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數控臥式車床自動化上下料及對刀係統的設計

2023-3-28 來源：力勁精密機械（昆山）有限公司作者：董鳳龍

摘要：針對數控臥（wò）式車床加工小型回轉體零件這一需求，設計了自動化上下料係統，並增加全自動對刀儀功能。介紹了自動化上下料及對刀係統的總體設計，分（fèn）析了（le）主要（yào）配置和技術難點。這一係統可以大大縮短小型回轉體零件的加工節拍，提高生產效率和經濟效益，並保證產品的一致性。

關鍵詞：車床自動化上下料對刀設計

１、設計背景

中國製造的核心是智（zhì）能製造，機械製造業的發（fā）展趨勢是自動化（huà）技（jì）術（shù），可以助推製造業效率的提升。而數控機床是製（zhì）造業的工業（yè）母機，數控機床自動化是智能製造發展趨勢中必不（bú）可少（shǎo）的一環，許多大中（zhōng）小微企業也越來越重視。為加快實現智（zhì）能（néng）工（gōng）廠與數字化車（chē）間，資金雄厚的企業每年都會引入自動化生產線。小微企業由於資金相對有限，對產品的淨利潤要求較高，對（duì）單機自動化需求（qiú）也更為（wéi）迫切。而零件的加工節拍是所有企業都要麵對的問題，對於小型零部件（jiàn）的加工尤為重要，單品（pǐn）本身利潤就很低（dī），如果沒有數量上的優勢，企業很（hěn）難獲取利潤，在同行（háng）業競爭中也很難生存，由（yóu）此筆者設計了一數控臥式車（chē）床自動化上下料係（xì）統。

２、係統總體設計

基於數控（kòng）臥式車床 LＴ－６型號，筆者設計了一套自動化上下料及對刀係統（tǒng），實現單機（jī）自動化生（shēng）產加工，使零（líng）件加工能夠完成上料（liào）、加（jiā）工、下料的自動化生產過程，滿足客（kè）戶對生（shēng）產的需求，提（tí）高加工效率。加（jiā）工零件參數中，直徑為２５ｍｍ，長度為５０ｍｍ，材（cái）質為４５號鋼。

零（líng）件的（de）加工（gōng）類型為外圓（yuán）及鏜孔精加工。

數控臥式車床ＬＴ－６型（xíng）號適合（hé）小型回轉體零件加工，配置發那科係統，二軸（zhóu）聯動，半閉環控製。該設備基本參數見表１。

表１數控臥式車床ＬＴ－６型號基本參數

基於產品零件及實際生產（chǎn）需求，確認設備結構布局，這（zhè）一數（shù）控臥式車床自動化加（jiā）工係統由數控臥式（shì）車床、自（zì）動送料裝置、自動對刀儀裝置、自（zì）動接料裝置構成，如圖１所示，一次上料完成零件批量化生產（chǎn）。

▲圖１數控臥式車床自動化上下料及對刀（dāo）係統

３、主要配置

（１）自動送料裝置。布置在（zài）數控車床左側，送料（liào）口回轉中心對準機床主軸（zhóu）通孔回轉中心，根據零件形狀，采用某廠家的一款自動送料裝置。自（zì）動（dòng）送料裝置參數中，棒材直（zhí）徑為５～２６ｍｍ，棒材長度為３０００ｍｍ。

（２）自動對刀儀裝置。采用馬（mǎ）波斯全自動對刀儀，接觸式刀具測頭（tóu），對刀臂由電機驅（qū）動，可自動擺動到測量位置，快速地確定刀具的尺（chǐ）寸和位置。對刀儀主要參數（shù）中，重複定位精度為０．００５ｍｍ，對刀臂轉動時間為３ｓ，對刀臂擺動角（jiǎo）度為９０°。裝置由數控係統控製，節省了人工對（duì）刀（dāo）的耗時，適用於大（dà）批量生產和高水平（píng）自動化（huà）場合。自動對刀儀裝置布置於數控車床工作區域內，安裝在主軸箱體上，自動對（duì）刀儀裝置安裝位置如圖２所示。

▲圖（tú）２自動對刀儀裝（zhuāng）置安裝位置

（３）自動接料裝置（zhì）。該結構安裝在卡盤下方，由接料（liào）道、氣缸、傳送帶、電（diàn）機、出料（liào）道等組成。氣缸控製接料道左右移動（dòng），不接料時在左側位置，上方配有擋屑板，接料時移動到右側（cè），將（jiāng）加工好的零（líng）件導入傳送帶（dài）上，氣缸（gāng）雙向（xiàng）位置配（pèi）置有行程到（dào）位檢測裝置，傳送帶由電機控製（zhì）轉動。自動（dòng）接料裝置如（rú）圖３所示。

▲圖３自動接料裝（zhuāng）置

４、係統循環動作

將一定數量的棒料放入自動送料裝置上，啟動加工程序，自動送料裝置將棒料推入機床，通過中空油缸、中空拉杆、中空卡（kǎ）盤（pán），直至刀（dāo）盤上由切斷刀位完成定位，卡盤夾緊，刀塔加工，零件切斷時氣缸帶動接料道（dào）向右側移動，零件再經傳送帶至（zhì）出（chū）料口，氣缸複位，完成一次循環動作，直至尾料（liào）被自動送料裝置抽回，然後進行（háng）下一根棒（bàng）料的加工。

５、技術難點

技術難點主要集中在三個方麵。第一，棒料在送入機床內部時如何防止下沉。第（dì）二，在棒料高（gāo）轉速下如（rú）何防止顫動。第三，零件如何準確落入接料道內。在（zài）實踐摸索過程（chéng）中，隻要（yào）做好（hǎo）三個方（fāng）麵的工作就（jiù）可以（yǐ）避免這些問（wèn）題的發生。第一，在油缸端及卡盤端或（huò）拉杆內（nèi）安裝（zhuāng）襯套，可以有效防止（zhǐ）棒料下（xià）沉，能有效從卡盤內孔中伸出。第二，防止顫動需要（yào）控製好送料裝置的回（huí）轉中心（xīn）與主軸回轉中心在一條（tiáo）直線上，盡量保證其同軸度。第三，當工件在切斷時，影響下落位置的因素主要有主（zhǔ）軸旋轉時零件所（suǒ）產生的離（lí）心力，以及零件切斷時所承受的切削力，在切斷加工（gōng）時可以調整適當（dāng）的加工參數，如（rú）主軸轉速、進給量、吃（chī）刀量等，然（rán）後再控（kòng）製好切削液流出（chū）刀盤的流量大小，這樣（yàng）就可以抵消大部分的離心力和切削力，使零件能（néng）夠準確落入接料道內。

６、實物樣機

為驗（yàn）證該自動化上下料及對刀係統是否（fǒu）滿足使用要求，最（zuì）終（zhōng）製作實物樣機，如（rú）圖４所示

▲圖４自動化上下（xià）料及對刀（dāo）係統實物樣（yàng）機

對棒料進行循環加工，批（pī）量加工，動作順暢，穩定性良好，可以有效實現單機自動化生產。

７、結束語

所設計的自動化上下料及對刀係統原理清晰，動作合理，性能穩定，可以（yǐ）實現小型回轉體零件批量自動化加工。這一（yī）係統能夠使企業提高產量，提高效益，減少（shǎo）工人作（zuò）業強度，並且可以為同類型數（shù）控臥式車床自動化設（shè）計提供借鑒。

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