一种固定式多工位交错螺母攻牙装置及其控制方法与流程

本发明涉及螺母加工设备的，特别是一种固定式多工位交错螺母攻牙装置及其控制方法的。

背景技术：

1、螺母作为机械制造领域不可或缺的紧固部件，其内螺纹的加工精度直接决定了螺母的连接可靠性和使用寿命，攻牙工序是螺母生产过程中的核心工序，其加工效率和加工质量对螺母的规模化生产具有决定性影响，现有螺母攻牙设备主要有单工位和多工位两种类型，单工位攻牙机每次仅能加工一个螺母，生产效率低下，难以满足大批量生产需求，为此，本领域技术人员开发了多种多工位攻牙装置。

2、申请号为cn202520827096.2的专利公开了一种多工位六角螺母攻牙机，包括机架，机架上装有多工位转盘，多工位转盘设有多个工位，通过旋转实现工位切换。多工位转盘上包含多个围绕中心的夹紧机构，夹紧机构分成两组，分别对应攻牙工位和上下料工位，通过多工位转盘旋转一个工位可实现夹紧机构在攻牙工位和上下料工位的切换，该方案通过转盘配合上下料机构可完成工件的自动上下料，在一定程度上提高了加工效率，然而，该装置中所有攻牙工位同步进行攻牙作业，各工位几乎同时完成加工，导致工人需要在极短时间内对所有工位完成取成品、放毛坯等操作，劳动强度瞬间过大，极易因操作不及时而造成设备长时间待机，实际产能反而受限，同时，该方案中丝锥的更换仍需人工操作，攻牙完成后需要将丝锥从螺母中反向旋出，工序繁琐且易损伤螺纹，此外，转盘式结构承载能力有限，对于大型螺母因重量大、尺寸大，转盘刚性不足且定位精度难以保证。

3、申请号为cn202020188233.x的专利公开了一种多工位攻牙装置，包括机架装置和压紧装置，机架装置下面安装有进给装置，进给装置上面均匀分布有4个攻丝装置，通过进给装置保证多工位同时进行攻牙作业，该方案通过多工位同时加工，避免了多次装夹定位，提高了攻牙精度，然而，该装置的4个攻丝装置均安装在同一进给装置上，各工位的攻牙动作完全同步，同样存在所有工位同时完成加工导致的“人机争抢”问题，此外，该方案未设置专门的丝锥自动脱落结构，攻牙完成后仍需人工或机械方式将丝锥退出；也未解决攻牙过程中的油液飞溅和台面积油污染问题，工人操作环境较差。

4、综上所述，现有多工位螺母攻牙装置仍然存在以下不足：

5、其一，无论是转盘式还是并列式多工位攻牙装置，各工位大多同步进行攻牙作业，所有工位几乎同时完成加工，导致工人在极短时间内需完成全部工位的取放料操作，劳动强度过大，设备易因上下料不及时而长时间待机，实际产能与理论产能差距较大；

6、其二，现有装置缺乏各工位独立控制的能力，无法根据工人操作节奏灵活调整各工位的启停时间，难以实现人机协同最优配置；

7、其三，攻牙完成后丝锥的拆卸依赖人工操作或机械反转退刀，操作繁琐，且反转退刀容易损伤已加工螺纹，影响产品质量；

8、其四，现有装置在攻牙过程中的油液飞溅和喷油嘴残余滴漏现象严重，工人取放螺母时极易沾染油污；同时油液混合废屑堆积在工作台面上，污染作业环境，存在人员滑倒和工件打滑的安全隐患；

9、其五，转盘式多工位结构承载能力有限，对于大型螺母的加工刚性和定位精度难以保证；而并列式多工位结构中各工位共用进给装置，缺乏独立调节能力，柔性不足。

10、针对上述问题，需要研究一种固定式多工位交错攻牙装置。

技术实现思路

1、本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种固定式多工位交错螺母攻牙装置及其控制方法，能够在多工位高效攻牙的同时，使各工位攻牙进程交错错开，便于同一工人循环操作各工位的螺母取放，并具备防喷油和废油回收功能，保证操作环境的清洁与安全。

2、为实现上述目的，本发明提出了一种固定式多工位交错螺母攻牙装置，包括机架，所述机架上固定安装有工作台，所述工作台上沿直线方向均匀排列有多个工位，每个工位开设有用于容纳螺母的螺母限位凹槽，所述螺母限位凹槽的底部中心开设有贯穿孔，所述贯穿孔的直径大于丝锥外径且小于螺母外径；所述机架顶部固定设置有多个独立控制的攻牙机构，所述攻牙机构与螺母限位凹槽上下一一对应设置，每个攻牙机构位于对应螺母限位凹槽的正上方，所述攻牙机构包括伸缩驱动件、旋转驱动件和连接头，所述伸缩驱动件竖直向下设置，所述伸缩驱动件的底端固定设置有旋转驱动件，所述旋转驱动件的输出轴底端固定设置有连接头，所述连接头与丝锥顶部的连接部可分离连接；所述螺母限位凹槽开口外侧设置有注油机构，所述注油机构包括储油箱、油泵和设置于每个工位侧面的喷油嘴，所述喷油嘴为常闭式防滴漏雾化针阀，每个喷油嘴前端设有独立的电磁阀；所述螺母限位凹槽下方设置有废油回收机构，所述废油回收机构包括设置于贯穿孔下方的负压抽吸组件和设置于螺母限位凹槽侧壁底部的气吹扫组件；所述工作台下方设置有丝锥回收机构，所述丝锥回收机构对应每个贯穿孔底部位置设有接料口；所述机架上设置有交错时序控制模块，所述交错时序控制模块分别与攻牙机构和注油机构一一相连。

3、作为优选，所述交错时序控制模块包括注油提前关断模块，所述注油提前关断模块与注油电磁阀相连，所述注油提前关断模块在攻牙进给深度达到预设总深度的90%-98%时，向注油电磁阀发出断电关闭指令。

4、作为优选，所述交错时序控制模块用于控制各攻牙机构按预设的时间间隔δt依次启动，所述时间间隔δt满足δt = t_total/n，其中t_total为单个工位从启动攻牙到丝锥掉落复位所需的完整循环时间。

5、作为优选，所述工作台的上表面设有导流斜面，四周边缘设有集油围堰，每个螺母限位凹槽的周围设有环形集油槽，环形集油槽通过管道连接至废油回收机构。

6、作为优选，所述连接头与丝锥连接部之间通过永磁吸盘可分离式连接。

7、作为优选，所述负压抽吸组件包括连接至贯穿孔下方的负压管道和漩涡气泵；所述气吹扫组件包括嵌设于螺母限位凹槽侧壁底部的压缩空气吹扫嘴。

8、作为优选，所述工作台的操作侧设有透明的防溅护板，所述防溅护板与工位加工状态联动，攻牙时防溅护板放下遮盖工位，待取件时防溅护板抬起开放工位。

9、作为优选，所述工位的数量至少有三个，每个工位设置有独立的操作启动按钮和状态指示灯，所述状态指示灯为红黄绿指示灯，用于指示该工位当前处于攻牙运行中、待取件或空闲的任一状态。

10、作为优选，还包括安全光幕模块，所述安全光幕模块与各工位联动，当工位处于攻牙运行中状态时，该工位对应的操作区域安全光幕模块激活锁定；当工位处于待取件状态时，该工位对应安全光幕模块解除锁定。

11、本发明提出了一种固定式多工位交错螺母攻牙装置的控制方法，包括以下步骤：

12、s1：设定总时与间隔：交错时序控制模块设定单工位完整攻牙循环总时间t_total和交错启动间隔δt，其中δt = t_total/n；

13、s2：依次启动各工位：交错时序控制模块按时间间隔δt依次向各工位发出启动指令，各工位攻牙机构依次开始攻牙作业；

14、s3：近底提前关注油：当各工位攻牙机构攻牙进给深度达到预设总深度的90%-98%时，交错时序控制模块向该工位的注油电磁阀发出断电关闭指令，停止喷油；

15、s4：落锥吹扫待取件：各工位攻牙机构独立完成攻牙后，丝锥从贯穿孔自动掉落回收，伸缩驱动件自动复位，气吹扫组件对螺母限位凹槽内吹扫2-5秒，该工位进入待取件状态并发出提示信号；

16、s5：全程负压抽吸：负压抽吸组件在步骤s2至s4的全过程中持续开启；

17、s6：取放料后重启：工人对该工位完成成品取出和新料放入操作后，通过启动指令重新触发该工位进入下一轮攻牙循环；

18、s7：循环独立节拍：循环执行s2至s6，各工位独立维持各自的加工节拍。

19、本发明的有益效果：本发明采用交错时序控制系统，各工位按预设时间间隔δt依次启动，使各工位在任意时刻分别处于攻牙初期、中期、后期及待取件等不同进度阶段。各工位的完成时刻在时间轴上均匀分布，工人以均匀的节拍循环操作各工位进行取放料，彻底解决了现有多工位同步并行攻牙装置中所有工位同时完成所导致的“瞬间劳动强度过大”和“设备等人”问题，实现了人机协同最优配置；采用固定式工作台直线排列多工位，各工位独立安装于固定工作台上方，整机刚性好、承载能力强，无转盘式结构的偏载和刚性不足问题，特别适合大型螺母的重载攻牙加工，定位精度高，加工质量稳定；在工位凹槽底部开设贯穿孔，贯穿孔直径大于丝锥外径且小于螺母外径，攻牙完成后丝锥直接从螺母中继续下行并穿过贯穿孔自由掉落，无需反转退刀或人工拆卸，一方面节省了退刀时间，缩短了单工位循环周期；另一方面避免了反转退刀时对已加工螺纹的损伤，保证了螺纹加工质量；丝锥贯穿掉落过程中带走了攻牙产生的大部分金属切屑，配合贯穿孔下方的负压抽吸，避免切屑在螺纹底孔内堆积挤压，有效保证了螺纹表面质量和尺寸精度；采用常闭式防滴漏雾化针阀，当电磁阀断电时，针阀在弹簧作用下强制密封喷嘴，杜绝残余滴漏。配合注油提前关断时序控制，在攻牙末期提前关闭注油阀，使喷油嘴在工人取放料前已停止喷油且无滴漏，同时，工位操作侧的透明防溅护板在攻牙时放下阻挡油雾，待取件时抬起不妨碍操作。工人操作时接触到的螺母和工位表面无流动油液，彻底实现了“净手作业”，改善了操作环境和职业体感；在贯穿孔下方设置负压抽吸组件，攻牙全过程及吹扫过程中持续开启，将油液和废屑强制抽离，同时在凹槽侧壁底部设置压缩空气吹扫嘴，在丝锥掉落后对凹槽内进行吹扫，将残留油液吹入贯穿孔抽走。配合工作台面的导流斜面、集油围堰和环形集油槽，实现了攻牙全过程的油液即时回收，工作台面长期保持干爽清洁，消除了人员滑倒和工件打滑的安全隐患；各攻牙机构相互独立，每个工位设有独立的伸缩驱动件、旋转驱动件、传感器、启动按钮和状态指示灯，各工位的攻牙参数可独立设定。当某一工位出现故障时，可单独屏蔽该故障工位，其余工位继续正常工作；亦可根据生产需要，各工位加工不同规格的螺母，设备利用率和生产柔性远高于各工位共用进给装置的现有方案；设有安全光幕系统，与各工位联动，当工位处于“攻牙运行中”状态时，该工位的操作区域安全光幕激活，防止工人误伸手进入运动区域；当工位处于“待取件”状态时，对应安全光幕解除锁定，允许工人操作，配合三色状态指示灯和透明防溅护板，实现了攻牙过程的安全防护与便捷操作的有机统一。

20、本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。