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一種（zhǒng）用於數控車床（chuáng）的拉式自動送料技術

2021-3-3 來源：中航飛機起落架公司西安航光儀器廠作者：郭輝沈勇（yǒng）何多政馬（mǎ）程

摘要：在具（jù）有液壓卡盤係統或安裝主（zhǔ）軸卡管附（fù）件的數控車床中（zhōng），可通過輔助元（yuán）件（jiàn）拉動工件實現自（zì）動上料操作（zuò）。為了實現自動送料，設計了一（yī）款通過螺紋聯接的（de）送料器，由夾（jiá）持（chí）接頭（tóu）和基座兩部分組成，其中夾持接（jiē）頭根據結構特點分為（wéi）三點送料夾持接頭、強磁送料夾持接頭（tóu）和Ｏ型圈管料（liào）夾持接頭。送料器配合預設的ＮＣ程序代碼，可在數控車（chē）床完成自動進料，多件（jiàn）流水加工，還能對工件一次裝夾（jiá）完（wán）成（chéng）車、鏜、鑽、擴孔、鉸孔及攻絲等加工操作，不但能保證產品（pǐn）加工精度，而且可以大大減少輔助（zhù）時間，降低勞動（dòng）強度，提高生產效率。其結構簡單，體積小，安裝方便，不需要額外采購設備附（fù）件，特（tè）別（bié）適宜在大、中、小機械加工企業中進行推廣。

關鍵詞：數控車床；液壓卡盤；自動送料；流水加（jiā）工；數控（kòng）程序；自動化生產

機械行業加工中，送料方式主要為手（shǒu）工模式，即一人（rén）一機或一人多機單件上料加工，輔助（zhù）準備時間長，生產效率低。自動送料顧名思義就是能自動按規定要求、既定程序進行運作，將物品從一個位（wèi）置（zhì）送到另一個位（wèi）置，期間不需要（yào）人為幹涉即可自動準確地完成（chéng）送料環節。自動送料主要用於各類材（cái）料和工業（yè）產品、半（bàn）成品的輸送（sòng），也可以配合下道（dào）工序實現自動化生產（chǎn）。當前國內（nèi）外應用較為廣泛（fàn）的是油（yóu）浴送料機，可配套各類加工機床使用，實現多品種材料的自動送料功（gōng）能。

１、拉式自動（dòng）送料器的自動送料原（yuán）理

拉（lā）式送料器通過（guò）拉取方式實現自（zì）動給料，應用（yòng）的數（shù）控車床需具（jù）有液壓卡盤（pán）係統（或主軸卡管附（fù）件），再配合預設的ＮＣ程序代碼（mǎ）即可完成自動進料、多件流水加工（gōng）［３］。拉式送料器主要應用在（zài）幾何特征規則的材料上，如棒料、管料和（hé）方料等。

１．１自動送料操作流程

首（shǒu）先，在數控車床工作（zuò）時，將棒料或管料夾持在液壓卡盤中並夾緊，在操作麵板上輸（shū）入對刀參數等相關信息；然後調整刀架處於安全距（jù）離，將刀座（或刀塔）刀（dāo）位切換（huàn）到拉式送料器（根據材料選擇送料器），徑向調整Ｘ值至零，沿－Ｚ軸方向移動送料器，與卡盤中的棒料或管料（liào）軸向發生微小衝（chōng）擊，使工件卡入送料器中，鬆開液（yè）壓卡盤，沿＋Ｚ軸方向移動拉式送料器（qì）一個特定長度，並隨後鎖緊（jǐn）液壓卡盤，再沿＋Ｚ軸方向移動拉式送料器保證棒（bàng）料或管料與其完全脫離，即完（wán）成一（yī）個自動上料環節；最後執行（háng）工件的加工環節。依次循環執行上述步驟即可實現一次

人工上料多件流水加（jiā）工的操作（zuò）。

１．２　自（zì）動送料ＮＣ流程

自動送料ＮＣ代碼包（bāo）含（hán）主程序、上（shàng）料程序（xù）、加工程序和返回機床原點程（chéng）序４部分。主程序依次（cì）調用上料、加工程序，完成相（xiàng）應的自動送料和切削任務。在（zài）切（qiē）削任務完成後，且上料次數等於設置值時，機床執行（háng）上料、加工操作。

式中，上料次數間接等於工件流水加工的次數；總料長是指多件下料的（de）總長度，單位為ｍｍ；單件（jiàn）料長是指工藝設計的包含工件的毛坯長度（dù），單位為ｍｍ；料頭長（zhǎng）度（dù）是指切削過程中工件夾持部（bù）分的長度，一般取值為２０～４０ｍｍ。２　自動（dòng）送料器的（de）組成

２．１　自動（dòng）送料器（qì）的送（sòng）料夾持（chí）接（jiē）頭

自動送料（liào）器由（yóu）夾持接頭和基座兩部分組成，其中基座采用（yòng）非鐵磁不鏽鋼材料。基座與夾持接頭采用螺紋聯接，構成送料器元件。夾持（chí）接頭根據自身結構特點（diǎn）分為三點送料夾（jiá）持接頭、強磁送料夾持接頭和Ｏ型圈（quān）管料夾持（chí）接頭。

２．１．１　三點送料夾持接頭

三點送料夾持接頭（見圖１）由滾珠、彈簧、螺帽（mào）和（hé）三點夾持頭４部分組成。三點送料器借（jiè）助滾珠受擠（jǐ）壓在其接觸麵產生摩擦力，進而抱緊（jǐn）工件材（cái）料實現拉料操作。

圖１　三點送料夾持接頭

２．１．２　強磁送（sòng）料（liào）夾持接頭

強磁送（sòng）料夾（jiá）持接頭（見圖（tú）２）是由尼龍（lóng）罩套、強力磁鐵和海（hǎi）綿３部（bù）分（fèn）組成。強磁（cí）送料器借助磁力吸引實現自動進料。

圖２　強磁送料夾持接頭

２．１．３　Ｏ型圈管料夾持（chí）接頭

Ｏ型圈管料夾持接頭（見（jiàn）圖３）是由端蓋、Ｏ型圈（２個）和快換接頭３部（bù）分組成。上料原（yuán）理（lǐ）與三點送料器相似，通過Ｏ型圈壓縮變形產（chǎn）生的摩擦力來實現。

圖（tú）３　Ｏ型圈管料夾持接頭（tóu）

２．２　自動送料操作具體實（shí）現步驟

僅以強磁（cí）送料器實現自動進（jìn）料（liào）進行闡述：在首件（jiàn）工件加工前（qián），鬆開夾持工件的液壓（yā）卡盤，調（diào）整強磁送料器與材料處於同一軸線（xiàn）位置，沿－Ｚ軸緩慢移動（dòng）送料器與卡盤端麵貼（tiē）合，稍停１ｓ後，沿＋Ｚ軸移動強磁送料器一個工（gōng）件Ｌ＋（０～５）ｍｍ長度，工（gōng）件受磁力吸引與強磁送料器同步（bù）運動（dòng），隨後鎖緊卡盤，一個自動進料動作結束。具體（tǐ）步驟如下。

步驟１（見（jiàn）圖４）：左端為液壓卡盤，棒料或管料材料夾持在液壓卡盤中。右側為（wéi）裝在刀架中的強磁送料器，基座固定（dìng）在（zài）刀座（zuò）中。

圖４　步驟

圖４步驟１步驟２（見圖（tú）５）：鬆開夾持工件的（de）液（yè）壓（yā）卡（kǎ）盤，送料器沿－Ｚ軸緩慢移動與卡盤端（duān）麵貼合（hé）（工件壓入液壓卡盤內孔中），稍停１ｓ後，沿＋Ｚ軸移（yí）動強磁送料器一個工件Ｌ＋（

０～５）ｍｍ長度，工件受磁力（lì）吸引與強磁（cí）送料器同步運（yùn）動Ｌ＋（０～５）ｍｍ長度後，停１ｓ。

ａ）送料（liào）器與卡盤端麵（miàn）貼合示意圖

ｂ）送料器與（yǔ）卡（kǎ）盤端（duān）麵貼（tiē）合實物圖

ｃ）工件與強磁送料器同步運動示意（yì）圖

ｄ）工件（jiàn）與強磁送料器同步運動實物（wù）圖

圖５　步驟２

步驟３（見圖６）：鎖緊夾（jiá）持工件（jiàn）的液壓卡盤，送料器沿＋Ｚ軸移動到安全距離後（hòu），第１次上料結束。

圖６　步驟（zhòu）３

步（bù）驟４：調用切（qiē）削刀具進（jìn）行工件加工，當工件加工結束後切斷，再次調用送料器，按照步驟２和步驟３進行上料。

２．３　送料器基座優（yōu）化

在數控機床（chuáng）未配（pèi）備液壓卡盤而采用主軸卡管方（fāng）式實（shí）現自動送料時，為了避免因加持力不穩定、工件毛坯偏擺與送（sòng）料器發生剛性碰（pèng）撞，而引發機（jī）床操（cāo）作（zuò）故障，需對送料器基（jī）座結構進行結構優化。優（yōu）化（huà）後的基座由５部分組成（見圖７），通過內置彈簧（huáng）避免工件毛坯與（yǔ）送料器發生剛性碰撞，同時對於強磁送料器而言，還可（kě）以通過彈簧彈性恢複時（shí）的衝擊慣性，去除吸附（fù）在（zài）罩（zhào）套外部的鐵（tiě）屑［４］。

圖７　優化後的基座結構

３　、送料器應用場合及案例剖析

３．１　應用場合（hé）

自動送料器在使用中，可根據加工材料的幾何特征，選用不同（tóng）結構（gòu）的夾持接頭。對於棒料而言，可根據材料直徑選用不同規格區間的三點送料器；對於管材，可根據材料孔徑值選用（yòng）不同規格的Ｏ型圈管材夾（jiá）持接（jiē）頭；但對於導磁材料（如導磁的方料（liào）、棒料或管（guǎn）料）隻需一個強磁夾持接頭（注意：采用強磁送料器進行加工過的部分液壓附件產品或用於控製方麵的零部件，應在工藝過程中安排去磁工序）。自動送料器具體應用場合（hé）見表１。

表１　自動送料器應用場合

３．２　自動送料代碼

采用強磁送料器流水加工時，主要的送料ＮＣ代碼如下：

上述程序中，Ｐ０００５為調用（yòng）一次０００５加工工件的（de）子程序，根據（jù）具體情況設置相關ＮＣ代碼。Ｍ９８Ｐ１５００１４代（dài）碼中，Ｍ９８是指子（zǐ）程序調用，１５００是子程序代號，１４是調用次數。上述送料ＮＣ代碼僅針對法蘭克（kè）係統適用（yòng）。當采用三點送料器、Ｏ型圈管材送料器實現自（zì）動送料時（shí），上料程序中需將卡盤鬆開Ｍ２１、卡盤加緊Ｍ２２指令（lìng）對調。同時，在使用強（qiáng）磁送料器（qì）時，＃５００賦值可直接設置為工件切斷長度；在使用三點送料器時，＃５００賦值需在（zài）工件切斷（duàn）長度的基礎上增加（jiā）滾珠中心到（dào）端（duān）麵的值（zhí）；在使用Ｏ型圈管材送料器（qì）時，＃５００賦值需在工件（jiàn）切斷長度的基礎上增加Ｏ型圈中心到端麵的（de）值。

４、結語

送料器配合數（shù）控車床（如車削中心等）自動換（huàn）刀、進給（gěi）功能可實現多件流水化作業，工件在一次裝夾情況（kuàng）下，可完成車、鏜、鑽、擴孔、鉸孔及（jí）攻絲（sī）等相應加工［５－８］，既可以保證加工精度，又可以大大減少輔助時間（jiān），降低（dī）勞動強度，提高生產效率。送料器切換容易，送（sòng）料平穩，推廣（guǎng）應用在具有液壓卡盤的（de）數控車床、車削中心、銑複合中心設備中，可自動（dòng）上料、多件流水加工，實現數字化製造。自（zì）動送料（liào）方法與拉式送料器特別（bié）適合在大、中、小機械（xiè）加工（gōng）企業進行推廣，且具有巨大的市場價值和潛在的社會、經濟效益。

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