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一種用於數控車床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（ān）航（háng）光儀器廠（chǎng）作者：郭輝沈勇何（hé）多政（zhèng）馬程（chéng）

摘（zhāi）要：在具（jù）有液壓（yā）卡盤係（xì）統或安裝主軸卡管附件的數控車床中，可通過輔助元件拉動工件實現自動上料操作。為了實現自動送料，設計了一款通（tōng）過螺紋聯接的送料器，由夾持接頭和基座兩部分組成，其中夾持接頭根據結構特點分為三點送料夾持接頭、強磁（cí）送料（liào）夾持接頭和Ｏ型圈管（guǎn）料夾持接頭。送料器配合預設的ＮＣ程序代碼，可在數控車床完成自（zì）動進料，多（duō）件流水加工，還能（néng）對工（gōng）件一次裝夾完成車、鏜（táng）、鑽（zuàn）、擴孔、鉸孔（kǒng）及（jí）攻絲等（děng）加工（gōng）操作，不但能保證產品加（jiā）工精度，而（ér）且可以大大減少輔（fǔ）助時間，降低勞動強（qiáng）度（dù），提高生產效率。其結構簡單，體積小，安裝方便（biàn），不需要額外采購設備附件，特（tè）別適宜在大、中、小機械（xiè）加（jiā）工企業中進行推廣。

關鍵詞：數控車床；液壓卡盤；自動送料；流水加工；數（shù）控（kòng）程序；自動化生產

機械行業（yè）加工（gōng）中，送料方式主要為手工（gōng）模式，即一人一機或一人多機單件上料加（jiā）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（àn）規定要求、既（jì）定程序進行運作，將物品（pǐn）從一個位置送到另一個位置，期間不需要人為幹涉（shè）即可自動準確（què）地完成送料環節。自動送料主要用於各類材料和工業產品、半成（chéng）品的輸送，也可以配合下道工序實現自動化生產。當前國內外應用較為廣泛的是油浴送料機，可配套各類加工機床使用，實現多品種材料的自動送料（liào）功能。

１、拉式自動送料器的自（zì）動送料原理

拉式送料器通過拉取（qǔ）方式實現自動給料（liào），應用的數控車床需具有液壓卡盤（pán）係統（或主軸（zhóu）卡管附件），再配合預設的ＮＣ程序代碼即可完成自動進（jìn）料、多件流水加工［３］。拉（lā）式送料器主要應用在幾（jǐ）何特征規則的（de）材料上，如（rú）棒料、管料和方料等。

１．１自（zì）動送料操作流程

首先，在數控車床工作時，將棒料或管料夾持（chí）在液壓卡盤中並夾緊，在操作麵板（bǎn）上輸入對刀參數等相關（guān）信息；然後調（diào）整刀架處（chù）於安全距離，將刀座（zuò）（或刀塔）刀位切換到拉式送料器（根據材料選擇送料器），徑向調整Ｘ值至零，沿（yán）－Ｚ軸方向移動（dòng）送料器，與卡盤中的棒料或管料軸向發生微小（xiǎo）衝擊（jī），使工件卡（kǎ）入送（sòng）料（liào）器中，鬆開液壓卡盤，沿＋Ｚ軸方向移動拉式送料器一個（gè）特定長度，並隨後鎖緊液（yè）壓（yā）卡盤，再沿＋Ｚ軸方向移動拉式送料（liào）器保證棒料或管料與其完全脫離，即完成一個自動上料環節；最後執行工件的加工環（huán）節。依次循環執行上述步驟即可實（shí）現一次

人工上料多件流水加工的操作。

１．２　自動送料ＮＣ流程

自動送料ＮＣ代碼包含主程序、上料（liào）程序、加工程序和返回機床原點程序４部分。主程序依次調用上料、加（jiā）工程序，完成（chéng）相應的自動送料和切削任（rèn）務。在切削任務完成後，且上（shàng）料次數等（děng）於設置值時，機床執行上料、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總長度，單位為ｍｍ；單件料長是指工藝設計的包含工件的毛坯長度，單（dān）位為（wéi）ｍｍ；料頭長度是指切削過程中工件夾持部（bù）分（fèn）的長度，一般取值為２０～４０ｍｍ。２　自動送料器的組成

２．１　自動送（sòng）料器的送料夾持接頭

自動送料器由夾持接頭和基座兩部分組成，其（qí）中基座采（cǎi）用非鐵磁不鏽鋼材（cái）料。基座與夾持接頭（tóu）采用螺紋（wén）聯接，構成送（sòng）料器元（yuán）件。夾持接頭根據自身（shēn）結（jié）構特點分為三點（diǎn）送料（liào）夾持接頭、強磁送料夾持（chí）接頭和Ｏ型圈管料夾持接（jiē）頭（tóu）。

２．１．１　三點送料夾持接頭

三點送料夾持接頭（tóu）（見圖１）由滾珠、彈簧、螺帽和三點（diǎn）夾持頭４部分組成。三點送料器借助滾珠受擠壓在其（qí）接觸（chù）麵產生摩擦力（lì），進而抱緊工件（jiàn）材料實現拉料操（cāo）作。

圖１　三點送料夾持接頭

２．１．２　強磁送料夾持接頭

強磁送料夾（jiá）持接頭（見圖２）是由尼龍罩套、強力磁鐵和海綿３部分（fèn）組成。強磁送料器借助磁力吸引實現自動進料。

圖２　強磁送料夾持（chí）接頭

２．１．３　Ｏ型圈管料夾（jiá）持接頭

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部分組成。上料原理與三（sān）點送料器相似，通過Ｏ型圈壓縮變形產生的摩擦力來實現。

圖３　Ｏ型圈管料夾持接（jiē）頭

２．２　自動送料操作具體實現步驟

僅以強磁送料器實現自（zì）動進料進行闡述：在首件工件加工前，鬆開夾持工件的液壓卡盤，調整強磁送料器與材料處於同一軸線位置，沿（yán）－Ｚ軸緩慢移動送料器與卡盤端麵貼合，稍停（tíng）１ｓ後，沿＋Ｚ軸移動強磁送料器一個工件Ｌ＋（０～５）ｍｍ長度，工件（jiàn）受磁力吸引與強磁（cí）送料器同步運動，隨後鎖緊卡盤，一個自動進料動作結束。具體步驟如下。

步驟１（見圖４）：左端為液壓卡盤，棒料或管料材料夾持在液壓卡盤中。右側為裝在刀（dāo）架中的強磁送料器，基座固定在（zài）刀座中。

圖４　步驟

圖４步驟１步驟２（見圖５）：鬆開夾持工件的液壓（yā）卡盤，送料器沿－Ｚ軸緩慢移動與卡盤端麵貼（tiē）合（工（gōng）件壓入液壓卡盤內孔中（zhōng）），稍停１ｓ後，沿＋Ｚ軸移動強磁送料器一個工件（jiàn）Ｌ＋（

０～５）ｍｍ長度，工件受磁（cí）力吸引與強磁送料（liào）器同步運動Ｌ＋（０～５）ｍｍ長度後，停１ｓ。

ａ）送料器與（yǔ）卡盤端麵貼合示意圖

ｂ）送料器與卡盤端麵貼合實物圖

ｃ）工件與強磁送料器同步運動示意圖

ｄ）工件與強磁送料器同步運動實物圖

圖５　步驟２

步驟３（見圖６）：鎖緊夾（jiá）持工件的液壓卡盤，送料器沿＋Ｚ軸移動（dòng）到安（ān）全（quán）距離後，第１次上料結束。

圖６　步驟（zhòu）３

步驟４：調用切削刀具進行工件加工，當工件加工結（jié）束後切斷，再次調（diào）用送料器，按照步驟２和步驟３進行（háng）上料。

２．３　送（sòng）料器基座優化

在（zài）數控機床未配備液壓卡盤（pán）而采用主軸卡管（guǎn）方式實現自（zì）動送料時，為了避免因加持力不穩定、工件毛（máo）坯偏擺與送料器發生剛性碰撞，而引發機床操作故障，需（xū）對送料器基座結構進行結構優化。優（yōu）化後（hòu）的基座由５部（bù）分組（zǔ）成（chéng）（見圖７），通過內置彈簧避（bì）免工件毛坯（pī）與送料器發（fā）生剛性（xìng）碰撞，同時對於（yú）強磁送料器而言，還可（kě）以通過彈簧彈性恢複時的衝擊慣（guàn）性，去除吸附在（zài）罩套外部的（de）鐵屑［４］。

圖（tú）７　優化後的基座結（jié）構

３　、送料（liào）器應用場合及案例剖析

３．１　應用場合

自動送料器在使用中，可根據加工材料的幾何特征，選用不同結構的夾持接頭。對於棒料而言，可根據材料直徑（jìng）選用不同（tóng）規格區間的三點送料器；對於管材（cái），可根據材料孔徑值選（xuǎn）用不同規格的Ｏ型圈（quān）管材夾持（chí）接頭；但對於導磁材料（如導磁的方料、棒料或管料）隻需一個（gè）強磁夾持接頭（注意：采用強磁（cí）送料器（qì）進行加工過的部分液壓附件產品（pǐn）或用於控製方麵的零部件，應在工藝過程中安排去磁工（gōng）序）。自動送料器具體應用場合見表１。

表１　自動送料器應用場合

３．２　自動送料代碼

采用強（qiáng）磁送料器流水（shuǐ）加工時，主要的（de）送料ＮＣ代碼如下：

上述程序中，Ｐ０００５為（wéi）調用一次０００５加（jiā）工工件的子程（chéng）序，根據具體情況設置（zhì）相關（guān）ＮＣ代碼。Ｍ９８Ｐ１５００１４代碼中，Ｍ９８是（shì）指子程（chéng）序調用，１５００是（shì）子程序代（dài）號，１４是調用次數。上（shàng）述送料ＮＣ代碼僅（jǐn）針對法蘭克係統適用。當采用（yòng）三點送料器、Ｏ型圈管材送（sòng）料器實現自（zì）動送（sòng）料時，上料程序中（zhōng）需將卡盤鬆開Ｍ２１、卡盤加緊Ｍ２２指令對調。同時，在使用強磁送料器時，＃５００賦值可直接設置（zhì）為工件切斷長度（dù）；在使用三點送料器時，＃５００賦值需在工件切斷長（zhǎng）度的基（jī）礎上增加滾珠中心到端麵的值；在使用Ｏ型圈管材送料器時，＃５００賦（fù）值需在工件切斷長（zhǎng）度（dù）的基礎上增加Ｏ型（xíng）圈中（zhōng）心到端麵的值。

４、結語

送料器配合數控車床（如（rú）車削中心等（děng））自動換刀、進給功能可實現多件流水化作業，工件在一次裝夾情況下，可完成車、鏜、鑽、擴孔、鉸孔及攻絲等相應加工［５－８］，既可以保證加工精度，又可以大大（dà）減少輔（fǔ）助（zhù）時間，降低勞動強度，提高生產效率。送料器切換容易，送料平穩，推廣應用在具有液壓卡盤的數（shù）控車床、車削中心（xīn）、銑複合（hé）中心設備中，可自動上料、多件流水加工，實現數字化製造。自動送料方法與（yǔ）拉式送（sòng）料器特別適合在大、中、小（xiǎo）機械加工企（qǐ）業進行推廣，且具有巨（jù）大（dà）的市場價（jià）值和潛（qián）在的社會、經濟效益。

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