數(shù)控臥式車(chē)床自動(dòng)化上下料及對(duì)刀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2023-3-28 來(lái)源：力勁精密機(jī)械（昆山）有限公司 作者： 董鳳龍
摘要：針對(duì)數(shù)控臥式車(chē)床加工小型回轉(zhuǎn)體零件這一需求，設(shè)計(jì)了自動(dòng)化上下料系統(tǒng)，并增加全自動(dòng)對(duì)刀儀功能。 介紹了自動(dòng)化上下料及對(duì)刀系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，分析了主要配置和技術(shù)難點(diǎn)。 這一系統(tǒng)可以大大縮短小型回轉(zhuǎn)體零件的加工節(jié)拍，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，并保證產(chǎn)品的一致性。
關(guān)鍵詞：車(chē)床 自動(dòng)化 上下料 對(duì)刀 設(shè)計(jì)
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(chē)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(chē)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(chē)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(mǎn)足客戶(hù)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(lèi)型為外圓及鏜孔精加工。
數(shù)控臥式車(chē)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(chē)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(chē)床自動(dòng)化加工系統(tǒng)由數(shù)控臥式車(chē)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)。
▲圖 １ 數(shù)控臥式車(chē)床自動(dòng)化上下料及對(duì)刀系統(tǒng)
３、主要配置
（１） 自動(dòng)送料裝置。 布置在數(shù)控車(chē)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～ ２６ｍｍ，棒材長(zhǎng)度為３０００ ｍｍ。
（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(chē)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(mǎn)足使用要求，最終制作實(shí)物樣機(jī)，如圖 ４ 所示
▲圖 ４ 自動(dòng)化上下料及對(duì)刀系統(tǒng)實(shí)物樣機(jī)
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)。
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(lèi)型數(shù)控臥式車(chē)床自動(dòng)化設(shè)計(jì)提供借鑒。
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