一种用于薄壁工件加工的数控车床及其方法

技术领域

本发明涉及数控车床，具体是指一种用于薄壁工件加工的数控车床及其方法。

背景技术

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。

目前的数控机床可以加工复杂结构的工件，但对于一些特殊的工件进行加工时存在一些问题，例如薄壁工件的加工，主要原因是：现有技术中没有较好的方式固定待加工的薄壁工件，如果通过卡爪夹持薄壁工件的外缘实现对其的固定，则在夹紧过程中很容易会夹变形，并且容易影响加工成品的精度甚至工件报废，但是如果为了避免夹变形而夹的较松则会导致夹紧力不足，容易发生掉落的问题。

不仅如此，针对薄壁工件的上下料，现有技术中也难以利用常规的机械臂实现自动上下料，上下料均需要人为操作，不利于提升工作效率，并且通过人手将工件放到工作区作业还存在一定的安全隐患。为此，提出一种用于薄壁工件加工的数控车床及其方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中没有较好的方式固定待加工的薄壁工件，如果通过卡爪夹持薄壁工件的外缘实现对其的固定，则在夹紧过程中很容易会夹变形，并且容易影响加工成品的精度甚至工件报废，但是如果为了避免夹变形而夹的较松则会导致夹紧力不足，容易发生掉落的问题以及针对薄壁工件的上下料，现有技术中也难以利用常规的机械臂实现自动上下料，上下料均需要人为操作，不利于提升工作效率，并且通过人手将工件放到工作区作业还存在一定的安全隐患的问题而提出一种用于薄壁工件加工的数控车床及其方法。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案一种用于薄壁工件加工的数控车床，包括数控车床设置在数控车床上的数控系统，所述数控车床包含床身、安装在床身内的主轴箱和进给机构以及安装在主轴箱上的卡盘；其特征是还包括安装在数控车床上用于自动上料的自动上料机构、对加工完成后产品进行自动下料收集的自动收集机构以及安装在卡盘上用于夹持薄壁工件且防止薄壁工件被夹变形的夹紧机构；所述夹紧机构包含安装在卡盘上对薄壁工件内壁通过涨紧夹紧的内夹头以及安装在卡盘上对薄壁工件外壁进行夹紧的外夹爪。

进一步优选的，所述自动上料机构包含安装在床身上用于堆叠待加工工件的料盘、安装在床身上用于对工件进行上料的上料机构以及连接料盘和上料机构用于工件传输的传输机构。

进一步优选的，所述料盘内滑动安装有推料杆，推料杆一端安装有推料板，所述料盘上还安装有卷簧座，卷簧座内安装有一端与推料杆连接的卷簧。

进一步优选的，所述传输机构包含连接料盘和上料机构的料道、安装在料道上的气缸以及安装在气缸上用于推动工件的推动块。

进一步优选的，所述上料机构包含安装在床身上的固定架、安装在固定架上的气缸二、安装在气缸二上的上料座、安装在上料座上的上料架、安装在上料座上的气缸三以及安装在气缸三上用于将工件上料的上料推板。

进一步优选的，所述上料架底部还活动安装有支撑板，所述支撑板和上料架之间安装有扭簧；所述上料架上还安装有挡料板。

进一步优选的，所述自动收集机构包含安装在床身上用于加工完成后成品收集的收集机构以及安装在床身上用于将完成加工的工件输送至收集机构的转运机构。

进一步优选的，所述转运机构包含安装在床身上的气缸四、安装在气缸四上的转运框、安装在转运框内的气缸五以及安装在气缸五上的下料通道。

进一步优选的，所述收集机构包含安装在床身上的收集框、滑动安装在收集框内防止工件倾倒的滑动块、安装在收集框上的且与收集框连通的接料斗、安装在收集框上的气缸六以及安装气缸六上用于推动工件的推料块。

一种用于薄壁工件加工的数控车床的方法，其特征在于：加工方法如下：

1）首先在数控系统中设定数控车床中各个装置的工作参数；

2）操作人员将待加工的工件放置在料盘中后再将部分待加工的工件堆叠在料盘中并通过卷簧的弹力推动推料杆，推料杆带动推料盘推动堆叠的若干工件，最前端的工件处于料道内且一侧与料道内壁贴合；

3）然后启动机床进行加工，首先控制气缸二启动，气缸二带动上料座、上料架以及处于上料架内的工件向下移动至设定位置，然后启动气缸三，气缸三驱动上料推板将处于上料架处的工件推至夹紧机构上；

4）然后启动夹紧机构，内夹头向外扩张贴住工件内壁，外夹爪夹紧工件外壁，工件夹紧后气缸三复位，气缸二带动上料架复位；

5）启动机床对工件进行加工；

6）同时气缸62启动，气缸62带动推动块将处于料盘最前端的工件向前推动至料道内，同时处于料道最下端的工件移动至上料架上等待上料加工；处于料盘内堆叠的工件通过卷簧的弹力自动推动其向前移动一个工位；

7）当工件加工完成后，数控系统控制气缸四启动，气缸四推动转运框向前移动至设定位置，然后控制气缸五启动，气缸五带动下料通道伸出移动至设定位置，然后控制夹紧机构松开工件，工件落至下料通道内后顺着下料通道移动至下料斗，再从下料斗移动至收集框后气缸五复位，气缸四带动转运框复位；

8）气缸六启动，气缸六驱动推料块将工件向前推动一个工位，使其排列堆叠在收集框内后复位；

9）然后重复进行步骤3～8进行循环加工工作；操作人员只需当料盘内料不足时进行补料以及收集框内料满后取下成品工件即可。

本发明通过自动上料机构和自动收集机构的设置，对薄壁工件进行自动上料和自动下料收集工作，无需操作人员单个进行上下料，提高工作效率，降低劳动力，加工完成下料后自动进行收集堆叠，无需操作人员进行堆叠，操作人员只需将未进行加工的薄壁工件堆叠在料盘内以及将堆叠在收集框内完成加工的薄壁工件取下即可；

通过卷簧的设置，通过卷簧的复位力推动堆叠在料盘内的工件，处于最前端的工件被气缸推入料道后通过卷簧的复位力自动推动堆叠的若干工件向前移动一个工位，使最前端的工件进入上料位等待气缸推入料道，采用卷簧的复位力作为动力，无需设置电推杆或者气缸用于推动工件，节省成本且降低推动工件时的撞击力；

通过夹紧机构的设置，夹紧机构采用通过涨紧夹紧薄壁工件内壁的内夹头和对薄壁工件外壁夹紧的外夹爪组合使用，对薄壁工件的内壁起支撑作用，外夹爪夹紧时避免薄壁工件在夹持时夹变形而导致工件报废。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明的局部结构示意图；

附图3是本发明的局部结构示意图；

附图4是本发明中自动上料机构的结构示意图；

附图5是本发明中传输机构和上料机构的局部结构示意图；

附图6是本发明中主轴箱和转运机构的结构示意图；

附图7是本发明中转运机构的结构示意图；

附图8是本发明中卡盘和夹紧机构的结构示意图；

附图9是本发明中卡盘和夹紧机构的剖面结构示意图；

附图10是本发明中收集机构的结构示意图。

图例说明：1、数控车床；11、床身；12、主轴箱；13、进给机构；14、卡盘；2、自动上料机构；21、料盘；22、推料杆；23、推料板；24、卷簧座；25、卷簧；3、自动收集机构；4、夹紧机构；41、内夹头；42、外夹爪；5、上料机构；51、固定架；52、气缸二；53、上料座；54、上料架；55、气缸三；56、上料推板；57、支撑板；58、扭簧；59、挡料板；6、传输机构；61、料道；62、气缸；63、推动块；7、收集机构；71、收集框；72、滑动块；73、接料斗；74、气缸六；75、推料块；8、转运机构；81、气缸四；82、转运框；83、气缸五；84、下料通道。

具体实施方式

下面我们结合附图对本发明所述的一种用于薄壁工件加工的数控车床及其方法做进一步的说明。

参阅图1-图10中所示，一种用于薄壁工件加工的数控车床，包括数控车床1，设置在数控车床1上的数控系统，所述数控车床1包含床身11、安装在床身11内的主轴箱12和进给机构13以及安装在主轴箱12上的卡盘14；其特征是还包括安装在数控车床1上用于自动上料的自动上料机构2、对加工完成后产品进行自动下料收集的自动收集机构3以及安装在卡盘14上用于夹持薄壁工件且防止薄壁工件被夹变形的夹紧机构4；所述夹紧机构4包含安装在卡盘14上对薄壁工件内壁通过涨紧夹紧的内夹头41以及安装在卡盘14上对薄壁工件外壁进行夹紧的外夹爪42；

通过自动上料机构2和自动收集机构3的设置，对薄壁工件进行自动上料和自动下料收集工作，无需操作人员单个进行上下料，提高工作效率，降低劳动力，加工完成下料后自动进行收集堆叠，无需操作人员进行堆叠，操作人员只需将未进行加工的薄壁工件堆叠在料盘21内以及将堆叠在收集框71内完成加工的薄壁工件取下即可。

进一步，所述自动上料机构2包含安装在床身11上用于堆叠待加工工件的料盘21、安装在床身11上用于对工件进行上料的上料机构5以及连接料盘21和上料机构5用于工件传输的传输机构6；通过料盘21的设置，用于待加工工件的堆叠，通过传输机构6的设置，所述传输机构6包含连接料盘21和上料机构5的料道61、安装在料道61上的气缸62以及安装在气缸62上用于推动工件的推动块63；用于将堆叠在料盘21中的待加工工件逐个输送至上料机构5；通过上料机构5的设置，将待加工工件上料至夹紧机构4。

进一步，所述料盘21内滑动安装有推料杆22，推料杆22一端安装有推料板23，所述料盘21上还安装有卷簧座24，卷簧座24内安装有一端与推料杆22连接的卷簧25；通过卷簧25的设置，通过卷簧25的复位力推动堆叠在料盘21内的工件，处于最前端的工件被气缸62推入料道61后通过卷簧25的复位力自动推动堆叠的若干工件向前移动一个工位，使最前端的工件进入上料位等待气缸62推入料道61，采用卷簧25的复位力作为动力，无需设置电推杆或者气缸用于推动工件，节省成本且降低推动工件时的撞击力。

进一步，所述上料机构5包含安装在床身11上的固定架51、安装在固定架51上的气缸二52、安装在气缸二52上的上料座53、安装在上料座53上的上料架54、安装在上料座53上的气缸三55以及安装在气缸三55上用于将工件上料的上料推板56；通过气缸二52带动上料座53和上料架54向下动作，从而使待加工工件处于夹紧机构4前，通过气缸三55带动上料推板56向前推动待加工工件至夹紧机构4处后夹紧机构4夹紧待加工工件。

进一步，所述上料架54底部还活动安装有支撑板57，所述支撑板57和上料架54之间安装有扭簧58；所述上料架54上还安装有挡料板59，通过将支撑板57活动安装在上料架54底部，同时在支撑板57和上料架54之间安装扭簧58，通过扭簧58的弹力驱使支撑板57向上动作而对待加工工件起支撑作用，同时在上料架54向上动作时，支撑板57在与待加工工件接触时对形成向下的挤压力，驱使支撑板57压缩扭簧58的同时向下转动，直至支撑板57与待加工工件脱离连接后通过扭簧58的复位力复位。

进一步，所述自动收集机构3包含安装在床身11上用于加工完成后成品收集的收集机构7以及安装在床身11上用于将完成加工的工件输送至收集机构7的转运机构8；通过转运机构8的设置，用于将完成加工的工件转运至收集机构7进行收集，起传导转接作用。

进一步，所述转运机构8包含安装在床身11上的气缸四81、安装在气缸四81上的转运框82、安装在转运框82内的气缸五83以及安装在气缸五83上的下料通道84；通过气缸四81带动转运框82进行前后移动，通过气缸五83用于带动下料通道84进行移动，使下料通道84移动夹紧机构4下方用于接料。

进一步，所述收集机构7包含安装在床身11上的收集框71、滑动安装在收集框71内防止工件倾倒的滑动块72、安装在收集框71上的且与收集框71连通的接料斗73、安装在收集框71上的气缸六74以及安装气缸六74上用于推动工件的推料块75；通过滑动块72的设置，对加工后堆叠在收集框71内的工件起定位支撑作用，防止工件倾倒而影响工件的整齐堆叠，当加工后的工件通过接料斗73落至收集框71内后通过气缸六74推动推料块75，推料块75推动工件至滑动块72，每推动一个工件，滑动块72和已经堆叠的工件向后移动一个工位。

本发明的使用过程：首先在数控系统中设定数控车床1中各个装置的工作参数；然后操作人员将待加工的工件放置在料盘21中后再将部分待加工的工件堆叠在料盘21中并通过卷簧25的弹力推动推料杆22，推料杆22带动推料盘21推动堆叠的若干工件，最前端的工件处于料道61内且一侧与料道61内壁贴合；然后启动机床进行加工，首先控制气缸二52启动，气缸二52带动上料座53、上料架54以及处于上料架54内的工件向下移动至设定位置，然后启动气缸三55，气缸三55驱动上料推板56将处于上料架54处的工件推至夹紧机构4上；然后启动夹紧机构4，内夹头向外扩张贴住工件内壁，外夹爪夹紧工件外壁，工件夹紧后气缸三55复位，气缸二52带动上料架54复位；夹紧后启动机床对工件进行机加工；同时气缸62启动，气缸62带动推动块将处于料盘21最前端的工件向前推动至料道61内，同时处于料道61最下端的工件移动至上料架54上等待上料加工；处于料盘21内堆叠的工件通过卷簧25的弹力自动推动其向前移动一个工位；当工件加工完成后，数控系统控制气缸四81启动，气缸四81推动转运框82向前移动至设定位置，然后控制气缸五83启动，气缸五83带动下料通道84伸出移动至设定位置，然后控制夹紧机构4松开工件，工件落至下料通道84内后顺着下料通道84移动至下料斗，再从下料斗移动至收集框71后气缸五83复位，气缸四81带动转运框82复位；气缸六74启动，气缸六74驱动推料块75将工件向前推动一个工位，使其排列堆叠在收集框71内后复位；然后循环进行自动上料、加工、下料收集工作，操作人员只需当料盘21内料不足时进行补料以及收集框71内料满后取下成品工件即可。

本发明的保护范围不限于以上实施例及其变换。本领域内技术人员以本实施例的内容为基础进行的常规修改和替换，均属于本发明的保护范畴。