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一種加工偏心零件（jiàn）數控車床

2020-10-21 來源：安陽鑫盛機床股份有限公司作者：汪玉平李雪曉張自軍張強

摘要: 介紹了一種帶偏心結構的（de）雙主軸數（shù）控車床，該機床具有兩個（gè）獨立移動主軸，通過兩主軸定位對（duì）接功能，實現加工工件（jiàn）的軸間自動轉移，用於加工具有偏心結構的工件，且帶有自動下料（liào）機構，提高了偏心結構（gòu）零件的產品（pǐn）質量（liàng）和加（jiā）工（gōng）效率，並在實際加（jiā）工中得到驗證。

關鍵詞: 可移動雙主軸（zhóu）; 數控車床; 偏心（xīn）結構工件

具有偏心結構的零件（jiàn）在汽車、摩托車等領域中（zhōng）很常見（jiàn），其中絕大多（duō）數零件可以用車（chē）床來完成加工。這類零（líng）件一（yī）般結構和加工工藝相對比較（jiào）複雜，往往需要多次裝夾，加工效率（lǜ）低，加工質（zhì）量和（hé）工件的一致性（xìng）很難保證，這也是有偏心結構工件加工的瓶頸。

為了（le）解決這一問題，設計了一種雙主軸數控車床，該車床兩個主軸均可獨立（lì）移動（dòng），兩個主軸（zhóu）的中心可根據（jù）加工工件的（de）偏心量（liàng）進行調（diào）整，用於加工偏心結構的（de）工（gōng）件，並能實現被加工工（gōng）件主軸間的自動轉移，能（néng）實現工件加（jiā）工過程無人操作（zuò），即工件左麵加工———左右主軸定位對接———工件轉（zhuǎn）移———工件右麵加工，且帶（dài）有自動下料機（jī）構，在批量加工時，可大大縮減工件的加工時（shí）間和成本，提高產品質量（liàng）和加工效率（lǜ）。

1 、雙主軸部分設計（jì）

為了實現上述目的（de），設計數控車床的兩個（gè）主（zhǔ）軸左右相（xiàng）對，兩個（gè）主軸均可獨立移動，通過兩個主軸（zhóu）的電氣定位功能，可以實現工件正（zhèng）反麵對接，且兩主軸的相對偏心量可（kě）調（diào），以適應加工不同偏心量的工件，左右主軸的工裝夾具根據工件特點而設計。

在滿足（zú）工藝要求的情況（kuàng）下，本設計采用排刀結構，提高效率，減（jiǎn）少故（gù）障。在電氣係統設（shè）計上，采（cǎi）用兩套數控係統，左（zuǒ）邊數控係統主要控製左邊主軸( C1 和 Z1) 和左邊刀架( X1) ，右邊數控係統主要控製右邊主軸( C2 和 Z2) 和右邊刀（dāo）架( X2) ，兩套係統可（kě）通過內置的（de） PLC 實現信（xìn）息交互，數控係統要有主軸定位功能，主軸（zhóu）定位（wèi）功能協同完（wán）成左右主軸的準（zhǔn）確對接等工（gōng）作。

本文以一種帶有偏心結構的摩（mó）托（tuō）車泵體零件為例做具體闡述。圖 1 為（wéi）一種有偏心結構（gòu）的零件，這類零件用傳統（tǒng）車（chē）床加工需要 2 道工序，兩道工序（xù）加工所用的工裝夾具不同，若要形成批量生產，最少需要兩個工人，兩台車床協同工作，這種生產（chǎn）方式轉序、上下料等（děng）輔助時間較（jiào）長，生產效率低下，產品質量難以保證。

為解決這一問題，我們設計了主（zhǔ）軸移（yí）動的雙主軸車床，兩個主軸的中心距可以調整，調整的範圍以滿足（zú）工件偏心距為要求。

如圖 2，兩道工序卡盤的主軸軸線的偏心距為工件偏心（xīn）距，且兩主軸能精確定位，通（tōng）過數控係統（tǒng）對兩個主軸（zhóu）的位置控製，實現工件轉移，即工序 1 完成（chéng）後，兩卡盤對接，左卡盤鬆開工件，右卡盤夾緊工件，完成工序 2，再由自動下料裝置把工件成品輸出車床外，完（wán）成工件的加工。

如圖 3 所示的結構與普通車床尾座調整結構相似，不作贅述; 該（gāi）結構可使兩主軸在水平方向上有精確偏心距，加工工件更換，偏心距調整方便。可（kě）調兩個主軸偏心距結構，加（jiā）工有偏心結構（gòu）的（de）工件是本（běn）設計的一個創新點（diǎn）。

2 、自動下料裝置

針對汽（qì）車摩托車零（líng）件批量大的特點，為提高效率，我們（men）還設計了該機床（chuáng）的自動（dòng）下料裝（zhuāng）置。圖 4 為下料裝置結構簡圖，固（gù）定板 1 固定在機床上，位於左（zuǒ）右主軸中間，2、3、4、7、8 構成連杆曲柄（bǐng）式機械手，固定在固定板上，氣缸 2 中通入的（de）氣壓換向可使擺臂擺動到兩個極限位置，其中一（yī）個為下料狀態( 常態) ，一個為接料狀態; 5 和 6 組成一個傳送裝置，固定在機床上。

該下料機構工作過（guò）程: 氣缸 2 中氣壓換向，擺臂 7 連帶氣動手（shǒu）爪 8 擺動到取料狀（zhuàng）態，右主軸迎（yíng）上，氣動手爪 8 抓緊加工完畢的工件，右主軸退回，氣（qì）缸 2 氣壓換向，擺臂擺動（dòng）到下料（liào）狀態氣動手爪 8 鬆開工（gōng）件，工件（jiàn）落在輸送帶 5 上被傳送出機床。本裝置節省工（gōng）件下料時間，效率提高。

3 、機床總體結構布局

該機床總體結構布局如圖 5，機（jī）床為左右對稱，傳送裝置位於機床右（yòu）側，機床采用平床身以及與水平夾角45°刀座滑（huá）板結（jié）構，落屑口位於床（chuáng）身中間前部，加工工藝性好（hǎo），利於排屑和操作者（zhě）觀（guān）察; 左主軸 3、右主軸 8 及其主軸電動（dòng）機等分別安（ān）裝於左（zuǒ）主軸滑板（bǎn） 2、右主軸（zhóu）滑板 9上，左主軸滑板 2 和右主軸滑（huá）板 9 分別安裝在床（chuáng）身（shēn）的導軌上，左右 Z 向伺服電動機通過聯軸器連接滾珠絲杠帶動左主軸滑板 2 和右主軸滑板（bǎn） 9，使左主軸 3、右主軸（zhóu） 8完成（chéng） Z1 向、Z2 向移（yí）動; 左右 45°斜床鞍固定在床身上，左刀座滑板 4 和右刀座滑板 6 安裝於左右（yòu）斜床（chuáng）鞍的導軌上，通（tōng）過 X 向伺服電動機、

聯軸器、滾珠絲杠帶動左刀座滑板 4 和右刀座滑板 6，實現刀（dāo）座滑板（bǎn） X1 向和 X2 向橫向移（yí）動; 本機床上隻用正排刀，以便於滑板讓出空間使左右主軸對接。

固（gù）定床鞍、並排雙滑板（bǎn）及可移動雙主軸的布置結構是本機床又一創新點，這（zhè）種布置結構（gòu）緊湊，節（jiē）省空間、材料，降低設備成本。

4 、主要工作流程

該機床主要工作流程是，工藝員編製數控加工程（chéng）序，操作者給左主軸裝上被加工工件，啟動機床，左滑板（bǎn）上刀具加工工件第一序，第（dì）一序加（jiā）工完成，兩滑板讓出空間，兩（liǎng）個主軸定位，左右主軸移動對接，右主軸夾緊工件，左主軸鬆開工件，右（yòu）邊滑板上刀具加工工件第二序，第二序加工完畢後（hòu），下（xià）料裝置（zhì）接下加工完畢（bì）的工件，並將其輸（shū）送出機床外（wài）。操作者給左主軸裝上下一個工件（jiàn），依次循環。

5 、結語

針對（duì）帶偏心結構的工（gōng）件加工，設計了雙主軸數控車床。采用固定床鞍、並排雙滑板及可移動雙主軸的（de）布局結構。設（shè）計（jì）了主軸（zhóu）偏心距調整（zhěng）結構，可使兩主軸在水平方向上（shàng）有精確偏心（xīn）距，更換（huàn）不同的加（jiā）工工（gōng）件，偏心距調整方便，該機床特別適合偏心結構工件的加工。已為用戶提供了相關機床，用戶加工效率和精度大幅提（tí）高，使用（yòng）效果（guǒ）良好。按用戶要求提供料倉和上料裝（zhuāng）置，實（shí）現全自動生產（chǎn），滿足用戶的不（bú）同需求。

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