轴类工件固定切断方法及其设备与流程

1.本发明涉及机械加工技术领域，尤其是涉及一种轴类工件固定切断方法及其设备。


背景技术：

2.在机械加工过程中，其初始的毛坯料常常为来自板材毛坯料、轴类毛坯料或近似轴类的杆体毛坯件，而对毛坯料进行处理前，经常需要对轴进行分割，或者切断等操作作为一步常规的工序，而现有技术中，需要专人负责切料，工作效率低下且劳动强度大，因此需要一种能够实现轴类零件定长切断自动化的方法。
3.例如申请号为202121461263.4的中国实用新型专利，公开了一种轴类零件轴杆定长切割装置，包括切割机、第一升降装置、支撑块、压块、第二升降装置、送料滚轮组、控制装置，所述送料滚轮组有若干个，送料滚轮组沿着轴杆的运动方向依次排列，送料滚轮组由上滚轮和下滚轮组成，轴杆夹在上滚轮和下滚轮之间，其中一个送料滚轮组的上滚轮与一个步进电机相连，所有送料滚轮组所形成的送料部的出料侧设有两块支撑块，两块支撑块之间的间隙为切割间隙，切割间隙的正上方设有一个切割机，切割间隙允许切割机的切割轮穿过，切割机与第一升降装置相连，每个支撑块的上方均设有一块压块。该实用新型通过将步进电机与控制装置相配合，虽然可实现轴类工件的定长切割，但仅采用支撑块与压块进行配合对轴类工件进行固定，对轴类工件的夹持不稳定，同时容易出现轴向窜动的问题，若切割时切割刀的扭矩或弯矩过大，还容易导致轴类零件出现翻转的情况，切割固定不牢，容易导致出现轴类工件报废甚至引发安全事故的情况。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供一种轴类工件固定切断方法及其设备，通过控制器来控制轴类工件的移动和停止，并控制三爪卡盘将轴类工件夹紧与放松，对不同直径的轴类工件都能自适应地夹紧，能够有序地实现对轴类工件的径向和轴向定位，防止在切割过程中出现轴类工件翻倒的情况，提高加工效率和安全性。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种轴类工件固定切断方法，包括以下步骤：a)用轴向移动机构推动轴类工件沿轴向移动，用位置传感器感应轴类工件是否抵达切断工位；b)当位置传感器感应到轴类工件抵达切断工位时，传递信号到控制器，控制器控制轴向移动机构暂停，同时控制器驱动卡接头伸出，卡接头从三爪卡盘的侧边沿三爪卡盘的径向卡接到三爪卡盘的锁紧孔内；c)通过电机驱动卡接头正转使得三爪卡盘径向靠拢，卡接头上的扭矩传感器感应到三爪卡盘已经夹紧轴类工件时，电机止转使得卡接头停止正转，然后切断刀向下切断轴类工件；d)卡接头反转使得三爪卡盘径向松开轴类工件至原位后停止，开启轴向移动机构推动轴类工件继续轴向移动。通过设置控制器和位置传感器，当轴类工件抵达切断工位时，再进行夹紧操作，防止过早夹紧而导致轴类工件无法轴向移动，并且先控制轴向移动机构暂停，再进行夹紧，使得夹紧过程中不会对轴类工件的侧壁
造成损伤，同时轴向移动机构暂停对轴类工件起到轴向限位的作用，防止切断过程中，轴类工件轴向窜动，切断刀可以在轴向方向上三爪卡盘的左侧或者右侧，通过三爪卡盘来进行夹紧防止轴类工件径向晃动，使得控制精准，切断的长度准确，从而提高轴类工件加工合格率，提高加工的安全性，同时通过卡接头来对三爪卡盘的径向移动进行控制，使得径向移动更加容易控制，当卡接头上的扭矩传感器感应到三爪卡盘夹紧后立即驱动电机停止转动，可针对不同直径的轴类工件进行自适应地夹紧，无需输入参数或外加编码调节来适配不同直径的工件，十分方便且高效，通过设置在三爪卡盘上的锁紧孔，卡接头仅沿长度方向伸缩，使得卡接头可以很好地卡入到锁紧孔并通过转动驱动三爪卡盘上的卡爪聚拢或散开，一方面方便形成自定位的卡接形式，当且仅当卡接头卡入到三爪卡盘的锁紧孔内时，才能开始卡爪径向向内移动的夹紧操作，通过位置的限定来控制夹紧操作，可以进一步防止未轴向停止时就进行夹紧操作而导致对轴类工件的侧壁造成伤害的情况出现。
6.作为优选，步骤b)中，控制器还控制三爪卡盘自转，所述卡接头向前伸出时，在三爪卡盘自转将锁紧孔带动到与卡接头相对应的位置时，卡接头才能卡入到锁紧孔内，卡接头卡入到锁紧孔内后触发感应开关，三爪卡盘停止自转。三爪卡盘绕轴心自转，使得三爪卡盘上的锁紧孔位置发生变动，当需要进行夹紧的时候，卡接头先伸出与三爪卡盘的侧壁相抵接在一起，当锁紧孔到达与卡接头相对应的位置时，卡接头才卡入到锁紧孔内，从而进一步防止未轴向停止时就进行夹紧操作，从而避免对轴向工件的侧壁造成伤害或者对三爪卡盘造成损伤，同时因设置有感应开关，当卡接头卡入到锁紧孔内立即触发感应开关，停止三爪卡盘的自转，防止继续自转而损伤卡接头。
7.作为优选，步骤b)中的卡接头采用气缸驱动，所述感应开关位于气缸内，当气缸伸出超过指定长度时触发感应开关。设置气缸驱动，方便调节气压，使得当卡接头未卡入到锁紧孔内时，卡接头与三爪卡盘的侧壁之间摩擦力不至于过大而导致卡接头或三爪卡盘被磨损，同时将感应开关设置在气缸内，当卡接头伸出的长度达到指定值时，立即触发感应开关，即三爪卡盘刚一伸入到锁紧孔内，到完全卡入到锁紧孔内存在一定时间间隔，在这个期间内如果三爪卡盘还在自转容易导致卡接头与三爪卡盘互相卡死，因此需要在卡接头刚一伸入到锁紧孔内就立即停止三爪卡盘的自转。
8.作为优选，步骤c)中的卡接头停止自转后，气缸收缩，将卡接头从锁紧孔中移出，此时感应开关闭合，三爪卡盘重新开始自转。当卡接头从锁紧孔内取出后，三爪卡盘开始自转，带动轴类工件自转，搭配切断刀向下切割，有利于使得切割更快完成，无需切割到轴类工件的底端时即可完成轴类工件的切断，进一步提高了切割的效率。
9.作为优选，步骤c)完成后，需要先控制器驱动卡接头重新卡入到锁紧孔内后，进入步骤d)。步骤c)完成后，此时卡接头重新伸出，三爪卡盘继续自转，在卡接头重新接入到锁紧孔内后，重新触发感应开关，三爪卡盘自转停止，无需调整三爪卡盘，使得三爪卡盘全程保持单方向自转，仅需通过感应开关控制三爪卡盘自转的启停即可，且以三爪卡盘的整周环绕作为时间间隙，方便控制，卡接头退出锁紧孔后就触发三爪卡盘转动，随后卡接头即可立即伸出，当三爪卡盘完成一整周的自转时，已实现轴类工件的切断，此时卡接头恰好卡入到锁紧孔内，自动进入步骤d)，控制流程简单，且能够确保切断完成，避免出现安全事故。
10.作为优选，步骤c)中卡接头自转使三爪卡盘夹紧轴类工件后，将卡接头从锁紧孔中退出，记录锁紧孔的周向位置，随后开始控制三爪卡盘自转，同时控制切断刀向下切断轴
类工件。将卡接头从锁紧孔退出后，记录锁紧孔的周向位置，可以方便下一次卡接头要卡入锁紧孔时，能够快速找准锁紧孔的位置，方便步骤d)前将卡接头卡入，能够避免在转动找准卡接头与锁紧孔位置时出现偏差，避免出现三爪卡盘转动速度较快，卡接头无法卡入锁紧孔的情况，提高工艺流程的流畅稳定性。
11.作为优选，步骤c)完成后，先将三爪卡盘反向自转至记录的位置，使得锁紧孔重新对准卡接头，随后将卡接头伸入到锁紧孔内，进入步骤d)。当切断完成后，将三爪卡盘立即反转至记录的位置，能够确保卡接头能快速重新进入到锁紧孔内，一方面可以避免三转卡盘无意义地空转，致使资源浪费，另一方面可以快速回归卡接头卡入工位，节约时间，提高效率，比如三爪卡盘自转四分之一圈时已经实现了轴类工件的切断，此时若要接着自转找回原锁紧孔位，还需等待较长时间，不仅用电浪费，还使得空闲时间增长，时间成本提高，效率下降。
12.一种用于轴类工件固定切断方法的设备，包括机架，所述机架上固定有三爪卡盘、切断刀和卡接头，所述机架上固定有三爪卡盘、切断刀、轴向移动机构、电机和位置传感器，所述三爪卡盘的中部用于穿过并固定轴类工件，所述三爪卡盘的外侧壁上设有锁紧孔，所述切断刀位于在三爪卡盘的上方，所述电机上固定有扭矩传感器和气缸，所述扭矩传感器固定在电机输出端和所述气缸的固定端之间，气缸的输出端上设有卡接头，所述卡接头位于三爪卡盘径向的外侧，所述位置传感器用于感知轴类工件的位置，所述轴向移动机构用于驱动轴类工件沿轴向移动。三爪卡盘用于固定夹紧轴类工件，切断刀用于切断轴类工件，所述切断刀位于三爪卡盘的上方并且位于三爪卡盘的左侧或者右侧，避免相互干涉，卡接头位于三爪卡盘径向外侧，卡接头固定设置方便卡接到三爪卡盘内使得三爪卡盘停止转动，轴向移动机构可以是电机驱动或者气缸配合间歇运动机构形成的直线驱动机构，当使用轴向移动机构驱动轴类工件达到指定位置时，位置传感器感应到轴类工件，从而使得控制器接受到信号开始控制轴向移动机构停止，驱动三爪卡盘夹紧轴类工件，并控制切断刀对轴类工件进行切断操作。
13.作为优选，卡接头为矩形，所述锁紧孔沿宽度方向的两侧壁距离与卡接头的宽度相等，锁紧孔沿长度方向的两侧壁距离略大于卡接头的长度。锁紧孔的长度即为沿三爪卡盘周向的距离，锁紧孔的长度大于卡接头的长度，方便在卡接头卡入到锁紧孔内，并且在三爪卡盘止转后存在一定的缓冲距离来抵消三爪卡盘自转的惯性带来的冲击影响，同时锁紧孔的宽度与卡接头的宽度相等，方便卡接头自转时拧动锁紧孔，使得锁紧孔能够带动三爪卡盘上的夹爪径向向轴心靠近或远离。
14.本发明具有的优点：通过控制器来控制轴类工件的移动和停止，并控制三爪卡盘将轴类工件夹紧与放松，能够有序地实现对轴类工件的径向和轴向定位，防止在切割过程中出现轴类工件翻倒的情况，提高加工效率和安全性。
附图说明
15.图1为本发明的轴类工件固定切断方法的流程示意图。
16.图2为本发明的用于轴类工件固定切断方法的设备的局部放大图。
具体实施方式
17.下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
18.实施例1：由图1和图2所示，一种轴类工件固定切断方法，包括以下步骤：a)用轴向移动机构推动轴类工件沿轴向移动，用位置传感器感应轴类工件是否抵达切断工位；b)当位置传感器感应到轴类工件抵达切断工位时，传递信号到控制器，控制器控制轴向移动机构暂停，控制器还控制三爪卡盘3自转，同时控制器驱动卡接头1伸出，采用气缸2驱动，气缸2内设置有感应开关，当气缸2伸出超过指定长度时触发感应开关，使得三爪卡盘3自转停止，卡接头1位于三爪卡盘3径向的侧边，且三爪卡盘3内设有锁紧孔5，将卡接头1卡入到锁紧孔5内；c)卡接头1自转使得三爪卡盘3径向夹紧轴类工件，当三爪卡盘3夹紧轴类工件后卡接头1停止自转，切断刀向下切断轴类工件；d)卡接头1反转使得三爪卡盘3径向松开轴类工件至原位后停止，开启轴向移动机构推动轴类工件继续轴向移动。
19.由图2所示，一种用于轴类工件固定切断方法的设备，包括机架，机架上固定有三爪卡盘3、切断刀、位置传感器和卡接头1，切断刀位于在三爪卡盘的左上方，位置传感器位于机架的左端，卡接头1位于三爪卡盘的侧边，卡接头通过气缸2驱动可沿三爪卡盘的径向向三爪卡盘3的轴心移动，且气缸2的固定端上设有电机，电机的输出端连接扭矩传感器后再连接气缸2，电机可驱动气缸2带动卡接头1转动，卡接头1为矩形，三爪卡盘3的外侧壁上设有锁紧孔5，锁紧孔5沿宽度方向的两侧壁距离与卡接头1的宽度相等，锁紧孔5沿长度方向的两侧壁距离略大于卡接头1的长度。
20.使用时，通过轴向移动机构将轴类工件从左向右运输，通过设置控制器和位于左端的位置传感器，当轴类工件抵达切断工位时，位置传感器输出信号到控制器，控制轴向移动机构暂停，再进行夹紧，使得夹紧过程中不会对轴类工件的侧壁造成损伤，同时轴向移动机构暂停对轴类工件起到轴向限位的作用，防止切断过程中，轴类工件轴向窜动，切断刀设置三爪卡盘3的左侧，通过三爪卡盘3来进行夹紧防止轴类工件径向晃动，且驱动电机可调整为测扭矩的模式，当感应到扭矩增大时即感知到三爪卡盘3已经夹紧轴类工件，使得控制精准，切断的长度准确，从而提高轴类工件加工合格率，提高加工的安全性，同时通过卡接头1来对三爪卡盘3的径向移动进行控制，使得径向移动更加容易控制，当扭矩传感器感应到扭矩突然增大到大于等于指定值(预先测定好扭紧时的扭矩值)时，表面三爪卡盘3已经将轴类工件夹紧，此时电机停止转动，可针对不同直径的轴类工件进行自适应地夹紧，无需输入参数或外加编码调节来适配不同直径的工件，十分方便且高效。三爪卡盘3绕轴心自转，使得三爪卡盘3上的锁紧孔5位置发生变动，当需要进行夹紧的时候，卡接头1先伸出与三爪卡盘3的侧壁相抵接在一起，当锁紧孔5到达与卡接头1相对应的位置时，卡接头1才卡入到锁紧孔5内，从而进一步防止未轴向停止时就进行夹紧操作，从而避免对轴向工件的侧壁造成伤害或者对三爪卡盘3造成损伤，同时因设置有感应开关，当卡接头1卡入到锁紧孔5内立即触发感应开关，停止三爪卡盘3的自转，防止继续自转而损伤卡接头1。
21.步骤c)中的卡接头1自转可带动锁紧孔5转动，锁紧孔5转动从而使得三爪卡盘3上的夹爪径向向轴心靠拢。通过设置在三爪卡盘3上的锁紧孔5，卡接头1仅沿长度方向伸缩，使得卡接头1可以很好地卡入到锁紧孔5能进行转动三爪卡盘3上的卡爪4，一方面方便形成自定位的卡接形式，当且仅当卡接头1卡入到三爪卡盘3的锁紧孔5内时，才能开始卡爪4径
向向内移动的夹紧操作，通过位置的限定来控制夹紧操作，可以进一步防止未轴向停止时就进行夹紧操作而导致对轴类工件的侧壁造成伤害的情况出现。
22.由图1和图2所示，步骤c)中的卡接头1停止自转后，气缸2收缩，将卡接头1从锁紧孔5中移出，此时感应开关闭合，三爪卡盘3重新开始自转，步骤c)完成后，需要先控制器驱动卡接头1重新卡入到锁紧孔5内后，进入步骤d)。当卡接头1从锁紧孔5内取出后，三爪卡盘3开始自转，带动轴类工件自转，搭配切断刀向下切割，有利于使得切割更快完成，无需切割到轴类工件的底端时即可完成轴类工件的切断，进一步提高了切割的效率。步骤c)完成后，此时卡接头1重新伸出，三爪卡盘3继续自转，在卡接头1重新接入到锁紧孔5内后，重新触发感应开关，三爪卡盘3自转停止，无需调整三爪卡盘3，使得三爪卡盘3全程保持单方向自转，仅需通过感应开关控制三爪卡盘3自转的启停即可，且以三爪卡盘3的整周环绕作为时间间隙，方便控制，卡接头1退出锁紧孔5后就触发三爪卡盘3转动，随后卡接头1即可立即伸出，当三爪卡盘3完成一整周的自转时，已实现轴类工件的切断，此时卡接头1恰好卡入到锁紧孔5内，自动进入步骤d)，控制流程简单，且能够确保切断完成，避免出现安全事故。
23.实施例2：由图1和图2所示，一种轴类工件固定切断方法，包括以下步骤：a)用轴向移动机构推动轴类工件沿轴向移动，用位置传感器感应轴类工件是否抵达切断工位；b)当位置传感器感应到轴类工件抵达切断工位时，传递信号到控制器，控制器控制轴向移动机构暂停，控制器还控制三爪卡盘3自转，同时控制器驱动卡接头1伸出，采用气缸2驱动，气缸2内设置有感应开关，当气缸2伸出超过指定长度时触发感应开关，使得三爪卡盘3自转停止，卡接头1位于三爪卡盘3径向的侧边，且三爪卡盘3内设有锁紧孔5，将卡接头1卡入到锁紧孔5内；c)卡接头1自转使得三爪卡盘3径向夹紧轴类工件，当三爪卡盘3夹紧轴类工件后卡接头1停止自转，将卡接头1从锁紧孔5中退出，记录锁紧孔5的周向位置，随后开始控制三爪卡盘3自转，同时控制切断刀向下切断轴类工件，切断完成后，先将三爪卡盘3反向自转至记录的位置，使得锁紧孔5重新对准卡接头1，随后将卡接头1伸入到锁紧孔5内；d)卡接头1反转使得三爪卡盘3径向松开轴类工件至原位后停止，开启轴向移动机构推动轴类工件继续轴向移动。
24.本实施例与实施例1的区别主要在于可将三爪卡盘进行正反转设置，将卡接头1从锁紧孔5退出后，记录锁紧孔5的周向位置，可以方便下一次卡接头1要卡入锁紧孔5时，能够快速找准锁紧孔5的位置，方便步骤d)前将卡接头1卡入，能够避免在转动找准卡接头1与锁紧孔5位置时出现偏差，避免出现三爪卡盘3转动速度较快，卡接头1无法卡入锁紧孔5的情况，提高工艺流程的流畅稳定性。当切断完成后，将三爪卡盘3立即反转至记录的位置，能够确保卡接头1能快速重新进入到锁紧孔5内，一方面可以避免三转卡盘无意义地空转，致使资源浪费，另一方面可以快速回归卡接头1卡入工位，节约时间，提高效率，比如三爪卡盘3自转四分之一圈时已经实现了轴类工件的切断，此时若要接着自转找回原锁紧孔5位，还需等待较长时间，不仅用电浪费，还使得空闲时间增长，时间成本提高，效率下降。