一种自动化车削设备及自动化车削工艺的制作方法

1.本技术涉及数控车削领域，尤其是涉及一种自动化车削设备及自动化车削工艺。


背景技术：

2.数控车床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工的装置。
3.现存在一种工件，包括工件本体，工件本体呈类圆柱状，且工件本体的一端呈开口设置。实际中，该工件加工完成后，需要对其两端分别进行不同的车削作业，即存在两次车削过程。
4.现有的车削方式是，将工件固定在车削车床的卡盘上，然后进行车削作业，第一次车削结束后，工作人员人工将工件从车削车床上取出，进行清洗，然后再利用吹风装置对工件进行烘干除屑作业，防止工件表面存在铁屑影响第二次车削作业；之后将工件调转方向安装在另一个车床上进行第二次车削作业，车削完成后，再次进行清洗烘干除屑，最终工件加工完成，得到成品工件。
5.针对上述中的相关技术，发明人认为由于工件需要进行两次车削作业，中间工序较多，全部靠工作人员完成，效率较低，且自动化程度较低，存在改进之处。


技术实现要素：

6.为了提高对该工件加工的自动化程度，提高工作效率，本技术提供一种自动化车削设备及自动化车削工艺。
7.本技术提供的一种自动化车削设备采用如下的技术方案：一种自动化车削设备，包括用于放置工件的取料区、对工件进行第一次车削的第一车床、用于对工件进行清洗烘干的清洗模块、对工件进行第二次车削的第二车床和用于出料的出料区，所述第一车床上设置有三维移动的第一机械臂，所述第一机械臂的端部设置有两个用于抓取工件的抱箍夹爪，所述第一机械臂上设置有用于互换两个抱箍夹爪位置的第一换向件，第一车床内设置有用于固定工件的内衬卡盘，所述第二车床上设置有三维移动的第二机械臂，所述第二机械臂的端部设置有两个用于抓取工件的内衬卡爪，所述第二机械臂上设置有用于互换两个内衬卡爪位置的第二换向件，所述第二车床上设置有用于固定工件的抱箍卡盘，所述第一车床和第二车床之间设置有用于将抱箍夹爪上的工件过渡到内衬卡爪上的换向夹爪。
8.通过采用上述技术方案，将工件放置在取料区，第一机械臂利用抱箍夹爪从取料区抓取工件，然后移动到第一车床内，并将工件固定在内衬卡盘上，进行第一次车削作业，同时第一机械臂再去取料区进行取料，当上一个工件加工好后，第一机械臂伸入第一车床内，取下第一次车削后的工件，然后第一转向件互换两个抱箍夹爪的位置，即互换两个工件的位置，将未加工的工件固定在内衬卡盘上进行加工，利用第一换向件，可实现上料和下料的同步进行，有助于提高车削作业的效率；然后第一机械臂将第一次车削后的工件移动到清洗模块进行清洗烘干作业，再将工件过渡到第二机械臂的内衬卡爪上，并对其进行第二
次车削作业，同理，第二机械臂上的第二向件可互换两个工件的位置，实现上料和下料的同步进行，有助于提高车削效率，工件第二次车削后，第二机械臂将工件移动到清洗模块进行清洗烘干，再移动到出料区，完成工件的车削作业，整个车削过程，利用两个机械臂进行操作，不需要工作人员进行操作，有助于提高车削作业的自动化程度，且有助于提高车削加工的效率。
9.优选的，所述第一机械臂的下端设置有固定座，所述固定座呈45度角倾斜设置，所述第一换向件设置为第一旋转气缸，所述第一旋转气缸缸体的转动轴线垂直于固定座所在平面，所述第一旋转气缸的缸体上设置有固定座，两个所述抱箍夹爪均固设在固定座上，其中一个所述抱箍夹爪呈水平设置，另一个所述抱箍夹爪呈竖直向下设置。
10.通过采用上述技术方案，两个抱箍夹爪分别呈水平和竖直设置，第一旋转气缸的转动轴线与呈45度角倾斜设置的固定座垂直，即当第一旋转气缸旋转180度时，两个抱箍夹爪互换位置，实现两个工件的位置互换。
11.优选的，所述第一车床和第二车床上架设有x向导轨，所述x向导轨的长度方向与第一车床和第二车床的分布方向平行，所述x向导轨上滑移设置有滑枕，所述滑枕上设置有第二旋转气缸，所述换向夹爪固定在第二旋转气缸的缸体上，所述换向夹爪的转动轴线方向垂直于x向导轨的长度方向且呈水平设置。
12.通过采用上述技术方案，换向夹爪固定在第二旋转气缸上，第二旋转气缸运作，带动换向夹爪转动180度，实现对工件的换向，然后滑枕在x向轨道上滑移到设定位置，第二机械臂抓取工件，移动到第二车床进行加工，利用换向夹爪，更换工件的位置，实现对工件两侧的加工。
13.优选的，所述第一车床远离第二车床的一侧设置有存料箱，所述存料箱的上侧呈敞口设置，所述取料区位于存料箱内，所述存料箱位于取料区内设置有用于放置工件的存料板，所述存料箱的一侧壁设置有第一开合门。
14.通过采用上述技术方案，工件放置在存料板上，在作业过程中，将存料箱关闭，一方面，有助于防止工作人员触碰到第一机械臂的取料动作，另一方面，有助于提高作业过程中的安全性。
15.优选的，所述存料箱内铺设有滑轨，所述存料板与滑轨滑移连接，所述第一开合门的下侧与存料箱箱体形成有滑移口，所述存料板与滑移口插接滑移配合。
16.通过采用上述技术方案，工作人员可将存料板从滑移口滑移出存料箱内，然后将工件放置在存料板上，之后再滑移存料板进入存料箱内，便于工作人员放置工件。
17.优选的，所述存料板上设置有多个呈类圆柱状的定位块，所述定位块的尺寸与工件相适配。
18.通过采用上述技术方案，将工件套设在定位块上，对工件起到定位的作用，便于第一机械臂进行抓取，即有助于提高取料的精确度。
19.优选的，所述第二车床的一侧设置有出料箱，所述出料区位于出料箱内，所述出料箱的上侧呈敞口设置，所述出料箱的一侧壁设置有第二开合门，所述第二开合门的下侧和出料箱箱体之间形成有出料口，所述出料箱内设置有用于输送工件的输送皮带，所述输送皮带呈突出出料口设置，且所述输送皮带的输送方向垂直于出料口所在平面。
20.通过采用上述技术方案，当工件经过两次车削作业后，第二机械臂带动工件移动，
并将工件放置在输送皮带上，经过输送皮带的输送，工件从出料箱内输送到出料箱外，工作人员取下工件，实现工件的出料。
21.优选的，所述清洗模块设置有两个，分别位于存料箱和出料箱内，所述清洗模块包括清洗区和烘干区，所述清洗区内设置有水槽，所述烘干区内设置有烘干件。
22.通过采用上述技术方案，工件经过车削后，第一机械臂或第二机械臂带动工件移动到清洗区，并将工件浸入水槽内，进行清洗降温，然后带动工件移动到烘干区，利用烘干件对工件进行烘干除屑，即实现了对工件的清洗烘干作业。
23.本技术提供的一种自动化车削工艺，包括以下步骤：s1：将工件放置在取料区；s2：第一机械臂从取料区抓取工件并将工件固定到第一车床内，进行第一次车削作业；s3：第一机械臂取下车削后的工件进行清洗烘干作业；s4：第一机械臂将工件过渡给第二机械臂，第二机械臂将工件固定到第二车床上进行第二次车削作业；s5：第二机械臂取出车削后的工件进行清洗烘干作业；s6：第二机械臂将工件放置在出料区。
24.通过采用上述技术方案，利用第一机械臂和第二机械臂对工件进行移动，代替工作人员的手工操作，即有助于提高该设备的自动化程度，且有助于提高工作效率，另外，相对于人工操作，有助于降低安全风险。
25.优选的，在第一机械臂将工件过渡到第二机械臂中，第一机械臂将工件过渡到换向夹爪上，换向夹爪转动180
°
，然后将工件过渡到第二机械臂。
26.通过采用上述技术方案，利用换向夹爪更换工件的位置，即实现对工件两端的加工。
27.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.利用第一机械臂和第二机械臂代替人工移动和安装工件，有助于提高车削作业的自动化程度，且有助于提高车削作业的工作效率；2.借助第一换向件和第二换向件，可将两个抱箍夹爪和内衬夹爪互换位置，即使得两个工件互换位置，实现同时上料和下料，有助于提高工作效率；3.存料箱和出料箱内部除了定位块的尺寸以外，其余结构均相同，即可通过改变加工方向，实现对两种尺寸的工件进行车削作业，有助于提高该装置的适用性。
附图说明
28.图1为本技术实施例的整体结构示意图；图2为图1中a的局部放大图，主要体现第一旋转气缸的结构；图3为本技术实施例的部分结构示意图，主要体现第一机械臂x、y、z向移动的驱动原理；图4为本技术实施例的部分结构示意图，主要体现y向驱动电机的结构；图5为本技术实施例的部分结构示意图，主要体现清洗模块的结构。
29.附图标记：1、存料箱；11、取料区；12、第一开合门；13、滑移口；14、滑轨；15、存料
板；151、定位块；16、输送皮带；17、挡板；2、第一车床；21、x向桁架；211、x向线轨；212、第一滑块；213、第一安装座；214、x向驱动电机；215、x向齿轮；216、x向齿条；3、出料箱；31、出料区；32、第二开合门；33、出料口；4、第二车床；5、清洗模块；51、清洗区；511、水槽；52、烘干区；521、烘干件；6、第一机械臂；61、抱箍夹爪；7、第二机械臂；71、内衬卡爪；8、换向夹爪；9、y向桁架；91、y向线轨；92、第二滑块；93、第二安装座；931、z向线轨；932、z向驱动电机；933、z向齿轮；934、z向齿条；94、第三安装座；95、y向驱动电机；96、y向齿轮；97、y向齿条；10、第一旋转气缸；20、固定座；30、x向导轨；301、滑枕；302、第二旋转气缸。
具体实施方式
30.以下结合附图1-5对本技术作进一步详细说明。
31.本技术实施例公开一种自动化车削设备。
32.参照图1和图2，自动化车削设备依次包括存料箱1、第一车床2、出料箱3和第二车床4，其中，第一车床2和第二车床4的顶部均呈敞口设置，在第一车床2和第二车床4的敞口处可安装封闭门，通过气缸驱动，实现对敞口的开合，本实施例中以未安装封闭门为例进行说明，存料箱1和出料箱3的上侧均呈敞口设置，存料箱1内形成有取料区11，出料箱3内形成有出料区31，其中第一车床2和第二车床4均为数控车床，且为同一型号车床，第一车床2上设置为内衬卡盘，第二车床4上设置为抱箍卡盘，存料箱1和出料箱3的内部结构相同，存料箱1和出料箱3内均设置有清洗模块5，第一车床2上设置有用于可三维移动的第一机械臂6，第一机械臂6的下端设置有两个用于抓取工件的抱箍夹爪61，第一机械臂6上设置有用于互换两个抱箍夹爪61位置的第一换向件，第二车床4设置有可三维移动的第二机械臂7，第二机械臂7的下端设置有两个内衬卡爪71，第二机械臂7上设置有用于互换两个内衬卡爪71位置的第二换向件，另外，第一车床2和第二车床4之间设置有用于将抱箍夹爪61上工件过渡到内衬卡爪71上的换向夹爪8。
33.实际运用中，将工件放入存料箱1的取料区11内，而后第一机械臂6移动，利用抱箍夹爪61抓取工件，再移动至第一车床2内，将工件固定在第一车床2的内衬卡盘上，进行第一次车削作业，同时，第一机械臂6移动回到取料区11抓取工件，再次移动到第一车床2内，首先将第一次车削后的工件取下，然后第一转向件使得两个抱箍夹爪61互换位置，即互换两个工件的位置，将未加工的工件固定到内衬卡盘上，利用第一换向件，实现上料和上料的同步进行，有助于提高车削作业的效率，而后第一机械臂6带动第一次车削后的工件移动到清洗模块5进行清洗烘干；然后再移动工件，将其过渡到换向夹爪8上，换向夹爪8转动180度，更换工件的方向，再将工件过渡到第二机械臂7的内衬卡爪71上，然后移动至第二车床4内，进行第二次车削作业，第二机械臂7的工作原理和第一机械臂6相同,同样能实现上料和下料的同步进行，有助于提高工作效率，第二次车削作业完成后，第二机械臂7带动工件移动到出料箱3内的清洗模块5进行清洗烘干，然后将工件放置在出料箱3的出料区31，整个工序完成，利用第一机械臂6和第二机械臂7代替人工，有助于提高该设备的自动化程度，有助于大大提高车削效率，且有助于降低工作人员的安全隐患。
34.存料箱1的一侧壁呈开口设置，存料箱1位于开口处安装有第一开合门12，第一开合门12为双开门，第一开合门12的下侧和存料箱1箱体之间形成有滑移口13，存料箱1内铺
设有滑轨14，存料箱1位于滑轨14上滑移有存料板15，存料板15与滑移口13形成插接滑移配合。工作人员可将存料板15滑移出滑移口13，然后将工件放置在存料板15上，再将存料板15滑移进存料箱1内。
35.参照图1和图5，存料板15上阵列有多个定位块151，用于承托工件，定位块151呈类圆柱状，定位块151的尺寸与工件的内径相适配，有助于提高工件在存料板15上的稳定性，便于第一机械臂6抓取工件。
36.另外，存料箱1位于滑轨14的下方安装有输送皮带16，输送皮带16的输送方式是通过电机驱动皮带轮，皮带轮带动输送皮带16运动，输送皮带16呈突出滑移口13设置，且输送皮带16的输送方向垂直于滑移口13所在平面，存料箱1位于输送皮带16突出滑移口13的一端竖直安装有挡板17，用于防止输送皮带16上的工件掉落。
37.出料箱3与存料箱1的形状和结构相同，出料箱3的开口处安装有第二开合门32，第二开合门32为双开门，第二开合门32的下侧和出料箱3箱体之间形成有出料口33，出料箱3内同样设置有存料板15和输送皮带16，两者的形状结构以及移动方式与存料箱1内的存料板15和输送皮带16相同，即出料箱3内的输送皮带16呈突出出料口33设置，且输送皮带16的输送方向垂直于出料口33所在平面。
38.不同的是，两个存料板15上的定位块151的尺寸不同，即该装置可对不同尺寸的工件进行车削作业，当工件放置在存料箱1内的存料板15上时，车削方向为第一车床2到第二车床4，然后从出料箱3的输送皮带16上输送出去，当工件放置在出料箱3内的存料板15上时，车削方向为第二车床4到第一车床2，然后从存料箱1的输送皮带16输送出去，即该装置可进行双向车削作业，进而实现对两种不同尺寸的工件进行车削加工，有助于提高该装置的适用性。
39.参照图1、图3和图4，第一车床2上架设有x向桁架21，x向桁架21的长度方向与第一车床2和第二车床4的分布方向平行，x向桁架21上安装有两个x向线轨211，两个x向线轨211间隔分布，两个x向线轨211上均滑移有第一滑块212，两个第一滑块212上固定安装有第一安装座213，第一安装座213上固定安装有x向驱动电机214，x向驱动电机214的输出轴穿过第一安装座213，且x向驱动电机214输出轴上同轴固定有x向齿轮215，x向桁架21上安装有与x向齿轮215传动配合的x向齿条216，x向齿条216的长度方向与x向线轨211的长度方向平行。
40.第一安装座213上固定安装有y向桁架9，y向桁架9上安装有两个y向线轨91，两个y向线轨91沿竖直方向间隔分布，两个y向线轨91上均滑移有第二滑块92，两个第二滑块92上安装有第二安装座93，第二安装座93呈竖直设置，第二安装座93上固定有呈水平设置的第三安装座94，第三安装座94上安装有y向驱动电机95，y向驱动电机95的输出轴穿过第三安装座94，且y向驱动电机95的输出轴上同轴固定有y向齿轮96，y向桁架9上安装有与y向齿轮96传动配合的y向齿条97，y向齿条97的长度方向与y向线轨91的长度方向平行。
41.第二安装座93上安装有z向线轨931，z向线轨931呈竖直设置，第一机械臂6沿竖直方向滑移在z向线轨931上，第二安装座93上安装有z向驱动电机932，z向驱动电机932输出轴穿过第二安装座93，且z向驱动电机932的输出轴上同轴固定有z向齿轮933，第一机械臂6上安装有与z向齿轮933传动配合的z向齿条934，z向齿条934的长度方向与z向线轨931的长度方向平行。
42.实际中，x向驱动电机214、y向驱动电机95和z向驱动电机932均通过第一车床2控制，当三个电机转动时，利用齿轮齿条啮合传动，实现y向桁架9沿x方向的移动、第二安装座93在y方向上的移动，第一机械臂6沿z方向的移动，即实现了第一机械臂6的三维移动。
43.x向驱动电机214、y向驱动电机95和z向驱动电机932的周侧均安装有防尘套，有助于隔绝灰尘，进而有助于降低灰尘对三个电机传动效果的影响。
44.此外，第二车床4上的第二机械臂7的三维运动方式与第一机械臂6的运动方式相同，本实施例不在赘述。
45.参照图1和图2，第一换向件和第二换向件设置为同一型号的第一旋转气缸10，均为180度旋转行程，抱箍夹爪61和内衬卡爪71的转动方式以及安装方式均相同，现以第一机械臂6和抱箍夹爪61为例，进行阐述说明。
46.第一机械臂6的下端安装有固定座20，固定座20上形成有呈45度角倾斜面，第一旋转气缸10固定安装在固定座20上，且第一旋转气缸10的转动轴线垂直于固定座20的倾斜面，两个抱箍夹爪61均固定安装在第一旋转气缸10上，其中一个抱箍夹转的呈水平设置，另一个抱箍夹爪61呈竖直向下设置，实现对水平方向和竖直方向的抓取动作。
47.实际作业中，利用竖直向下的抱箍夹爪61抓取工件，然后移动第一机械臂6至第一车床2内，同时运转第一旋转气缸10，转动180度，使得两个抱箍夹爪61互换位置，使得工件横向安装在第一车床2的内衬卡盘上，然后第一机械臂6再次进行工件抓取动作，移动到第一车床2内，利用水平方向的抱箍夹爪61将第一次车削后的工件取下，运转第一旋转气缸10，使得两个抱箍夹爪61互换位置，将待加工工件安装到第一车床2上，即利用第一旋转气缸10，实现两个抱箍夹爪61的位置互换，即实现了同时上料和下料的动作，在第二车床4内进行第二次车削作业时，同理可实现上料和下料作业的同时进行，有助于提高整体车削作业的效率。
48.参照图1，第一车床2和出料箱3之间架设有x向导轨30，x向导轨30的长度方向与x向桁架21的长度方向平行，x向导轨30上滑移连接有滑枕301，滑枕301上固定安装有第二旋转气缸302，第二旋转气缸302的旋转轴线垂直于x向导轨30的长度方向且呈水平设置，换向夹爪8固定安装在第二旋转气缸302的缸体上，即换向夹爪8的转动轴垂直于x向导轨30的长度方向且呈水平设置，第二旋转气缸302选取的是180度旋转行程的气缸。
49.第一机械臂6将经过第一加工后的工件移动到换向夹爪8处，并将工件过渡到换向夹爪8上，然后第二旋转气缸302带动换向夹爪8进行180度旋转，实现对工件的换向动作，然后第二机械臂7抓取工件，移动到第二车床4内进行第二次车削作业，利用换向夹爪8，实现对工件位置的换向，进而实现对工件两侧的加工。
50.参照图1和图5，由于两个清洗模块5的组成结构相同，现以存料箱1内的清洗模块5进行阐述说明。
51.清洗模块5包括清洗区51和烘干区52，存料箱1位于清洗区51内设置有水槽511，用于对车削后的工件进行清洗降温，存料箱1位于烘干区52设置有烘干件521，烘干件521采用风机，由下向上吹风，对清洗后的工件进行烘干，便于进行下一步车削作业或出料动作，其中位于烘干区52的周侧安装有竖向的缓冲毛刷，避免风机在吹风时，将工件上的铁屑吹入存料箱1其他区域。
52.本技术实施例一种自动化车削设备的实施原理为：实际车削作业中，工作人员先
将工件放置在存料板15上，第一机械臂6移动，抓取工件，将工件移动到第一车床2内并固定，进行第一车削作业，同时，第一机械臂6移动，再次抓取工件，待上一工件车削完成后，第一机械臂6移动到第一车床2内，其中横向的抱箍夹爪61取下加工完的工件，再通过第一旋转气缸10互换两个抱箍夹爪61的位置，进而实现另一待加工工件的安装，利用第一旋转气缸10，使得可同时进行上料和下料动作，有助于提高工作效率，然后第一机械臂6将加工后的工件移动到清洗区51的水槽511内进行清洗降温，再将工件移动到烘干区52，利用风机进行烘干处理。
53.之后，第一机械臂6带动工件移动到x向导轨30处，滑枕301带动换向夹爪8滑移，靠近第一机械臂6，第一机械臂6将工件过渡到换向夹爪8上，然后第二旋转气缸302运转，带动换向夹爪8转动180度，即实现工件的换向动作，之后，滑枕301再次移动，带动工件靠近第二机械臂7，将工件过渡到第二机械臂7的内衬卡爪71上，第二机械臂7移动，带动工件移动到第二车床4内并固定，进行第二次车削作业，同理，此时第二机械臂7可再次抓取换向夹爪8上的工件，然后在第二车床4内进行上料和下料动作，再之后，第二机械臂7将加工后的工件移动到出料箱3内再次进行清洗和烘干，最后，将工件放置在输送皮带16上，再由输送皮带16输送出出料箱3，完成对工件的加工。
54.整个车削过程，利用两个车床的数控程序控制动作的进行，代替人工进行操作，有助于提高车削作业的自动化程度，大大提高了工作效率，另外，还有助于降低工作人员的安全隐患。
55.除此之外，两个存料台上的定位块151尺寸不同，可通过更换加工方向，实现对两种不同尺寸工件的车削加工，即可从第一车床2向第二车床4方向进行加工，也可从第二车床4向第一车床2方向进行加工，即有助于提高该设备的适用性。
56.参照图5，本实施例还公开了一种自动化车削工艺，包括以下步骤：。
57.s1：将工件放置在取料区11内的存料台上，并套设在定位块151上；s2：第一机械臂6抓取工件，带动工件移动，并将工件固定在第一车床2内，进行第一次车削作业；s3：第一机械臂6取下第一车削后的工件，移动到存料箱1内的清洗区51和烘干区52，进行清洗和烘干作业；s4：第一机械臂6将工件过渡到第二机械臂7上，第二机械臂7带动工件移动，并将工件固定在第二车床4内，进行第二次车削作业；s5：第二机械臂7取下第二车削后的工件，移动到出料箱3内的清洗区51和烘干区52，进行清洗和烘干作业；s6：第二机械臂7将工件放置在出料区31的输送皮带16上，进行出料。
58.其中，第一机械臂6先将工件过渡到换向夹爪8上，换向夹爪8带动工件转动180度，再将工件过渡支第二机械臂7上，对工件进行换向，实现对工件两侧的加工。
59.利用第一机械臂6和第二机械臂7代替人工操作，有助于提高车削作业的自动化程度，且提高了车削作业的效率。
60.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。