工中心处已机加工好的工件持续地夹持住并按照设定顺序输送至机械手所在的打磨单元所对应的打磨机处进行打磨，抛光装置位于打磨单元侧部。该工件的表面加工系统利用机械手夹持已在加工中心处机加工好的工件至该机械手所处的打磨单元处进行打磨，由于一个打磨单元内具有若干打磨精度不同的打磨机，因此在经过一个打磨单元内的所有打磨机依次打磨后，工件表面具有很高的打磨精度，而且由于各工件都是由程序控制的机械手进行夹持的，因此机械手每次夹持工件的动作都是相同的，这样又保证了每个工件的打磨精度都保持统一。另外，由于加工中心加工工件的速度要远远大于打磨单元的打磨速度，因此配备多组打磨单元则可以提高工作效率。 [0004] 虽然上述工件的表面加工系统具备诸多优点，但是其仍然存在着不足之处：工件表面在未打磨前其表面大都较为粗糙，尤其当打磨对象是金属制品时，在工件表面甚至可能会存在着锈斑，尽管工件表面经过一个打磨单元内的所有打磨机打磨后最终会具备较高的打磨精度，但是其所花费的打磨时间就会比较长，这就导致了整个加工系统的加工时间较长、效率不高。 发明内容[0005] 本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种能够缩短打磨时间、提高打磨效率的工件表面的加工系统及加工方法。 [0006] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现： [0007] 一种工件表面的加工系统，设置于能够对工件进行机加工的加工中心侧部，其特征在于，该加工系统包括对称设置于上述加工中心两侧的铣刀雕刻机以及设置于两铣刀雕刻机之间用于放置工件的放料架，所述的加工中心、放料架以及两铣刀雕刻机之间设有机械手一，所述的机械手一能在加工中心、放料架以及两铣刀雕刻机之间移动工件，所述的放料架的侧部设有一组打磨单元，所述的打磨单元内具有能在放料架及打磨单元之间移动工件的机械手二。 [0008] 在进行表面加工前，工件毛坯在加工中心内进行机加工中，机加工结束后，机械手一将机加工后的工件夹持并将工件移动至铣刀雕刻机上进行表面剥皮，工件表面经过铣刀雕刻机剥皮后，机械手一将剥皮后的工件夹持并将工件移动至放料架处进行摆放，然后位于打磨单元内的机械手二将放料架上的工件夹持并将工件移动至打磨单元内进行表面打磨。 [0009] 由于工件在机加工后先在铣刀雕刻机内进行表面剥皮，剥皮后的工件表面在打磨单元内能够更顺畅地被打磨，而且可以大大缩短打磨时间和打磨效率。另外，由于加工中心对工件机加工的速度要大于铣刀雕刻机的剥皮速度，因此设置两台铣刀雕刻机来提高加工效率，保证机加工好的工件能够及时进行剥皮。而由于机械手一和机械手二的动作都是由程序进行控制的，因此将两台铣刀雕刻机对称设置可以简化程序的设置，保证机械手一在两台铣刀雕刻机之间的动作都相同，这也同样大大提高了工作效率。 [0010] 在上述的工件表面的加工系统中，所述的两铣刀雕刻机之间还设有一密封检测装置且两铣刀雕刻机对称设置于密封检测装置的两侧，所述密封检测装置位于机械手一与放料架之间，所述机械手一能够夹持工件在密封检测装置上进行密封性检测。 [0011] 利用压力你测试台可以堆工件进行密封性检测，加工中心将工件机加工后，机械手一夹持已机加工后的工件至密封检测装置上进行密封性检测，通过密封性检测可以在对工件表面加工前筛选出不合格的工件。 [0012] 在上述的工件表面的加工系统中，两台所述的铣刀雕刻机对称设置于机械手一的左右两侧。 [0013] 两台铣刀雕刻机对称设置于机械手一的左右两侧，即机械手一至两台铣刀雕刻机之间的距离相等，保证机械手一在放料架与两个铣刀雕刻机之间移动工件的距离均相等，因此机械手一在放料架与两台铣刀雕刻机之间的动作均相同。 [0014] 在上述的工件表面的加工系统中，两台所述的铣刀雕刻机之间还设有用于放置工件毛坯的毛坯架，所述的毛坯架与放料架并排设置，所述的机械手一能够在毛坯架与加工中心之间移动工件毛坯。 [0015] 机加工前，机械手一先在毛坯架处夹持工件毛坯，然后将工件毛坯移动至加工中心处进行机加工。通过机械手一来对加工中心实现自动上料，使得工件的机加工与工件的表面加工一起形成自动化控制，可以进一步提升工件的加工效率。 [0016] 在上述的工件表面的加工系统中，所述的毛坯架及放料架的表面分别均匀排列有若干用于定位工件的定位销。工件毛坯通过定位销固定在毛坯架上，当机械手一夹持剥皮后的工件移动至放料架处进行摆放时，放料架上的定位销与工件内孔相配合，从而使得工件也能够准确、牢固地定位在放料架上。 [0017] 在上述的工件表面的加工系统中，每个工件对应的上述定位销的数量为1～3根。当本工件表面的加工系统所加工的工件为水龙头时，1～3根定位销刚好可以与水龙头内阀芯上的两个进水孔及一个出水孔相对应。 [0019] 利用机械手一夹持工件时，向机械手一上的三爪气动卡盘供气，使三爪气动卡盘上的三个卡头同时向内收缩，固连在三个卡头上的三个卡爪一同向内收缩并压紧在工件的外表面，从而将工件牢固地夹持。 [0020] 在上述的工件表面的加工系统中，所述的连轴呈T形，所述的连接座内设有电机，所述电机的输出轴与连轴相连且在电机输出轴的转动下连轴能够相对于连接座转动，所述的连轴的左右两端分别连接有上述三爪气动卡盘，位于连轴左端的所述三爪气动卡盘的三个卡头上分别通过紧固件固定有上述卡爪，位于连轴右端的所述三爪气动卡盘的三个卡头上分别通过紧固件固定有定位柱。 [0021] 当工件为水龙头时，机械手一通过位于连轴左端的三爪气动卡盘上的卡爪将工件毛坯夹持并移动至加工中心处，然后机械手一通过位于连轴右端的三爪气动卡盘上的三根定位柱插入到加工中心上已机加工好的水龙头内的阀芯上的两个进水孔及一个出水孔上，从而将已机加工好的水龙头夹持，然后位于连接座内的电机转动，使连轴转过180度，机械手一将位于连轴左端的三爪气动卡盘上的工件毛坯装入到加工中心内进行机加工。两个三爪气动卡盘的设置方式，不仅可以提高机械手一的工作效率，同时也可以减少机械手一在放料架与加工中心之间的移动次数，缩短了工件的输送时间。 [0022] 一种工件表面的加工方法，该方法包括以下步骤： [0023] A、抓取工件：通过机械手一将位于加工中心处且已被机加工过的工件夹持，工件被夹持后通过机械手一输送至铣刀雕刻机处进行装夹； [0024] B、表面剥皮：铣刀雕刻机上具有若干工位，机械手一将与铣刀雕刻机上的工位数量相同的工件依次夹持并输送至铣刀雕刻机处装夹后，铣刀雕刻机上与各工位对应的铣刀同时对装夹于铣刀雕刻机内的工件表面进行剥皮； [0025] C、打磨：通过机械手一将铣刀雕刻机上剥皮后的工件依次夹持并输送至放料架处进行摆放，并通过处于一打磨单元内的机械手二将放料架上已剥皮后的工件夹持并输送至该打磨单元处进行打磨。 [0026] 在对工件表面进行加工前，工件毛坯在加工中心处进行机加工。工件被机加工后，机械手一夹持已机加工后的工件，并将其移动至铣刀雕刻机处进行装夹，铣刀雕刻机上具有若干工位，为了使铣刀雕刻机的利用最大化，等铣刀雕刻机上的所有工位均装夹上已机加工过的工件后，控制铣刀雕刻机工作，铣刀雕刻机上与夹头相对应的铣刀对已机加工过的工件表面进行剥皮，工件表面被剥皮后，机械手一再依次夹持铣刀雕刻机上剥皮后的工件并有序地将各剥皮后的工件移动至放料架处进行摆放，位于打磨单元内的机械手二会夹持放料架内已被剥皮后的工件并将其输送至打磨单元内进行表面打磨。 [0027] 在上述的工件表面的加工方法中，所述的步骤A中机械手一先从毛坯架处夹持工件毛坯并输送至加工中心处进行机加工。 [0028] 在上述的工件表面的加工方法中，所述的步骤A中机械手一将位于加工中心处已机加工过的工件夹持后先将工件输送至密封检测装置上进行密封检测，检测结束后机械手一将检测合格的工件夹持并输送至铣刀雕刻机处。 [0029] 在上述的工件表面的加工方法中，所述的步骤B中铣刀雕刻机的数量为两台，其中一台所述的铣刀雕刻机上的铣刀对工件表面进行剥皮时机械手一夹持加工中心处已机加工过的工件输送至另一台所述的铣刀雕刻机处进行装夹。 [0030] 为了保证机械手一的有序动作以及在加工中心中已加工过的工件可以及时进行表面剥皮，在其中一台铣刀雕刻机处于对工件进行剥皮时，机械手一夹持已机加工过的工件在另一台铣刀雕刻机上进行装夹。而当前一台铣刀雕刻机完成工件表面的剥皮工作需要机械手一将工件输送至放料架处进行摆放时，另一台铣刀雕刻机正处于工作状态。 [0031] 在上述的工件表面的加工方法中，所述的步骤B中的铣刀雕刻机上的夹头数量为8个，所述的各铣刀雕刻机的剥皮时间均为30分钟，所述的步骤C中的打磨单元的打磨时间为2分钟。 [0032] 铣刀雕刻机的数量为两台，每台铣刀雕刻机上的夹头为8个，每台铣刀雕刻机的剥皮时间为30分钟，因此每个工件在铣刀雕刻机上的剥皮时间约为2分钟，而打磨单元的打磨时间为2分钟，因此当机械手二夹持一个剥皮后的工件完成打磨后，可以马上在放料架上夹持另一个剥皮后的工件至打磨单元处进行打磨，这样保证了工作的连续性。 [0033] 与现有技术相比，本工件表面的加工系统及其加工方法具有以下优点： [0034] 1、本工件表面的加工系统及其加工方法在工件机加工后利用机械手一将工件输送至铣刀雕刻机处进行表面剥皮，通过表面剥皮来提高打磨单元的打磨效率，且大大缩短了打磨时间； [0035] 2、本工件表面的加工系统及其加工方法通过设置密封检测装置，在工件机加工后进行密封检测，可以及时发现不合格的工件，节省了工件表面加工完成后再进行检测所需的时间； [0036] 3、本工件表面的加工系统及其加工方法在机械手一上设置两个夹持工件用的三爪气动卡盘，在一个三爪气动卡盘夹持机加工好的工件后利用另一个三爪气动卡盘向加工中心处输送工件毛坯，这样可以大大节省机械手一来回移动的操作时间，同时也更加节省了整个加工系统的工作时间； [0038] 图1是本工件表面的加工系统的结构示意图。 [0039] 图2是本工件表面的加工系统中毛坯架及放料架处放置有工件时的结构示意图。 [0040] 图3是本工件表面的加工系统中机械手一上的气动卡盘的结构示意图。 [0041] 图4是图2中的局部放大图。 [0042] 图中，1、加工中心；2、铣刀雕刻机；3、放料架；4、机械手一；A、打磨单元；5、密封检测装置；6、机械手二；7、毛坯架；8、定位销；9、连接座；10、连轴；11、三爪气动卡盘；12、卡爪；13、定位柱；14、打磨机。 具体实施方式[0043] 以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。 [0044] 实施例一 [0045] 如图1所示，一种工件表面的加工系统，设置于能够对工件进行机加工的加工中心1侧部，该加工系统包括对称设置于加工中心1左右两侧的铣刀雕刻机2以及设置于两铣刀雕刻机2之间用于放置工件的放料架3，加工中心1、放料架3以及两铣刀雕刻机2之间设有机械手一4，两台铣刀雕刻机2对称设置于机械手一4的左右两侧。机械手一4与放料架3之间设有密封检测装置5，且密封检测装置5位于两铣刀雕刻机2之间且两铣刀雕刻机2对称设置于密封检测装置5的两侧。 [0046] 如图3所示，机械手一4上固定有连接座9，连接座9内设有电机，连接座9的前端设有连轴10，电机的输出轴与连轴10相连，在电机的输出轴的带动下连轴10能够相对于连接座9转动。连轴10呈T形，连轴10的左右两端分别连接有三爪气动卡盘11，位于连轴10左端的三爪气动卡盘11的三个卡头上通过紧固件分别固定有卡爪12，位于连轴10右端的三爪气动卡盘11的三个卡头上通过紧固件分别固定有定位柱13。 [0047] 放料架3的侧部设有一组打磨单元A，打磨单元A包括机械手二6以及若干具有不同打磨精度的打磨机14。打磨机14为砂带打磨机，打磨机14的具体结构与背景技术中本申请人所提出的一种工件的表面加工系统(申请号：201310653014.9)中所使用的打磨机的结构相同，且机械手二6的结构也与该工件的表面加工系统中所使用的机械手的结构相同，机械手二6上还设有能够对工件进行夹持的夹头，夹头的具体结构与本申请人曾提出的名称为一种机械手的工件夹头(专利号为201320401894.6)的结构相同。 [0048] 如图1、图2和图4所示，利用本工件表面的加工系统进行表面加工前，先需要利用加工中心1对工件表面进行机加工。两台铣刀雕刻机2之间设有毛坯架7，毛坯架7与放料架3并排设置，毛坯架7上具有定位销8，每个工件毛坯对应的定位销8的数量为两根(当加工的对象为水龙头时，两根定位销8刚好可以对应水龙头阀芯上的两个进水孔)，各工件毛坯通过定位销8均匀地排列在毛坯架7上。工件毛坯通过其内孔与定位销8相配合而定位在毛坯架7上，机械手一4通过位于其上连轴10左端的卡爪12压紧在工件毛坯的侧部，机械手一4将工件毛坯夹持然后将工件毛坯从毛坯架7上移动至加工中心1处进行机加工，每个工件毛坯在加工中心1处的加工时间约为2分钟。 [0049] 工件毛坯在加工中心1内进行机加工时，机械手一4重新移动至毛坯架7处，并再次通过连轴10左端的卡爪12将工件毛坯夹持并移动至加工中心1处。当前一个工件毛坯在加工中心1内完成机加工后，机械手一4先通过位于连轴10右端的气动三爪卡盘11上的三根定位柱13插入到已机加工过的工件的内孔中(当工件为水龙头时，三根定位柱13则是插入到水龙头阀芯上的两个进水孔及一个出水孔上)，这样机械手一4就通过位于连轴10右侧的三爪气动卡盘11将已机加工过的工件夹持，然后定位座9内的电机启动，电机输出轴带动连轴10相对于定位座9转过180度，然后机械手一4将通过连轴10左端的卡爪12夹持的工件毛坯放置于加工中心1内进行机加工。 [0050] 然后，机械手一4将通过其上连轴10右端的三根定位柱13夹持的已机加工过的工件移动至密封检测装置5上进行密封性检测。密封检测装置5包括工作台、设于工作台上的若干检测装置，检测装置包括位于工作台一侧的夹具、与夹具对应设置的密封筒、与密封筒对应设置的气缸以及工作台对应夹具另一侧设置的底座，夹具对应密封筒的一端设有可与密封筒贴合的密封端面，密封端面上设有第一沟槽，第一沟槽内设有第一密封圈，夹具底部设有通孔，底座上设有与通孔相匹配的检测孔，底座对应检测孔处设有第二密封圈。在检测时，将工件放置于夹具内，密封筒带动气缸一同向下移动，密封筒将工件密封于夹具内，然后通过气缸向工件内部通气，然后只需观察与检测孔相连的水中是否有水泡即可判断密封性是否合格。而且当检测的工件是水龙头时，夹具底部的通孔数量设置为3个，分别与水龙头内部的两个进水口以及一个出水口相对应。 [0051] 每台铣刀雕刻机2上具有8个工位，机加工过的工件被机械手一4移动至密封检测装置5上检测，密封性检测不合格的工件被机械手一4移动至回收废品用的料斗中，检测合格的工件则留在密封检测装置上5。在已机加工过的工件在密封检测过程中，机械手一4仍然重复上述动作，持续不断地从毛坯架7上夹持工件毛坯至加工中心1处，在将加工中心1内已机加工过的工件夹持后再将事先夹持好的工件毛坯放置于加工中心1内进行机加工，已机加工过的工件又经机械手一4输送至密封检测装置5处进行密封检测，直至密封检测装置5上密封检测合格的工件数量与铣刀雕刻机2上的工位数量相同，机械手一4便将密封检测装置5上检测合格的工件依次夹持并输送至一台铣刀雕刻机2上进行装夹，该铣刀雕刻机2上与其工位相对应的铣刀对工件的表面进行剥皮，每台铣刀雕刻机2的工作时间为30分钟。 [0052] 在该铣刀雕刻机2对工件表面进行剥皮的同时，机械手一4仍然重复上述动作，直至密封检测装置5上检测合格的工件数量又与铣刀雕刻机2上的工位数量相同时，机械手一4将这些工件依次夹持并输送至另一台铣刀雕刻机2上进行装夹。当这台铣刀雕刻机2上装夹完毕并对其上的工件表面进行剥皮时，上一台铣刀雕刻机2完成剥皮工作，机械手一4将表面后的工件依次夹持并移动至放料架3处有序地进行摆放，放料架3上也同样设有与毛坯架7上相同的定位销8，机械手一4夹持剥皮后的工件并使工件内孔与定位销8相对应，从而使得剥皮后的工件被定位在放料架7上。 [0053] 剥皮后的工件被有序地摆放在放料架7上后，位于打磨单元A内的机械手二6将放料架7上经剥皮后的工件夹持并将其移动至打磨单元A内进行打磨，每个工件在打磨单元A中的打磨时间为2分钟。剥皮后的工件经打磨单元A内所有的打磨机11打磨后，机械手二6将其从打磨单元A内下料，然后机械手二6再重新从放料架7上夹持剥皮后的工件至打磨单元A内进行打磨。为保证整套系统的有序工作，机械手二6也是按顺序地从放料架7上夹持剥皮后的工件的。 [0054] 本工件表面的加工系统在工件经加工中心1机加工后利用密封检测装置5对机加工过的工件进行密封性检测，从而可以保证工件的合格率，同时也保证能够及时去除不合格的工件，避免了对不合格的工件进行表面加工，减少了资源的浪费，同时也降低了工件的返工率。此外，在对工件表面进行打磨前，先利用铣刀雕刻机2对机加工过的工件表面进行剥皮，这样很好地方便了打磨单元A对工件表面进行打磨，而且可以大大缩短工件表面的打磨时间，提高了打磨效率。 [0055] 一种工件表面的加工方法，该方法包括以下步骤： [0056] A、抓取工件：通过机械手一4将位于毛坯架7上的工件毛坯夹持并将工件毛坯输送至加工中心1处进行机加工，工件毛坯经机加工后，通过机械手一4将位于加工中心1处且已被机加工过的工件夹持，并将已机加工过的工件输送至侧漏台5上进行密封检测，检测结束后机械手一4再将检测合格的工件夹持并输送至铣刀雕刻机2处进行装夹； [0057] B、表面剥皮：铣刀雕刻机2上具有8个工位，机械手一4将与铣刀雕刻机2上的工位数量相同的工件依次夹持并输送至铣刀雕刻机2处进行装夹后，铣刀雕刻机2上与各工位对应的铣刀同时对装夹于铣刀雕刻机2内的工件表面进行剥皮，铣刀雕刻机2的剥皮时间为3分钟，铣刀雕刻机2的数量为两台，其中一台铣刀雕刻机2上的铣刀对工件表面进行剥皮时，机械手一4会夹持加工中心1处已机加工过的工件并输送到另一台铣刀雕刻机2上进行装夹； [0058] C、打磨：通过机械手一4将铣刀雕刻机2上剥皮后的工件依次夹持并输送至放料架3处进行摆放，并通过处于打磨单元A内的机械手二6将放料架3上已剥皮后的工件夹持并输送至该打磨单元A处进行打磨，打磨单元A的打磨时间为2分钟。 |
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