倒立车削加工设备及其控制方法与流程

本技术涉及车削加工，具体涉及一种倒立车削加工设备及其控制方法。

背景技术：

1、倒立车削加工设备是一种广泛应用于盘类、短轴类零件（如制动盘、齿轮坯、法兰等）的大批量自动化车削加工设备。相较于传统卧式车床，倒立式车床具有切削排出顺畅、加工区开放性好、便于集成自动化上下料等优势，在现代机械制造领域得到了日益广泛的应用。

2、近年来，人形机器人产业呈爆炸式增长态势，人形机器人的关节、手指、躯干结构件具有以下典型特征：零件种类多、单批次批量小、改型迭代频繁、加工精度要求高。这些特征对制造设备提出了新要求：必须具备快速换产、柔性自动化、高精度、无人值守的能力，以适应“多品种、小批量”的生产模式。

3、为实现以上生产模式下的批量连续加工，现有倒立车削加工设备通常需配置独立的桁架机械手或机器人，配合外部料仓，来完成工件上下料动作，导致整机成本显著增加，占地面积扩大，且桁架机械手或机器人的动作节拍限制了整机加工效率的提升。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种倒立车削加工设备及其控制方法，用以解决现有倒立车削加工设备通常需配置独立的桁架机械手或机器人，配合外部料仓，来完成工件上下料动作，导致整机成本显著增加，占地面积扩大，且桁架机械手或机器人的动作节拍限制了整机加工效率的提升的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种倒立车削加工设备，包括：床身、龙门框架、工件库、凸轮箱式换件机械手组件、车刀组件和机头部；

3、所述龙门框架、所述工件库、所述凸轮箱式换件机械手组件和所述车刀组件固定安装在所述床身上；

4、所述机头部滑动安装在所述龙门框架上，所述凸轮箱式换件机械手组件位于所述工件库和所述机头部之间，所述车刀组件位于所述机头部下方；

5、所述凸轮箱式换件机械手组件包括换件臂，所述换件臂的两端分别设置有第一抓取部和第二抓取部；

6、所述换件臂用于利用所述第一抓取部抓取所述工件库中的待加工工件，利用所述第二抓取部抓取所述机头部底部的已加工工件，并旋转交换所述第一抓取部和所述第二抓取部的位置，将所述已加工工件装入所述工件库，将所述待加工工件装入所述机头部底部，以供所述车刀组件对所述待加工工件进行加工。

7、在一个实施例中，所述龙门框架包括第一立柱、第二立柱和横梁，所述第一立柱和所述第二立柱固定安装在所述床身的两侧，所述横梁架设于所述第一立柱和所述第二立柱的顶部；

8、所述机头部滑动安装在所述横梁上。

9、在一个实施例中，所述横梁上设置有第一滑轨，所述机头部包括第一连接板、第二连接板和高速电主轴；

10、所述第一连接板安装在所述第一滑轨上，以沿所述第一滑轨靠近或远离所述工件库；

11、所述第一连接板远离所述横梁的一侧设置有第二滑轨，所述第二连接板安装在所述第二滑轨上，以沿所述第二滑轨靠近或远离所述车刀组件；

12、所述高速电主轴固定安装在所述第二连接板内，所述高速电主轴的底部用于安装可拆卸装夹柄，所述可拆卸装夹柄用于装夹工件。

13、在一个实施例中，所述工件库内设置有链条，所述链条上安装有多个可拆卸装夹柄，所述可拆卸装夹柄用于装夹工件。

14、在一个实施例中，还包括：工作台；

15、所述床身上设置有第三滑轨，所述工作台安装在所述第三滑轨上，以沿所述第三滑轨靠近或远离所述龙门框架；

16、所述车刀组件固定安装在所述工作台上，所述车刀组件包括刀架和多个车削刀具，所述车削刀具放置在所述刀架上，用于对所述待加工工件进行加工。

17、在一个实施例中，还包括：第一测头；

18、所述第一测头装夹于所述可拆卸装夹柄上，所述第一测头用于测量所述车削刀具的参数。

19、在一个实施例中，还包括：第二测头；

20、所述第二测头固定安装在所述工作台上，所述第二测头用于测量所述已加工工件的参数。

21、在一个实施例中，还包括：测头防护组件；

22、所述测头防护组件固定安装在所述工作台上，所述第二测头固定安装在所述测头防护组件内；

23、所述测头防护组件包括壳体、盖板、转轴和驱动气缸；

24、所述壳体和所述盖板通过所述转轴铰接；

25、所述驱动气缸包括缸体和活塞杆，所述缸体铰接在所述壳体的内壁上，所述活塞杆铰接在所述盖板的内壁上。

26、在一个实施例中，还包括：排屑口、切屑运输机、排屑机和集屑箱；

27、所述排屑口设置在所述床身上，所述切屑运输机位于所述排屑口下方，所述排屑机设置在所述床身的一侧且与所述床身之间设置有链板，所述集屑箱位于所述排屑机下方。

28、第二方面，本技术实施例提供一种倒立车削加工设备控制方法，用于控制第一方面所述的倒立车削加工设备，包括：

29、控制所述换件臂的第一抓取部抓取所述工件库中的待加工工件，以及所述换件臂的第二抓取部抓取所述机头部底部的已加工工件；

30、控制所述换件臂旋转交换所述第一抓取部和所述第二抓取部的位置；

31、控制所述换件臂的第二抓取部将所述已加工工件装入所述工件库，以及所述换件臂的第一抓取部将所述待加工工件装入所述机头部底部；

32、控制所述车刀组件对所述待加工工件进行加工，得到新的已加工工件。

33、在一个实施例中，所述控制所述换件臂的第一抓取部抓取所述工件库中的待加工工件，以及所述换件臂的第二抓取部抓取所述机头部底部的已加工工件之前，包括：

34、控制所述换件臂的第一抓取部抓取所述工件库中的第一测头；

35、控制所述换件臂旋转交换所述第一抓取部和所述第二抓取部的位置；

36、控制所述第一抓取部将所述第一测头装入所述机头部底部；

37、控制所述第一测头测量所述车刀组件中各车削刀具的参数；

38、基于所述参数建立或更新各车削刀具的补偿值。

39、在一个实施例中，所述控制所述车刀组件对所述待加工工件进行加工，得到新的已加工工件，包括：

40、控制所述车刀组件中待加工车削刀具的刀尖对准所述待加工工件；

41、控制所述待加工工件以预设转速旋转，并沿水平方向和垂直方向进给；

42、控制所述待加工车削刀具基于所述补偿值对所述待加工工件进行加工，得到新的已加工工件。

43、在一个实施例中，在所述控制所述车刀组件对所述待加工工件进行加工的过程中，包括：

44、控制切屑运输机将由排屑口落入的切屑运输至与排屑机连接的链板上；

45、控制所述排屑机启动，以将所述切屑通过链板送入下方的集屑箱中。

46、在一个实施例中，所述得到新的已加工工件之后，包括：

47、控制所述机头部带动所述新的已加工工件移动至第二测头处；

48、控制所述第二测头测量所述新的已加工工件的参数；

49、若所述参数的测量值与目标值之间的偏差在预设范围内，则返回控制所述换件臂的第一抓取部抓取所述工件库中的待加工工件，以及所述换件臂的第二抓取部抓取所述机头部底部的已加工工件的步骤，直至再次得到新的已加工工件；

50、若所述参数的测量值与目标值之间的偏差不在预设范围内，则返回控制所述换件臂的第一抓取部抓取所述工件库中的第一测头的步骤，直至再次得到新的已加工工件。

51、在一个实施例中，所述得到新的已加工工件之后，包括：

52、检查所述工件库内是否存在待加工工件；

53、若存在，则返回控制所述换件臂的第一抓取部抓取所述工件库中的待加工工件，以及所述换件臂的第二抓取部抓取所述机头部底部的已加工工件的步骤，直至再次得到新的已加工工件；

54、若不存在，则控制加工程序停止，返回待机状态。

55、本技术提供的倒立车削加工设备，包括床身、龙门框架、工件库、凸轮箱式换件机械手组件、车刀组件和机头部，其中，龙门框架、工件库、凸轮箱式换件机械手组件和车刀组件固定安装在床身上，机头部滑动安装在龙门框架上，凸轮箱式换件机械手组件位于工件库和机头部之间，车刀组件位于机头部下方，凸轮箱式换件机械手组件包括换件臂，换件臂的两端分别设置有第一抓取部和第二抓取部，换件臂用于利用第一抓取部抓取工件库中的待加工工件，利用第二抓取部抓取机头部底部的已加工工件，并旋转交换第一抓取部和第二抓取部的位置，将已加工工件装入工件库，将待加工工件装入机头部底部，以供车刀组件对所述待加工工件进行加工。本技术中，将工件库与凸轮箱式换件机械手组件一同小型化集成于整机设备中，并利用凸轮箱式换件机械手组件的换件臂完成工件库与机头部之间的工件上下料动作，一方面，无需配置独立的桁架机械手或机器人与外部料仓配合进行工件上下料动作，从而能够降低整机成本，减少占地面积，另一方面，由于凸轮箱式换件机械手组件的动作节拍显著快于桁架机械手或机器人，因此能够突破桁架机械手或机器人的动作节拍限制，有效提升整机加工效率。