一种具有零件自动掉头功能的精密数控机床的制作方法

1.本发明涉及数控机床制造技术领域，具体是涉及一种具有零件自动掉头功能的精密数控机床。


背景技术：

2.数控机床是一种高精度、高效率的自动化机床，现有数控机床加工工件时一次只能实现工件的单面加工，即加工完工件的一面后需要人工干预取下工件，然后将工件调头后再次装夹才能实现另一面的再次加工，有时甚至需要两台数控机床才能完成批量生产，操作者费时费力且劳动强度大，重复拆卸、装夹不仅降低加工效率、增加生产成本，还降低零件的加工精度，如申请号为：cn201410815610.7公开的一种自动实现零件掉头完成其双面加工的精密数控机床；此申请采用的是双工位加工方法进而实现对工件的掉头，工件在进行掉头后只能进行镗孔及切端面加工，无法实现其他车削工作；仅限于指定工件加工；并且常规工件在掉头后需要改变夹持点，否则在将工件车削后的端部插入至三爪卡盘内时，掉头夹持设备所夹持的工件部位会被夹爪覆盖，无法精确控制掉头后工件插入至三爪卡盘内的深度；
3.为此，我们提出一种既可以实现工件自动掉头又可适用于对不同工件进行自动加工的精密数控机床。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种具有零件自动掉头功能的精密数控机床。
5.为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：
6.一种具有零件自动掉头功能的精密数控机床，包括机床、坐标机器人、旋转装置、机箱、滑槽、夹持装置、传感装置和感应元件；坐标机器人呈竖直状态固定安装于机床内；旋转装置固定安装于坐标机器人的输出端；机箱呈水平状态固定安装于旋转装置转动端；滑槽自上而下贯穿开设于机箱上；夹持装置呈竖直状态可滑动的设置于滑槽处；传感装置同轴固定安装于机箱的端部；感应元件可转动的设置于机箱一端的一角。
7.优选的，坐标机器人包括支撑底座、第一支撑架、第一丝杆滑台组和第二丝杆滑台组；第一支撑架呈竖直状态固定安装于支撑底座上；第一丝杆滑台组沿着第一支撑架的长边方向水平固定安装于第一支撑架顶部；第二丝杆滑台组呈竖直状态固定安装于第一丝杆滑台组输出端。
8.优选的，第一固定架、第一转轴、转动架、第一锥齿轮、第二锥齿轮和第一伺服电机；第一固定架固定安装于第二丝杆滑台组输出端；第一转轴通过轴承可转动的设置于第一固定架内；转动架固定安装于第一转轴端部；第一锥齿轮同轴套设安装于第一转轴上；第一伺服电机固定安装于第一固定架一侧；第二锥齿轮同轴固定安装于第一伺服电机输出端，第二锥齿轮和第一锥齿轮啮合传动连接。
9.优选的，夹持装置包括直线往复驱动器、上夹持单元和下夹持单元；直线往复驱动器沿着机箱的长边方向呈水平状态固定安装于机箱的一侧；上夹持单元和下夹持单元呈镜像状态固定安装于竖直往复驱动器的输出端；上夹持单元和下夹持单元分别位于机箱的上端和下端；上夹持单元和下夹持单元的夹持端均穿过机箱朝向机箱中部设置。
10.优选的，直线往复驱动器包括第一滑动架、第二滑动架、滑轨、滑块、第一安装架和第三丝杆滑台组；滑轨沿着机箱的长边方向水平固定安装于机箱一侧的中部；滑块可滑动的设置于滑轨上；第一滑动架可滑动的设置于机箱上表面所开设的滑槽处；第二滑动架相对第一滑动架可滑动的设置于机床下表面所开设的4b处；第一滑动架和第二滑动架的末端均与滑块固定连接；第一安装架固定安装于机箱的一侧；第三丝杆滑台组固定安装于第一安装架上；第三丝杆滑台组的输出端与滑块固定连接。
11.优选的，上夹持单元包括第二安装架、电动推杆、限位夹持架和胶垫；电动推杆通过第二安装架呈竖直状态固定安装于第一滑动架的驱动端；限位夹持架呈竖直状态可滑动的设置于滑槽内，限位夹持架的夹持端朝向机箱内部设置；限位夹持架的顶部与电动推杆的输出端固定连接。
12.优选的，上夹持单元还包括有贴设于限位夹持架卡持端侧壁上的胶垫。
13.优选的，传感装置包括第一传感组和第二传感组；所述传感装置由第一传感组和第二传感组组成；第一传感组和第二传感组呈镜像状态分别固定安装于机箱的两端；第二传感组和第一传感组结构相同。
14.优选的，第一传感组包括第二固定架、活动架、导向杆、限位凸柱、弹簧和接触式传感器；第二固定架固定安装于机箱的端部；活动架同轴固定安装于第二固定架的外侧；导向杆垂直设置于活动架靠近第二固定架的一侧；导向杆的杆部穿过第二固定架设置并与第二固定架滑动配合连接；限位凸柱同轴固定安装于导向杆的末端；弹簧同轴套设安装于导向杆上；接触式传感器垂直设置于活动架表面；接触式传感器的检测端穿过第二固定架朝向活动架方向设置。
15.优选的，感应元件包括旋转驱动器、第二伺服电机、第一齿轮、第二齿轮、第二转轴、转动盘和感应盘；旋转驱动器呈水平状态固定安装于机箱的一侧；转动盘通过第二转轴可转动的设置于远离机床方向的一端；感应盘同轴固定安装于转动盘的端部；所述旋转驱动器由第二伺服电机、第一齿轮和第二齿轮组成；第二伺服电机通过固定架固定安装于滑槽的一侧；第一齿轮同轴固定安装于第二伺服电机输出端；第二齿轮同轴固定安装于第二转轴外；第二齿轮和第一齿轮啮合传动连接。
16.本技术相比较于现有技术的有益效果是：
17.1.本技术通过坐标机器人和旋转装置的配合，实现了如何对工件进行轴线移动以及转动调节的工作。
18.2.本技术通过机箱、夹持装置和感应元件的配合，实现了如何对工件进行夹持以及对工件进行重新定位矫正的工作，从而精确控制对工件的夹持位置以及工件车削端插入的深度。
19.3.本技术通过传感装置实现了如何在对工件夹持时，对夹持装置移动位置的精确控制工作，从而有效避免夹持装置在对工件进行夹持时和三爪卡盘之间发生触碰。
附图说明
20.图1是本技术的立体图；
21.图2是本技术的主视图；
22.图3是本技术的去除机床的立体图；
23.图4是本技术的机箱、夹持装置、传感装置和感应元件的立体图一；
24.图5是本技术的机箱、夹持装置、传感装置和感应元件的主视图；
25.图6是图5的a-a处截面剖视图；
26.图7是图5的c-c处截面剖视图；
27.图8是本技术的机箱、夹持装置、传感装置和感应元件的立体图二；
28.图9是本技术的机箱、夹持装置和传感装置部分结构立体图；
29.图10是本技术的第一传感组分解立体结构示意图。
30.图中标号为：
31.1-机床；
32.2-坐标机器人；2a-支撑底座；2b-第一支撑架；2c-第一丝杆滑台组；2d-第二丝杆滑台组；
33.3-旋转装置；3a-第一固定架；3b-第一转轴；3c-转动架；3d-第一锥齿轮；3e-第二锥齿轮； 3f-第一伺服电机；
34.4-机箱；4a-滑槽；
35.5-夹持装置；5a-直线往复驱动器；5a1-第一滑动架；5a2-第二滑动架；5a3-滑轨；5a4-滑块；5a5-第一安装架；5a6-第三丝杆滑台组；5b-上夹持单元；5b1-第二安装架；5b2-电动推杆； 5b3-限位夹持架；5b4-胶垫；5c-下夹持单元；
36.6-传感装置；6a-第一传感组；6a1-第二固定架；6a2-活动架；6a3-导向杆；6a4-限位凸柱； 6a5-弹簧；6a6-接触式传感器；6b-第二传感组；
37.7-感应元件；7a-旋转驱动器；7a1-第二伺服电机；7a2-第一齿轮；7a3-第二齿轮；7b-第二转轴；7c-转动盘；7d-感应盘。
具体实施方式
38.为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
39.如图1至图10所示，本技术提供：
40.一种具有零件自动掉头功能的精密数控机床，包括机床1、坐标机器人2、旋转装置3、机箱4、滑槽4a、夹持装置5、传感装置6和感应元件7；坐标机器人2呈竖直状态固定安装于机床1内；旋转装置3固定安装于坐标机器人2的输出端；机箱4呈水平状态固定安装于旋转装置3转动端；滑槽4a自上而下贯穿开设于机箱4上；夹持装置5呈竖直状态可滑动的设置于滑槽4a处；传感装置6同轴固定安装于机箱4的端部；感应元件7可转动的设置于机箱4一端的一角。
41.基于上述实施例，工作状态下工件在加工中，当工件一端车削完毕后，需要对工件进行掉头时，首先接入外部电源驱动坐标机器人2工作，坐标机器人2首先带动夹持装置5竖直下降至与机床1上的三爪卡盘呈同轴状态后，随后水平朝向工件方向移动，在移动的过程
中当夹持装置5端部固定安装的传感装置6传感端抵触至三爪卡盘表面后；夹持装置5停止移动，同时夹持装置5工作，夹持装置5夹持端收缩对工件进行夹持固定，夹持完毕后夹持装置5带动工件轴向远离三爪卡盘，在接入外部电源驱动旋转装置3工作，使得旋转装置3带动夹持装置5进行顺时针180度转动，在夹持装置5转动至90度时，夹持装置5的输出端会进行扩张，使得夹持装置5的夹持端和工件之间呈过盈配合；此时的工件会在夹持装置5夹持端的引导下，随着重力自由降落并抵触至感应元件7感应端后，夹持装置5夹持端重新校正位置对工件末端即工件未车削端进行重新校正夹持；夹持完毕后夹持装置5继续转动，直至将工件180度掉头后停止，并将掉头后的工件同轴插入至机床1上的三爪卡盘内。
42.进一步的，如图3所示：
43.坐标机器人2包括支撑底座2a、第一支撑架2b、第一丝杆滑台组2c和第二丝杆滑台组 2d；第一支撑架2b呈竖直状态固定安装于支撑底座2a上；第一丝杆滑台组2c沿着第一支撑架2b的长边方向水平固定安装于第一支撑架2b顶部；第二丝杆滑台组2d呈竖直状态固定安装于第一丝杆滑台组2c输出端。
44.基于上述实施例，第一丝杆滑台组2c用以驱动夹持装置5进行水平方向的往复移动；第二丝杆滑台组2d用以驱动夹持装置5进行竖直方向的往复驱动工作，工作状态下当需要对工件进行掉头时，夹持装置5首先在第二丝杆滑台组2d的驱动下竖直移动至三爪卡盘的正前方并与所述三爪卡盘同轴；当夹持装置5夹持工件后然后在第一丝杆滑台组2c的驱动下进行水平方向往复移动，从而实现对工件的轴向水平往复移动工作。
45.进一步的，如图4和图7所示：
46.第一固定架3a、第一转轴3b、转动架3c、第一锥齿轮3d、第二锥齿轮3e和第一伺服电机3f；第一固定架3a固定安装于第二丝杆滑台组2d输出端；第一转轴3b通过轴承可转动的设置于第一固定架3a内；转动架3c固定安装于第一转轴3b端部；第一锥齿轮3d同轴套设安装于第一转轴3b上；第一伺服电机3f固定安装于第一固定架3a一侧；第二锥齿轮3e同轴固定安装于第一伺服电机3f输出端，第二锥齿轮3e和第一锥齿轮3d啮合传动连接。
47.基于上述实施例，当需要驱动夹持装置5进行转动时，首先接入外部电源驱动第一伺服电机3f工作，第一伺服电机3f输出轴转动状态下驱动第二锥齿轮3e同步转动，第二锥齿轮 3e在带动与其自身啮合传动连接的第一锥齿轮3d进行转动，最后驱动第一转轴3b进行转动，从而完成对夹持装置5的旋转驱动工作。
48.进一步的，如图5所示：
49.夹持装置5包括直线往复驱动器5a、上夹持单元5b和下夹持单元5c；直线往复驱动器 5a沿着机箱4的长边方向呈水平状态固定安装于机箱4的一侧；上夹持单元5b和下夹持单元 5c呈镜像状态固定安装于竖直往复驱动器5a的输出端；上夹持单元5b和下夹持单元5c分别位于机箱4的上端和下端；上夹持单元5b和下夹持单元5c的夹持端均穿过机箱4朝向机箱4 中部设置。
50.基于上述实施例，工作状态下当工件通过上夹持单元5b和下夹持单元5c夹持端同步收缩将工件同轴夹持至机箱4中部时，工件会在直线往复驱动器5a的驱动下朝向机箱4的另一端水平移动；从而实现对工件掉头前的辅助校正工作。
51.进一步的，如图7和图8所示：
52.直线往复驱动器5a包括第一滑动架5a1、第二滑动架5a2、滑轨5a3、滑块5a4、第一
安装架5a5和第三丝杆滑台组5a6；滑轨5a3沿着机箱4的长边方向水平固定安装于机箱4一侧的中部；滑块5a4可滑动的设置于滑轨5a3上；第一滑动架5a1可滑动的设置于机箱4上表面所开设的滑槽4a处；第二滑动架5a2相对第一滑动架5a1可滑动的设置于机床1下表面所开设的4b处；第一滑动架5a1和第二滑动架5a2的末端均与滑块5a4固定连接；第一安装架 5a5固定安装于机箱4的一侧；第三丝杆滑台组5a6固定安装于第一安装架5a5上；第三丝杆滑台组5a6的输出端与滑块5a4固定连接。
53.基于上述实施例，第三丝杆滑台组5a6用以驱动通过上夹持单元5b和下夹持单元5c进行夹持后的工件在机箱4内部水平往复移动，从而实现对工件位置的移动转换工作。
54.进一步的，如图9所示：
55.上夹持单元5b包括第二安装架5b1、电动推杆5b2和限位夹持架5b3；电动推杆5b2通过第二安装架5b1呈竖直状态固定安装于第一滑动架5a1的驱动端；限位夹持架5b3呈竖直状态可滑动的设置于滑槽4a内，限位夹持架5b3的夹持端朝向机箱4内部设置；限位夹持架 5b3的顶部与电动推杆5b2的输出端固定连接。
56.基于上述实施例，当夹持装置5在坐标机器人2的驱动下移动至工件的正前方后，需要对工件进行夹持时，首先接入外部电源驱动电动推杆5b2工作，电动推杆5b2输出轴延伸推动限位夹持架5b3竖直下降；直至限位夹持架5b3的卡接端卡持至工件外后停止，从而通过限位夹持架5b3完成对工件的限位夹持工作；所述限位夹持架5b3呈y字形设置。
57.进一步的，如图9所示：
58.上夹持单元5b还包括有贴设于限位夹持架5b3卡持端侧壁上的胶垫5b4。
59.基于上述实施例，限位夹持架5b3卡持端的侧壁所贴设的胶垫5b4用以保护工件外壁，避免夹持过程中使得工件外壁刮花，导致工件精度缺失或夹痕出现。
60.进一步的，如图7和图8所示：
61.传感装置6包括第一传感组6a和第二传感组6b；所述传感装置6由第一传感组6a和第二传感组6b组成；第一传感组6a和第二传感组6b呈镜像状态分别固定安装于机箱4的两端；第二传感组6b和第一传感组6a结构相同。
62.基于上述实施例，所述第一传感组6a和第二传感组6b用以传感检测工作，当夹持装置5 在坐标机器人2的驱动下靠近三爪卡盘对工件进行夹持时，通过夹持装置5和传感装置6的配合，可以使得夹持装置5可以精准的停止至夹持工位对工件进行夹持。
63.进一步的，如图10所示：
64.第一传感组6a包括第二固定架6a1、活动架6a2、导向杆6a3、限位凸柱6a4、弹簧6a5 和接触式传感器6a6；第二固定架6a1固定安装于机箱4的端部；活动架6a2同轴固定安装于第二固定架6a1的外侧；导向杆6a3垂直设置于活动架6a2靠近第二固定架6a1的一侧；导向杆6a3的杆部穿过第二固定架6a1设置并与第二固定架6a1滑动配合连接；限位凸柱6a4 同轴固定安装于导向杆6a3的末端；弹簧6a5同轴套设安装于导向杆6a3上；接触式传感器 6a6垂直设置于活动架6a2表面；接触式传感器6a6的检测端穿过第二固定架6a1朝向活动架 6a2方向设置。
65.基于上述实施例，工作状态下当夹持装置5在坐标机器人2的驱动下水平朝向三爪卡盘方向靠近时，活动架6a2会优先与三爪卡盘表面抵触；当活动架6a2在和三爪卡盘表面接触后，活动架6a2受压朝向第二固定架6a1方向收缩；活动架6a2在收缩的过程中抵压至接
触式传感器6a6检测端，当接触式传感器6a6感应到活动架6a2后发出电信号，控制坐标机器人2停止对夹持装置5的驱动；随后夹持装置5夹持端驱动完成对工件的夹持。
66.进一步的，如图4和图8所示：
67.感应元件7包括旋转驱动器7a、第二伺服电机7a1、第一齿轮7a2、第二齿轮7a3、第二转轴7b、转动盘7c和感应盘7d；旋转驱动器7a呈水平状态固定安装于机箱4的一侧；转动盘7c通过第二转轴7b可转动的设置于远离机床1方向的一端；感应盘7d同轴固定安装于转动盘7c的端部；所述旋转驱动器7a由第二伺服电机7a1、第一齿轮7a2和第二齿轮7a3组成；第二伺服电机7a1通过固定架固定安装于滑槽4a的一侧；第一齿轮7a2同轴固定安装于第二伺服电机7a1输出端；第二齿轮7a3同轴固定安装于第二转轴7b外；第二齿轮7a3和第一齿轮7a2啮合传动连接。
68.基于上述实施例，工作状态下当夹持装置5将工件夹持后并在旋转装置3的驱动下旋转呈90度时，转动盘7c会在旋转装置3对夹持装置5进行驱动旋转时，在旋转驱动器7a的驱动下带动感应盘7d同步转动，直至转动盘7c的检测端旋转封堵至机箱4端部后停止；此时的感应盘7d与夹持装置5内所夹持的工件呈同轴状态设置；当夹持装置5旋转至九十度并对工件进行解除夹持时，此时的工件则会在夹持装置5的引导下随着重力掉落至感应盘7d上；感应盘7d检测到工件后发射电信号给夹持装置5，夹持装置5根据加工零件长度对夹持部位进行二次矫正夹持，夹持至工件的未切削部，从而保证工件在完全掉头后可以准确的对工件车削完毕的一端插入深度进行自调节。
69.本技术可以全自动化对工件进行掉头工作；并且对掉头后的工件插入深度可以进行精准把控，适合工件批量车削工作；自动化程高；可以大幅度提高生产效率。
70.以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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。