用于圆形工件钻孔加工的机床结构及加工方法与流程

1.本发明涉及自动化机械加工技术领域，具体的是一种用于圆形工件钻孔加工的机床结构及加工方法。


背景技术：

2.目前市场上已有的机床有很多种类，但是它们依旧存在着很多的缺点和不足。比如有些机床只能通过手动的方式进行工作，有的机床设备仍属半自动化范畴，人工参与度依然较高，工人承担的劳动强度较大。另外还存在机床设备效率不高，结构笨重，占地面积大，在不同的车间里通用性低等问题。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种用于圆形工件钻孔加工的机床结构及加工方法，采用多工位的工作模式大幅度提高了加工的工作效率，实现了自动化上下料、钻孔和夹紧功能，使得生产效率和功能有了大幅度提升。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于圆形工件钻孔加工的机床结构，包括工作台，所述的工作台外围设有多个支撑台，多个支撑台上分别设有振动盘与收料盒，工作台中部设有分度盘，分度盘通过设置于工作台内的步进电机驱动转动，分度盘外缘上设有半圆形卡槽，振动盘上设有延伸至分度盘外缘的上料轨道，收料盒上设有延伸至分度盘外缘的下料轨道；所述的工作台上设有多个下料机构，多个下料轨道一一对应穿过多个下料机构设置，多个下料机构靠近分度盘设置；所述的分度盘外围的工作台上还设有钻孔机构，钻孔机构上的钻孔组件设置于分度盘外缘卡槽正上方；所述的分度盘外围的工作台上还设有视觉检测机构，视觉检测机构设置于分度盘外缘卡槽正上方。
5.优选的方案中，所述的上料轨道为两个，两个上料轨道对称设置于工作台两侧；所述的钻孔机构为两个，两个钻孔机构分别设置于两个上料轨道的逆时针一侧；所述的下料轨道为四个，四个下料轨道分为两组并分别设置于两个钻孔机构的逆时针一侧；所述的视觉检测机构为两个，两个视觉检测机构分别设置于靠近钻孔机构的两个下料轨道端部所连接的卡槽上方。
6.优选的方案中，所述的工作台上共设置两组加工机构，单组加工机构包括一个振动盘、两个收料盒与一台钻孔机构、一台视觉检测机构，两组加工机构呈环形分布于分度盘外围。
7.优选的方案中，所述的上料轨道一侧上设有检测机构，检测机构包括传感器以及传感器支撑架，检测机构用于检测上料轨道内经过的待加工工件。
8.优选的方案中，所述的钻孔机构包括底座，底座上设有立柱，立柱上端设有悬臂，悬臂通过其一端的立柱连接头固定在立柱上，立柱连接头上设有用于调节夹持紧度的调节手柄，悬臂一端设有齿轮箱，齿轮箱通过设置在其外部的电机驱动，齿轮箱一侧设有带齿条且可升降的活动块，活动块底部设有钻头夹持转换器，钻头夹持转换器底部设有钻头。
9.优选的方案中，所述的底座上还设有夹紧机构，夹紧机构包括固定于底座上的夹紧气缸支座，夹紧气缸支座上设有夹紧气缸，夹紧气缸的推缸端部设有推夹头，推夹头设置于悬臂正下方且与卡槽位于相同水平高度上。
10.优选的方案中，所述的下料机构包括两块下料气缸支座，两个下料气缸支座设置于单个下料轨道两侧，两个下料气缸支座上分别固定设有一个下料气缸，两个下料气缸的推杆朝向分度盘中心设置且连接至同一连接块上，连接块朝向分度盘中心的一端上通过连杆连接固定有下料板。
11.优选的方案中，所述的下料板为弧形板，其直径与卡槽直径相同，且下料板底面与卡槽顶面设置于相同水平高度上。
12.基于上述机床结构的圆形工件钻孔加工方法，其特征在于包括以下步骤：1）将待加工工件放入振动盘中；2）启动振动盘对待加工工件进行整理并使待加工工件上料轨道向分度盘移动；3）待加工工件移动并经过检测机构时，传感器将感应到待加工工件的信号传输至控制系统，控制系统控制分度盘下方的步进电机启动；4）当待加工工件落入卡槽内后，分度盘在步进电机驱动下转动一个工位并带动待加工工件移动至钻孔机构下方；5）夹紧机构中的夹紧气缸推动推夹头夹紧下方工位内的待加工工件，钻孔机构上的齿轮箱通过电机驱动运行并带动设有钻头的钻头夹持转换器下移，进行钻孔作业；6）完成钻孔操作之后，钻孔机构复位，分度盘在步进电机驱动下再次转动一个工位至视觉检测机构下方，视觉检测机构通过图像处理系统对已加工完成的工件进行成像检测；在上述步骤6）的基础上，若视觉检测机构检测到工件符合加工要求，则通过控制系统控制下料气缸回收，依靠下料板对工件进行回收，使工件沿下料轨道进入合格品收料盒中；若视觉检测机构检测到工件不符合加工要求，则下料气缸不进行动作，在分度盘下一转动动作完成后，由后一下料机构将工件回收至不合格品收料盒中。
13.优选的方案中，所述的检测机构中的传感器、驱动分度盘的步进电机、驱动齿轮箱的电机、夹紧气缸、带有图像处理功能的视觉检测机构以及下料气缸均连接在同一plc控制系统中。
14.本发明所提供的一种用于圆形工件钻孔加工的机床结构及加工方法，通过采用上述结构及方法，具有以下有益效果：（1）机床采用多工位的工作模式，直接性大幅度提高了加工的工作效率；（2）机床可实现自动化上下料，钻孔和夹紧，在没有很大程度上增加制造成本的基础上，使得生产效率和功能有了大幅度提升，极大的增强了企业的竞争力；（3）钻床与可编辑逻辑控制器（plc）和变频技术等自动化技术的结合应用,很好的
解决了钻床设备笨重，机器设备庞大的问题。
附图说明
15.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的整体结构示意图。
16.图2为本发明的钻孔机构与夹紧机构整体结构示意图。
17.图3为本发明的下料机构整体结构示意图。
18.图4为本发明的振动盘整体结构示意图。
19.图5为本发明的分度盘整体结构示意图。
20.图6为本发明的检测机构整体结构图。
21.图7为本发明的卡槽结构示意图。
22.图中：工作台1，支撑台2，振动盘3，收料盒4，下料机构5，上料轨道6，检测机构7，钻孔机构8，待加工工件9，下料轨道10，分度盘11，卡槽12，限位台阶121，夹紧机构13，底座14，立柱15，调节手柄16，立柱连接头17，齿轮箱18，钻头夹持转换器19，钻头20，推夹头21，夹紧气缸支座22，夹紧气缸23，下料板24，下料气缸25，下料气缸支座26，连接块27，传感器28，传感器支撑架29，视觉检测机构30。
具体实施方式
23.实施例1：如图1、4-6中，一种用于圆形工件钻孔加工的机床结构，包括工作台1，所述的工作台1外围设有多个支撑台2，多个支撑台2上分别设有振动盘3与收料盒4，工作台1中部设有分度盘11，分度盘11通过设置于工作台1内的步进电机驱动转动，分度盘11外缘上设有半圆形卡槽12，振动盘3上设有延伸至分度盘11外缘的上料轨道6，收料盒4上设有延伸至分度盘11外缘的下料轨道10；所述的工作台1上设有多个下料机构5，多个下料轨道10一一对应穿过多个下料机构5设置，多个下料机构5靠近分度盘11设置；所述的分度盘11外围的工作台1上还设有钻孔机构8，钻孔机构8上的钻孔组件设置于分度盘11外缘卡槽12正上方；所述的分度盘11外围的工作台1上还设有视觉检测机构30，视觉检测机构30设置于分度盘11外缘卡槽12正上方。
24.优选的方案中，卡槽12靠近上料轨道6及下料轨道10的一侧设有限位台阶121，限位台阶121的保障了在设备运行过程中，待加工工件9的稳定性，避免待加工工件9因离心力等造成脱位问题。为了保证后续下料过程中，待加工工件9能够顺利完成下料，限位台阶121设置一定的坡度，避免无法完成下料动作的情况发生。
25.本例中，分度盘11上的卡槽12采用可拆装的结构，卡槽12配置多种型号（如图7所示），对于不同尺寸的工件可预先更换安装不同型号的卡槽12，以保证钻孔作业精度。
26.实施例2：在实施例1的基础上，所述的上料轨道6为两个，两个上料轨道6对称设置于工作台1两侧；
所述的钻孔机构8为两个，两个钻孔机构8分别设置于两个上料轨道6的逆时针一侧；所述的下料轨道10为四个，四个下料轨道10分为两组并分别设置于两个钻孔机构8的逆时针一侧；所述的视觉检测机构30为两个，两个视觉检测机构30分别设置于靠近钻孔机构8的两个下料轨道10端部所连接的卡槽12上方。
27.优选的方案中，所述的工作台1上共设置两组加工机构，单组加工机构包括一个振动盘3、两个收料盒4与一台钻孔机构8、一台视觉检测机构30，两组加工机构呈环形分布于分度盘11外围。
28.本例中，加工机构共设置两组，在实际生产中，可根据实际需求进行工作台1尺寸调节，并根据工作台1的尺寸进行加工机构组数调节，加工机构数量可设置至少两组。
29.实施例3：在实施例1的基础上，所述的上料轨道6一侧上设有检测机构7，检测机构7包括传感器28以及传感器支撑架29，检测机构7用于检测上料轨道6内经过的待加工工件9。
30.实施例4：如图2所示，在实施例1的基础上，所述的钻孔机构8包括底座14，底座14上设有立柱15，立柱15上端设有悬臂，悬臂通过其一端的立柱连接头17固定在立柱15上，立柱连接头17上设有用于调节夹持紧度的调节手柄16，悬臂一端设有齿轮箱18，齿轮箱18通过设置在其外部的电机驱动，齿轮箱18一侧设有带齿条且可升降的活动块，活动块底部设有钻头夹持转换器19，钻头夹持转换器19底部设有钻头20。
31.优选的方案中，所述的底座14上还设有夹紧机构13，夹紧机构13包括固定于底座14上的夹紧气缸支座22，夹紧气缸支座22上设有夹紧气缸23，夹紧气缸23的推缸端部设有推夹头21，推夹头21设置于悬臂正下方且与卡槽12位于相同水平高度上。
32.实施例5：如图3所示，在实施例1的基础上，所述的下料机构5包括两块下料气缸支座26，两个下料气缸支座26设置于单个下料轨道10两侧，两个下料气缸支座26上分别固定设有一个下料气缸25，两个下料气缸25的推杆朝向分度盘11中心设置且连接至同一连接块27上，连接块27朝向分度盘11中心的一端上通过连杆连接固定有下料板24。
33.优选的方案中，所述的下料板24为弧形板，其直径与卡槽12直径相同，且下料板24底面与卡槽12顶面设置于相同水平高度上。
34.本例中，下料板24底面可与卡槽12顶面之间设置一定间隙，避免两者在运行过程中的摩擦，但下料板24底面可与卡槽12顶面之间的高度差需小于工件与卡槽12顶面之间的高度差，即下料板24底面高度需低于工件位于工位中时的顶面高度。
35.实施例6：在上述实施例的基础上，基于上述机床结构的圆形工件钻孔加工方法具体包括以下步骤：1）将待加工工件9放入振动盘3中；2）启动振动盘3对待加工工件9进行整理并使待加工工件9上料轨道6向分度盘11移动；
3）待加工工件9移动并经过检测机构7时，传感器28将感应到待加工工件9的信号传输至控制系统，控制系统控制分度盘11下方的步进电机启动；4）当待加工工件9落入卡槽12内后，分度盘11在步进电机驱动下转动一个工位并带动待加工工件9移动至钻孔机构8下方；5）夹紧机构13中的夹紧气缸23推动推夹头21夹紧下方工位内的待加工工件9，钻孔机构8上的齿轮箱18通过电机驱动运行并带动设有钻头20的钻头夹持转换器19下移，进行钻孔作业；6）完成钻孔操作之后，钻孔机构8复位，分度盘11在步进电机驱动下再次转动一个工位至视觉检测机构30下方，视觉检测机构30通过图像处理系统对已加工完成的工件进行成像检测；在上述步骤6）的基础上，若视觉检测机构30检测到工件符合加工要求，则通过控制系统控制下料气缸25回收，依靠下料板24对工件进行回收，使工件沿下料轨道10进入合格品收料盒4中；若视觉检测机构30检测到工件不符合加工要求，则下料气缸25不进行动作，在分度盘11下一转动动作完成后，由后一下料机构5将工件回收至不合格品收料盒4中。
36.优选的方案中，所述的检测机构7中的传感器28、驱动分度盘11的步进电机、驱动齿轮箱18的电机、夹紧气缸23、带有图像处理功能的视觉检测机构30以及下料气缸25均连接在同一plc控制系统中。
37.本例中的传感器28可选用接近开关或红外传感器等，带有图像处理功能的视觉检测机构30可选用工业相机对经过下方工位内的工件进行拍摄，并通过图像识别算法检测工件加工是否符合要求。
38.本技术采用上述结构及方法，解决了现有技术中工件加工效率低、设备复杂的技术问题，实现了圆形工件钻孔加工的自动化与智能化。