□ 董鳳龍

力勁精密機(jī)械(昆山)有限公司 江蘇蘇州 215000

1 設(shè)計(jì)背景

中國(guó)制造的核心是智能制造,機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是自動(dòng)化技術(shù),可以助推制造業(yè)效率的提升。而數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的工業(yè)母機(jī),數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化是智能制造發(fā)展趨勢(shì)中必不可少的一環(huán),許多大中小微企業(yè)也越來(lái)越重視。為加快實(shí)現(xiàn)智能工廠與數(shù)字化車間,資金雄厚的企業(yè)每年都會(huì)引入自動(dòng)化生產(chǎn)線。小微企業(yè)由于資金相對(duì)有限,對(duì)產(chǎn)品的凈利潤(rùn)要求較高,對(duì)單機(jī)自動(dòng)化需求也更為迫切。而零件的加工節(jié)拍是所有企業(yè)都要面對(duì)的問(wèn)題,對(duì)于小型零部件的加工尤為重要,單品本身利潤(rùn)就很低,如果沒(méi)有數(shù)量上的優(yōu)勢(shì),企業(yè)很難獲取利潤(rùn),在同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中也很難生存,由此筆者設(shè)計(jì)了一數(shù)控臥式車床自動(dòng)化上下料系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于數(shù)控臥式車床LT-6型號(hào),筆者設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)化上下料及對(duì)刀系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)加工,使零件加工能夠完成上料、加工、下料的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程,滿足客戶對(duì)生產(chǎn)的需求,提高加工效率。

加工零件參數(shù)中,直徑為25 mm,長(zhǎng)度為50 mm,材質(zhì)為45號(hào)鋼。

零件的加工類型為外圓及鏜孔精加工。

數(shù)控臥式車床LT-6型號(hào)適合小型回轉(zhuǎn)體零件加工,配置發(fā)那科系統(tǒng),二軸聯(lián)動(dòng),半閉環(huán)控制。該設(shè)備基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 數(shù)控臥式車床LT-6型號(hào)基本參數(shù)

基于產(chǎn)品零件及實(shí)際生產(chǎn)需求,確認(rèn)設(shè)備結(jié)構(gòu)布局,這一數(shù)控臥式車床自動(dòng)化加工系統(tǒng)由數(shù)控臥式車床、自動(dòng)送料裝置、自動(dòng)對(duì)刀儀裝置、自動(dòng)接料裝置構(gòu)成,如圖1所示,一次上料完成零件批量化生產(chǎn)。

3 主要配置

(1) 自動(dòng)送料裝置。布置在數(shù)控車床左側(cè),送料口回轉(zhuǎn)中心對(duì)準(zhǔn)機(jī)床主軸通孔回轉(zhuǎn)中心,根據(jù)零件形狀,采用某廠家的一款自動(dòng)送料裝置。自動(dòng)送料裝置參數(shù)中,棒材直徑為5～26 mm,棒材長(zhǎng)度為3 000 mm。

▲圖1 數(shù)控臥式車床自動(dòng)化上下料及對(duì)刀系統(tǒng)

(2) 自動(dòng)對(duì)刀儀裝置。采用馬波斯全自動(dòng)對(duì)刀儀,接觸式刀具測(cè)頭,對(duì)刀臂由電機(jī)驅(qū)動(dòng),可自動(dòng)擺動(dòng)到測(cè)量位置,快速地確定刀具的尺寸和位置。對(duì)刀儀主要參數(shù)中,重復(fù)定位精度為0.005 mm,對(duì)刀臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為3 s,對(duì)刀臂擺動(dòng)角度為90°。裝置由數(shù)控系統(tǒng)控制,節(jié)省了人工對(duì)刀的耗時(shí),適用于大批量生產(chǎn)和高水平自動(dòng)化場(chǎng)合。自動(dòng)對(duì)刀儀裝置布置于數(shù)控車床工作區(qū)域內(nèi),安裝在主軸箱體上,自動(dòng)對(duì)刀儀裝置安裝位置如圖2所示。

▲圖2 自動(dòng)對(duì)刀儀裝置安裝位置

(3) 自動(dòng)接料裝置。該結(jié)構(gòu)安裝在卡盤(pán)下方,由接料道、氣缸、傳送帶、電機(jī)、出料道等組成。氣缸控制接料道左右移動(dòng),不接料時(shí)在左側(cè)位置,上方配有擋屑板,接料時(shí)移動(dòng)到右側(cè),將加工好的零件導(dǎo)入傳送帶上,氣缸雙向位置配置有行程到位檢測(cè)裝置,傳送帶由電機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)。自動(dòng)接料裝置如圖3所示。

▲圖3 自動(dòng)接料裝置

4 系統(tǒng)循環(huán)動(dòng)作

將一定數(shù)量的棒料放入自動(dòng)送料裝置上,啟動(dòng)加工程序,自動(dòng)送料裝置將棒料推入機(jī)床,通過(guò)中空油缸、中空拉桿、中空卡盤(pán),直至刀盤(pán)上由切斷刀位完成定位,卡盤(pán)夾緊,刀塔加工,零件切斷時(shí)氣缸帶動(dòng)接料道向右側(cè)移動(dòng),零件再經(jīng)傳送帶至出料口,氣缸復(fù)位,完成一次循環(huán)動(dòng)作,直至尾料被自動(dòng)送料裝置抽回,然后進(jìn)行下一根棒料的加工。

5 技術(shù)難點(diǎn)

技術(shù)難點(diǎn)主要集中在三個(gè)方面。第一,棒料在送入機(jī)床內(nèi)部時(shí)如何防止下沉。第二,在棒料高轉(zhuǎn)速下如何防止顫動(dòng)。第三,零件如何準(zhǔn)確落入接料道內(nèi)。

在實(shí)踐摸索過(guò)程中,只要做好三個(gè)方面的工作就可以避免這些問(wèn)題的發(fā)生。第一,在油缸端及卡盤(pán)端或拉桿內(nèi)安裝襯套,可以有效防止棒料下沉,能有效從卡盤(pán)內(nèi)孔中伸出。第二,防止顫動(dòng)需要控制好送料裝置的回轉(zhuǎn)中心與主軸回轉(zhuǎn)中心在一條直線上,盡量保證其同軸度。第三,當(dāng)工件在切斷時(shí),影響下落位置的因素主要有主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)零件所產(chǎn)生的離心力,以及零件切斷時(shí)所承受的切削力,在切斷加工時(shí)可以調(diào)整適當(dāng)?shù)募庸?shù),如主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、吃刀量等,然后再控制好切削液流出刀盤(pán)的流量大小,這樣就可以抵消大部分的離心力和切削力,使零件能夠準(zhǔn)確落入接料道內(nèi)。

6 實(shí)物樣機(jī)

為驗(yàn)證該自動(dòng)化上下料及對(duì)刀系統(tǒng)是否滿足使用要求,最終制作實(shí)物樣機(jī),如圖4所示。

對(duì)棒料進(jìn)行循環(huán)加工,批量加工,動(dòng)作順暢,穩(wěn)定性良好,可以有效實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)。

▲圖4 自動(dòng)化上下料及對(duì)刀系統(tǒng)實(shí)物樣機(jī)

7 結(jié)束語(yǔ)

所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化上下料及對(duì)刀系統(tǒng)原理清晰,動(dòng)作合理,性能穩(wěn)定,可以實(shí)現(xiàn)小型回轉(zhuǎn)體零件批量自動(dòng)化加工。這一系統(tǒng)能夠使企業(yè)提高產(chǎn)量,提高效益,減少工人作業(yè)強(qiáng)度,并且可以為同類型數(shù)控臥式車床自動(dòng)化設(shè)計(jì)提供借鑒。