技术领域
[0001] 本
发明涉及
机械加工设备技术领域，尤其涉及一种适用于各类
工件的内圆倒角的全自动内圆倒角装置。
背景技术
[0002] 通常，为了减少应
力、美观或装配要求等，多类具有固定形状的部件均具有倒角。例如，在钕
铁硼产品电
镀之前，需要进行不同程度的倒角。目前，带内圆的钕铁硼产品倒角过程主要依靠振动倒角机：将磨石与产品混合在一起，振动使其运动，通过控制磨石与产品进行摩擦，从而使棱角圆滑。这种倒角方式使内孔倒角小而外棱倒角大，并且控制较为模糊，其倒角效果是统计学上的一致，实际上往往会出现倒角尺寸分布不集中、个体差异大的现象，对内圆的倒角效果很差，只适用于对倒角要求不高的场合。
[0003] 随着稀土价格的上涨和钕铁硼行业的发展，对产品加工
质量的要求越来越高，为了配合产品的形位要求或达到最佳的
电镀效果，对倒角的大小、角度、弧度、一致性都提出了更精细的要求。因而，对单个产品进行倒角加工成为必然。目前，对内圆进行倒角主要依靠手工完成：取料、
定位、固定产品，控制磨头或刀具的进刀、磨削、退刀，翻面再加工。该倒角方式效果较好，但是效率低下，人工成本高。
[0004] 针对手工内孔倒角效率低的现状，目前已有相关的自动化设备和新设计，例如，
专利申请号为201020558303.2的自动内孔倒角机能够全自动完成
电子元件的内外
套管件及插孔件的上下料、步进走料、装夹、定位倒角机双侧同时倒角工序作业。适用于倒角要求低、材料较软的场合；而对于通用材料尤其是钕铁硼材料，尚不具备实用条件。
[0005] 综上所述，首先，现有手工倒角方式具有以下
缺陷：
[0006] 1、工作效率低，人员和管理成本高。
[0007] 2、手工操作难以控制个体差异，因为操作手法、力度、时间等把握程度不一致，导致倒角尺寸不一，一致性较差，合格率偏低。
[0008] 3、手工操作时徒手在刀具周围作业，存在安全隐患。
[0009] 4、倒角粉尘对作业人员构成职业健康威胁。
[0010] 其次，上述的自动内孔倒角机具有以下不足：
[0011] 1、对于脆硬的材料(比如钕铁硼材料)，振动上料方式容易引发大量外圆磕边。
[0012] 2、其夹料机构固定工件后
钻头推进，两者
位置都是固定的，要求位置上高度重合。实际上夹料机构动作的误差、钻头高速转动的偏移以及倒角过程中的振动，使得定位
精度无法满足重合要求，因此倒角不均匀，多偏心。
[0013] 3、倒角进刀方式不够柔和，对于脆硬的材料，易引起内圆磕边。
[0014] 4、双磨头对向倒角的方式，在磨削时有正反向力同时作用在工件上，工件振动大，容易产生磕碰伤和倒角不规则。
发明内容
[0015] 针对上述不足，本发明提供一种全自动内圆倒角装置，至少解决内圆倒角加工过程中有正反向力同时作用在工件上导致工件振动大等问题。
[0016] 为了解决上述问题，本发明提供一种全自动内圆倒角装置，其包括：底座；工件定位机构，位于所述底座上，用于定位工件以进行磨削加工；第一磨头机构、第二磨头机构，设于所述底座上，并分别位于所述工件定位机构的两侧，用于分别磨削工件内圆以形成内圆倒角；其特征在于，所述第一磨头机构和所述第二磨头机构相对所述工件定位机构为横向对称以及纵向错开设置，以在磨削工件过程中的不同时刻对准工件内圆进行磨削。
[0017] 优选地，还包括：加料机构，设于所述底座上，且所述加料机构的出料口和所述工件定位机构的进料口对应，用于向所述工件定位机构提供工件。
[0018] 优选地，所述工件定位机构包括：
支架，设于所述底座上；取料机械手，可移动地设于所述支架上，用于获取工件；磨削
导轨，固定于所述底座上，并位于所述取料机械手下方；所述磨削导轨上沿长度方向设有用于容纳工件并且截面呈矩形的凹槽，所述凹槽的两
侧壁分别设有一倒角孔，所述倒角孔大于所述工件的内圆；所述第一磨头机构、第二磨头机构位于所述导轨的两侧，并且所述第一磨头机构、第二磨头机构的磨头分别对应所述凹槽两侧壁的所述倒角孔，以伸入所述倒角孔中磨削所述工件的内圆。
[0019] 优选地，所述第一磨头机构、第二磨头机构结构相同，分别包括：磨头，呈锥形，用于磨削工件内圆；磨头杆，前端连接于所述磨头的后端面；
直线导轨，固定于所述底座上；
电机，固定于所述直线导轨的滑台上；
轴承，固定于所述直线导轨的滑台上；磨头套筒，固定于所述
轴承内圈，后端通过一弹性
联轴器与所述电机的
输出轴连接；所述磨头套筒的中部设有磨头固定孔，所述磨头杆上设有沿长度方向延伸的定位槽；预紧力供给部件，位于所述磨头套筒中，所述磨头杆的后端插入所述磨头套筒及所述预紧力供给部件中，一螺丝穿过所述磨头固定孔并插入所述定位槽中，使得所述预紧力供给部件向所述磨头杆提供预紧力；磨头驱动
气缸，固定于所述底座上，所述磨头驱动气缸的
活塞杆连接于所述直线导轨的滑台。优选预紧力供给部件为
弹簧。
[0020] 优选地，所述第一磨头机构或所述第二磨头机构还包括：压紧环支座，位于所述轴承的前侧面；压紧环内圈，呈筒状，后端连接于所述压紧环支座，并且后端外壁设有
螺纹；调节环，
螺纹连接于所述压紧环内圈的后端的螺纹上；压紧环
外圈，呈筒状，前端端面用于压紧在工件内圆的周围，后端端面抵顶在所述调节环的前端端面；所述压紧环外圈可调节地套设于所述压紧环内圈上，所述磨头杆穿过所述压紧环内圈。
[0021] 优选地，所述加料机构包括：码料盘，固定于所述底座上，倾斜设置，用于码放工件；翻料盘，呈上表面倾斜的长板状，和所述码料盘的最低边缘靠近，用于承接所述码料盘上的工件；送料轨道，位于翻料盘的一边缘，用于承接所述翻料盘输送的工件；送料器，设于所述送料轨道，用于将所述送料轨道上的工件输送至所述工件定位机构；翻料气缸，位于所述翻料盘下方，用于驱动所述翻料盘上升，以使所述翻料盘中的工件落入所述送料轨道中。
[0022] 优选地，所述加料机构还包括：送料气缸，位于所述送料轨道下方；所述送料轨道上表面设有沿长度方向延伸的V形槽结构，所述送料轨道的槽结构底部设有缝隙，所述送料器通过所述缝隙与所述送料气缸连接，在所述送料气缸驱动下沿着所述缝隙推动工件向所述工件定位机构移动。
[0023] 优选地，所述取料机械手包括：
水平运动气缸，设于所述支架上；垂直运动气缸，设于所述水平运动气缸上，以进行水平移动；分切
块，上部设于所述垂直运动气缸上以进行垂直移动，用于从所述加料机构获取工件并定位至所述磨削导轨中。
[0024] 优选地，所述分切块呈板状，且所述分切块的上部比下部厚，所述分切块的下部设有用于容纳工件的类半圆开口，所述类半圆开口的直径、深度较工件直径大。
[0025] 优选地，所述类半圆开口为两个，两个所述类半圆开口中心之间的距离等于两个所述倒角孔中心的之间距离、所述工件定位机构的进料口中心与相邻的所述倒角孔之间的距离。
[0026] 本发明将两个磨头机构错开，而非同时磨削工件，可以减少振动，不但可以将内圆倒角自动
化成功应用于钕铁硼加工，而且可以应用于其他行业的相近场合，实现工件内圆的自动化和大批量倒角加工。实现内圆倒角的自动化、批量化，提高工作效率、解放人力、降低加工成本。优选地，本发明还具有以下优点：减少工件之间的摩擦和碰撞，杜绝磕边；使倒角过程轻柔，实现磨削由松到紧平滑过渡，减少崩边现象，保证倒角大小一致；消除倒角偏心的现象；对磨削位置进行物理保护、抑制磨削过程中的粉尘等。
附图说明
[0028] 图2为本发明实施例的右视示意图；
[0029] 图3为本发明实施例的主视示意图；
[0030] 图4为本发明实施例的磨头机构的结构示意图。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
[0032] 如图1-图3所示，本发明实施例包括底座1、工件定位机构、第一磨头机构9、第二磨头机构10。其中，底座1呈板状，优选地，采用约10mm厚不锈
钢材质，其上各部件的安装定位孔均为螺纹
盲孔，保证底座1上的水不会通过定位孔渗到底下，影响底座1下方的器件，例如可能设于底座1下方的机箱内的电气控制系统。
[0033] 工件定位机构位于底座1上，用于定位工件12以进行磨削加工。其具有抓取和固定工件12的功能。
[0034] 第一磨头机构9、第二磨头机构10具有相同的结构，分别设于工件定位机构的磨削导轨4的两侧，并固定在底座1上，第一磨头机构9、第二磨头机构10采用非同轴对称的设计，第一磨头机构9、第二磨头机构10相对磨削导轨4的横向是对称设置，纵向则错开一定距离，分别对准磨削导轨4上的两个倒角孔14的中心，以使薄片工件12在倒角时，不会出现第一磨头机构9、第二磨头机构10的两磨头同时伸入工件12的内圆中相互
接触；同时，还可以避免两磨头无法完全同心产生倒角偏心的问题，以及减少两磨头同时磨削同一工件12产生剧烈磕碰的现象。
[0035] 为了提高自动化水平，本发明实施例还包括加料机构，加料机构设于底座1上，出料口和工件定位机构的进料口41对应，用于向工件定位机构提供工件。如图1和图2所示，加料机构包括码料盘5、翻料盘6、送料轨道7、送料器8、翻料气缸13、送料气缸16。
[0036] 码料盘5固定于底座1上，倾斜设置，用于码放工件12。翻料盘6为上表面倾斜的长板状或者为倾斜防止的矩形板，其一长边和码料盘5的最低边缘靠近，用于承接码料盘5上的工件12。送料轨道7沿长度方向和翻料盘6的另一长边靠近，用于承接翻料盘6输送的工件12。送料器8设于送料轨道7上，如图2，送料器基本呈球拍形状，较大的一端用于将送料轨道7上的工件12推送至工件定位机构的磨削导轨4上的一进料口41。翻料气缸13位于翻料盘6下方，用于驱动翻料盘6上升，以使翻料盘6中的工件12落入送料轨道7中。
[0037] 由图2可知，码料盘5的上表面向送料轨道7倾斜。翻料盘6在码料盘5最低处，类似于一个单独分离出来的活动板，其顶面与码料盘5的底面平齐，底部与翻料气缸13连接。动作时，翻料气缸13顶起翻料盘6，由于翻料盘6顶面有一定坡度，其上面的工件12顺势滚动或滑入送料轨道7内。然后翻料气缸13带动翻料盘6落下，码料盘5内的码放好的工件12在重力作用下，整体向低处移动，最下一排的工件12正好落入翻料盘6内，如此反复。
[0038] 为了驱动送料器8，加料机构还包括送料气缸16。如图2，送料气缸16位于送料轨道7下方。如图1，送料轨道7上表面设有沿长度方向延伸的V形槽结构71，槽结构71的末端即为加料机构的出料口。送料轨道7的槽结构71底部设有缝隙，送料器8的下端细小部通过缝隙与送料气缸16连接，在送料气缸16驱动下沿着缝隙推动工件12沿着槽结构71向工件定位机构的磨削导轨4移动。
[0039] 在本实施例中，送料轨道7采用V形槽结构71可以减小送料过程中的
摩擦力。优选地，送料气缸16采用带导轨并具有内部缓冲功能的无杆气缸。在该送料气缸16的两端，安装有
磁性开关、气体
缓冲器和位置调整
螺栓，使其滑台能准确、柔和的停靠到位，保证送料气缸16运动的重复性和使用寿命。
[0040] 如图1、图2和图3，本实施例的工件定位机构包括支架2、取料机械手、磨削导轨4。
[0041] 支架2采用
门式结构，通过螺栓固定在底座1上，作为取料机械手的
支撑。取料机械手，可移动地设于支架2上，用于获取、定位工件12。磨削导轨4固定于底座1上，并位于取料机械手下方。如图3所示，磨削导轨4上沿长度方向设有用于容纳工件12并且截面呈矩形的凹槽42，如图2，凹槽42的两侧壁分别设有一倒角孔14，倒角孔14大于工件12的内圆。第一磨头机构9、第二磨头机构10的磨头17分别对应凹槽42两侧壁的倒角孔14，以伸入倒角孔14中磨削工件12的内圆。
[0042] 如图1、图2和图3，取料机械手包括水平运动气缸3、垂直运动气缸15、分切块11。水平运动气缸3通过螺栓固定在支架2上，优选地，水平运动气缸3采用带导轨的无杆气缸，垂直运动气缸15采用带轴导杆的气缸(带磁环)，固定在水平运动气缸3的滑台上。分切块11固定在垂直运动气缸15的滑台上以进行垂直移动，用于从加料机构获取工件并定位至磨削导轨4的凹槽42的倒角孔14处。更优选地，水平运动气缸3、垂直运动气缸15均选用具有内部缓冲功能的气缸，并在气缸的两端安装磁性开关、气体缓冲器和位置调整螺栓，使其滑台能准确、柔和的停靠到位，保证运动的重复性和使用寿命。
[0043] 如分切块11呈板状，且其上部比下部厚，下部设有用于容纳工件的类半圆开口111，类半圆开口111的直径、深度较工件12直径大。为了提高效率，下部具有两个类半圆开口111。两个类半圆开口111中心之间的距离等于两个倒角孔14中心的之间距离、工件定位机构的进料口41中心与相邻的倒角孔14(第一磨头机构9对应的倒角孔)之间的距离。
[0044] 优选地，分切块11顶部带有螺孔，配合垂直运动气缸15的滑台的安装尺寸。两个类半圆开口111的直径较待倒角工件稍大、深度较工件12直径稍大，方便工件12的切入，保证工件12切入类半圆开口111后，可以有一定的活动空间，配合后述的磨头机构中的自动调整部件找中的动作。更优选地，类半圆开口111的开口处较上部直径大1/4左右，并平滑倒角，在切入工件12时，即使工件12位置有点偏差，也能很容易的导入类半圆开口111内，避免尖角对工件12磕碰产生损伤。分切块11的立面，设计有一定的斜度，也即下部薄而上部厚，优选地，底部的厚度以工件12厚度的1/2为宜，在切入工件12时，不会同时带走多件工件12，并且不易与磨削导轨4碰撞。
[0045] 优选地，如图3，磨削导轨4包括未标记的T形磨削台、两件背对的长条L形靠板。T形磨削台的上沿与送料轨道7中待倒角工件12的下沿平齐，通过螺栓固定在底座1上，其两翼对称分布有4个长孔。两件L形靠板的底面上，分别对应T形磨削台的长孔分布两个螺孔，通过螺栓安装在T形磨削台上，二者之间形成凹槽42。根据工件12的厚度，利用磨削台的长孔，对称的调整两件L形靠板的间距，可以适应不同的工件。
[0046] 优选地，如图2所示，两个倒角孔14分别位于两个L形靠板的立面上，倒角孔14间距与分切块11的类半圆开口111的中心距相等，直径在倒角工件12的内、外圆直径之间。在临近送料轨道7的靠板的末端设置的进料口41较工件12大，使送料轨道7内的待倒角工件12能顺利进入磨削导轨4内。
[0047] 如图4所示，结构相同的第一磨头机构、第二磨头机构分别包括：磨头17、磨头杆18、定位槽19、压紧环外圈20、进水U型槽21、压紧环固定孔22、压紧环内圈23、调节环24、内圈调整螺纹25、磨头套筒26、磨头固定孔27、预紧弹簧28、压紧环支座29、轴承30、滚动直线导轨31、弹性联轴器32、磨削电机33、磨头推进气缸34。
[0048] 滚动直线导轨31与磨头推进气缸34固定在底座1上；磨削电机33与轴承30安装在滚动直线导轨31的滑台上；磨头推进气缸34的
活塞杆与滚动直线导轨31的滑台连接，驱动磨头17的进给和退后。
[0049] 在连接磨头17的磨头杆18上，开长孔形定位槽19；安装时，先将预紧弹簧28装入磨头套筒26，然后将磨头杆18装入，并对准定位槽19和磨头固定孔27，用螺丝穿过后拧紧；磨头套筒26固定在轴承30内圈，并通过弹性联轴器32与磨削电机33轴连接。
[0050] 压紧环具有内外两圈：压紧环外圈20、压紧环内圈23。内外圈之间有细微间隙可紧密配合。压紧环支座29位于轴承30的前侧面；压紧环内圈23呈筒状，后端连接于压紧环支座29，并且后端外壁设有内圈调整螺纹25；调节环24螺纹连接于压紧环内圈23的后端的内圈调整螺纹25上；压紧环外圈20呈筒状，前端端面用于压紧在工件内圆的周围，后端端面抵顶在调节环24的前端端面；压紧环外圈20可调节地套设于压紧环内圈23上，磨头杆18穿过压紧环内圈23。
[0051] 压紧环内圈23中段设置调节环24，尾部有内圈调整螺纹25，可配合固定在轴承30座上的压紧环支座29，通过旋转调节环24带动螺纹来调整压紧环内圈23的位置。压紧环外圈20的固定孔22套丝，螺丝拧入顶死内圈，固定外圈位置。
[0052] 优选地，在压紧环外圈20顶端设计进水U型槽21及固定孔22，底部开长口有利于水流出。
[0053] 本实施例应用时，将所加工的工件12码放在码料盘5，通过翻料盘6将工件12分批送入送料轨道7内，送料器8将工件12推到磨削导轨4，分切块11落下，将工件12卡入图2中的右侧的类半圆开口111中，带动工件12沿磨削导轨4中的凹槽42运动，至左侧的类半圆开口111对齐倒角孔14；第一磨头机构9、第二磨头机构10动作，推动磨头17往工件12内圆顶，工件12在推进力之下自动调整位置以适应磨头17，之后压紧环外圈20顶上，将工件12固定在磨削导轨4的靠板上。完成固定后，磨削电机33旋转，开始磨削工件12，通过控制磨削时间来控制倒角的大小。磨削时间满，分切块11返回，右侧的类半圆开口111卡入新的工件，左侧的类半圆开口111则卡入右侧的第一磨头机构9的磨头17刚倒角完右面的工件1，分切块11运动至左侧的类半圆开口111对齐的倒角孔14并进行磨削，循环动作实现工件12内圆双面倒角。
[0054] 当送料轨道7内有料时，送料器8将工件12推向磨削导轨4末端的进料口41，分切块11到达取料位置后，送料器8松开，分切块11切入并带走第一件工件12后，送料器8再次推动工件12，使下一工件12进入磨削导轨4的末端进料口41；当送料器8到达送料轨道7的末端位置时，即认为送料导轨4内缺料，需从码料盘5往送料轨道7中加料。此时翻料气缸13驱动翻料盘6将第一排工件12顶起，工件12在重力的作用下顺势滑滚入送料轨道7中；翻料盘6复位后，码料盘5中的工件12在重力作用下自动滑滚至底部。工件12之间相对静止，通过整体的滚动和滑动完成上料，克服了振动上料时工件间相互摩擦易产生磕边的不足。
[0055] 由上述的加工过程可知：
[0056] 两磨头模块采用非同心对称的设计，薄片工件在倒角时，不会出现两磨头同时伸入内圆中相互接触的现象；同时，还可以避免两磨头无法完全同心产生倒角偏心的问题、减少两磨头同时磨削同一工件产生剧烈磕碰的现象。
[0057] 由于在磨头杆18与磨头套筒26之间设置有预紧弹簧28(即预紧力供给部件，除上述弹簧外，也可以是其他能够提供预紧力、起预紧作用的弹性部件)，在磨削电机33轴与轴承30之间加装弹性联轴器32。通过预紧弹簧28的预紧力作用，使磨削过程轻柔，实现磨削由松到紧平滑过渡，减少崩边现象；磨削力相对稳定，保证了倒角大小一致。
[0058] 锥形或弧形的磨头17以及底侧开口的管状压紧环外圈20，将磨头杆18插入到磨头套筒26内，用螺丝穿过磨头杆18上定位槽19固定，使磨头17连接磨头杆18旋转，并且在磨头杆18内可以水平方向活动。倒角时，整个磨头机构向前，最前端的磨头17先顶入工件12的内圆中，由于磨头17具有锥形特征，因此工件12会自动调整位置以适应磨头17中心；磨头17继续向前，直到压紧环外圈20穿过倒角孔14压紧工件12，将其固定；此时，磨头17开始转动进行磨削，从而解决了磨削时的偏心问题。
[0059] 水平运动气缸3、垂直运动气缸15、磨头模块推进气缸31均配置气体缓冲器，动作时有一定缓冲作用，减小碰撞强度。目标位置还可以安装位置
传感器，以及极限位置调节
螺母，调整运动的停靠位置。
[0060] 压紧环内圈23上有调节环24，通过调整可控制磨削的最大范围，从而控制磨削尺寸。
[0061] 压紧环外圈20套在磨头17外侧，保护磨削部位不受意外影响，也防止工作中人员身体接触磨头，杜绝了此类工伤事故；压紧环外圈20的顶端留有一个进水U型槽21，
冷却液经由U型槽21流向磨头17，可抑制磨削过程中的粉尘和冷却液飞散，也可增强冷却效果。
[0062] 在其他实施例中，可以通过气
泵代替电机，同样达到磨头高速转动的目的；各动作执行气缸均可改成使用电机带动皮带或
丝杆实现。预紧弹簧可以用其他具有弹性的物件代替，能达到预紧作用即可。可以通过增加各部件数量(例如磨头电机数量等)来进一步提高工作效率，可一次多片进行磨削的功能。
[0063] 综上所述，本发明可对各类材料进行大批量、自动化的内圆倒角作业，操作方法简单，生产效率高，倒角效果好，应用场合广。具体而言，可以取得以下优点：
[0064] 避免两侧同时加工同一工件，减少振动。
[0065] 自动上料机构采用滚动方式，减少工件之间的摩擦和碰撞，大幅降低磕边数量。
[0066] 可调整、带预紧力的磨头使倒角过程轻柔，实现磨削由松到紧平滑过渡，减少崩边现象，保证倒角大小一致。也使其能适用于包括脆硬材料(以钕铁硼为例)在内的各种特性的材料，具有行业间的通用性。
[0067] 工件能够自动适应磨头，在过程中自动调整相对位置，消除倒角偏心。
[0068] 对磨削位置进行物理保护、抑制磨削过程中的粉尘。
[0069] 可加工多种规格的工件，只需更换相应的磨削轨道和磨头即可。
[0070] 成本低，耗能少、占地小，适合集群作业，大幅降低生产成本。
[0071] 由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
