CNC自动加工系统及自动上下料的CNC加工方法与流程

cnc自动加工系统及自动上下料的cnc加工方法
技术领域
1.本发明涉及cnc生产线技术领域，特别是涉及cnc自动加工系统及自动上下料的cnc加工方法。


背景技术：

2.cnc数控机床，是计算机数字控制机床(computernumericalcontrol)的简称，是一种由程序控制的自动化机床，cnc数控机床能够通过计算机译码控制刀具的进给速度和主轴转速，从而使机床动作对工件完成切削、钻孔等作业，数控加工相对手动加工具有较大优势，其加工生产出的零件精确且具有可重复性。
3.针对物料的大批量加工和多工位上下料的情况，现有cnc加工中的多机台全部由人力完成上下料，工人需要多次在多个不同的工位去进行装夹作业，并清理工件和机床。由于人力的差异，导致物料品质差异较大，无效工时较多，整体效率底，人力成本高，且在人工装卸物料时，员工在操作时容易碰伤物料，且上下料不够及时，影响了生产效率。


技术实现要素：

4.基于此，本发明提供一种cnc自动加工系统，以解决现有cnc加工多机台通过人工完成整体效率低下、人力成本高的技术问题。
5.本技术提供一种cnc自动加工系统，包括：地轨；cnc数控机床，多个所述cnc数控机床沿所述地轨的长度方向设置于所述地轨的两侧，用于加工物料；上下料机构，包括底座、取料机器人、上料框和下料框；所述底座通过齿轮与所述地轨的齿条啮合，所述上下料机构经所述地轨移动至所述cnc数控机床；所述取料机器人、上料框和下料框设置于所述底座上，所述上料框与所述下料框分别布置在所述底座沿所述地轨长度方向的两端，所述取料机器人设置在所述上料框和所述下料框之间，所述取料机器人用于物料的取放；agv小车，其与所述底座的端部对接，用于将指定区域的物料转移至所述上料框或将所述下料框内的物料运输至指定地点。
6.可选地，所述底座沿所述地轨长度方向的两端设置有与所述agv小车对接的对接部，所述上料框和所述下料框分别设置在所述底座两端的所述对接部上方；所述上料框和所述下料框均包括升降气缸，所述升降气缸的输出端与所述对接部连接。
7.可选地，所述对接部包括对接槽和升降杆，所述升降杆与所述升降气缸的输出端连接以使所述升降杆能够在所述上料框内或所述下料框内上下直线移动；所述agv小车包括与所述对接槽相匹配的对接杆，所述对接杆能够插入所述对接槽中。
8.可选地，所述取料机器人为六轴机器人，所述六轴机器人的吸爪设置有吹扫气排，以用于对所述cnc数控机床的治具和加工后的物料进行吹扫。
9.可选地，所述地轨包括一对直线导轨、第一放漏液水槽和一对第二放漏液水槽；其中，一对所述直线导轨平行设置，所述第一放漏液水槽连接于一对所述直线导轨之间，一对所述第二放漏液水槽分别连接于一对所述直线导轨的外侧；所述齿条平行所述第一放漏液
水槽设置，并位于所述第一放漏水槽和其中一个所述直线导轨连接处的上方。
10.可选地，所述底座的底面设置有与所述第一放漏液水槽配合的第一除尘气排以及与所述第二放漏液水槽配合的第二除尘气排；所述直线导轨上方和第一放漏液水槽内均设置有防尘盖板。
11.可选地，所述cnc自动加工系统还包括吹扫机构，所述吹扫机构位于所述地轨的一侧，用于对所述cnc数控机床加工出来的产品进行吹扫，所述上下料机构经所述地轨移动至所述吹扫机构，所述吹扫机构包括支撑架、防尘罩、吹扫器和固定夹具；所述防尘罩嵌设于所述支撑架内，所述防尘罩于所述支撑架的下方部分形成漏液漏斗，用于引导清洁物料时的废料向下排出；所述吹扫器和所述固定夹具设置在所述防尘罩内，所述吹扫器用于清洁加工后的物料，所述固定夹具用于固定物料以配合所述吹扫器对物料的清洁。
12.可选地，所述cnc自动加工系统还包括二次定位机构，所述二次定位机构位于所述地轨的一侧，用于对所述cnc数控机床加工前的物料进行定位，所述上下料机构经所述地轨移动至所述二次定位机构，所述二次定位机构包括支撑平台以及设置在所述支撑平台上用于夹持定位物料的定位夹具，所述定位夹具上设置有防呆感应检测轮骨，用于实现物料定位姿态的精确性。
13.可选地，所述二次定位机构设置在与所述地轨同侧的两台所述cnc数控机床之间，所述吹扫机构相对所述二次定位机构设置在所述地轨的另一侧，且设置另外两台所述cnc数控机床之间。
14.本技术还提供一种自动上下料的cnc加工方法，所述自动上下料的cnc加工方法基于上述的cnc自动加工系统，其包括以下步骤：
15.s1、所述agv小车将指定区域的一垒物料移载至所述上料框；
16.s2、所述取料机器人取料，所述地轨将所述上下料机构传送至二次定位机构旁，所述取料机器人将物料送至所述二次定位机构进行定位；
17.s3、物料由所述取料机器人自所述二次定位机构取出，经所述地轨移动至所述cnc数控机床进行物料加工；
18.s4、所述cnc数控机床加工的过程中，所述取料机械手进行下一次取料，重复s2的动作，再经所述地轨移动至另一所述cnc数控机床进行物料加工；
19.s5、经加工后的物料由所述取料机器人自所述cnc数控机床取出，经所述地轨移动至吹扫机构旁，所述取料机器人将物料放至所述吹扫机构进行吹扫作业；吹扫后的物料由所述取料机器人从所述吹扫机构取出，放置于下料框；
20.s6、所述下料框满垛，所述上下料机构移动到所述地轨另一端，所述agv小车对接所述底座的端部将所述下料框上的物料转移至指定地点。
21.本发明提供一种cnc自动加工系统，其包括地轨、多个cnc数控机床、上下料机构和agv小车。多个cnc数控机床沿地轨的长度方向设置于地轨的两侧；取料机器人、上料框和下料框设置于底座上，上下料机构经地轨分别转移各cnc数控机床，agv小车用于将指定区域的物料转移至上料框或将下料框内的物料运输至指定地点。通过agv小车运输物料，六轴机器人在地轨上分别移动各cnc数控机床的过程中自动上下料，实现了无需人工操作的自动上下料的cnc产品加工。
附图说明
22.图1为本发明中实施例的cnc自动加工系统的整体结构示意图；
23.图2为图1中地轨与上下料机构的装配示意图；
24.图3为图2中a处局部放大图。
25.图4为图1中上下料机构的整体结构示意图；
26.图5为图4的另一视角结构示意图；
27.图6为图4中上下料机构对接部的结构示意图；
28.图7为图6中取料机器人的吸爪的整体结构示意图；
29.图8为图1中agv小车的整体结构示意图；
30.图9为图1中agv小车与上下料机构对接前的相对位置示意图；
31.图10为图1中二次定位机构的整体结构示意图；
32.图11为图1中吹扫机构的整体结构示意图。
33.附图中各标号的含义为：
34.10-地轨；11-直线导轨；12-第一放漏液水槽；13-第二放漏液水槽；14-齿条；15-防尘盖板；16-防水托盘；20-cnc数控机床；30-二次定位机构；31-定位夹具；32-防呆感应检测轮骨；33-支撑平台；40-吹扫机构；41-防尘罩；41a-漏液漏斗；42-固定夹具；43-支撑架；50-上下料机构；51-底座；511-齿轮；512-第一除尘气排；513-滑块；514-第二除尘气排；515-对接部；515a-升降槽；52-取料机器人；521-吸爪；522-料盘夹爪；523-吸盘；524-吹扫气排；524a-针孔；53-上料框；531-升降杆；531a-垂直段；531b-水平段；532-弹夹；533-料盘防呆部；54-下料框；55-安装架；60-agv小车；61-对接杆。
具体实施方式
35.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
36.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
37.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
38.请参阅图1，本发明提供一种cnc自动加工系统，该cnc自动加工系统包括地轨10、多个cnc数控机床20、上下料机构50和agv小车60。多个cnc数控机床20分别沿地轨10的长度方向设置于地轨10的两侧，用于加工物料；上下料机构50设置在地轨10上，agv小车60在地轨10的端部与上下料机构50对接。
39.请参阅图2和图3，地轨10包括两条相对平行设置的直线导轨11，两条直线导轨11之间通过第一放漏液水槽12连接，其中一条直线导轨11上设置有齿条14，齿条14与第一放漏液水槽12平行设置，且位于第一放漏液水槽12与直线导轨11连接处的上方；第一放漏液
水槽12内设置有防尘盖板15，两条直线导轨11上方也设置有防尘盖板15，用以防止物料加工所携带的尘灰抖落对轨道运行造成影响。两条直线导轨11的外侧分别连接有第二放漏液水槽13。第一放漏液水槽12和第二放漏液水槽13用于引导物料加工清洗后滴落的废液的排放。地轨10的两端设置有防水托盘16，以用于收集自第一放漏液水槽12和第二放漏液水槽13引导排放的废液。
40.多个cnc数控机床20沿地轨10的长度方向设置在地轨10的两侧。具体地在本实施例中，cnc数控机床20为四个，四个cnc数控机床20分为两组，分别相对布置于地轨10的两侧。cnc数控机床20用于将物料加工成所需产品。
41.请参阅图4，上下料机构50包括底座51、取料机器人52、上料框53和下料框54。
42.请参阅图5，底座51通过设置在底座51底面的齿轮511与地轨10的齿条14啮合，取料机器人52、上料框53和下料框54固定在底座51上，上下料机构50经地轨10移动至各cnc数控机床20；上料框53与下料框54分别布置在底座51沿地轨10长度方向的两端，取料机器人52设置在上料框53和下料框54之间，以便于取料机械手用于抓取物料和放置加工后的产品，上料框53用于放置加工前的物料，下料框54用于放置加工后的物料。
43.具体地在本实施例中，底座51的底面设置有与第一放漏液水槽12配合的第一除尘气排512。齿轮511安装在底座51底部并容置于第一除尘气排512内，第一除尘气排512设置有用于齿轮511与齿条14啮合的开口；底座51的底面两侧设置均第二放漏液水槽13配合的第二除尘气排514，多个与直线导轨11配合的滑块513设置在第二除尘气排514的内侧。
44.请参阅图6，底座51沿地轨10长度方向的两端分别设置与agv小车60对接的对接部515，对接部515包括对接槽515a和升降杆531。具体地，底座51的每端均开设有两个相互平行的对接槽515a，升降杆531包括垂直段531a以及由垂直段531a于对接槽515a处水平延伸形成的水平段531b。
45.底座51上方安装有驱动电机(图中未示出)。具体地，驱动电机为伺服电机，采用伺服电机驱动齿轮511使得齿轮511配合齿条14带动上下料机构50移动，增强了位移重复精度；直线导轨11与底座51的底面滑块513配合使上下料机构50实现沿直线导轨11往复移动；防尘盖板15在上下料机构50直线往复移动的过程中起到对地轨10的防尘作用；第一除尘气排512和第二除尘气排514在上下料机构50做直线往复移动的过程中，实现对第一放漏液水槽12和第二放漏液水槽13的排尘清洁。
46.请参阅图4和图7，在本实施例中，取料机器人52为六轴机器人，底座51上设置有安装架55，伺服电机安装在安装架55内，六轴机器人设置在安装架55上方，以此实现合理有效的布局。六轴机器人的吸爪521包括料盘夹爪522、吸盘523和吹扫气排524，吸爪521为六面体，分别为第一面、与第一面相对设置的第二面、第三面、与第三面相对设置的第四面、第五面和与第五面相对设置的第六面。其中第一面与六轴机器人的移动臂连接，第二面、第三面和第四面分别设置有吸盘523，第三面和第四面的中间设置有料盘夹爪522，第三面、第四面、第五面和第六面靠近第二面的一端设置有吹扫气排524，吹扫气排524开设有多个用于吹扫气体喷出的针孔524a。料盘夹爪522和吸盘523用于获取物料；吹扫气排524用于对加工后的治具以及cnc数控机床的治具进行吹扫。
47.请参阅图4和图6，上料框53包括竖直设置在底座51上的升降气缸(图中未示出)和四个弹夹532，料盘可卡入四个弹夹532的形成的卡槽之间，四个弹夹532对料盘实现固定。
具体地，上料框53设置在底座51的对接部515的上方，对接部515的升降槽515a位于上料框53的底部，对接部515的升降杆531设置在靠近安装架55的两个弹夹532之间，升降气缸的输出端与升降杆531的垂直段531a连接，以使升降杆531在上料框53内实现上下直线移动；由四个弹夹532形成的卡槽可以叠放多垒料盘，在本实施例中，卡槽可以叠放15垒料盘。六轴机器人吸取料盘后，通过升降气缸抬升其余的料盘以配合六轴机器人提高作业效率。在其他的实施例中，可以根据不同的料盘形状设置弹夹532的数量、位置和高度。弹夹532的顶部设置有料盘防呆部533，以保证料盘以正确的姿势放入上料框53内。
48.下料框54包括竖直设置在底座51的升降气缸和四个弹夹532，具体的设置方式与上料框53相同，在此不多赘述。
49.请参阅图8和图9，agv小车60与底座51两端的对接部515对接，用于将指定区域的物料转移至上料框53或将下料框54内的物料运输至指定地点。agv小车60的一端设置有与底座51对接部515的对接槽515a相配合的对接杆61，具体地，上料时，固定物料的料盘以垒放的方式由agv小车60转移地轨10的一端，agv小车60通过对接杆61插入底座51对接部515的对接槽515a，料盘在agv小车60与底座51对接的过程中卡入四个弹夹532的形成的卡槽内，对接部515的水平段531b伸入料盘底端，升降气缸驱动对接部515的垂直段531a抬升进而使得水平段531b托举料盘上升，待料盘底端上升高度高于agv小车对接杆61的高度后，agv小车60沿原行进方向的反方向移动以退出与对接部515的连接；下料时，agv小车60与底座51的对接部515对接，agv小车60接到下料框54内的料盘后，agv小车60沿原行进方向的反方向移动以退出与对接部515的连接，并将料盘内的物料移载至指定地点。
50.请参阅图10，该cnc自动加工系统还包括二次定位机构30，二次定位机构30用于对cnc数控机床20加工前的物料进行定位。二次定位机构30包括支撑平台33以及设置在支撑平台33上用于夹持定位物料的定位夹具31。定位夹具31上设置有防呆感应检测轮骨32，用于实现物料定位姿态的精确性，且定位夹具31的夹紧力适当，和防呆感应检测轮骨32配合使得对物料的重复定位准确可靠。
51.请参阅图11，该cnc自动加工系统还包括吹扫机构40，吹扫机构40用于对cnc数控机床20加工后的物料进行吹扫。吹扫机构40还包括支撑架43、防尘罩41、吹扫器和固定夹具42。防尘罩41嵌设于支撑架43内，防尘罩41位于支撑架43的下方部分形成漏液漏斗41a，用于引导清洁物料时的废料向下排出，防尘罩41朝向地轨10的一侧开设有用于物料的进出的窗口；吹扫器和固定夹具42设置在防尘罩41内，吹扫器用于清洁加工后的物料，固定夹具42用于夹持固定物料配合吹扫器对物料的清洁。
52.具体地在本实施例中，二次定位机构30设置在与地轨10同侧的一组cnc数控机床20之间，吹扫机构40相对二次定位机构30设置在地轨10的另一侧，且设置另外一组cnc数控机床20之间。其中，两组cnc数控机床20的间距设置为500mm，该间距与地轨10宽度相适，地轨10设置在两组cnc数控机床20的该间距内，每组cnc数控机床20中的两台cnc数控机床20之间的间距设置为1700mm。下列表格中示出了完成一件物料加工流程的预估动作时间仅为17s，该时间不包括cnc数控机床20的加工工艺时间，具体的动作时间可依据工艺的效果要求等因素改变。
[0053][0054]
可以理解地是，二次定位机构30和吹扫机构40也可位于与地轨10同侧的一组cnc数控机床20之间，或二次定位机构30和吹扫机构40可以设置在同一个支撑组件上。
[0055]
本发明还提供了一种自动上下料的cnc加工方法，所述自动上下料的cnc加工方法基于上述的cnc自动加工系统，包括以下步骤：
[0056]
s1、agv小车60将指定区域的一垒物料移载至上料框53；
[0057]
s2、取料机器人52取料，地轨10将上下料机构50传送至二次定位机构30旁，取料机器人52将物料送至二次定位机构30进行定位；
[0058]
具体地，agv小车60与上下料机构50的底座51对接后，agv小车60上的物料移送至上料框53，取料机器人52开始动作，其吸爪521获取物料的同时，上下料机构50经地轨10转移至二次定位机构30，取料机器人52将物料放至二次定位机构30进行定位；二次定位机构30包括用于夹持定位物料的定位夹具31，定位夹具31上设置有防呆感应检测轮骨32，用于实现物料定位姿态的精确性，且定位夹具31的夹紧力适当，和防呆感应检测轮骨32配合使得对物料的重复定位准确可靠。经过二次定位后的物料使取料机器人52能准确将物料放入cnc数控机床20的治具中。
[0059]
s3、物料由取料机器人52自二次定位机构30取出，经地轨10移动至cnc数控机床20进行物料加工；
[0060]
s4、cnc数控机床20加工的过程中，取料机械手进行下一次取料，重复步骤s2，再经地轨10移动至其他cnc数控机床20进行物料加工；
[0061]
由于cnc数控机床20加工时间较长，设置多台cnc数控机床20，通过与地轨10及取料机器人52的配合，可同时作业提高加工效率。
[0062]
s5、经加工后的物料由取料机器人52自cnc数控机床20取出，经地轨10移动至吹扫机构40旁，取料机器人52将物料放至吹扫机构40进行吹扫作业；吹扫后的物料由取料机器人52从吹扫机构40取出，放置于下料框54；
[0063]
具体地，取料机器人52的吸爪521设置有吹扫气排524，物料经cnc数控机床20加工后，取料机器人52取出物料的同时，吹扫气排524开启对cnc数控机床20的治具和物料同时进行吹扫；物料从cnc数控机床20取出后，取料机器人52经地轨10移动至吹扫机构40，吹扫机构40对物料进行吹扫作业。
[0064]
s6、下料框54满垛，上下料机构50移动到地轨10另一端，agv小车60对接底座51的端部将下料框54上的物料转移至指定区域。
[0065]
本发明提供一种cnc自动加工系统，其包括地轨10、多个cnc数控机床20、上下料机
构50和agv小车60。多个cnc数控机床20沿地轨10的长度方向设置于地轨10的两侧；取料机器人52、上料框53和下料框54设置于底座51上，上下料机构50经地轨10分别转移至各cnc数控机床20，agv小车60用于将指定区域的物料转移至上料框53或将下料框54内的物料运输至指定地点。通过agv小车60运输物料，取料机器人52在地轨10上分别移动至各cnc数控机床20的过程中上下料，实现了整个cnc自动加工系统中不再需要人工上下料的全自动化的过程。
[0066]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0067]
以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。