三軸CNC自動上下料及多面切削裝置的制作方法

本發明涉及CNC自動加工技術領域，具體為一種三軸CNC自動上下料及多面切削裝置。

背景技術：

目前三軸CNC機床普遍由操作員手動上下料，工件每加工完成一個面后，由操作員手動更換另一個面重新裝夾，再啟動CNC機床加工，每個工件要手動裝夾很多次。該種三軸CNC機床，存在如下不足：1.CNC加工過程中，操作員需要一直等待在CNC機床旁邊，配合CNC的生產節奏，機械式地頻繁上下料，不停的手動更換工件加工面。2.整個過程中，操作員間斷的上下料，上下料效率低。3.操作過程中，需要CNC機床頻繁停機，由人工在停機間隙進行間斷的上下料，其存在安全隱患。4.操作員在非上下料時間，需要等待在CNC機床旁邊，人力成本高。5.CNC機床頻繁停機上下料，機床運行效率低。

技術實現要素：

本發明提供了一種結構簡易，制作方便，成本低，效率高，而且使三軸CNC具備四軸和五軸CNC的多面切削功能的三軸CNC自動上下料及多面切削裝置。

本發明可以通過以下技術方案來實現：

一種三軸CNC自動上下料及多面切削裝置，包括CNC平臺，所述CNC平臺上安裝有CNC工作臺，所述CNC工作臺的一側外部安裝有用于放置多個工件的料架模塊，所述CNC工作臺上安裝有用于夾緊工件的第一氣動卡盤模塊，用于帶動工件水平旋轉的水平旋轉模塊，用于可垂直旋轉并水平傳送工件的送料模塊，以及用于夾緊工件的第二氣動卡盤模塊，所述CNC工作臺的上方安裝有用于在上述各模塊之間搬運工件的主軸叉料模塊，裝置啟動后，所述主軸叉料模塊從料架模塊取出工件并搬運至第一氣動卡盤模塊處，第一氣動卡盤模塊夾緊工件后，由CNC機床在第一氣動卡盤模塊處加工工件的正面，工件正面加工完成后，所述主軸叉料模塊從第一氣動卡盤模塊取出工件并搬運至送料模塊，送料模塊首先將工件進行垂直旋轉，然后將垂直旋轉后的工件水平傳送至第二氣動卡盤模塊處，第二氣動卡盤模塊夾緊工件后，由CNC機床在第二氣動卡盤模塊處加工工件的第一個側面，工件第一個側面加工完成后，由所述送料模塊從第二氣動卡盤模塊水平取出工件并旋轉垂直，再由主軸叉料模塊送至水平旋轉模塊，由水平旋轉模塊水平旋轉90度，然后主軸叉料模塊從水平旋轉模塊取出工件并搬運至送料模塊，由送料模塊進行垂直旋轉使工件第一個側面的相鄰側面位于上表面的位置，然后由送料模塊將工件再次水平傳送至第二氣動卡盤模塊處，第二氣動卡盤模塊夾緊工件后，由CNC機床在第二氣動卡盤模塊處加工工件的第二個側面，工件第二個側面加工完成后，由送料模塊從第二氣動卡盤模塊水平取出工件并旋轉垂直，再由主軸叉料模塊送至水平旋轉模塊，由水平旋轉模塊水平旋轉90度，然后由主軸叉料模塊從水平旋轉模塊取出工件并搬運至送料模塊，由送料模塊重復上述步驟將工件傳送至第二氣動卡盤模塊處，依次完成工件的第三個側面和第四個側面的加工，第一個工件加工完成后，所述主軸叉料模塊自動將加工完成的工件搬運回料架模塊，重復上述步驟直至完成料架模塊上放置的工件。本發明三軸CNC自動上下料及多面切削裝置通過在原三軸CNC平臺設置CNC工作臺和料架模塊，并在CNC工作臺上設置第一氣動卡盤模塊，水平旋轉模塊，可垂直旋轉并水平傳送工件的送料模塊，以及第二氣動卡盤模塊，在所述CNC工作臺的上方設置用于在上述各模塊之間搬運工件的主軸叉料模塊，通過主軸叉料模塊在各工位進行搬運工件，使工件在第一氣動卡盤模塊位置進行加工工件正面，通過水平旋轉模塊和可垂直旋轉的送料模塊位置分別進行水平旋轉工件和垂直旋轉工件進行更換工件側面，在第二氣動卡盤模塊位置進行加工工件的四個側面，使三軸CNC機床具備四軸和五軸CNC機床的多面切削功能。上述各工位轉換均是通過主軸叉料模塊進行取放料，也即是料架模塊一次性上滿多個工件后，接下來整個加工過程均是由主軸叉料模料進行上下料，直至料架模塊上的工件加工完成，其上下料自動化程度高，效率高。裝置啟動前，人工將多個工件依次上料至料架模塊，裝置啟動后，人工不必再進行上下料操作，有效避免了操作安全隱患。上述第一氣動卡盤模塊、水平旋轉模塊、送料模塊、第二氣動卡盤模塊、主軸叉料模塊和料架模塊均為常規零部件，其原料來源豐富，成本低廉。本發明主要是在現有三軸CNC機床上加裝了用于放置多個工件的料架模塊，用于夾緊工件并在此處加工工件正面的第一氣動卡盤模塊，用于更換工件側面的水平旋轉模塊，用于將工件側面旋轉至頂面位置并傳送工件的送料模塊，用于夾緊工件并在此處進行加工工件側面的第二氣動卡盤模塊，上述新增的各模塊均由常規零部件組成，其結構簡易，制作方便。

進一步地，所述料架模塊包括料架底座、料架支撐架、料架支撐桿和用于放置工件的氣動夾具座，所述料架底座通過料架支撐塊安裝在CNC平臺，所述料架底座上安裝有料架支撐架，所述料架支撐架頂部與料架支撐桿連接，所述料架支撐桿上安裝有多個氣動夾具座，所述氣動夾具座上放置有工件，裝置啟動后，所述主軸叉料模塊從氣動夾具座上進行叉料，并將工件搬運至所述第一氣動卡盤模塊處。所述料架模塊中的料架底座、料架支撐架、氣動夾具座和料架支撐桿均為五金件，結構簡易，制作方便。

進一步地，所述料架支撐架的底部安裝有防切屑蓋板，防切屑蓋板的設置，有效防止加工后的工件放置在料架模塊后加工切屑掉落進料架底座內。

進一步地，所述第一氣動卡盤模塊包括第一底座、水平安裝座和用于夾緊工件的第一氣動卡盤，所述第一底座安裝在CNC工作臺的前側，所述第一底座上安裝有水平安裝座，所述水平安裝座上安裝有第一氣動卡盤，所述第一氣動卡盤夾緊主軸叉料模塊搬運過來的工件，所述第一氣動卡盤夾緊工件后由CNC加工工件的正面。所述第一氣動卡盤模塊中第一底座、水平安裝座均為五金件，結構簡易，制作方便，其第一氣動卡盤為常規零件夾緊定位零件，原料來源豐富，成本低廉。

進一步地，所述水平旋轉模塊包括旋轉底座、水平旋轉氣缸、安裝板、立式支撐桿和氣動子夾具座，所述旋轉底座安裝在CNC工作臺上，所述CNC工作臺上安裝有水平旋轉氣缸，所述水平旋轉氣缸通過安裝板和立式支撐桿安裝有氣動子夾具座，所述氣動子夾具座上放置工件后，由所述水平旋轉氣缸驅動氣動子夾具座帶動工件旋轉進行更換工件側面。水平旋轉氣缸為常規氣動旋轉零部件，來源豐富，成本低廉，其它旋轉底座、安裝板、立式支撐桿等為五金結構件，其結構簡易，制作方便。

進一步地，所述送料模塊包括送料底座、直線傳送單元、送料旋轉氣缸、送料夾緊氣缸和送料夾爪，所述送料底座安裝在CNC工作臺的后側，所述送料底座上安裝有直線傳送單元，所述直線傳送單元上安裝有送料旋轉氣缸，所述送料旋轉氣缸的前面安裝有送料夾緊氣缸，所述送料夾緊氣缸上安裝有送料夾爪，所述送料夾爪夾緊工件后，由送料旋轉氣缸垂直旋轉使工件側面旋轉至頂面，然后由直線傳送單元將工件傳送至第二氣動卡盤模塊處，第二氣動卡盤模塊夾緊工件，由CNC進行加工工件的側面，整個旋轉和傳送過程均為自動化完成，效率高。所述送料模塊中送料旋轉氣缸、送料夾緊氣缸及送料夾爪均為常見氣動零部件，原為來源豐富，成本低廉，其它送料底座等零部件為常規底座部件，結構簡易，制作方便。

進一步地，所述第二氣動卡盤模塊包括第二底座、垂直安裝座和第二氣動卡盤，所述第二底座安裝在CNC工作臺的左側，所述第二底座上安裝有垂直安裝座，所述垂直安裝座上安裝有第二氣動卡盤。

進一步地，所述垂直安裝座為L形安裝座，所述L形安裝座的豎直面板部分安裝有第二氣動卡盤。

進一步地，所述垂直安裝座為一體成形結構或者由第二立板和第二底板構成的分體結構。

進一步地，所述主軸叉料模塊包括CNC主軸、刀柄、延長桿和用于取料的料叉，所述CNC主軸安裝在CNC機床上，所述CNC主軸底部安裝有刀柄，所述刀柄底部安裝有延長桿，所述延長桿底部安裝有料叉。

本發明三軸CNC自動上下料及多面切削裝置，與現有的三軸CNC機床相比，具有如下的有益效果：

第一、使三軸CNC機床具備四軸和五軸CNC機床的多面切削功能，本發明三軸CNC自動上下料及多面切削裝置通過在原三軸CNC平臺設置CNC工作臺和料架模塊，并在CNC工作臺上設置第一氣動卡盤模塊，水平旋轉模塊，可垂直旋轉并水平傳送工件的送料模塊，以及第二氣動卡盤模塊，在所述CNC工作臺的上方設置用于在上述各模塊之間搬運工件的主軸叉料模塊，通過主軸叉料模塊在各工位進行搬運工件，使工件在第一氣動卡盤模塊位置進行加工工件正面，通過水平旋轉模塊和可垂直旋轉的送料模塊位置分別進行水平旋轉工件和垂直旋轉工件進行更換工件側面，在第二氣動卡盤模塊位置進行加工工件的四個側面，使三軸CNC機床具備四軸和五軸CNC機床的多面切削功能。

第二、自動化程度高，效率高，上述各工位轉換均是通過主軸叉料模塊進行取放料，也即是料架模塊一次性上滿多個工件后，接下來整個加工過程均是由主軸叉料模料進行上下料，直至料架模塊上的工件加工完成，自動化程度高，效率高。

第三、人力成本低，操作安全，裝置啟動前，人工將多個工件依次上料至料架模塊上的多個氣動夾具座內，裝置啟動后，人工不必再進行上下料操作，有效減少了操作人員數量，有效避免了操作安全隱患。

第四、成本低，上CNC工作臺的X、Y、Z向移動均是利用現有三軸CNC自身功能實現，第一氣動卡盤模塊及第二氣動卡盤均為常用工裝夾具，其原料來源豐富，成本低廉，其它的水平旋轉模塊、送料模塊、主軸叉料模塊和料架模塊為新增模塊，新增模塊均為常規零部件，其中水平旋轉模塊增加1個氣缸，送料模塊增加3個氣缸，共增加4個氣缸，其原料來源豐富，成本低廉。

第五、結構簡易，制作方便，本發明主要是在現有三軸CNC機床上加裝了用于放置多個工件的料架模塊，用于夾緊工件并在此處加工工件正面的第一氣動卡盤模塊，用于更換工件側面的水平旋轉模塊，用于將工件側面旋轉至頂面位置并傳送工件的送料模塊，用于夾緊工件并在此處進行加工工件側面的第二氣動卡盤模塊，上述新增的各模塊均由常規零部件組成，其結構簡易，制作方便。

附圖說明

圖1為本發明三軸CNC自動上下料及多面切削裝置的裝配圖；

圖2為圖1中料架模塊的結構示意圖；

圖3為圖1中第一氣動卡盤模塊的結構示意圖；

圖4為圖1中旋轉模塊的結構示意圖；

圖5為圖1中送料模塊的結構示意圖；

圖6為圖1中第二氣動卡盤模塊的結構示意圖；

圖7為圖1中主軸叉料模塊的結構示意圖；

圖8為圖1中送料模塊上料狀態示意圖；

圖9為圖1中主軸叉料模塊叉料狀態示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合實施例及附圖對本發明產品作進一步詳細的說明。

如圖1、圖8和圖9所示，一種三軸CNC自動上下料及多面切削裝置，包括CNC平臺10，所述CNC平臺10上安裝有CNC工作臺20，所述CNC工作臺20的一側外部安裝有用于放置多個工件90的料架模塊50，所述CNC工作臺20上安裝有用于夾緊工件90的第一氣動卡盤模塊40，用于帶動工件90水平旋轉的水平旋轉模塊30，用于可垂直旋轉并水平傳送工件90的送料模塊60，以及用于夾緊工件90的第二氣動卡盤模塊80，所述CNC工作臺20的上方安裝有用于在上述各模塊之間搬運工件90的主軸叉料模塊70，裝置啟動后，所述主軸叉料模塊70從料架模塊50取出工件90并搬運至第一氣動卡盤模塊40處，第一氣動卡盤模塊40夾緊工件90后，由CNC機床在第一氣動卡盤模塊40處加工工件90的正面，工件90正面加工完成后，所述主軸叉料模塊70從第一氣動卡盤模塊40取出工件90并搬運至送料模塊60，送料模塊60首先將工件90進行垂直旋轉，然后將垂直旋轉后的工件90水平傳送至第二氣動卡盤模塊80處，第二氣動卡盤模塊80夾緊工件90后，由CNC機床在第二氣動卡盤模塊80處加工工件90的第一個側面，工件90第一個側面加工完成后，由所述送料模塊60從第二氣動卡盤模塊80水平取出工件90并旋轉垂直，再由主軸叉料模塊70送至水平旋轉模塊30，由水平旋轉模塊30水平旋轉90度，然后主軸叉料模塊70從水平旋轉模塊30取出工件90并搬運至送料模塊60，由送料模塊60進行垂直旋轉使工件80第一個側面的相鄰側面位于上表面的位置，然后由送料模塊60將工件90再次水平傳送至第二氣動卡盤模塊80處，第二氣動卡盤模塊80夾緊工件90后，由CNC機床在第二氣動卡盤模塊80處加工工件90的第二個側面，工件第二個側面加工完成后，由送料模塊60從第二氣動卡盤模塊80水平取出工件并旋轉垂直，再由主軸叉料模塊70送至水平旋轉模塊30處，由水平旋轉模塊30水平旋轉90度，然后由主軸叉料模塊70從水平旋轉模塊30取出工件90并搬運至送料模塊60，由送料模塊60重復上述步驟將工件90傳送至第二氣動卡盤模塊80處，依次完成工件90的第三個側面和第四個側面的加工，第一個工件90加工完成后，所述主軸叉料模塊70自動將加工完成的工件90搬運回料架模塊50，重復上述步驟直至完成料架模塊50上放置的工件90。本發明三軸CNC自動上下料及多面切削裝置通過在原三軸CNC平臺10設置CNC工作臺20和料架模塊50，并在CNC工作臺20上設置第一氣動卡盤模塊40，水平旋轉模塊30，可垂直旋轉并水平傳送工件90的送料模塊60，以及第二氣動卡盤模塊80，在所述CNC工作臺20的上方設置用于在上述各模塊之間搬運工件90的主軸叉料模塊70，通過主軸叉料模塊70在各工位進行搬運工件90，使工件90在第一氣動卡盤模塊40位置進行加工工件90正面，通過水平旋轉模塊30和可垂直旋轉的送料模塊60位置分別進行水平旋轉工件90和垂直旋轉工件90進行更換工件90側面，在第二氣動卡盤模塊80位置進行加工工件90的四個側面，使三軸CNC機床具備四軸和五軸CNC機床的多面切削功能。上述各工位轉換均是通過主軸叉料模塊70進行取放料，也即是料架模塊50一次性上滿多個工件90后，接下來整個加工過程均是由主軸叉料模料進行上下料，直至料架模塊50上的工件90加工完成，其上下料自動化程度高，效率高。裝置啟動前，人工將多個工件90依次上料至料架模塊50，裝置啟動后，人工不必再進行上下料操作，有效避免了操作安全隱患。上述第一氣動卡盤模塊40、水平旋轉模塊30、送料模塊60、第二氣動卡盤模塊80、主軸叉料模塊70和料架模塊50均為常規零部件，其原料來源豐富，成本低廉。本發明主要是在現有三軸CNC機床上加裝了用于放置多個工件90的料架模塊50，用于夾緊工件90并在此處加工工件90正面的第一氣動卡盤模塊40，用于更換工件90側面的水平旋轉模塊30，用于將工件90側面旋轉至頂面位置并傳送工件90的送料模塊60，用于夾緊工件90并在此處進行加工工件90側面的第二氣動卡盤模塊80，上述新增的各模塊均由常規零部件組成，其結構簡易，制作方便。

如圖1和圖2所示，所述料架模塊50包括料架底座53、料架支撐架55、料架支撐桿51和用于放置工件90的氣動夾具座56，所述料架底座53通過料架支撐塊52安裝在CNC平臺10，所述料架底座53上安裝有料架支撐架55，所述料架支撐架55頂部與料架支撐桿51連接，所述料架支撐桿51上安裝有多個氣動夾具座56，所述氣動夾具座56上放置有工件90，裝置啟動后，所述主軸叉料模塊70從氣動夾具座56上進行叉料，并將工件90搬運至所述第一氣動卡盤模塊40處。所述料架模塊50中的料架底座53、料架支撐架55、氣動夾具座56和料架支撐桿51均為五金件，結構簡易，制作方便。

如圖1和圖3所示，所述第一氣動卡盤模塊40包括第一底座43、水平安裝座42和用于夾緊工件90的第一氣動卡盤41，所述第一底座43安裝在CNC工作臺20的前側，所述第一底座43上安裝有水平安裝座42，所述水平安裝座42上安裝有第一氣動卡盤41，所述第一氣動卡盤41夾緊主軸叉料模塊70搬運過來的工件90，所述第一氣動卡盤41夾緊工件90后由CNC加工工件90的正面。所述第一氣動卡盤模塊40中第一底座43、水平安裝座42均為五金件，結構簡易，制作方便，其第一氣動卡盤41為常規零件夾緊定位零件，原料來源豐富，成本低廉。

如圖1和圖4所示，所述水平旋轉模塊30包括旋轉底座35、水平旋轉氣缸34、安裝板33、立式支撐桿32和氣動子夾具座31，所述旋轉底座35安裝在CNC工作臺20上，所述CNC工作臺20上安裝有水平旋轉氣缸34，所述水平旋轉氣缸34通過安裝板33和立式支撐桿32安裝有氣動子夾具座31，所述氣動子夾具座31上放置工件90后，由所述水平旋轉氣缸34驅動氣動子夾具座31帶動工件90旋轉進行更換工件90側面。水平旋轉氣缸34為常規氣動旋轉零部件，來源豐富，成本低廉，其它旋轉底座35、安裝板33、立式支撐桿32等為五金結構件，其結構簡易，制作方便。

如圖1和圖5所示，所述送料模塊60包括送料底座65、直線傳送單元63、送料旋轉氣缸61、送料夾緊氣缸62和送料夾爪64，所述送料底座65安裝在CNC工作臺20的后側，所述送料底座65上安裝有直線傳送單元63，所述直線傳送單元63上安裝有送料旋轉氣缸61，所述送料旋轉氣缸61的前面安裝有送料夾緊氣缸62，所述送料夾緊氣缸62上安裝有送料夾爪64，所述送料夾爪64夾緊工件90后，由送料旋轉氣缸61垂直旋轉使工件90側面旋轉至頂面，然后由直線傳送單元63將工件90傳送至第二氣動卡盤模塊80處，第二氣動卡盤模塊80夾緊工件90，由CNC進行加工工件90的側面，整個旋轉和傳送過程均為自動化完成，效率高。所述送料模塊60中送料旋轉氣缸61、送料夾緊氣缸62及送料夾爪64均為常見氣動零部件，原為來源豐富，成本低廉，其它送料底座65等零部件為五金結構件，結構簡易，制作方便。

如圖1和圖6所示，所述第二氣動卡盤模塊80包括第二底座83、垂直安裝座82和第二氣動卡盤81，所述第二底座83安裝在CNC工作臺20的左側，所述第二底座83上安裝有垂直安裝座82，所述垂直安裝座82上安裝有第二氣動卡盤81。所述垂直安裝座82為L形安裝座，所述L形安裝座的豎直面板部分安裝有第二氣動卡盤81。所述垂直安裝座82為一體成形結構或者由立板85和底板84構成的分體結構。

如1、圖7和圖8所示，所述主軸叉料模塊70包括CNC主軸71、刀柄72、延長桿73和用于取料的料叉74，所述CNC主軸71安裝在CNC機床上，所述CNC主軸71底部安裝有刀柄72，所述刀柄72底部安裝有延長桿73，所述延長桿73底部安裝有料叉74。

如圖1至圖9所示，本裝置的工作原理：首先由人工將多個工件90依次放入料架模塊50上的多個氣動夾具座56上，在氣動夾具座56上放置工件90，然后關閉機床操作門。啟動裝置，所述主軸叉料模塊70從料架模塊50取出工件90并搬運至第一氣動卡盤模塊40處，第一氣動卡盤模塊40夾緊工件90后，由CNC機床在第一氣動卡盤模塊40處加工工件90的正面，工件90正面加工完成后，所述主軸叉料模塊70從第一氣動卡盤模塊40取出工件90并搬運至送料模塊60，送料模塊60首先將工件90進行垂直旋轉，然后將垂直旋轉后的工件90水平傳送至第二氣動卡盤模塊80處，第二氣動卡盤模塊80夾緊工件90后，由CNC機床在第二氣動卡盤模塊80處加工工件90的第一個側面，工件90第一個側面加工完成后，由所述送料模塊60從第二氣動卡盤模塊80水平取出工件90并旋轉垂直，再由主軸叉料模塊70送至水平旋轉模塊30，由水平旋轉模塊30水平旋轉90度，然后主軸叉料模塊70從水平旋轉模塊30取出工件90并搬運至送料模塊60，由送料模塊60進行垂直旋轉使工件80第一個側面的相鄰側面位于上表面的位置，然后由送料模塊60將工件90再次水平傳送至第二氣動卡盤模塊80處，第二氣動卡盤模塊80夾緊工件90后，由CNC機床在第二氣動卡盤模塊80處加工工件90的第二個側面，工件第二個側面加工完成后，由送料模塊60從第二氣動卡盤模塊80水平取出工件并旋轉垂直，再由主軸叉料模塊70送至水平旋轉模塊30處，由水平旋轉模塊30水平旋轉90度，然后由主軸叉料模塊70從水平旋轉模塊30取出工件90并搬運至送料模塊60，由送料模塊60重復上述步驟將工件90傳送至第二氣動卡盤模塊80處，依次完成工件90的第三個側面和第四個側面的加工，第一個工件90加工完成后，所述主軸叉料模塊70自動將加工完成的工件90搬運回料架模塊50，重復上述步驟直至完成料架模塊50上放置的工件90。打開機床操作門，人工將加工完成的工件90取出，并將新的工件90放入料架模塊50，關閉機床操作門，重復上述過程進行下一輪工件90的加工。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制；凡本行業的普通技術人員均可按說明書附圖所示和以上所述而順暢地實施本發明；但是，凡熟悉本專業的技術人員在不脫離本發明技術方案范圍內，可利用以上所揭示的技術內容而作出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發明的等效實施例；同時，凡依據本發明的實質技術對以上實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變等，均仍屬于本發明的技術方案的保護范圍之內。