本发明涉及机械加工机床领域,具体是一种用于调节钳口(活动扳手配件)机械加工的自动化数控加工机床。
背景技术:
1、活动扳手是一种常用的工具,应用广泛,产量大,调节钳口是活动扳手中一个重要的零部件,其毛坯使用模锻件,经过圆弧清角(201)、铣直边(202),铣斜边(203)、铣面(204)、铣顶(205)、铣齿(206)共六道机械加工工序(请参考图2)得到半成品,现有的生产工艺存在如下弊端:1)、每道工序配置一台独立的机床、液压夹具和一名操作工人,需要的机床和液压夹具越多,占地面积越大,造成的无效电力消耗就越大,同时用于员工培训、管理、工资等方面的成本也越高;2)、工件装夹次数太多,无法保证足够的工件重复定位精度;3)、手动操作方式下的生产与工人的操作技能和熟练程度直接相关,生产效率和产品质量的稳定性无法得到有效地控制,工人劳动强度也较大,而且人工上、下料这种操作方式下,工人在生产过程中无法与旋转刀具始终保持足够的安全距离,易发生安全生产事故。
技术实现思路
1、针对调节钳口机械加工现有设备和工艺存在的缺陷,本发明提供了一种全新的思路和解决方案,可以有效解决或改善传统生产方式中存在的不足。
2、将调节钳口机加工六个工序分解为两部分,共配备两台加工设备。第一台设备称为前端机(请参考图3),可以完成圆弧清角(201)、铣直边(202),铣斜边(203)、铣面(204)、铣顶(205)五个工序,前端机配置四个动力头,四条伺服驱动轴,一个气动自定心虎钳,一次装夹可加工五个工序,可避免多次装夹引起的定位误差,更好的保证加工零件形位特征的一致性;第二台设备称为后端机(参考图4),加工铣齿工序(206),共配置一个动力头,两条伺服驱动轴,一个气动自定心虎钳。前端机配备自动上料装置和工件中间转移装置,后端机配备自动下料装置。
3、新方案整套机器占地面积约3平方米,所占空间不到传统方案六台设备所需占地面积的1/3,如果将操作人员所必须的活动和安全空间计算在内的话,则新方案车间场地需求远远低于旧方案的车间场地需求。
4、新方案整套机器用采用微控制器加伺服电机和滚珠丝杆驱动,通过加工程序实现了全自动数字化控制,仅需配备一名操作人员,其主要岗位工作内容是为毛坯已消耗完的双工位轮换空料仓补充新的毛坯件、监视机器运行状态以及定时清理加工所产生的铁屑,大大减轻了工人的劳动强度。正常生产工况下,一名操作人员可同时照看3-5套加工设备,相对于旧方案六台机床六个操作工人,相同产量情况下,人力需求比可达1/12,大大降低了对生产工人的需求。同时操作人员在整个生产过程中始终都与高速旋转刀具这些高风险零部件保持了足够远的安全距离,操作范围主要在自动上料、自动下料装置这两个组件范围以内,而这两个组件主要由一些小直径的气动元件组成,都是一些低风险的部件,不具备对人体造成较为严重伤害的可能性,因此从源头上就降低了安全生产事故发生的概率,保护了劳动者的人身安全。
5、新方案使用直流无刷电机加同步带方式驱动加工动力头,可实现无级调速和即用即停;选用了滚珠丝杆导轨,相比传统的梯形丝杆可大大提升传动效率;另外通过对切削参数进行优化,淘汰了旧方案使用的液压虎钳夹具,改用了更高效的气动自定心虎钳夹具;通过这三个方面改进提升了对能源的利用效率,可将单个零件加工的电力消耗降低一半,同时也避免了液压油渗漏对环境造成的污染。
6、控制程序中将各个关键控制点坐标以及其它的加工参数通过人机交互界面向操作者开放,操作者都可根据实际需求进行修改。双工位轮换料仓上的料槽、上料定位夹具、前端机虎钳夹具、中间工件转移装置夹具和后端机虎钳夹具都可以快速更换,配合更换刀具以及加工参数和关键控制点坐标值修改,就可实现对常用的各种规格活动扳手调节钳口零件加工需求的全覆盖,实现通用化的需求,生产厂家可根据自身订单调整机器生产零件的规格。前端机和后端机既可以联机同步运行(后端机底座上装有可调脚杯,用于调整与前端机的高度差),也可以分开独立运行(此时后端机需增加一个和前端机相同的自动上料装置)。
1.一种用于调节钳口(活动扳手配件)机械加工的自动化数控机床,其特征在于:改变了传统的圆弧清角(201)、铣直边(202),铣斜边(203)、铣顶(205)、铣面(204)、铣齿(206)六道加工工序每个工序配备一台设备和一个操作工人、手动上料下料的加工方式,采用一种全新解决方案,那就是用两台机床(前端机和后端机)串联组合成一台自动化数控机床,前端机完成圆弧清角(201)、铣直边(202),铣斜边(203)、铣面(204)、铣顶(205)五个工序,后端机完成加工铣齿工序(206),前端机配备自动上料装置和工件中间转移装置,后端机配备自动下料装置,除人工往双工位轮换料仓补充待加工毛坯外全过程实现自动化,前端机和后端机既可以联机同步运行,后端机需增加一个和前端机相同的自动上料装置后也可以分开独立运行。
2.如权利要求1所述的用于调节钳口机械加工的自动化数控机床,其特征在于:自动上料装置由推料气缸(501)、双工位轮换料仓(502),料仓切换气缸(503)、对开定位夹具(505)、有料感应接近开关(506)、上料气夹(507)、防反料对射传感器(508)、轴向定位挡板(509)、料仓移动导轨(510)等零部件组成,配备了双工位轮换料仓,一个料仓为加工输送毛坯,同时工人可为另一个料仓补充待加工毛坯,生产过程连续不间断;自动上料装置装有防反料检测传感器,利用毛坯正、反向放置形状有差异的原理判断工件上料方向是否正确。
3.如权利要求1所述的用于调节钳口机械加工的自动化数控机床,其特征在于:自动上料装置上的对开夹具直接使用成品件的安装设计基准(顶部圆柱面)作为工艺定位基准,配合后段的气动自定心虎钳,夹紧工件两侧的斜面,一次定位装夹可加工多个工序,定位精度高,稳定性好,且相关夹具均可快速更换以实现加工产品规格变更。
4.如权利要求1所述的用于调节钳口机械加工的自动化数控机床,其特征在于:清角和铣边加工部分,机床配备两个互为对称的十字滚珠丝杠导轨(605),前后方向手动调节,上下方向用伺服电机驱动,分别称为z轴和a轴,z、a两轴和前端机主导轨x轴(602)可三轴联动,完成圆弧清角(201)、铣直边(202),铣斜边(203)三个工序。
5.如权利要求1所述的用于调节钳口机械加工的自动化数控机床,其特征在于:工件中间转移装置和自动下料装置主要由大行程气缸(801)、180度开合气夹(802)、夹取钳(803)组成,夹取钳(803)装在180度开合气夹(802)上,180度开合气夹(802)装在大行程气缸(801)滑块上,配合机床上另一条主导轨和气动自定心虎钳,可完成工件中间转移和自动下料。
6.如权利要求1所述的用于调节钳口机械加工的自动化数控机床,其特征在于:铣齿部分由铣齿动力头(906)、定制锯片铣刀(905)、旋转分度装置(406)、竖直移动y轴(907)、水平移动x轴(902)组成,竖直移动y轴(907)向下移动铣出一个齿后向上退回,水平移动x轴(902)向前运动一个齿距,竖直移动y轴(907)再次向下移动铣出下一个齿,逐齿加工直到完成全部齿形。
7.如权利要求1所述的用于调节钳口机械加工的自动化数控机床,其特征在于:旋转分度装置由移动导轨附压板(909)、分度盘底板(908)、旋转分度盘(910)、轴承、标尺条(911)、紧固件等组件,松开相应的紧固件后,分度盘底板(908)可沿移动导轨(909)移动位置,旋转分度盘(910)可绕分度盘底板(908)中心转动,标尺条(911)标明当前已旋转角度,调整好旋转角度和位置后再锁紧相应的紧固件,分度盘底板(908)和旋转分度盘(910)之间装有轴承保证旋转精度。
8.如权利要求1所述的用于调节钳口机械加工的自动化数控机床,其特征在于:控制系统把加工过程中的一些关键控制点坐标尺寸、进给速度和一些控制选项参数化,通过人机交互界面把这些参数开放给操作人员,操作人员无须编程、只要更改相应参数就可完成加工件规格变更、尺寸修改或者工艺参数调整,不同规格工件的加工参数可存储成参数包文件,调用参数包文件可批量更改参数。