一种全自动多轴绞孔机 |
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| 申请号 | CN202111182005.7 | 申请日 | 2021-10-11 | 公开(公告)号 | CN114012181B | 公开(公告)日 | 2023-05-26 |
| 申请人 | 宁波人和机械轴承有限公司; | 发明人 | 张林玉; 俞卫章; 陈志良; 沈炳华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种全自动多轴绞孔机，包括 机架 及安装在机架上的上料机构、送料机构、花盘夹具、多轴铰孔机构、下料机构和操作面板，所述的操作面板用于操控绞孔机整机自动运行。本发明全自动多轴绞孔机可彻底改变传统铰孔加工方式，实现轴套铰孔加工的全自动上料、装夹、铰孔加工、冷却、下料工作，同时可实现一人多机操作，大幅降低工人劳动强度，提高生产效率。本发明全自动多轴绞孔机采用的是多轴铰刀成型加工方法，多把铰刀的尺寸一次调整到位后，即可一次加工成型轴套 工件 ，实现长时间、大批量的连续加工，使轴套工件的加工效率提升40%以上，并大幅提升加工后的轴套工件内孔的尺寸 精度 及形位精度，满足顾客需求，提高产品 质量 和成品率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种全自动多轴绞孔机，其特征在于，包括机架及安装在机架上的上料机构、送料机构、花盘夹具、多轴铰孔机构、下料机构和操作面板，所述的操作面板用于操控绞孔机整机自动运行； |
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| 说明书全文 | 一种全自动多轴绞孔机技术领域背景技术[0002] 现有的轴套加工中，因轴套的内孔尺寸加工难度大，轴套的铰孔加工一直以来都是个瓶颈工序。传统的轴套绞孔采用的是单人单机，手动上料、装夹、进给、下料操作，加工时靠脚踩进给来控制内孔尺寸，虽然工件装夹简单，但存在效率低、尺寸不稳定、精度差、劳动强度大、严重依赖人工、加工成本高等问题。 发明内容[0003] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种全自动多轴绞孔机，可大幅降低工人劳动强度，提高生产效率，使轴套工件的加工效率提升40%以上，并大幅提升加工后的轴套工件内孔的尺寸精度及形位精度，满足顾客需求，提高产品质量和成品率。 [0004] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种全自动多轴绞孔机，包括机架及安装在机架上的上料机构、送料机构、花盘夹具、多轴铰孔机构、下料机构和操作面板，所述的操作面板用于操控绞孔机整机自动运行； [0005] 所述的花盘夹具可转动地水平安装在所述的机架上，所述的花盘夹具上设置有多个弹性夹头，所述的多个弹性夹头等间隔设置在同一圆周上，每个所述的弹性夹头内开设有上下导通的容置孔和顶孔，所述的顶孔的孔径小于所述的容置孔的孔径，所述的容置孔用于容纳轴套工件，所述的机架上安装有驱动机构和定位机构，所述的驱动机构用于驱动所述的花盘夹具沿顺时针或逆时针方向以360/N度的定角度间歇性转动，其中N为所述的花盘夹具上安装的弹性夹头的数量，N为大于1的整数，所述的定位机构用于固定每次转动后的花盘夹具； [0006] 所述的多轴铰孔机构包括电机、传动皮带、主轴箱、多轴齿轮箱、多把铰刀、多头冷却水分流器和液压驱动系统，所述的主轴箱内直立安装有主轴，所述的电机的输出端经所述的传动皮带与所述的主轴的输入端相连，所述的主轴的输出端与所述的多轴齿轮箱的输入端相连，所述的多轴齿轮箱的输出端与直立安装的多根同步轴相连，每根所述的同步轴的下端直立安装有一根所述的铰刀，所述的多轴齿轮箱设于所述的花盘夹具的正上方，每根所述的铰刀正对一个所述的容置孔，所述的多把铰刀的直径和精度各不相同，所述的多把铰刀的直径沿所述的花盘夹具的转动方向依次增大，所述的多把铰刀的精度沿所述的花盘夹具的转动方向依次提高，所述的多头冷却水分流器的入口与冷却系统相连，所述的多头冷却水分流器的出口包括多个冷却头，每个所述的冷却头对应一根所述的铰刀，所述的液压驱动系统安装在所述的机架的底部，所述的液压驱动系统的输出端与所述的多轴齿轮箱相连，所述的液压驱动系统用于驱动所述的多轴齿轮箱上下移动； [0007] 所述的上料机构用于将待铰孔加工的轴套工件输送至所述的送料机构，所述的送料机构用于将待铰孔加工的轴套工件垂直压入弹性夹头内的容置孔内，所述的下料机构的输出端连接有顶芯，所述的顶芯用于向上穿过弹性夹头内的顶孔垂直顶出加工后的轴套工件。 [0008] 本发明全自动多轴绞孔机的花盘夹具上可同时装夹多个轴套工件进行连续铰孔加工。 [0009] 以一个轴套工件为例，其加工过程为：上料机构将待铰孔加工的轴套工件输送至送料机构，送料机构将待铰孔加工的轴套工件垂直压入花盘夹具上安装的弹性夹头内的容置孔内，待铰孔加工的轴套工件即装夹完成，送料机构回位；在驱动机构的驱动下，花盘夹具沿顺时针或逆时针方向以360/N度的定角度间歇性转动，花盘夹具每次转动到位后由定位机构固定，此时，液压驱动系统驱动多轴齿轮箱向下移动，使各把铰刀分别伸入各个容置孔内的轴套工件内，在电机的驱动下，多轴齿轮箱带动多根同步轴同步旋转，实现多把铰刀对轴套工件内孔的磨削铰孔加工，就举例的一个轴套工件而言，对其进行连续铰孔加工过程中，该轴套工件依次经过由粗到精的多把铰刀的铰孔加工，且加工过程中由多头冷却水分流器对铰刀和轴套工件进行冷却，避免高温最终得到尺寸及精度满足要求的加工后的轴套工件；最后，液压驱动系统驱动多轴齿轮箱向上移动，然后下料机构工作，通过顶芯向上垂直顶出加工后的轴套工件。各个加工后的轴套工件可由另外的料桶集中收集。 [0010] 本发明全自动多轴绞孔机可彻底改变传统铰孔加工方式，实现轴套铰孔加工的全自动上料、装夹、铰孔加工、冷却、下料工作，同时可实现一人多机操作，大幅降低工人劳动强度，提高生产效率。本发明全自动多轴绞孔机采用的是多轴铰刀成型加工方法，利用不同直径和精度的多把铰刀可同时加工多个轴套工件，多把铰刀的尺寸一次调整到位后，即可一次加工成型轴套工件，实现长时间、大批量的连续加工，使轴套工件的加工效率提升40%以上。 [0011] 本发明全自动多轴绞孔机采用特定结构的花盘夹具装夹轴套工件，可实现对工件的快速装夹和顶出，且对工件的装夹和定位精度高，可大幅提升加工后的轴套工件内孔的尺寸精度及形位精度，满足顾客需求，提高产品质量和成品率。 [0012] 作为优选，所述的花盘夹具包括圆盘状的花盘盖板和花盘底座，所述的花盘底座的圆周方向等间隔镶嵌固定有N个外套，每个所述的外套内开设有一个上大下小的锥孔，每个所述的锥孔内安装有一个所述的弹性夹头，每个所述的弹性夹头由弹簧钢制成且整体为锥形，每个所述的弹性夹头的上侧和下侧相错开设有若干轴向开口槽，所述的花盘盖板覆设在所述的花盘底座的上侧，所述的花盘盖板上开设有多个槽孔，每个所述的槽孔正对一个所述的锥孔，每个所述的槽孔的孔径略大于每个所述的锥孔的上口的口径。 [0013] 作为优选，所述的驱动机构为驱动气缸，所述的定位机构为定位气缸，所述的驱动气缸和所述的定位气缸分别横向安装在所述的花盘底座的两侧，所述的驱动气缸的输出轴上安装有拨条，所述的花盘底座的底壁的圆周方向等间隔固定有N根传动销，所述的花盘底座的外周壁等间隔开设有N个定位槽，所述的拨条用于间歇性拨动各根所述的传动销，使所述的花盘夹具以360/N度的定角度沿同一方向间歇性转动，所述的定位气缸的输出轴用于在所述的花盘夹具每次以360/N度的定角度沿同一方向转动到位时，顶住各个所述的定位槽，使所述的花盘夹具固定。 [0014] 作为优选，所述的驱动气缸的输出轴连接有推杆，所述的推杆的朝向所述的花盘夹具的转动方向的一侧开设有缺口，所述的拨条可转动地安装在所述的缺口处，所述的拨条的内侧经第一弹簧与所述的推杆连接，所述的第一弹簧设置在所述的缺口内。通过驱动气缸驱动弹性连接在推杆上的拨条，可确保花盘夹具的间歇性转动精度，安全可靠。 [0015] 作为优选，每个所述的弹性夹头的上侧和下侧开设的轴向开口槽分别沿该弹性夹头的周向等间隔布设，从而保证弹性夹头收缩力的均匀性，确保对轴套工件的装夹精度。 [0016] 作为优选，将所述的铰刀的数量记为n，n为大于1的整数，n≤N。进一步地，所述的花盘夹具上安装的N个弹性夹头对应N个位置，所述的N个位置由n个加工位、若干个空位、1个装夹位和1个下料位组成，每个所述的加工位对应一根所述的铰刀。上述铰刀的数量的设计，在满足对轴套工件的加工尺寸及精度满足要求前提下，可为铰孔机的整体结构布局、整机维护及全自动铰孔加工提供便利。 [0017] 作为优选，所述的弹性夹头的数量为12个，12个弹性夹头对应的12个位置由8个加工位、2个空位、1个装夹位和1个下料位组成。在实际应用中，也可以根据需要改变加工位、空位、装夹位和下料位的数量。 [0018] 作为优选，所述的上料机构包括震动料盘和上料管道，所述的上料管道的管径与待加工的轴套工件的外径相适配，所述的上料管道的上端与所述的震动料盘相通，所述的送料机构包括送料槽、推料气缸和压料气缸，所述的推料气缸横向安装在所述的机架上，所述的推料气缸的输出轴位于所述的送料槽的侧面，所述的上料管道的下端位于所述的送料槽的上方，所述的压料气缸直立安装设置在所述的花盘夹具的上方，所述的下料机构包括下料气缸，所述的下料气缸直立安装设置在所述的花盘夹具的下方，所述的顶芯与所述的下料气缸的输出轴相连，工作时，上料管道将待加工的轴套工件输送至送料槽后，推料气缸的输出轴将装有待加工的轴套工件的送料槽推至一个弹性夹头的上方，再由压料气缸的输出轴将待加工的轴套工件垂直压入对应的弹性夹头的容置孔内，铰孔完成后，由下料气缸推动顶芯垂直顶出加工后的轴套工件。 [0019] 作为优选，所述的下料气缸的输出轴的顶端直立安装有一根顶杆，所述的顶杆内开设有安装腔，所述的安装腔内直立安装有第二弹簧，所述的第二弹簧的下端与所述的顶杆相连，所述的第二弹簧的上端与所述的顶芯的下端相连，所述的顶芯的上端自所述的安装腔的上侧伸出所述的顶杆，铰孔完成后，顶杆向上顶松对应的弹性接头，并由顶芯垂直顶出加工后的轴套工件。上述下料气缸的设计，在将加工后的轴套工件从弹性夹头内顺利顶出的同时，有利于顶芯与弹性夹头的脱离。 [0020] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明全自动多轴绞孔机可彻底改变传统铰孔加工方式，实现轴套铰孔加工的全自动上料、装夹、铰孔加工、冷却、下料工作，同时可实现一人多机操作，大幅降低工人劳动强度，提高生产效率。本发明全自动多轴绞孔机采用的是多轴铰刀成型加工方法，利用不同直径和精度的多把铰刀可同时加工多个轴套工件，多把铰刀的尺寸一次调整到位后，即可一次加工成型轴套工件，实现长时间、大批量的连续加工，使轴套工件的加工效率提升40%以上，并大幅提升加工后的轴套工件内孔的尺寸精度及形位精度，满足顾客需求，提高产品质量和成品率。除轴套工件外，本发明绞孔机也适用于其他管状工件的铰孔加工。附图说明 [0021] 图1为实施例中全自动多轴绞孔机的结构正视图； [0022] 图2为实施例中花盘盖板的俯视图； [0023] 图3为图2中A‑A剖视图； [0024] 图4为图3中B处放大图； [0025] 图5为实施例中花盘底座的俯视图； [0026] 图6为实施例5中C‑C剖视图； [0027] 图7为图6中D处放大图； [0028] 图8为实施例中单个弹性夹头的结构纵剖示意图； [0029] 图9为实施例中单个弹性夹头的俯视图； [0030] 图10为实施例中上料机构的结构正视图（局剖）； [0031] 图11为实施例中驱动机构的结构正视图； [0032] 图12为实施例中驱动机构的结构俯视图（局剖）； [0033] 图13为实施例中下料机构的结构示意图（局剖）； [0034] 图14为实施例中加工的轴套工件的结构示意图。 具体实施方式[0035] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。 [0036] 实施例1的全自动多轴绞孔机，如图所示，包括机架1及安装在机架1上的上料机构、送料机构、花盘夹具2、多轴铰孔机构、下料机构和操作面板11，操作面板11用于操控绞孔机整机自动运行。 [0037] 实施例1中，花盘夹具2可转动地水平安装在机架1上，花盘夹具2上设置有多个弹性夹头21，多个弹性夹头21等间隔设置在同一圆周上，每个弹性夹头21内开设有上下导通的容置孔22和顶孔23，顶孔23的孔径小于容置孔22的孔径，容置孔22用于容纳轴套工件，机架1上安装有驱动机构和定位机构，驱动机构用于驱动花盘夹具2沿顺时针方向以360/N度的定角度间歇性转动，其中N为花盘夹具2上安装的弹性夹头21的数量，N为大于1的整数，定位机构用于固定每次转动后的花盘夹具2。 [0038] 实施例1中，多轴铰孔机构包括电机（图中未示出）、传动皮带31、主轴箱32、多轴齿轮箱33、多把铰刀34、多头冷却水分流器35和液压驱动系统36，主轴箱32内直立安装有主轴（图中未示出），电机31的输出端经传动皮带31与主轴的输入端相连，主轴的输出端与多轴齿轮箱33的输入端相连，多轴齿轮箱33的输出端与直立安装的多根同步轴37相连，每根同步轴37的下端直立安装有一把铰刀34，本实施例中，铰刀34采用金刚铰刀，多轴齿轮箱33设于花盘夹具2的正上方，每把铰刀34正对一个容置孔22，多把铰刀34的直径和精度各不相同，多把铰刀34的直径沿花盘夹具2的转动方向依次增大，多把铰刀34的精度沿花盘夹具2的转动方向依次提高，多头冷却水分流器35的入口与冷却系统39相连，多头冷却水分流器35的出口包括多个冷却头38，每个冷却头38对应一把铰刀34，液压驱动系统36安装在机架1的底部，液压驱动系统36的输出端与多轴齿轮箱33相连，液压驱动系统36用于驱动多轴齿轮箱33上下移动。 [0039] 实施例1中，上料机构用于将待铰孔加工的轴套工件9输送至送料机构，送料机构用于将待铰孔加工的轴套工件9垂直压入弹性夹头21内的容置孔22内，下料机构的输出端连接有顶芯65，顶芯65用于向上穿过弹性夹头21内的顶孔23垂直顶出加工后的轴套工件9。本实施例中，上料机构包括震动料盘41和上料管道42，上料管道42的管径与待加工的轴套工件9的外径相适配，上料管道42的上端与震动料盘41相通，送料机构包括送料槽51、推料气缸52和压料气缸53，推料气缸52横向安装在机架1上，推料气缸52的输出轴位于送料槽51的侧面，上料管道42的下端位于送料槽51的上方，压料气缸53直立安装设置在花盘夹具2的上方，下料机构包括下料气缸61，下料气缸61直立安装设置在花盘夹具2的下方，下料气缸 61的输出轴的顶端直立安装有一根顶杆62，顶杆62内开设有安装腔63，安装腔63内直立安装有第二弹簧64，第二弹簧64的下端与顶杆62相连，第二弹簧64的上端与顶芯65的下端相连，顶芯65的上端自安装腔63的上侧伸出顶杆62。 [0040] 实施例1中，花盘夹具2上安装的弹性夹头21的数量为12个，12个弹性夹头21对应的12个位置由8个加工位J1 J8、2个空位K1和K2、1个装夹位Z1和1个下料位X1组成。实施例~1中，按由粗到精加工的先后顺序，加工位J1 J3对应的第1 3把铰刀34为粗加工铰刀34，总~ ~ 的加工余量为0.002mm；加工位J4 J7对应的第4 7把铰刀34为精加工铰刀34，总的加工余量~ ~ 为0.02mm；加工位J8对应的第8把铰刀34为无切削量的光整铰刀34。 [0041] 实施例2的全自动多轴绞孔机，与实施例1的区别在于，实施例2中，花盘夹具2包括圆盘状的花盘盖板24和花盘底座25，花盘底座25的圆周方向等间隔镶嵌固定有12个外套26，每个外套26内开设有一个上大下小的锥孔27，每个锥孔27内安装有一个弹性夹头21，每个弹性夹头21由弹簧钢制成且整体为锥形，每个弹性夹头21的上侧和下侧相错开设有若干轴向开口槽28，每个弹性夹头21的上侧和下侧开设的轴向开口槽28分别沿该弹性夹头21的周向等间隔布设，花盘盖板24覆设在花盘底座25的上侧，花盘盖板24上开设有多个槽孔29，每个槽孔29正对一个锥孔27，每个槽孔29的孔径略大于每个锥孔27的上口的口径；驱动机构为驱动气缸71，定位机构为定位气缸81，驱动气缸71和定位气缸81分别横向安装在花盘底座25的两侧，驱动气缸71的输出轴连接有推杆72，推杆72的朝向花盘夹具2的转动方向的一侧开设有缺口73，缺口73处安装有可转动的拨条74，拨条74的内侧经第一弹簧75与推杆 72连接，第一弹簧75设置在缺口73内，花盘底座25的底壁的圆周方向等间隔固定有12根传动销76，花盘底座25的外周壁等间隔开设有12个定位槽20，拨条74用于间歇性拨动各根传动销76，使花盘夹具2以30度的定角度沿同一方向间歇性转动，定位气缸81的输出轴用于在花盘夹具2每次以30度的定角度沿同一方向转动到位时，顶住各个定位槽20，使花盘夹具2固定。 [0042] 上述全自动多轴绞孔机的花盘夹具2上可同时装夹多个轴套工件9进行连续铰孔加工。以一个轴套工件9为例，其加工过程为：上料管道42将待加工的轴套工件9输送至送料槽51后，推料气缸52的输出轴将装有待加工的轴套工件9的送料槽51推至位于装夹位Z的弹性夹头21的上方，再由压料气缸53的输出轴将待加工的轴套工件9垂直压入对应的弹性夹头21的容置孔22内，待铰孔加工的轴套工件9即装夹完成，压料气缸53和推料气缸52推回；在驱动气缸71的推动下，拨条74间歇性拨动各根传动销76，使花盘夹具2以30度的定角度沿同一方向间歇性转动，花盘夹具2每次以30度的定角度沿同一方向转动到位时，定位气缸81的输出轴顶住各个定位槽20，使花盘夹具2固定，确保花盘夹具2位置精确，此时，液压驱动系统36驱动多轴齿轮箱33向下移动，使各把铰刀34分别伸入各个容置孔22内的轴套工件9内，在电机31的驱动下，多轴齿轮箱33带动多根同步轴37同步旋转，实现多把铰刀34对轴套工件9内孔的磨削铰孔加工，就举例的一个轴套工件9而言，对其进行连续铰孔加工过程中，该轴套工件9依次经过由粗到精的多把铰刀34的铰孔加工，且加工过程中由多头冷却水分流器35对铰刀34和轴套工件9进行冷却，避免高温最终得到尺寸及精度满足要求的加工后的轴套工件9；铰孔完成后，液压驱动系统36驱动多轴齿轮箱33向上移动，再由下料气缸61推动顶杆62向上顶松位于下料位X的弹性接头，并由顶芯65垂直顶出加工后的轴套工件9。 各个加工后的轴套工件9可由另外的料桶集中收集。 |
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