专利名称：二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种二氧化碳灭火器筒体专用加工机床，以二氧化碳灭火器筒体毛坯作为加工对象，可以实现二氧化碳灭火器筒体生产过程的半自动化或自动化。
背景技术：
二氧化碳灭火器筒体一般采用无缝钢管作为原始坯料，通过加热和模具的挤压，使其一端封闭形成灭火器筒体的底部，另一端收窄后形成灭火器筒体的口部，从而形成筒体的毛坯(筒坯)，这一生产过程可在专用生产机床上一次性完成。灭火器筒坯的口部要经过后续的进一步加工，最终与灭火器的阀头以螺纹的方式进行连接与密封。对于二氧化碳灭火器筒坯口部的加工，一般要经过筒口端面车削一筒口外圆车削 —筒口钻孔一筒口攻牙等4道工序，目前尚无法在同一机床上完成上述多道工序的同时加工，要分别在3台不同的机床上完成车削、钻孔和攻牙等单一工序，需要多次装夹，无法实现连续加工，存在生产效率低、加工精度不高、劳动强度大、工艺适应性差等诸多问题。
发明内容为了解决二氧化碳灭火器筒坯口部加工过程中存在生产效率低、加工精度不高、劳动强度大、工艺适应性差的问题，本实用新型提供一种用于二氧化碳灭火器筒体专用加工机床，以二氧化碳灭火器筒体毛坯作为加工对象，可以实现二氧化碳灭火器筒体生产过程的半自动化或自动化，提高生产效率、加工精度较高、减轻劳动强度、工艺适用性良好。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种二氧化碳灭火器筒体专用加工机床，在加工机床上分布5个加工工位，分别为端面车削和定位孔加工合成工位、钻孔工位、外圆粗加工和内孔精加工合成工位、外圆精加工工位以及攻牙工位；所述加工机床包括底座、机架和下料机构，机床底座下安装有用以保证机床水平放置的底座调平机构，在机床底座的前端台面上依次安装了 5个加工工位的用于实现各个工位的筒体夹紧和加工进给的筒体装夹及驱动机构，在底座的后端台面上依次安装5个工位的加工主轴总成，在各个加工主轴总成的主轴的前端安装有加工刀具，所述各个主轴与驱动装置连接；在所述底座中间位置安装有机架，在机架上安装有筒体升降机构和筒体移位机构，筒体升降机构包括用以实现升降的并行气缸，所述筒体升降机构上安装有筒体抓取机械手，筒体移位机构由气缸驱动并由导向杆导向；所述攻牙工位侧边设有下料机构。进一步，所述筒体装夹及驱动机构由筒体夹紧气缸、筒体支座、夹紧块、移动滑板、压条、滑板推动气缸、导杆、行程调整螺母、夹紧连接板和定位板组成，其中，定位板安装在机床底座台面上，移动滑板通过压条安装在机床底座台面上，移动滑板上安装有用于承放筒体的筒体支座，移动滑板的前端安装有夹紧连接板，所述夹紧连接板连接夹紧块，其中夹紧连接板和夹紧块相对于移动滑板位置固定，用以实现筒体的夹紧与松开的夹紧块与筒体夹紧气缸连接；筒体夹紧气缸、筒体支座、夹紧块、移动滑板、夹紧连接板组成一个移动单元，所述移动单元与滑板推动气缸连接，所述移动单元上安装导杆，所述移动单元可滑动地与压条构成的导向轨道连接，滑板推动气缸固定在定位板上，所述定位板上安装行程调整螺母再进一步，所述加工主轴总成包含主轴座、主轴、皮带轮、主轴调节螺母、轴承、刀柄套和主轴连接螺母，主轴座安装在机床底座，主轴通过轴承与主轴座连接,在并通过轴承前盖、轴承后盖和挡圈实现密封，用以紧固主轴的主轴调节螺母安装在主轴上；在主轴的前端通过主轴连接螺母固定住刀柄套，刀柄套安装不同的刀具；在主轴的后端安装有皮带轮，通过皮带与驱动电机之间进行动力联接。所述端面车削和定位孔加工对应的成形刀具，所述成形刀具由刀柄及刀片支座、端面车削刀片及定位孔加工刀片组成，端面车削刀片及定位孔加工刀片均为合金刀片，通过气焊焊接在刀片支座上，所述成形刀具通过刀柄与所述刀柄套进行连接。所述外圆粗加工和内孔精加工工位对应的成形刀具，所述成形刀具由刀柄及内孔加工成形刀具支座、外圆粗加工刀具支座、外圆粗加工刀片、内孔加工刀片组成；外圆粗加工刀片、内孔加工刀片均为合金刀片，分别通过气焊焊接在内孔加工成形刀具支座和外圆粗加工刀具支座上，外圆粗加工刀具支座固定在刀柄及内孔加工成形刀具支座上，所述成形刀具通过刀柄与所述刀柄套进行连接。所述外圆精加工工位对应的成形刀具，所述成形刀具由刀柄及外圆精加工刀具支座、外圆精加工刀片组成，外圆精加工刀片为合金刀片，通过气焊焊接在刀柄及外圆精加工刀具支座上，所述成形刀具通过刀柄与所述刀柄套进行连接。本实用新型的技术构思为工序集中。将二氧化碳灭火器筒坯口部加工的多道工序集中于一个专用生产机床上，通过机械手实现工序间筒体转移，多工序并行加工，省去多次装夹，提高生产效率和加工精度；设计专用成形刀具，增加辅助工序，以提高加工精度。原生产工艺分筒口端面车削一筒口外圆车削一筒口钻孔一筒口攻牙4道工序，改进工艺分为端面车削一定位孔加工(为下道钻孔工序准备，提高多次装夹中的定位精度)一钻孔一外圆粗加工一内孔精加工(进一步修正内孔尺寸，为下道攻牙工序准备，减小丝锥的加工量，提高加工精度)一外圆精加工一攻牙7道工序，通过设计专用成型刀具，将端面车削和定位孔加工集中于一个工位，将外圆粗加工和内孔精加工集中于一个工位，改进工艺共分为5个工位，7道工序；设计专用筒体夹具对不同规格筒体的装夹具有很好的适应性，以提高生产过程中的工艺适应性，减少更换工装的次数；以PLC作为控制器，结合触摸屏，提高了机床的操控性能，可以实现二氧化碳灭火器筒体生产过程的半自动化或自动化。本系统的有益效果主要表现在I、多道加工工序集中，提闻了生广效率；2、设计专用成形刀具，增加辅助工序，提高了加工精度；3、设计专用筒体夹具对不同规格筒体的装夹具有很好的适应性，工艺适应性好；4、即可作为单机生产，通过增加上下料部分，还可以作为二氧化碳灭火器筒体自动生产线中的生产单元。
图I为本实用新型二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的结构总图；图2为本实用新型二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的生产工序和动作序列图；图3为本实用新型二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的筒体装夹及驱动机构图；图4为本实用新型二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的筒体运动示意图；图5为本实用新型二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的主轴结构图；图6为本实用新型二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的端面车削和定位孔加工成形刀具；图7为本实用新型二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的外圆粗加工和内孔精加工成形刀具；图8为本实用新型二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的外圆精加工成形刀具。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述参见图1，一种二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的总体结构。从右向左，按照加工顺序，在机床上分布了 5个加工工位(筒体坯料从工位I由手工或自动放入，加工完成的筒体由工位5移出)，分别为端面车削+定位孔加工合成工位、钻孔工位、外圆粗加工+内孔 精加工合成工位、外圆精加工工位、攻牙工位，完成端面车削、定位孔加工、钻孔、外圆粗加工、内孔精加工、外圆精加工、攻牙共7个加工工序。机床主体由底座26和机架15、下料机构31和相关的电控系统组成。机床底座26下安装有底座调平机构30以保证机床水平放置。在机床底座26的前端台面上依次安装了 5个工位的筒体装夹及驱动机构20、22、24、27、29，分别为筒体I装夹及驱动机构、筒体2装夹及驱动机构、筒体3装夹及驱动机构、筒体4装夹及驱动机构和筒体5装夹及驱动机构，用于实现各个工位的筒体(筒体19、21、23、25、28，对应筒体I、筒体2、筒体3、筒体4和筒体5)夹紧和加工进给。在机床底座26的后端台面上依次安装了 5个工位的加工主轴总成12、10、7、6、3，分别为主轴总成I、主轴总成
2、主轴总成3、主轴总成4和主轴总成5，在各个主轴的前端，安装有相应的加工刀具，以完成相应工位的加工工序,各个主轴由交流电机驱动,通过皮带传动方式与交流电机连接,其中端面车削+定位孔加工合成工位、钻孔工位、攻牙工位处因有调速要求，采用交流变频电机驱动，其他两个工位采用普通交流电机驱动。在机床底座26中间位置安装有机架15，在机架15上安装有筒体升降机构4和筒体移位机构9。筒体升降机构4由两个并行气缸驱动实现升降，其上安装有筒体抓取机械手11、8、5、2、1，分别对应机械手I、机械手2、机械手
3、机械手4和机械手5，筒体升降机构4可以实现5个筒体的抓取、放置和升降。筒体移位机构9由气缸驱动，由导向杆导向，实现筒体的向左移位操作，通过筒体升降机构4和筒体移位机构9的协作，在5个工位完成一次加工后，正在加工的5个筒体将一齐向右移动一个工位，其中，第I个工位将由人工或自动补入新的筒体(筒体坯料)，第5个工位(已加工完成的筒体)由机械手5抓取、移位后放入下料机构31。在下料机构上安装有光电传感器，以实现加工完成的筒体计数。机床的电控系统由电控柜17、操控面板16和18组成，其中操控面板18配有3个按钮，启动I、启动2和停止，用户启动一次加工时，须同时按下启动I和启动2两个按钮以保证操作安全，停止按钮用于停止加工过程；操控面板16上配有电源开按钮、电源关按钮、冷却液开关、工作模式选择开关和急停按钮，工作模式共分为手工、单步和自动3种，在操控面板16上还配有触摸屏，配合操纵按钮，实现生产过程的操纵、参数设置和计数显示等；电控柜17则安装有控制器PLC及相关电器。在5个加工工位处，还配有冷却液14以及加工照明13。参见图2，二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的生产工序和动作序列。通过手工或自动上料后，用户启动加工，5个加工工位开始加工，以第I个工位为例，首先是筒体夹紧，其次是在驱动气缸的作用下，筒体装夹及驱动机构快进，在接近加工位置时，转为慢进，直至端面车削+定位孔加工完成后快速退回，此时，夹紧气缸松开筒体I，机械手I在升降机构作用下下降并完成筒体I抓取，然后机械手I上升，在移位机构作用下左行，移至第2个工位处，机械手I下降并将筒体I放置于工位2处，最后机械手I上升并右移回位。通过手工或自动上料后，用户再次启动第二次加工，如此反复循环，其他工位类似。由于各个工位的加工速度有差异，而升降机构及移位机构是同时针对5个工位的，因此须在筒体装夹及驱动机构的运动路径中放置有多个位置传感器(参见图4)，例如，在5个筒体装夹及驱动机构的起始点处放置原点传感器，以保证5个工位全部加工完成并全部退到原点处后再实现抓取与移位操作，同理，在5个筒体装夹及驱动机构的运动未端处放置加工到位传感器以判断加工是否到位并退回；为提高生产效率，在筒体装夹及驱动机构行进过程中接近加工位置处放置一个位置传感器，从原点到该传感器前，筒体装夹及驱动机构快速前行，在该传感器到加工到位传感器前，筒体装夹及驱动机构慢速前行，各传感器位置可根据加工不同规格的筒体可相应调整。参见图3，二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的筒体装夹及驱动机构。筒体装夹及驱动机构由筒体夹紧气缸37、筒体支座33、39、夹紧块35、36、移动滑板41、压条40、滑板推动气缸32、导杆44、行程调整螺母43、夹紧连接板34、38、定位板42组成。其中，定位板安装在机床底座26台面上，移动滑板41通过压条40安装在机床底座26台面上，移动滑板41上安装有筒体支座33、39，用于承放筒体，移动滑板41的前端安装有夹紧连接板34、38，分别连接夹紧块35、36，其中夹紧连接板34、38和夹紧块35相对于移动滑板41位置固定，夹紧块36在筒体夹紧气缸37的驱动下可以实现筒体的夹紧与松开。筒体夹紧气缸37、筒体支座33、39、夹紧块35、36、移动滑板41、夹紧连接板34、38组成一个移动单元，在滑板推动气缸32的推动和导杆44的导向下，沿着压条40构成的导向轨道作往复运动，实现筒体的进给。滑板推动气缸32固定在定位板42上，其行程可以通过行程调整螺母43来调整以适应不同规格的筒体加工需求。参见图4，二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的筒体运动示意图。如图3所示，筒体夹紧气缸37、筒体支座33、39、夹紧块35、36、移动滑板41、夹紧连接板34、38组成一个移动单元，在滑板推动气缸32的推动和导杆44的导向下，沿着压条40构成的导向轨道作往复运动，实现筒体的进给。在筒体的进给过程中，空行程要实现快速进给，加工过程中要实现慢速进给。在滑板推动气缸32的外侧安装有位置传感器51、52、53，分别表示加工完成、速度转换位置和原点位置，在原点传感器53与速度转换位置传感器52之间，滑板推动气缸32快速前进，在速度转换位置传感器52与加工完成传感器51与之间，滑板推动气缸32慢速前进，加工完成后，则是快速退回。各传感器位置可根据加工不同规格的筒体可相应调整。滑板推动气缸32通过气管50、单向节流阀49与电磁阀48 (四通，单向操作器自动复、位)、电磁阀47 (三通,带自动复位的常闭阀)连接，电磁阀48、单向电磁阀47安装于电磁阀座汇流板上，通过单向节流阀49、电磁阀48和电磁阀47的配合使用，实现快进、慢进和快通功能，另外，通过单身节流阀还可以调整快进和慢进的速度。加工刀具45根据不同工位不同。参见图5，二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的主轴总成剖面图。主轴总成包含主轴座58、主轴65、皮带轮61、主轴调节螺母60、轴承59、刀柄套54、主轴连接螺母55、轴承前盖56、轴承后盖62、挡圈57、63、64。主轴座58安装在机床底座26，主轴65通过轴承59与 主轴座58连接，在并通过轴承前盖56、轴承后盖62、挡圈57、63、64实现密封，主轴调节螺母60用于紧固主轴65。在主轴65的前端，通过主轴连接螺母55固定住刀柄套54，刀柄套54可以安装不同的刀具；在主轴65的后端安装有皮带轮61，通过皮带与驱动电机之间进行动力联接。参见图6，二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的端面车削和定位孔加工成形刀具。该成形刀具由刀柄及刀片支座66、端面车削刀片67 (共计4片，均匀分布于端面圆周)及定位孔加工刀片68组成。其中，端面车削刀片67及定位孔加工刀片68均为合金刀片，通过气焊焊接在刀片支座66上。该刀具通过刀柄与主轴总成上的刀柄套54进行连接。参见图7，二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的外圆粗加工和内孔精加工成形刀具。该刀具由刀柄及内孔加工成形刀具支座69、外圆粗加工刀具支座70、外圆粗加工刀片71、内孔加工刀片72组成。外圆粗加工刀片71、内孔加工刀片72均为合金刀片，分别通过气焊焊接在内孔加工成形刀具支座69和外圆粗加工刀具支座70上，外圆粗加工刀具支座70固定在刀柄及内孔加工成形刀具支座69上。该刀具通过刀柄与主轴总成上的刀柄套54进行连接。参见图8，二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的外圆精加工成形刀具。该刀具由刀柄及外圆精加工刀具支座73、外圆精加工刀片74组成。外圆精加工刀片74为合金刀片，通过气焊焊接在刀柄及外圆精加工刀具支座73上。该刀具通过刀柄与主轴总成上的刀柄套54进行连接。为了安全，筒体夹紧气缸的控制为失电夹紧、得电松开；滑板推动气缸的控制为失电退回、得电前进；机械手的控制为失电夹紧、得电松开；升降气缸的控制为失电上升、得电下降；移位气缸的控制为失电回位、得电移位。上述二氧化碳灭火器筒体专用加工机床既可作为单机手工或半自动生产，通过增加上下料部分，还可以作为二氧化碳灭火器筒体自动生产线中的生产单元。上述二氧化碳灭火器筒体专用加工机床的筒体装夹及驱动机构中的滑板驱动亦可以采用电机驱动。
权利要求1.一种二氧化碳灭火器筒体专用加工机床，其特征在于在加工机床上分布5个加工工位，分别为端面车削和定位孔加工合成工位、钻孔工位、外圆粗加工和内孔精加工合成工位、外圆精加工工位以及攻牙工位；所述加工机床包括底座、机架和下料机构，机床底座下安装有用以保证机床水平放置的底座调平机构，在机床底座的前端台面上依次安装5个加工工位的用于实现各个工位的筒体夹紧和加工进给的筒体装夹及驱动机构，在底座的后端台面上依次安装了 5个工位的加工主轴总成，在各个加工主轴总成的主轴的前端安装有加工刀具，所述各个主轴与驱动装置连接； 在所述底座中间位置安装有机架，在机架上安装有筒体升降机构和筒体移位机构，筒体升降机构包括用以实现升降的并行气缸，所述筒体升降机构上安装有筒体抓取机械手，筒体移位机构由气缸驱动并由导向杆导向； 所述攻牙工位侧边设有下料机构。
2.如权利要求I所述的二氧化碳灭火器筒体专用加工机床，其特征在于所述筒体装夹及驱动机构由筒体夹紧气缸、筒体支座、夹紧块、移动滑板、压条、滑板推动气缸、导杆、行程调整螺母、夹紧连接板和定位板组成，其中，定位板安装在机床底座台面上，移动滑板通过压条安装在机床底座台面上，移动滑板上安装有用于承放筒体的筒体支座，移动滑板的前端安装有夹紧连接板，所述夹紧连接板连接夹紧块，其中夹紧连接板和夹紧块相对于移动滑板位置固定，用以实现筒体的夹紧与松开的夹紧块与筒体夹紧气缸连接；筒体夹紧气缸、筒体支座、夹紧块、移动滑板、夹紧连接板组成一个移动单元，所述移动单元与滑板推动气缸连接，所述移动单元上安装导杆，所述移动单元可滑动地与压条构成的导向轨道连接，滑板推动气缸固定在定位板上，所述定位板上安装行程调整螺母。
3.如权利要求I或2所述的二氧化碳灭火器筒体专用加工机床，其特征在于所述加工主轴总成包含主轴座、主轴、皮带轮、主轴调节螺母、轴承、刀柄套和主轴连接螺母，主轴座安装在机床底座，主轴通过轴承与主轴座连接，在并通过轴承前盖、轴承后盖和挡圈实现密封，用以紧固主轴的主轴调节螺母安装在主轴上；在主轴的前端通过主轴连接螺母固定住刀柄套，刀柄套安装不同的刀具；在主轴的后端安装有皮带轮，通过皮带与驱动电机之间进行动力联接。
4.如权利要求3所述的二氧化碳灭火器筒体专用加工机床，其特征在于所述端面车削和定位孔加工对应的成形刀具，所述成形刀具由刀柄及刀片支座、端面车削刀片及定位孔加工刀片组成，端面车削刀片及定位孔加工刀片均为合金刀片，通过气焊焊接在刀片支座上，所述成形刀具通过刀柄与所述刀柄套进行连接。
5.如权利要求3所述的二氧化碳灭火器筒体专用加工机床，其特征在于所述外圆粗加工和内孔精加工工位对应的成形刀具，所述成形刀具由刀柄及内孔加工成形刀具支座、外圆粗加工刀具支座、外圆粗加工刀片、内孔加工刀片组成；外圆粗加工刀片、内孔加工刀片均为合金刀片，分别通过气焊焊接在内孔加工成形刀具支座和外圆粗加工刀具支座上，外圆粗加工刀具支座固定在刀柄及内孔加工成形刀具支座上，所述成形刀具通过刀柄与所述刀柄套进行连接。
6.如权利要求3所述的二氧化碳灭火器筒体专用加工机床，其特征在于所述外圆精加工工位对应的成形刀具，所述成形刀具由刀柄及外圆精加工刀具支座、外圆精加工刀片组成，外圆精加工刀片为合金刀片，通过气焊焊接在刀柄及外圆精加工刀具支座上，所述成形刀具通过刀柄与所 述刀柄套进行连接。
专利摘要一种二氧化碳灭火器筒体专用加工机床，在加工机床上分布5个加工工位，加工机床包括底座、机架和下料机构，机床底座下安装有用以保证机床水平放置的底座调平机构，在机床底座的前端台面上依次安装筒体装夹及驱动机构，在底座的后端台面上依次安装5个工位的加工主轴总成，在各个加工主轴总成的主轴的前端安装有加工刀具，各个主轴与驱动装置连接；在底座中间位置安装有机架，在机架上安装有筒体升降机构和筒体移位机构，筒体升降机构包括用以实现升降的并行气缸，筒体升降机构上安装有筒体抓取机械手，筒体移位机构由气缸驱动并由导向杆导向；攻牙工位侧边设有下料机构。本实用新型提高生产效率、加工精度较高、减轻劳动强度、工艺适用性良好。
文档编号B23B19/02GK202367433SQ20112052611
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者乐小利, 董德章, 董怀骏, 董晓平, 赵章风 申请人:浙江百新机电科技有限公司