齿轮轴自动磨加工装备的制作方法

本发明涉及齿轮泵用齿轮轴的加工设备，具体地说是一种齿轮轴自动磨加工装备，属于机械制造技术领域。

背景技术：

在机械加工中，对于小模数齿轮轴外圆及端面的加工，通常采用手动掉转及手动进给进行磨加工；机床运行成本及人工时间成本高，而且操作不便。操作者必须将零件加工后，交由专职检验人员统一测量各项尺寸，对不同尺寸类别进行区分并按相关尺寸配对要求进行配对后，才能装配成齿轮泵，以保证齿轮泵性能。如果发现有些零件无法配对后，需重新返修；返修时又需重新装夹、修磨、测量和配对装配成齿轮泵；效率极其低下，难以适应大批量生产的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种齿轮轴自动磨加工装备，其结构简单、适用产品型号广、操作方便、加工尺寸精度高、制造成本低，能大大节约人工成本，降低劳动强度，提高生产效率。

按照本发明提供的技术方案：齿轮轴自动磨加工装备，其特征在于：包括桁架机器人、机械手臂、翻转装置、托盘式料仓、第一数控外圆磨床、第二数控外圆磨床和控制器；所述托盘式料仓设置在桁架机器人中部的下方，托盘式料仓用于输送工件；所述机械手臂安装在桁架机器人垂直运动部件的下端，机械手臂用于夹持住托盘式料仓输送到位的工件，并在桁架机器人带动下向桁架机器人的两端输送；所述第一数控外圆磨床设置在桁架机器人左端的下方，第一数控外圆磨床用于对工件的一部分进行外圆磨削加工；所述翻转装置安装在桁架机器人的桁架中部，翻转装置用于与机械手臂配合，将工件掉头；所述第二数控外圆磨床设置在桁架机器人右端的下方，第二数控外圆磨床用于对工件的另外一部分进行外圆磨削加工。

作为本发明的进一步改进，所述机械手臂包括旋转摆缸和双头机械手爪，所述旋转摆缸安装在桁架机器人垂直运动部件的下端，所述双头机械手爪安装在旋转摆缸的输出轴上，双头机械手爪具有两个相互垂直的夹持头。

作为本发明的进一步改进，所述翻转装置包括翻转摆缸和机械手爪，翻转摆缸安装在桁架机器人的支撑立柱上，所述机械手爪安装在旋转摆缸的输出轴上，机械手爪具有一个夹持头。

作为本发明的进一步改进，所述托盘式料仓包括机架、滑轨、滑块、托板、推拉气缸和托盘，所述机架顶部的两侧各安装有一条滑轨，滑轨上配有滑块，所述托板放置在滑块上并与滑块固定连接，所述推拉气缸安装在机架上，推拉气缸的活塞杆端通过连接块与托板底部连接，所述托盘安装在托板的上表面并可活动拆卸更换。

作为本发明的进一笔改进，所述自动磨加工装备还包括抽检装置。

作为本发明的进一笔改进，所述抽检装置为一滑梯式槽体，所述滑梯式槽体四面封闭，仅顶部敞开，滑梯式槽体固定在桁架机器人的桁架上，滑梯式槽体上端位于机械手臂横向移动路径的正下方。

作为本发明的进一笔改进，所述控制器安装在第一数控外圆磨床上。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1）、本发明结构简单、适用产品型号广、操作方便、加工尺寸精度高、制造成本低，能大大节约人工成本，降低劳动强度，提高生产效率。

2）、采用本发明后，操作者及检验人员在实际生产中只需在巡检过程检测尺寸的稳定性；每位操作者可操作多条自动线装备，很大程度上降低了操作人员的劳动强度和操作技能，也相应减少该岗位的操作人员。

附图说明

图1为本发明实施例的结构布局主视图。

图2为本发明实施例的立体结构示意图。

图3为图1中托盘式料仓的立体结构示意图。

图4.1为本发明中机械手臂的结构主视图。

图4.2为本发明中机械手臂的结构侧视图。

图4.3为本发明中机械手臂的结构俯视图。

图4.4为本发明中机械手臂的立体结构示意图。

图5.1为本发明中翻转装置的结构主视图。

图5.2为本发明中翻转装置的结构侧视图。

图5.3为本发明中翻转装置的结构俯视图。

图5.4为本发明中翻转装置的立体结构示意图。

图6为齿轮轴的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图所示：实施例中的齿轮轴自动磨加工装备主要由桁架机器人1、机械手臂2、翻转装置3、托盘式料仓5、第一数控外圆磨床4、第二数控外圆磨床6、抽检装置7和控制器8等组成。

如图1、图2所示，所述托盘式料仓5设置在桁架机器人1中部的下方，托盘式料仓5输送工件9。本实施例中，所述托盘式料仓5的结构图3所示，其主要由机架5.1、滑轨5.2、滑块、托板5.3、推拉气缸5.4和托盘5.5组成，所述机架5.1顶部的两侧各安装有一条滑轨5.2，滑轨5.2上配有滑块，所述托板5.3放置在滑块上并与滑块固定连接，所述推拉气缸5.4安装在机架5.1上，推拉气缸5.4的活塞杆端通过连接块与托板5.3底部连接，所述托盘5.5安装在托板5.3的上表面并可活动拆卸更换。

如图1、图2所示，所述机械手臂2安装在桁架机器人1垂直运动部件的下端，机械手臂2用于夹持住托盘5.5内的工件9，并在桁架机器人1带动下向桁架机器人1的两端输送。本实施例中，所述机械手臂2的结构如图4.1~图4.4所示，所述机械手臂2主要由旋转摆缸2.1和双头机械手爪2.2组成，所述旋转摆缸2.1安装在桁架机器人1垂直运动部件的下端，所述双头机械手爪2.2安装在旋转摆缸2.1的输出轴上，双头机械手爪2.2具有两个相互垂直的夹持头。

如图1、图2所示，所述第一数控外圆磨床4设置在桁架机器人1左端的下方，第一数控外圆磨床4用于对工件9的一部分进行外圆磨削加工。

如图1、图2所示，所述翻转装置3安装在桁架机器人1的桁架中部，翻转装置3用于与机械手臂2配合，将工件9掉头。本实施例中，所述翻转装置3的结构如图5.1~图5.4所示，所述翻转装置3主要由翻转摆缸3.1和机械手爪3.2组成，翻转摆缸3.1安装在桁架机器人1的支撑立柱上，所述机械手爪3.2安装在旋转摆缸2.1的输出轴上，机械手爪3.2具有一个夹持头。

如图1、图2所示，所述第二数控外圆磨床6设置在桁架机器人1右端的下方，第二数控外圆磨床6用于对工件9的另外一部分进行外圆磨削加工。

如图1、图2所示，所述控制器8安装在第一数控外圆磨床4上，控制器8用于控制整个自动磨加工装备的运行。

如图1、图2所示，本实施例中，所述自动磨加工装备还包括抽检装置7，所述抽检装置7用于盛放被抽检的工件9。所述抽检装置7为一滑梯式槽体，所述滑梯式槽体四面封闭，仅顶部敞开，滑梯式槽体固定在桁架机器人1的桁架上，滑梯式槽体上端位于机械手臂2横向移动路径的正下方。

本实施例中，所述机械手臂2设有位置传感器，在取收料时，通过位置传感器来实现精确取到工件9进行送磨。

本发明中，所述桁架机器人1可采用现有技术中的常规设计，只要其具有水平运动部件和垂直运动部件即可。桁架机器人1也可以直接外购，本实施例中，所述桁架机器人1可采用浙江治丞智能机械科技有限公司生产的ZCRMB1型桁架机器人1。该桁架机器人1的支撑立柱上地锚，可通过地锚螺丝固定；桁架机器人1的横梁两端设有挡块及感应器，可以防止机械手臂2越过控制安全距离。

本发明中，所述第一数控外圆磨床4和第二数控外圆磨床6均可以采用现有产品，如可以采用G18-II型外圆磨床。

本发明的工作过程及工作原理如下：

1、人工将工件9摆放在托盘式料仓5的托盘5.5上，推拉气缸5.4动作，根据工件9大小和机械手臂2的运行距离进行位置调节，以方便机械手臂2取料；

2、桁架机器人1的水平运动部件带动机械手臂2运行至托盘式料仓5正上方，然后由垂直运动部件带动机械手臂2下降至合适位置，机械手臂2中的双头机械手爪2.2启动，其中一个夹持头夹持毛坯工件9；

3、桁架机器人1的垂直运动部件带动机械手臂2升起，到位后由水平运动部件带动机械手臂2向左移动至第一数控外圆磨床4的正上方，等待第一数控外圆磨床4加工完成发令；第一数控外圆磨床4加工完成后，刀塔回零，天窗打开，垂直运动部件带动机械手臂2下降，双头机械手爪2.2的空闲夹持头将第一数控外圆磨床4内加工好的半成品工件9夹持住，旋转摆缸2.1动作，带动双头机械手爪2.2旋转90°，双头机械手爪2.2的另一个夹持头将夹持的毛坯工件9送进第一数控外圆磨床4进行磨削加工；此处，毛坯工件9的C段被夹住，毛坯工件9的左端中心孔通过顶尖顶住，第一数控外圆磨床4中的成型砂轮对毛坯工件9的A段进行磨削，保证轴外径与端面的垂直度；加工的尺寸公差通过机床自带的在线测量装置进行控制；

4、在第一数控外圆磨床4对另一个毛坯工件9进行磨削加工过程中，桁架机器人1的垂直运动部件带动机械手臂2升起，到位后由水平运动部件带动机械手臂2向右移动至翻转装置3正上方，垂直运动部件再带动机械手臂2下降靠近翻转装置3，翻转装置3中机械手爪3.2的夹持头夹住半成品工件9的A段，然后翻转摆缸3.1启动，带动半成品工件9掉头，机械手臂2中的机械手爪3.2再夹住半成品工件9的C段；

5、桁架机器人1的垂直运动部件带动机械手臂2升起，到位后由水平运动部件带动机械手臂2向右移动至第二数控外圆磨床6的正上方，等待第二数控外圆磨床6加工完成发令；第二数控外圆磨床6加工完成后，刀塔回零，天窗打开，垂直运动部件带动机械手臂2下降，双头机械手爪2.2的空闲夹持头将第二数控外圆磨床6内加工好的成品工件9夹持住，旋转摆缸2.1动作，带动双头机械手爪2.2反向旋转90°，双头机械手爪2.2的另一个夹持头将夹持的半成品工件9送进第二数控外圆磨床6进行磨削加工；此处该半成品工件9的A段被夹住，半成品工件9的右端中心孔通过顶尖顶住，第二数控外圆磨床6中的成型砂轮对工件9的B段和C段进行磨削，保证轴外径与端面的垂直度；加工的尺寸公差通过机床自带的在线测量装置进行控制；

7、在第二数控外圆磨床6对另一个半成品工件9进行磨削加工过程中，桁架机器人1的垂直运动部件带动机械手臂2升起，到位后由水平运动部件带动机械手臂2向右移动至托盘式料仓5正上方，然后由垂直运动部件带动机械手臂2下降至合适位置，机械手臂2中的双头机械手爪2.2启动，其中一个夹持头夹持毛坯工件9，另一个夹持头将就加工好的成品工件9放下；

8、后续就按照上述过程依次循环，实现不间断自动化连续加工。现场操作人员在质量控制过程中，只需通过操作控制器即可抽取工件9，工件9就会直接落入抽检装置7内，然后检测该工件9尺寸要求是否合格，如有偏差对数控外圆磨床程序进行微调即可。

9、使用本发明的自动磨加工装备加工不同轴径的齿轮轴，更换工件型号时，只需要更换合适的夹持头，同时换上与工件匹配的托盘5.5即可，其他操作步骤与上述工作过程相同，操作方便快捷，节约操作人员时间。