自动修锉装置及其修锉方法

摘要

本发明公开了一种自动修锉装置及其修锉方法，属于修锉设备技术领域，该自动修锉装置包括机架以及安装在机架上的工件装夹机构、图像检测机构、进给单元和修锉机构，所述进给单元包括有驱动修锉机构纵向进给的Y轴驱动机构以及驱动修锉机构和Y轴驱动机构一起轴向进给的Z轴驱动机构，所述机架上还设置有驱动图像检测机构横向进给的X轴驱动机构，所述修锉机构与Y轴驱动机构在同一纵向轴线上连接，所述工件装夹机构与图像检测机构安装在同一横向轴线上、且位于修锉机构的异侧布置。本发明自动修锉装装置可以自动完成针对V形管的修锉工艺，并采用图像检测技术对修锉精度进行实时跟踪控制，具有效率高、精度高且节约劳动成本，提高生产力的优点。

说明书

技术领域

本发明属于修锉设备技术，具体涉及一种针对V字形管的自动修锉装置及其修锉方法。

背景技术

锉削加工是通过锉刀对工件表面进行切削加工，使它达到零件图纸要求的形状，尺寸和表面粗糙度。锉削加工简便，工作范围广，多用于錾削、锯削之后，锉削可对工件上的平面、曲面、内外圆弧、沟槽以及其它复杂表面进行加工，锉削的最高精度可达IT7-IT8，表面粗糙度可达Ra1.6-0.8μm，可用于成形样板，模具型腔以及部件，机器装配时的工件修整，是钳工主要操作方法之一。

然而，现阶段对V字形管工件的锉削加工主要采用手工方式，其手工锉削操作中需要考虑锉刀握法，锉削的姿势和锉削刀的运用等因素，故存在效率低、精度低且劳动力成本高的问题。因此，有必要研究一种自动修锉装置，在保证设备和人员安全的条件下，实现对V形管工件的自动修锉。

发明内容

鉴于以上所述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自动修锉装置，可以自动完成针对V字形管工件的修锉，并采用图像检测技术对修锉精度进行控制。本发明的另一目的在于提供一种自动修锉装置锉削加工V形管的修锉方法，具有效率高、精度高且节约劳动成本，提高生产力的优点。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种自动修锉装置，包括机架以及安装在机架上的工件装夹机构、图像检测机构、修锉机构和进给单元，所述工件装夹机构用于对工件进行夹持固定，所述图像检测机构用于对工件进行图像检测，所述修锉机构用于对工件进行锉削加工，所述进给单元用于向修锉机构提供进给运动；所述进给单元包括有驱动修锉机构纵向进给的Y轴驱动机构以及驱动修锉机构和Y轴驱动机构一起轴向进给的Z轴驱动机构；所述机架上还设置有驱动图像检测机构横向进给的X轴驱动机构；所述修锉机构与Y轴驱动机构在同一纵向轴线上连接；所述工件装夹机构与图像检测机构安装在同一横向轴线上、且位于修锉机构的异侧布置。

进一步，所述机架设置有T型工作台，所述T型工作台包括有横向台以及在横向台的长度方向一侧中部设置有在水平面上垂直于横向台并悬挑在机架外的纵向台，所述横向台的上表面用于安装工件装夹机构和图像检测机构，所述纵向台的上表面设置有框架，所述框架用于安装进给单元和修锉机构。

进一步，所述工件装夹机构包括有在横向台上表面设置的托架以及设于托架上方并靠近修锉机构的固定装置，所述托架用于置放工件，其外壁具有与工件内壁相同的V形横截面，所述V形横截面沿所述横向轴线对称；所述固定装置用于夹持工件，包括有至少一个滑块，所述滑块通过螺栓的旋转进给运动夹持固定所述工件，其上具有一个内凹的并与工件的外轮廓曲面相配合装夹的凹槽。

进一步，所述托架在靠近修锉机构的一端端部设置有挡板，所述挡板用于定位工件。

进一步，所述图像检测机构包括通过导轨可滑动的设于横向台上表面的滑架以及设于滑架上用于自动修锉中分别对所述工件每次修锉后的宽度和深度(高度)进行不断测量的正视照相机和截面照相机；所述X轴驱动机构的一端固定在机架上，其另一端连接于所述滑架；所述截面照相机轴线与工件轴线重合，所述正视照相机轴线与工件轴线垂直。

进一步，所述滑架上还设有向正视照相机和截面照相机提供照明功能的照明灯，所述照明灯轴线通过正视照相机轴线和截面照相机轴线之间的交点。

进一步，所述X轴驱动机构为带有减压阀的气缸或带有溢流阀的液压缸；所述Y轴驱动机构为电动缸或电液缸；所述Z轴驱动机构包括电机和通过丝杆螺纹配合连接于电机的升降台，所述电机设于框架的顶部，用于驱动丝杆转动并带动升降台在丝杆上做往复升降运动，所述电机为伺服电机或步进电机；所述升降台设于框架的内部，用于装载Y轴驱动机构和修锉机构。

进一步，所述Z轴驱动机构还包括设于框架的内部用于辅助升降台竖直升降的导向轴，所述导向轴设置为至多四根。

进一步，所述修锉机构包括锉刀和用于连接锉刀和Y轴驱动机构的刀架。

本发明还利用上述的自动修锉装置锉削加工V形管工件的修锉方法，具体包括如下步骤：首先，通过工件装夹机构将工件夹持固定在机架上；然后，通过X轴驱动机构将图像检测机构移至待测指定位置；接着，通过进给单元的Y轴驱动机构和Z轴驱动机构对修锉机构实施Y轴和Z轴的进给运动，并在此过程中由图像检测机构的正视照相机和截面照相机配合辅以对工件每次修锉后的宽度和深度(高度)进行不断测量，来完成对工件规定形状、尺寸和表面粗糙度的锉削加工；最后，取下锉削加工完的工件，结束整个自动修锉工艺。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明自动修锉装置的修锉动作主要包含对锉刀实施Y轴方向上的水平往复运动和Z轴方向上的竖直升降进给，其竖直升降进给采用步进电机或伺服电机，确保锉刀进给的精度；而水平往复运动采用电液缸或电动缸，能够确保锉刀动力输出的大小。

2.本发明自动修锉装置通过正视照相机和截面照相机进行图像检测，利用图像检测技术不断测量每次修锉后工件的宽度和深度(高度)，并不断调整修锉机构运动的速度和压力(进给量)，以提高修锉过程的检测精度和快速性。

3.本发明自动修锉装置在图像检测过程中，通过提供照明，保证了正视和截面照相机进行图像检测时的光照要求，降低了自动修锉装置的使用坏境条件限制。

4.本发明自动修锉装置中图像检测机构可以通过X轴驱动机构带动滑架横向进给而调整正视照相机位置，让加工过程与检测过程协调工作。

5.本发明自动修锉装置在工件装夹工序中，通过挡板能有效地确保工件的装夹精度。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明自动修锉装置的结构俯视图；

图2为图1的正视图；

图3为图1的左视图；

图4为图3的A部放大图；

附图标记：1-机架，11-T型工作台，111-横向台，112-纵向台，12-框架，13-X轴驱动机构；2-工件装夹机构，21-托架，22-固定装置，221-滑块，23-挡板；3-图像检测机构，31-滑架，32-正视照相机，33-截面照相机，34-照明灯；4-进给单元，41-Y轴驱动机构，42-Z轴驱动机构，421-电机，422-丝杆，423-升降台，424-导向轴；5-修锉机构,51-锉刀，52-刀架；6-工件。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1-4所示，本发明一种自动修锉装置，主要是针对V字形管工件的修锉，特别是V形铜管。该V形管工件6是由圆形管事先通过挤压成形形成在其轴向方向的断面呈内凹V字形的管状工件，而本发明是在该V形管工件6一端且与其上V形开口相对的弧形表面上锉削加工出规定形状、尺寸和表面粗糙度的切面。

具体的，该自动修锉装置包括机架1以及安装在机架1上用于对工件6进行夹持固定的工件装夹机构2、用于对工件6进行图像检测的图像检测机构3、用于对工件6进行锉削加工的修锉机构5和用于向修锉机构5提供进给运动的进给单元4，所述机架1设置有T型工作台11，所述T型工作台11包括有横向台111以及在横向台111的长度方向一侧中部设置有在水平面上垂直于横向台111并悬挑在机架1外的纵向台112，所述横向台112的上表面用于安装工件装夹机构2和图像检测机构3，所述纵向台112的上表面设置有框架12，所述框架12用于安装进给单元4和修锉机构5；

所述进给单元4包括有驱动修锉机构5纵向进给的Y轴驱动机构41以及驱动修锉机构5和Y轴驱动机构41一起轴向进给的Z轴驱动机构42；所述机架1上还设置有驱动图像检测机构3横向进给的X轴驱动机构13；所述修锉机构5与Y轴驱动机构41同一纵向轴线上连接；所述工件装夹机构2与图像检测机构3安装在同一横向轴线上、且位于修锉机构5的异侧布置。所述横向轴线为工件6锉削加工的中心轴线(或者沿其长度方向上的中心轴线)。本发明自动修锉装置通过对锉刀实施Y轴方向上的水平往复运动和Z轴方向上竖直升降进给，并确保锉刀的进给精度和动力输出的大小，并通过采用图像检测技术对修挫精度进行控制，以自动完成针对V字形管的修挫。本发明具有效率高、精度高且节约劳动成本，提高生产力的优点。

本实施例中，所述工件装夹机构2包括有在横向台111上表面设置的托架21以及设于托架21上方并靠近修锉机构5的固定装置22，所述托架21用于置放工件6，其外壁具有与工件6内壁相同的V形横截面，所述V形横截面沿所述轴线对称，这样，工件6安装在托架21的V形表面上，可以与工件6内凹的V形表面形成良好配合，保证两者之间装夹过程中不会破坏工件6的表面；所述固定装置22用于夹持工件6，包括有至少一个滑块221，所述滑块221通过螺栓(未画出)的旋转进给运动夹持固定所述工件6，其上具有一个内凹的并与工件6的外轮廓曲面(即工件的V形内凹开口相对的外弧面)相配合装夹的凹槽(未画出)，当然不同的实施例中，所述滑块221也可不用设置凹槽，同样可以夹持固定住工件6。优选的，本案中使用一对螺栓与滑块，分别对工件进行装夹，保证了装夹的可靠性。

本实施例中，所述托架21在靠近修锉机构5的一端端部设置有挡板23，所述挡板23用于定位工件。这样，通过挡板能有效地确保工件的装夹精度。

本实施例中，所述图像检测机构3包括通过导轨(未画出)可滑动的设于横向台111上表面的滑架31以及设于滑架31上用于自动修锉中分别对所述工件6每次修锉后的宽度和深度(高度)进行不断测量的正视照相机32和截面照相机33；所述X轴驱动机构13的一端固定在机架1上，其另一端连接于所述滑架31，这样，可以通过X轴驱动机构带动滑架在X轴方向上水平进给运动而调整正视照相机32的位置，让加工过程与检测过程协调工作；所述截面照相机33轴线与工件6轴线重合，所述正视照相机32轴线与工件6轴线垂直。这样，通过正视照相机和截面照相机进行图像检测，利用图像检测不断测量修锉后的宽度和深度(高度)，并通过PLC程控器不断调整修锉机构运动的速度和压力(进给量)，提高修锉过程的检测精度和快速性。

本实施例中，所述滑架31上还设有向正视照相机32和截面照相机33提供照明功能的照明灯34，所述照明灯34轴线通过正视照相机32轴线和截面照相机33轴线之间的交点。这样，通过提供照明灯34，保证了正视(截面)照相机进行图像检测时的光照要求，降低了自动修挫装置的使用坏境条件限制。

本实施例中，所述X轴驱动机构13为带有减压阀的气缸或带有溢流阀的液压缸；所述Y轴驱动机构41为电动缸或电液缸；所述Z轴驱动机构42包括电机421和通过丝杆422螺纹配合连接于电机421的升降台423，所述电机421设于框架12的顶部，用于驱动丝杆422转动并带动升降台423在丝杆422上做往复升降运动，所述电机421为伺服电机或步进电机；所述升降台423设于框架12的内部，用于装载Y轴驱动机构41和修锉机构5。优选的，Z轴驱动机构采用步进电机作为执行器，确保进给的精度；Y轴驱动机构采用电液缸实现，能够确保其动力的大小。

本实施例中，所述Z轴驱动机构42还包括设于框架12的内部用于辅助升降台423竖直升降的导向轴424，所述导向轴424设置为至多四根。优选的，本案中采用四根导向轴424布置于升降台423的四个方位上，以保证升降台423在Z轴方向上升降过程中能够平稳运行进给，利于确保修锉机构的进给精度。

本实施例中，所述修锉机构5包括锉刀51和用于连接锉刀51和Y轴驱动机构41的刀架52。

本发明还利用上述的自动修锉装置锉削加工V形管工件的修锉方法，具体包括如下步骤：

首先，通过工件装夹机构2将工件6夹持固定在机架1上；即将工件6置放在托架21上，通过挡板23对工件6实施定位，再通过固定装置22上的滑块221和螺栓配合夹持固定住工件6；

接着，通过X轴驱动机构13将图像检测机构3移至待测指定位置；即X轴驱动机构13带动滑架31通过导轨从右向左横向进给运动，并使得正视照相机32位于工件6待锉削加工部的正上方，并保证托架21、工件6、截面照相机33设置在同一轴线上；

然后，通过进给单元4的Y轴驱动机构41和Z轴驱动机构42对修锉机构5实施Y轴和Z轴的进给运动，并在此过程中由图像检测机构5的正视照相机32和截面照相机33配合辅以对工件6每次修锉后的宽度和深度(高度)进行不断测量，来完成对工件规定形状、尺寸和表面粗糙度的锉削加工；此外，在自动修锉中还可以通过X轴驱动机构13跟随工件6修锉宽度的变化进行相应的横向进给运动，以调整正视照相机32的测量位置，让加工过程与检测过程协调工作；

最后，将锉削加工完的工件6从工件装夹机构2中取下，结束整个自动修锉工艺。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。