數控銑床刀庫改裝裝置
2023-10-17 來源: 浙江交通技師學院 作(zuò)者:傅 凱
摘要:隨著我們對加工(gōng)工藝的(de)深入了解,加工中心起到重要的作用。設備(bèi)改造、產品創新設計、生產工(gōng)藝(yì)改進等都是需要突破的難點。數控銑床的自動化換刀就是眾多項目中的一個。我們通過分析企業(yè)需求,製定設備改造方案,完成自動換刀裝置支架的設計和製造、刀庫係統(tǒng)的設(shè)計、刀庫的(de)安(ān)裝及位置調整、係統調試及運行等任務,最終完成對數控銑床的自動化(huà)改造,將機械手自動換刀代替以前的人工手動換刀,使生產提高了效率,降(jiàng)低(dī)了成本。作為技師研修的內容,我們通(tōng)過(guò)參與項目(mù),學習(xí)鞏固了專業知識,並運用到實(shí)際當中。
關鍵(jiàn)詞:數控銑床;自(zì)動換刀裝置;改造
1、刀庫類(lèi)型的(de)確定
自動換刀裝置有(yǒu)鬥笠式刀庫,圓盤式刀庫,鏈式刀庫等類型。這部分內容是《機床與數控機床》的專業知識,查閱資料,根據需求(qiú)進行分析,確定刀庫的(de)使(shǐ)用參數,選用(yòng)合適的刀庫。當前設(shè)備數控銑床,所加(jiā)工產品的刀具在 20 把(bǎ)以內,通過分析每種刀庫的特點和企業(yè)需求,確定了自動換刀(dāo)裝置選用圓盤式刀庫,刀具容量24 把(bǎ)以及刀庫的參數指標。
2、支架的設計
支架(jià)和是連接刀庫機床(chuáng)的連接件,支架的設計使用到《機械CAD/CAM》以及《機械基礎》專業知識,通(tōng)過測量機床和刀庫尺寸(cùn)以及刀庫的重量,對支架進行結構設計,運用 CAD 軟件實體進行造型仿真,優化支架結構,完成支架的圖紙設計。
圖 1 刀庫(kù)安裝位置仿真圖
支架的機加(jiā)工部分由我(wǒ)們加工完成,包括平麵銑削、槽銑削、鍵的加工。這部分專業知識在《機加工實(shí)訓》《數(shù)控加工實(shí)訓》中(zhōng)學習到。
圖 2 支架設計圖(tú)
3、刀庫安裝
利用龍門(mén)架將支架(jià)吊裝至主軸立柱的預留安裝位置;將立柱與(yǔ)支架的安裝麵清理幹淨,保證配合(hé)麵安裝準確;將(jiāng)支(zhī)架的定位鍵插入立柱鍵槽;移(yí)動(dòng)支架使其與立柱通過定位鍵(jiàn)準確定位;用緊(jǐn)固螺栓將(jiāng)支架固定在立柱上;在立柱上(shàng)安裝用於調整支架(jià)位置的螺栓(shuān)部件。
利用龍門架(jià)將自動換刀裝置吊裝至機床附近,並拆除自動換刀裝置的支承附件;將自動換刀裝置吊(diào)裝至支架位置,調整自動換刀裝置並用螺(luó)栓將其(qí)固定在支架上。連接信號線(xiàn)、動力線、接(jiē)通氣路。
4、係統的設計
係統的設計是一項綜合性很強(qiáng)的任務,在這(zhè)個任務運用《電工與電子(zǐ)技術》《機床電控(kòng)與 PLC》的專業知識。
(1)電氣(qì)係統設計。自動換刀裝置分度電機和刀臂電(diàn)機的(de)控製(zhì)的(de)強電部分設計。M2、M6 分別為自動換刀(dāo)裝置分(fèn)度電(diàn)機和刀臂電機。KM02 和 KM03 分別為自動換刀裝置正、反轉控製接觸器,正反電機之間(jiān)互鎖。KM06 為刀臂電機接觸器,由於刀臂電機隻(zhī)做一個方向的運轉,刀臂順逆旋(xuán)轉靠內部機械結(jié)構轉換(huàn),故換刀動作隻有一個接觸器。QF03、QF06 為空氣(qì)斷路器,當過載時切斷電路,保證安全運行(háng)。ZM02、ZM06 為吸收電路,用於改進電動機(jī)在開通和關斷時所承(chéng)受(shòu)的電壓和電流波形。
圖 3 電氣原理圖
(2)接觸器電路的設計(jì)。該部分主要是實現 PMC 的輸出信號的變化接通或斷開的控製,KA02、KA03、KA06 分別控製 KM02、KM03、KM06 線圈得電的物理中間繼電器。
(3) 倒刀回刀動作的控製。分別由物理繼電器 KA04、KA05控製(zhì) YV2、YV3 電磁(cí)閥(fá)。
5、機床調試
在與(yǔ)這部分任務用到了《數控機床維修》《數控原理與應(yīng)用》的專業知識。在調試之(zhī)前,設置係統參數,將 K 參數(shù)中 K3.3=1K5.5=1,實現單步換刀(M80-M86)。
(1)自動換刀(dāo)裝(zhuāng)置位置調(diào)整。這部分內容自動換刀裝置與主軸相對位(wèi)置的確定十分重要,關係到換刀能否順利完成(chéng)。順序執行 M80(刀套垂直)、M81(刀(dāo)臂持(chí)刀)、M82(刀位鬆)、M83(換刀)、M84(刀位緊)、M85(刀臂原點(diǎn))、M86(刀套水平)指令,使換刀臂處於換刀位置(M83),將(jiāng)一刀柄錐麵均勻塗抹紅丹油放置在刀(dāo)臂上,用於調整自動換刀裝置位置,這(zhè)時調整支架上 X 向、Y 向微(wēi)調螺釘用來調整(zhěng)自動換刀裝置位置,同時在手輪模式下,Z 軸上下移動主軸,使主軸錐(zhuī)孔與(yǔ)刀柄錐麵輕(qīng)輕接觸,觀察(chá)主軸錐孔上紅丹油的分布情況,直至紅丹油均勻分布在主軸錐孔麵上。鎖緊支架螺釘,這樣自動換(huàn)刀裝(zhuāng)置的位(wèi)置(zhì)調整完畢。
圖 4 接觸(chù)器設計(jì)圖
圖 5 氣(qì)動電磁閥電路圖
(2)機床第二參考點設置(換刀(dāo)點)。在調試之前,機床回機械原點,執行回零操作,一般機械原點高於換(huàn)刀點(diǎn)。設置係統參數,將 K 參數中 K3.3=1 K5.5=1。輸入 #1326 號係統參數 Z 50,#1851號參數 APC 置 1,重新開關機,#1851 號(hào)參數 APZ 置 1,再(zài)次重新開機,此時調整前的參數設置(zhì)完畢。在手(shǒu)輪模式下移動 Z 軸(zhóu),使(shǐ)主(zhǔ)軸(zhóu)錐孔與刀(dāo)柄輕微接觸,Z 軸上移 0.3mm,將這(zhè)一位置作為 Z 軸第二參考點即換刀點。將換刀點與機床原點 Z 向差值輸入到#1241 號參數 Z 值,機床第二參考點(diǎn)即換刀點設置完畢(bì)。
(3)主軸(zhóu)定位的設置。數控機床為了完成(chéng) ATC 的動作過(guò)程,必須(xū)設置主軸準停機構。由於刀具裝在主軸上,切削時(shí)切削轉矩(jǔ)不可能僅靠錐孔的摩擦力來傳遞,因此在主軸前(qián)端設置一個突鍵,當刀具裝入(rù)主軸時,刀柄上的鍵槽必須與突鍵(jiàn)對準,才能順利換刀:為此,主軸必須準確停在某固定的角度上。由此可知主軸準(zhǔn)停(tíng)是實現 ATC 過程的(de)重要環節。主軸準停的設定通過 #4031 號參數設置,保證主(zhǔ)軸凸鍵與刀柄鍵槽對準。
(4)換刀操作驗證。順序執行 M80-M86 指令,單步完成(chéng)換刀動作,檢(jiǎn)查換刀動作是否正確順利。
(5)刷新自動換刀裝置。通過 PMC 將刀座號與(yǔ)刀具號設為一致,即(jí)主(zhǔ)軸為零號刀,一號刀位對應一號刀、二號(hào)刀位對應二號刀。
(6)參數複位。調試結束之後,要將參數複位(wèi),需要複位的參數(shù)有 #1320,#1326,K3.3,K5.5。
6、結束語
在(zài)這個項目中通過閱資料,根據企業(yè)需求進(jìn)行分析,確定刀庫(kù)的參數,選用(yòng)了合適的刀庫;通過測量機床和刀庫尺寸以及刀庫(kù)的重量,對支架進行結構設計,運用 CAD 軟件實體進行造型仿真,優化支架結(jié)構(gòu),完成支架(jià)的圖紙設計;參與了刀庫係統的部分設計任務;完成了刀庫位置的調整任務;能根據要求對機(jī)床參數進行設置。
在這個(gè)項目的實施過程(chéng)中應用到了《機(jī)床與(yǔ)數控機床》、《機(jī)械(xiè) CAD/CAM》、《機械基礎》、《機加工實訓》、《數控加工實訓》、《電工與電子技術》、《機床電控與 PLC》、《數控機(jī)床維(wéi)修》、《數控原理與應用》等專業知識,一邊學習一邊應用,對知識點有了更深刻(kè)的
認識,在對刀庫改裝中(zhōng)起到了良好的效(xiào)果。
數(shù)控銑床自動換(huàn)刀裝置改造項目的完成,同時(shí)也促(cù)進了企業之間的技術發展,推動了科研的步伐,為數控(kòng)專業(yè)更好(hǎo)的學習理解專業(yè)知識提(tí)供(gòng)了條件。提高了生(shēng)產效率,節約了人力資源;改造後的機床能(néng)夠承擔工藝複雜、工序繁多和批量生(shēng)產等零件的加(jiā)工(gōng)任務。通過測(cè)試,熟練操作工手動換刀(dāo)一次平均時間為 19 秒,而自動換刀一次時間為 6 秒。對於多工(gōng)序、多刀具的的產品生產(chǎn)可以大大提高生產效(xiào)率,減少生產成本。
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