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新（xīn）型數控車床拔料器的設計

2017-2-24 來源：東方汽輪機有限公司（sī）作者：謝敏崔誌國

摘要:詳細介紹（shào）了一種（zhǒng）新型車床棒料拔料（liào）器的設（shè）計，實（shí）現了一次裝夾完成一根棒料的加工，省去了大量的輔助時間，提（tí）高了生產效率。

關（guān）鍵詞:拔料器;一次裝夾;提高效（xiào）率

1.前言

我（wǒ）公司中（zhōng）小件生產中（zhōng），很多的螺栓，螺釘等小型回轉類零件都是（shì）多件下料的。每（měi）加工完一件產品工人都要進行“開門（mén）—鬆卡爪—拔料（liào）—測尺寸—鎖緊卡爪—關門—調用程（chéng）序”的操（cāo）作，工（gōng）件件（jiàn）數越多，輔（fǔ）助時間就越（yuè）多，很不利於提高數（shù）控（kòng）車床的利用（yòng）率。隻（zhī）有解決了如何高效的備（bèi）送料這個問題，才能充分發揮數控車（chē）床高精度（dù）、高效（xiào）率的（de）特（tè）點，使用數控車（chē）床自（zì）動棒料拔料器可以解決這個（gè）問題。

圖1 拔料器工作圖

2.兩種設計方案的分析

棒料拔料器的結構有很多種，結合我公（gōng）司實際，現對已有的幾種拔料器進行比較。第一種（zhǒng），結構如圖（tú）1所示（shì），這種拔料器的（de）結構簡單，加工（gōng）方（fāng）便，但每次拔料時都要先用切槽刀切處一個（gè）預定尺寸的槽。該（gāi）拔料器開口的尺寸固定，我公司生產的小型回轉類零件均屬小批量生產，產品的直徑尺寸變化較多。如（rú）果（guǒ）選用（yòng）這種拔（bá）料器就需要（yào）備有很（hěn）多不同開口尺寸的，使用和保（bǎo）存起來都很（hěn）不方便。第二種，結（jié）構如圖2所示，這種結構實現了開口大小可調，僅需旋轉中間的（de）一根螺（luó）杆就可調節。中間螺杆螺紋旋向不同可實現兩加緊塊同步調節，但（dàn）要求兩夾緊（jǐn）塊對中性較好，要保證同步調節（jiē），且對中性好就要使得螺杆（gǎn）和（hé）夾緊塊相配合的螺紋精度很高，加工難度大，總體的（de）造（zào）價很（hěn）高，不太經（jīng）濟（jì）。兩夾緊塊夾緊毛坯時時（shí）純剛性的，這樣會使拔

圖2 拔料器機構示意（yì）圖

料器各處均有很（hěn）大的應力，使用壽命會比較（jiào）短。比較上述兩種拔料器且結合我（wǒ）公司實際可以得出新型的（de）拔料器應具備以下特點（diǎn），拔料（liào）器的開口大小可調，加工簡單方便（biàn），對中性好，夾緊塊加緊時有一定的彈性，使用方便，堅固耐用。

3.新型數控車床棒料拔料器的設計

根據我公（gōng）司加工小型回轉類零件棒料毛坯多（duō）件下料，產品種類多，毛坯尺寸變化多（duō），產品（pǐn）均屬小批量（liàng）的特點，還有上（shàng）述（shù）兩種設計方案的分（fèn）析，現在的（de）設計（jì）方案（àn）如圖3所示。這種結構（gòu）能夠滿足我公司需求具備上述兩種設（shè）計的優點（diǎn）。

3.1刀柄的設計：該拔料器是安裝在數控（kòng）車床轉塔的（de）一個到位上的，刀體刀柄（bǐng）截麵必須符合標（biāo）準（zhǔn），由於拔料時所需的力不是很大所以（yǐ）選擇25mm×25mm的（de）刀柄。

3.2刀體和滑塊配合導軌形式的選擇：滑動導軌的形式有很（hěn）多種。導軌形式的選擇很大（dà）程度上決定了加工的難（nán）度和整個拔料器的造價。最常見的導軌（guǐ）組合形式有雙矩形（xíng）、雙燕尾、矩形和燕尾根據《機械設計手冊》常見的導軌（guǐ）組合形式、特點及應用，現選擇雙燕（yàn）尾型導（dǎo）軌。這種結構導向性較好，完全能夠滿足滑塊導向的需要。各個配合麵的粗糙度均為Ra3.2，完全可以用數（shù）控線切割割（gē）出，成本較低，加工（gōng）質量容易保證。刀體尺寸的確定。刀體尺寸決定了拔料器開（kāi）口的調（diào）節範圍。根據棒料直徑變（biàn）化範圍確定（dìng）拔料器開口（kǒu）的調節範（fàn）圍，然後確定刀體的長度為180mm。最終可得該拔料器的的開口調節範圍是3.16mm～85mm。為使整個裝置比較小（xiǎo）巧，確定刀體橫截麵尺寸為30mm×40mm。開口尺寸靠螺紋調節，這種調節方（fāng）式確保（bǎo）了開口尺寸連（lián）續可調，為降低製造成本采用的是兩個短螺柱調節，這就使得螺柱的製造精度不必和圖2方案中的（de）螺柱精度那樣高。兩（liǎng）短螺柱分別（bié）調節保證開口尺寸也帶來了一些不便，兩（liǎng）夾（jiá）緊塊不能同步調節對中性就會較差。為了解決這一問題可（kě）以在刀體的一側刻線，這樣在調節開口大小時對中性可以保（bǎo）證，而且開口尺寸大小一目了然，方便使用。

圖3 新型拔料器結構圖

3.3彈簧板設計：彈簧板采用60Si2MnA彈簧鋼製造，查材（cái）料手冊知該材料熱軋條鋼的屈服強度b=1275MPa。根據棒（bàng）料直徑確定拔料器開（kāi）口尺（chǐ）寸。一般情況下，開口尺寸要比棒料（liào）直徑小1～2mm，可以根據實際情況調節。取棒料毛坯為d,巴黎傲氣開口大小（xiǎo）為（wéi）a,計算彈簧板的夾緊力。由於棒料材料的不（bú）同，被兩墊（diàn）塊（kuài）卡進的深度也（yě）不同，計算（suàn）中取棒料被（bèi）兩墊塊各卡進（jìn）Xmm，計（jì）算中取0.6mm。彈簧板的形變量為（wéi）(2-X)/2mm（參見圖4）。相對於長度尺寸，彈簧板的形變量很小，可以忽（hū）略不計。因此（cǐ）隻需校核該拔料器能拉拔棒料的最大重量即可（kě）。在拉拔棒（bàng）料的過程中，螺紋所受的是純剪切。最

4.使用及驗證

4.1棒料長（zhǎng）度的確定：由於在棒料毛坯的後端無支撐，因此棒料不能（néng）太長，否則會（huì）引起棒料的震顫，從而影響車（chē）床車削零件的精度。棒料長度與棒料的直徑和材料的密度有關，一般情（qíng）況下棒料的長度應該（gāi）小於5 0 0 m m。當棒料（liào）的直（zhí）徑較大時可以取較長的棒料，棒料的材料密度較小時也可以取較長的棒料；當棒料的直（zhí）徑較小時應該取較（jiào）短（duǎn）的棒料，太長會使棒料後端下垂，增大震顫，棒料（liào）的密（mì）度較大時應該取較短的棒料。棒料的最佳長度已根（gēn）據實際情況試切確定。

圖4 簡化圖

4.2使用方法：先將開口（kǒu）尺（chǐ）寸按棒料的直徑調節好，注意按刀體刻（kè）線對中，將拔料器安裝在車床（chuáng）的一個刀位上，使用時按調用刀具（jù）來調用拔料器使用（yòng）。

4 .3驗（yàn）證：在CAK6136數控（kòng）臥式車床上加工M20×45的內六角螺釘，該（gāi）機床主軸孔（kǒng）徑是Φ52mm,係統（tǒng）是FANUC-0T，控製車床卡抓夾緊/鬆開的指（zhǐ）令是M10/M11。使用毛坯為φ45的棒料5件一起下料，工人隻需在一次裝夾棒料，調整好棒料的伸出長（zhǎng）度、對刀並且按實測拔料長度修訂程序，使拔料長度誤差在0.5mm以內，啟動程序（xù）即可。每加工完一件產品機床自（zì）動進行“鬆卡爪—拔（bá）料— 鎖緊卡爪—調用程序”的操作（zuò）。該拔料器滿足了連（lián）續加工的要求，單件零件的加工的輔助時間比以前減少了2～3分鍾。

5.結論

該（gāi）拔料器（qì）的（de）使用節（jiē）省了大量的機床輔助時間，而且減輕了工人的勞動強度（dù），實現（xiàn）了（le）工人一次裝夾完成一（yī）根棒料的（de）加工，在批量生產中很大幅度的提高了生產效率。拔料器的開口大小可調，使用方便，可以適用於多（duō）種不同直徑的棒料的（de）加工。組成拔料器的各零件均製造簡單，加工成本很低，易磨損的零件墊塊更換方便。該拔料器的設計（jì）思（sī）想和應（yīng）用（yòng）為其（qí）它數控機床（chuáng）工具的研製確定了（le）指（zhǐ）導思（sī）想，可以為其（qí）他NC工具的研製所借鑒。

圖5 加（jiā）工零件（jiàn）圖

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