一種多軸數控首飾批花機及其實現方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種機械裝置及其實現方法，尤其涉及的是一種多軸數控首飾批花機及其實現方法。
【背景技術】
[0002]在如今人們物質生活日益豐盛的社會，人們對于首飾的需求越發增加，而首飾上往往都需要雕刻有一定的花型，而且，一般的首飾花型已滿足不了人們的多樣需求，一些富有寓意的復雜花型也應運而生。新的產品創意帶來新的市場的同時，又給傳統的手工車花帶來了極大的挑戰。
[0003]批花是首飾加工中的一道重要工序，而現有技術中由于設備條件的限制，對于很多復雜的花型，在首飾行業一直以人工批花為主。而人工批花技術門檻高，由于人為操作難于一致性控制，導致產品質量參差不齊，而且勞動強度大，作業效率低。人工批花方式在如今瞬息萬變的首飾市場潮流競爭中顯得力不從心，無法滿足市場的要求。
[0004]一般批花操作都是在曲面上批出花紋，在現有技術的人工批花操作時，通常是由人手操作工件在批花刀具上進行批花操作，因為人手本身就具有六個自由度，即沿著X、Y、Z三個軸方向的移動和繞X、Y、Z三個軸方向的轉動，所以能車出各種花紋。在人工批花時，工人依靠移動和旋轉工作臺來控制車出來的花紋圖案，基本上是每車完一刀就要退出來觀看效果，判斷是否要調整角度和補刀。
[0005]但是人工批花批出來的花紋形狀波動較大，手工控制難以加工出統一標準的花紋，因為不同的工人加工的產品難以加工出相同的花紋(產品一致性差)，即使是同一工人加工不同的工件也有可能車出差異較大的花紋，如果要求花紋盡量相似，就需要企業在工人上崗前做大量的培訓，提高工人的職業技能，并且可能需要幾年十幾年以上的技能積累，這已不單純是增加企業的生產成本就能解決的了。
[0006]除了上述重復性和可靠性低的問題外，人工批花操作時用到的設備也沒有定位基準，難以保證花紋在首飾上的統一位置。在人工批花過程中，由于是人工控制刀具和首飾(即待加工工件)，如果工人的手有移動或者控制刀具運動不正確，都有可能增加產品的廢品率。
[0007]另外，在現有技術的手工批花操作時，車各種花紋時需要用到不同的刀具，工人車一刀后通常要停下來判斷是否需要補刀，以及是否需要更換刀具，確定需要換刀后，就需要卸下原來的舊刀具再裝上需要用的新刀具，然后重新定位，而批同一款花紋可能要用到幾把不同的刀具，這就很浪費工時，造成生產效率極低。
[0008]現有技術市場中雖已有多種批花機設備，但都無法完全模擬人手六個自由度的隨心動作，所以很難車削出復雜的花型，這些設備基本都是需要人工參與操作。目前市場上還找不到完全不需要人工即可完成車花操作的全自動車花機。因此市場上現有的車花機無法滿足當前的市場需求，尤其是缺少能夠在圓柱形，橄欖型或其他樣式珠子上車出復雜精美花型的數控設備。
[0009]因此，現有技術還有待于改進和發展。
【發明內容】
[0010]鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種全自動的多軸數控首飾批花機及其實現方法，能夠模擬人工批花操作中手的動作自由度，能夠完整自動的模擬出批花的所有動作，并且整個批花流程在數控系統控制下完全自動完成，全程不需要人工干預，以提高生產效率和產品一致性。
[0011]本發明的技術方案如下:
一種多軸數控首飾批花機，包括機架底座，其中，還包括安裝于所述機架底座上的機械手模塊，以及用于批花加工的刀具模塊和數控系統；所述機械手模塊用于夾持待加工工件；所述數控系統連接并控制所述機械手模塊和所述刀具模塊，用于實現自動批花加工；
所述的批花機，其中，還包括一刀庫模塊，用于放置不同規格的刀具；并且所述數控系統還用于根據批花程序要求進行自動更換刀具以及自動更換待加工工件的驅動控制；所述的批花機，其中，所述機械手模塊還包括一夾持裝置，所述夾持裝置包括水平放置的第一氣缸和彈性頂尖桿；所述彈性頂尖桿包括主動彈性頂尖桿和由所述第一氣缸驅動的從動彈性頂尖桿，所述主動彈性頂尖桿和所述從動彈性頂尖桿之間設置有并夾持待加工工件；
待加工工件所述的批花機，其中，所述機械手模塊還包括一驅動裝置，所述驅動裝置包括:
一第一伺服電機，固定安裝在轉臺安裝板上，用于驅動一工作臺實現Z軸轉動；
一第二伺服電機，用于驅動所述彈性頂尖桿的轉動，以實現繞X軸的轉動；
一第三伺服電機，用于驅動一第一滾珠絲桿，所述第一滾珠絲桿設置驅動所述第二伺服電機及所述彈性頂尖桿沿X軸平移，并由所述第四伺服電機驅動轉動；
一第四伺服電機，固定在所述工作臺上，用于驅動所述夾持裝置實現繞Y軸轉動；所述的批花機，其中，所述第一伺服電機與工作臺之間還設置有一第一諧波減速器，用于傳動變速；而所述第四伺服電機還連接設置有第四諧波減速器，用于傳動變速；
所述的批花機，其中，還包括一個自動上料模塊，用于給所述機械手模塊中夾持裝置自動上料；所述自動上料模塊包括一振動盤，對應所述振動盤設置一可上下移動的取料塊，用于從振動盤中拾取待加工工件；所述取料塊兩側相對設置一驅動裝置和一夾子；所述驅動裝置用于推出取料塊中所拾取的待加工工件；所述夾子用于夾持所推出的待加工工件并轉移至所述機械手模塊中的夾持裝置；以及所述取料塊和所述夾子各自的驅動裝置；
所述的批花機，其中，所述的刀具模塊包括Z軸滑動板、安裝于所述滑動板上的彎刀底座和直刀底座，對應刀具夾取頭上設置有彎刀刀具和直刀刀具；以及一第六伺服電機，用于驅動所述底座及刀具沿Z軸平移；
所述的批花機，其中，所述刀具模塊還設置包括一 X軸滑動板，并由一第五伺服電機驅動，用于實現所述刀具夾取頭移近所述刀庫模塊并在所述數控系統的控制下進行刀具的自動更換；
所述的批花機的自動批花功能的實現方法，其中，包括以下步驟:
A:由所述數控系統依據預先設定的批花程序，控制所述機械手模塊實現X、Y、Z軸的轉動，以及X軸和Y軸的平移；由所述數控系統依據預先設定的批花程序，控制所述刀具模塊沿Z軸的平移；
B:由所述數控系統依據預先設定的批花程序控制所述機械手模塊夾持待加工工件經相應刀具的批花加工；
所述的批花機的實現方法，其中，在所述數控系統控制下，所述刀具模塊移動到所述刀庫模塊進行刀具的自動更換，以及控制各自的氣缸動作進行直刀和彎刀之間的切換；在完成一個工件的所有批花操作后，所述機械手模塊放松彈性頂尖桿，所加工工件下落離開，所述自動上料模塊的夾子進行自動上料操作。
[0012]本發明所提供的一種多軸數控首飾批花機及其實現方法，由于采用了設置機械手裝置和刀具模塊，以及數控系統的控制方式，完成對批花操作所需自由度的模擬，包括機械手模塊夾持待加工工件進行5個自由度的運動以及通過在Z軸上設置可以沿著Z軸上下移動的刀具模塊執行該自由度的運動，完整模擬出人手的批花動作，實現了批花過程中各部件的自動定位，從而保證了花紋形狀和位置的準確性，減少了廢品率。
[0013]進一步地，本發明所述多軸數控首飾批花機及其實現方法在改造了手工設備實現自動批花的同時，通過設置自動上料模塊及其中的夾子，完成了自動更換加工工件的操作，并通過設置刀庫模塊和驅動刀具的獨立氣缸，在數控系統控制下，實現了批花刀具的自動切換，從而提高了生產效率，進一步實現了自動批花的工藝。
[0014]更進一步地，本發明所提供的多軸數控首飾批花機及其實現方法，在對整批待加工工件進行批花作業時，整個設備是在與外界隔離的環境中自動批花工作，由數控系統依照預先編定的程序自動控制整個系統的批花操作，全程可無人工干預，確保了操作人員的安全。
【附圖說明】
[0015]圖1是現有技術人手車花所達到的6個自由度，也是本發明的車花機(即批花機)所需要達到的3個平移方向和3個旋轉方向之6自由度示意圖。
[0016]圖2是本發明多軸數控首飾批花機的整機結構示意圖。
[0017]圖3是本發明中批花機械手模塊的正視圖。
[0018]圖4是本發明中批花機械手模塊的左視圖。
[0019]圖5是本發明中刀具模塊的結構示意圖。
[0020]圖6是本發明中刀具模塊中的軌道截面示意圖。
[0021]圖7