全自动数控双头铣床的制作方法

本实用新型属于机加工技术领域，具体公开了一种全自动数控双头铣床以及使用该全自动数控双头铣床的铣削工艺。

背景技术：

铣床是指用铣刀对工件进行铣削加工的机床，因其效率较高、适用性好等显著优点，在现代机械制造和机械修理部门中得到了广泛应用。

现有铣床存在如下短板：一、需要人工参与工件的固定及基准面、加工面的测量和定位，设备的自动化程度不高，工件固定、测量和定位过程中容易产生随机误差，进而影响到加工的精度，造成次品率升高。二、现有铣床不具备倒角功能或者倒角功能不够完善，实践中为铣削好的工件倒角时，往往需要重新更换机台或者由人工进行工件的再次定位，工序不连续，效率低，容易因偶然因素的出现而影响加工精度。三、常规铣床只有一个铣头，一次只能加工某一个铣削面，当待加工工件上具有多个铣削面时，需要按次序、分步骤的完成，加工效率低，并且更换铣削面时还需要对工件进行反复定位，加工效率亟待提高。

技术实现要素：

针对上述问题中的部分或全部，本实用新型的主要任务是提供一种全自动数控双头铣床以及使用该铣床的铣削工艺，通过提高设备或工艺的自动化程度，本实用新型减轻了人力负荷，提高了设备精度，保证了良品率。

本实用新型为实现其技术效果而提供的技术方案为：

一种全自动数控双头铣床，包括：一固定座，紧固在基础设施上；一滑动座，与固定座之间可滑动连接；一旋转工作台，可旋转连接在滑动座上；一压料机构，包括压料杆和用于驱动压料杆的压料杆驱动装置，压料杆设置在旋转工作台的正上方，可在压料杆驱动装置的作用下压紧或松开放置在旋转工作台上的工件；第一工位，设置在固定座的一侧，用于铣削旋转工作台上待加工工件的第一加工面，第一工位包括第一铣头、第一铣头驱动电机、第一铣头固定座、第一铣头滑动座及设置在第一铣头固定座和第一铣头滑动座之间的第一铣头丝杠滑台模组，第一铣头和第一铣头驱动电机固定在第一铣头滑动座上，第一铣头滑动座通过第一铣头丝杠滑台模组可滑动连接到第一铣头固定座上，第一铣头丝杠滑台模组可在数字控制系统的指示下将第一铣头定位至指定的位置；第二工位，设置在固定座的另一侧，用于铣削旋转工作台上待加工工件的第二加工面，第二工位包括第二铣头、第二铣头驱动电机、第二铣头固定座、第二铣头滑动座及设置在第二铣头固定座和第二铣头滑动座之间的第二铣头 丝杠滑台模组，第二铣头和第二铣头驱动电机固定在第二铣头滑动座上，第二铣头滑动座通过第二铣头丝杠滑台模组可滑动连接到第二铣头固定座上，第二铣头丝杠滑台模组可在数字控制系统的指示下将第二铣头定位至指定的位置；自动定位装置，包括定位块和用于驱动定位块的定位驱动装置，定位块与第一铣头设置在固定座的同一侧，用于确定待加工工件的基准面或对工件的第一加工面进行定位；数字控制系统，用于提供该全自动数控双头铣床的系统控制功能；工件放置在旋转工作台上以后，先由压料杆将工件压紧，然后由自动定位装置确定工件的基准面或第一加工面，再由数字控制系统根据基准面和工件的实际尺寸确定第二加工面；然后再将第一铣头和/或第二铣头定位至数字控制系统确定的位置上；最后令滑动座带动旋转工作台上的工件经过第一铣头和/或第二铣头，完成工件的加工。

优选地，本实用新型提供的全自动数控双头铣床还包括一个自动测量装置，该自动测量装置与第二铣头设置在固定座上与旋转工作台的同一侧，负责对待加工工件的第二加工面进行检测和定位。进一步地，自动测量装置可采用红外测距模块、激光测距模块或气动测量装置进行第二加工面的测定，也可以采用人工测量对刀的方法实现第二加工面的测定。优选地，自动测量装置为由SMC气动元件组成的气动测量装置。红外测距模块精度高，但成本也较高，对环境的要求也相对严格。气动测量装置虽然精度一般，但成本较低，对环境的要求低，稳定性也好。

优选地，固定座和滑动座之间通过丝杠滑台模组建立可滑动连接，丝杠滑台模组包括装配在固定座上的丝杠、与丝杠之间螺纹传动连接的滑台以及丝杠驱动数字伺服电机；滑动座紧固在所述滑台上。

优选地，滑动座和旋转工作台之间通过一回转支承以及回转支承驱动数字伺服电机建立可转动连接，回转支承包括固定部分和可动部分；固定部分紧固在滑动座上，旋转工作台紧固连接在可动部分上，回转支承驱动数字伺服电机用于驱动回转支承的可动部分。

优选地，压料机构的压料杆驱动装置为气缸或液压缸，压料杆紧固连接在气缸或液压缸的伸缩杆上。

优选地，自动定位装置的定位驱动装置为气缸或液压缸，定位块紧固连接在气缸或液压缸的伸缩杆上。对工件定位时，定位块压紧工件并将工件推送到系统设定的基准面上实现第一加工面的定位。

优选地，旋转工作台上还设置有用于辅助待加工工件定位的垫块或定位模。

优选地，本实用新型提供的全自动数控双头铣床还包括一个排屑系统，排屑系统包括碎料收集槽、排屑螺旋及螺旋驱动电机；排屑螺旋设置在碎料收集槽内；碎料收集槽用于收集铣削碎料，螺旋驱动电机用于带动排屑螺旋旋转；排屑螺旋旋转时，可以将铣削生成的碎料 自碎料收集槽输送至排屑口。

优选地，全自动数控双头铣床还包括一个冷却系统，冷却系统包括设置在旋转工作台上部的压缩空气喷头，压缩空气喷头通过一控制阀连通至外部高压气源；控制阀的控制端电性连接到数字控制系统。

本实用新型的另一方面，还公开了一种使用本实用新型提供的全自动数控双头铣床的铣削工艺，该工艺具体包括：上件步骤，将待加工工件放置在旋转工作台上；压料步骤，用液压缸或气缸将待加工工件压紧到所述旋转工作台上；自动定位步骤，用液压缸驱动定位块确定待加工工件的基准面或第一加工面；第二加工面测定步骤，测量并确定待加工工件的第二加工面；进刀步骤，根据基准面位置和工件的实际尺寸，数字控制系统将第一铣头和第二铣头驱动至数字系统运算的位置；铣削步骤，数字控制系统的执行机构(数字伺服电机)驱动滑动座沿固定座向第一工位和第二工位做切削运动，待加工工件经过所述第一铣头和第二铣头时，完成铣削加工。

本实用新型相比现有技术有益的技术效果：

1、通过集成压料机构和自动定位装置，本实用新型提供的全自动数控双头铣床不但实现了待加工工件的自动压紧和固定，还可以进行工件基准面的自动测量和定位，简化了工序，提高了定位和测量的精度。通过集成固定座、滑动座、可旋转工作台及第一工位和第二工位，本实用新型提供的全自动数控双头铣床还可以从两个不同的加工面同时铣削工件，大大提高了加工效率。

2、旋转工作台可以根据数字控制系统的指令带动工件同步旋转，当待加工工件上设定有多个铣削面时，可以通过旋转工件实现铣削面的更换，减少了重新安装和固定工件的中间环节，提高了加工精度，改善了作业效率。并且，当需要为工件倒角时，可以通过旋转工作台将需要倒角的棱边定位至适合铣削的位置，然后由第一工位和/或第二工位处的铣头为工件倒角。

3、自动定位装置采用液压缸作为动力源，通过定位块实现工件基准面的确定；自动测量装置基于自动定位装置确定的基准面，测量和定位工件的第二加工面，测量和定位准确，控制简单，不易出现反复。

为使本实用新型的实用新型目的、技术方案及技术效果更加清楚、明确，以下结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型公开的全自动数控双头铣床及其铣削工艺做详细说明。

附图说明

图1：本申请全自动数控双头铣床上料侧的结构示意图；

图2：本申请全自动双控双头铣床下料侧的结构示意图；

图3：固定座和滑动座之间丝杠滑台模组的原理说明图；

其中：

1-模组安装架，2-丝杠，3-滑台，4-丝杠驱动电机；

10-固定座，20-滑动座，30-旋转工作台，40-压料机构，50-第一工位，60-第二工位，70-自动定位装置，80-排屑系统；

1020-固定座和滑动座之间的丝杠滑台模组，2030-滑动座和旋转工作台之间的回转支承及其驱动数字伺服电机。

具体实施方式

请参阅图1，本申请提供的全自动数控双头铣床包括固定座10、滑动座20、旋转工作台30、压料机构40、第一工位50、第二工位60、自动定位装置70、自动测量装置(图中未示出)和铣床数字控制系统(图中未示出)。

固定座10安装在基础设施如本实施例中的车间地面上，滑动座20通过丝杆滑台模组1020可滑动连接在所述固定座10上；受数字控制系统驱动，滑动座20可沿固定座10前进或后退。丝杠滑台模组1020可选用市面上有售的任何一款现有产品，只要功率和规格匹配，既可实现本实用新型的技术方案，并取得预期的技术效果。一般情况下，丝杠滑台模组包括丝杠、与丝杠之间螺纹传动连接的滑台以及丝杠驱动电机；丝杠驱动电机和丝杠安装在固定座10上，滑动座20紧固在滑台上。

旋转工作台30通过回转支承及其驱动电机2030与滑动座20之间建立可转动连接。回转支承包括固定部分和可动部分；回转支承的固定部分紧固在滑动座20上，旋转工作台30紧固连接在回转支承的可动部分上，回转支承驱动电机负责驱动回转支承的可动部分旋转，进而带动旋转工作台30以及放置在旋转工作台30上的待加工工件做同步旋转。可选用市面上有售的任何一款回转支承以及与其配套使用的驱动电机建立本申请滑动座20和旋转工作台30之间的可转动连接，只要功率和规格匹配，既可实现本实用新型的技术方案，并取得预期的技术效果。

压料机构40包括压料杆和用于驱动压料杆的压料杆驱动机构；压料机构40通过架设在旋转工作台30上空的安装支架设置在旋转工作台30的正上方，压料杆的运动方向正对旋转工作台30上的工件放置位；工件放置到位后，压料杆可在压料杆驱动装置的作用下压紧或松开待加工的工件。具体地，压料杆驱动装置可以是液压缸或气缸，压料杆紧固在液压缸或气缸的伸缩杆上。压料杆驱动装置的控制端电性连接到数字控制系统。

第一工位50和第二工位60分别设置在固定座10的两侧，当滑动座20带动旋转工作台30及放置在旋转工作台30上的待加工工件经过第一工位50和第二工位60时，第一工位50 和第二工位60可以从待加工工件的两个加工面(本实施例为第一加工面和第二加工面)同时铣削工件，也可以只有其中一个工位铣削工件，而另一个工位闲置。第一工位50包括第一铣头、第一铣头驱动电机、第一铣头固定座、第一铣头滑动座及设置在第一铣头固定座和第一铣头滑动座之间的第一铣头丝杠滑台模组；第一铣头和第一铣头驱动电机固定在第一铣头滑动座上，第一铣头滑动座通过第一铣头丝杠滑台模组可滑动连接到第一铣头固定座上；为适应工件的规格，第一铣头丝杠滑台模组可以在数字控制系统的指示下将第一铣头定位至数字系统运算的位置。第二工位的组成和各部分的协作、配合、连接关系与第一工位相同，在此不做赘述。

自动定位装置70包括定位块和用于驱动定位块的定位驱动装置，定位块与第一工位50设置在固定座10的同一侧，用于确定待加工工件的基准面以及对工件的第一加工面进行定位。定位驱动装置可以是气缸或液压缸，气缸或液压缸的控制端电性连接到数字控制系统，定位块紧固连接在气缸或液压缸的伸缩杆上。工件放置好后，数字控制系统可以通过对气缸或液压缸的调控使定位块压紧待加工工件的表面并将工件推送到系统预先设置的基准面处，实现基准面或第一加工面的定位。

自动测量装置(图中未示出)和自动定位装置70分别设置在固定座10上旋转工作台30的两侧(也即与第二工位设置在同一侧)，用于检测和定位待加工工件的第二加工面。自动测量装置80可以是红外测距模块、激光测距模块和SMC测量装置的任意一种或者其组合，考虑到精度和使用寿命，本实用新型选用SMC公司的气动测量元件组成自动测量装置。自动定位装置70对工件的定位完成后，数字控制系统指令SMC测量装置检测待加工工件的第二加工面，然后基于自动定位装置70确定的基准面对工件的第二加工面进行定位。在其他的一些实施例中，也可以省略自动测量装置，而是由操作工在对刀时输入待加工工件的实际尺寸，进而由系统基于基准面或第一加工面对第二加工面进行计算和定位。

请参阅图1和图2，本优选实施例中公开的全自动数控双头铣床还包括冷却系统(图中未示出)和排屑系统80，冷却系统主要用于完成铣头和工件的清洁和降温，排屑系统80主要用于完成铣削碎料的收集和清理。与现有冷却系统类似，冷却系统包括设置在旋转工作台30上部的压缩空气喷头，压缩空气喷头通过一控制阀连通至外部高压气源；控制阀的控制端电性连接到数字控制系统。排屑系统80包括设置在固定座10两侧的碎料收集槽、设置于碎料收集槽内的排屑螺旋及用于驱动排屑螺旋的螺旋驱动电机；排屑螺旋设置在碎料收集槽内；碎料收集槽用于收集铣削碎料，螺旋驱动电机用于带动排屑螺旋旋转；排屑螺旋旋转时，可以将铣削生成的碎料自碎料收集槽输送至设置在下料侧的排屑口。

有别于各种现有铣削工艺，本实用新型公开的全自动数控双头铣床的铣削工艺包括如下 步骤：

上件步骤，人工或机器手将待加工工件放置在旋转工作台上；

压料步骤，液压缸或气缸将待加工工件压紧到所述旋转工作台上；

自动定位步骤，液压缸驱动定位块确定待加工工件的基准面或第一加工面；

第二加工面测定步骤，基于自动定位步骤确定的基准面，测量并确定待加工工件的第二加工面；

进刀步骤，根据自动定位步骤和自动测量步骤的数据，数字控制系统将第一铣头和第二铣头定位至运算的位置；

铣削步骤，数字控制系统的执行机构(数字伺服电机)驱动滑动座沿固定座向第一工位和第二工位做切削运动，待加工工件经过所述第一铣头和第二铣头时，完成铣削加工。

说明：本实用新型申请文件中描述的第一工位、第二工位、第一加工面、第二加工面、第一丝杠滑台模组和第二丝杠滑台模组等类似的描述仅用于区分相同的部件、结构或装置，并非暗示这些部件、结构或装置具有组成、性能或功能上的差别。比如，第一工位和第二工位分别用于从工件的两个加工面加工零件，其命名或者所处的位置可以互相调换，相应地，自动定位装置和自动测量装置所处的位置也可以随工位发生变化或者保持不变。再如，在本实用新型省略自动测量装置的实施例中，自动定位装置可以设置在固定座的任意一侧，只要能够将工件定位到系统预先设置的基准面上既可实现本实用新型的技术方案，取得预期的技术效果。

为方便对本实用新型技术方案的理解，以下对本实用新型中使用的丝杠滑台模组和SMC测量装置等现有技术做简单说明。

请参阅图3，市面上有售的丝杠滑台模组通常包括这几个部件：模组安装架1、丝杠2、滑台3和丝杠驱动电机4。模组安装架1用于将丝杠滑台模组安装在基础设施(本实施例中为固定座10、第一铣头固定座和第二铣头固定座)上，丝杠2紧固在模组安装架1上，滑台3通过螺纹连接传动连接在丝杠2上，丝杠驱动电机4用于带动丝杠2旋转，进而驱动滑台2沿丝杠2运动。将需要滑动的部件(本实施例中为滑动座20、第一铣头滑动座、第二铣头滑动座)紧固在滑台3上，再将丝杠驱动电机4的控制端电性连接到数字控制系统，既可实现滑动座们沿各自丝杠的前后或左右滑动。第一铣头丝杠滑台模组和第二铣头丝杠滑台模组的结构和原理与图3所示类同，在此不做赘述。

本实施例中的SMC测量装置系由SMC气缸(MGPL32-150Z)、SMC电磁阀(SYS120-5DZD-01)、SMC压力表(Y-40Z)、SMC磁性开关(D-M9PL)及SMC辅件(AR33P-270AS)等元件构成的气动测距系统。定位工件时：先令SMC气缸(MGPL32-150Z) 的测量杆伸向旋转工作台，探测工件；探测到工件后，再由SMC磁性开关(D-M9PL)将探测到的数据传送至数字控制系统，然后再由数字控制系统生成待加工工件的测量尺寸，比如基于自动定位装置确定的基准面(也即工件的第一加工面)，计算工件的长宽尺寸或对工件的第二加工面进行定位。本实施例中采用SMC测量装置作为自动测量装置，在其他的一些实施例中，也可以采用红外测距模块或激光测距模块作为本实用新型的自动测量装置，采用红外测距模块时，先由红外线发射器发出光速，通过工件反射至接收器，再由接收器将红外数据传至数字控制系统，然后由数字控制系统生成被测工件的测量尺寸。

以上结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行了详细阐述，应该说明的是，本实用新型的保护范围包括但不限于上述实施例；说明书附图中公开的具体结构也只是本实用新型的较佳实施例，所述领域的技术人员还可以在此基础上开发出其他实施例，任何不脱离本实用新型创新理念的简单变形或等同替换，均涵盖于本实用新型，属于本实用新型的保护范围。