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一（yī）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航光儀器廠作者：郭輝（huī）沈勇何多政馬程

摘要：在（zài）具有液壓卡盤係統（tǒng）或（huò）安裝主軸卡管附件的（de）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（jì）了一款通過（guò）螺紋聯接的送料（liào）器，由夾持接（jiē）頭和基座兩部分組成，其中夾持接頭根據結構特點（diǎn）分為三點送料夾持接頭、強磁送料夾持接頭和Ｏ型圈（quān）管料夾持接頭。送（sòng）料器配合（hé）預設的ＮＣ程序代碼，可在數控車床（chuáng）完成自動進料（liào），多（duō）件流（liú）水（shuǐ）加工，還能（néng）對工件一次裝夾完（wán）成車、鏜、鑽、擴孔（kǒng）、鉸孔及攻絲等加工操作，不但能保證產品加工精度（dù），而且可以大大減少輔助時間，降（jiàng）低勞（láo）動強度，提高生產效率。其結構簡單，體積小，安裝方便，不需（xū）要（yào）額外采購設備附件，特別適（shì）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（liào）；流（liú）水加（jiā）工；數控程序；自動（dòng）化生產

機械行業加工中，送料方式主要為手工模式，即一人一機或一人多機單件上料（liào）加工，輔助準備時間長，生產效率低。自動送料顧名思義就是能自動按（àn）規定要求、既定程序進行運作，將物品從一個（gè）位置送到另一個位置（zhì），期間（jiān）不需要人為幹涉即可自動準確地完成送料環節。自動送料主要用於各（gè）類材料和工業產品、半成品的輸送，也（yě）可以配合下道工序實現自動化生產（chǎn）。當前國內（nèi）外應用較為廣泛的（de）是油浴送料機，可配（pèi）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（lā）式自動送料器的自動送料原理

拉式送料器通過拉取方式實現自動給料，應用的數控車床需具有液壓卡盤係統（或主軸卡管附件），再（zài）配合預（yù）設的ＮＣ程序代碼即可完成自動進料、多件（jiàn）流水加工［３］。拉式送料器主要應用在幾何特征規則的材料上，如棒料、管料和方料等。

１．１自動送料操作流程

首（shǒu）先，在數控車床工作時，將（jiāng）棒料或管料夾持在液（yè）壓卡盤中並夾緊，在操（cāo）作麵板上（shàng）輸入對刀參數等（děng）相關信息；然後調整刀架處於安全距離，將刀（dāo）座（或刀塔）刀位切換（huàn）到拉（lā）式送料器（qì）（根據（jù）材料選擇送料器），徑向調整Ｘ值至零，沿－Ｚ軸方向（xiàng）移動送料器，與卡盤中的棒料或管料軸向發生微小衝擊，使（shǐ）工件卡入送料器中，鬆開液壓卡盤，沿＋Ｚ軸方向移動拉式送（sòng）料器（qì）一個特定長度，並隨後鎖（suǒ）緊液壓（yā）卡盤，再沿（yán）＋Ｚ軸方向移動拉（lā）式送料器保證棒（bàng）料或管料與其完全脫離，即完成一個自動上料環節；最後（hòu）執行工件的加工環節。依次循（xún）環執行上述步驟即（jí）可實（shí）現一次

人工上料多件流水加工的操作。

１．２　自動（dòng）送料ＮＣ流程

自動送料ＮＣ代碼包含主程序、上料程序、加工程序和返回機床原點（diǎn）程序（xù）４部分。主程序依次調用上（shàng）料、加工程序，完成相應的自動送料（liào）和（hé）切削任務。在切削任（rèn）務完成後，且上料次數等於設置值時，機床執行上料、加工操作。

式中，上料次數間接等於工件流（liú）水加工的次數；總料長是指（zhǐ）多件下料的總長（zhǎng）度，單位為ｍｍ；單件料長是指工藝設計的包（bāo）含工件的毛坯長（zhǎng）度，單位（wèi）為ｍｍ；料頭長度是指切削（xuē）過程中工件夾持部分（fèn）的長度，一般取值為２０～４０ｍｍ。２　自動送料器的組成

２．１　自動送料器的（de）送料夾持接頭

自動送（sòng）料器由夾持接頭和基座兩部分組成，其中基座采用非鐵磁不鏽鋼材料。基座與夾持接頭采用螺紋（wén）聯接（jiē），構成送料器元件。夾持接（jiē）頭根據自身結構特點分為三點送料夾持接頭、強磁送（sòng）料夾持接（jiē）頭和Ｏ型圈管（guǎn）料（liào）夾持接頭。

２．１．１　三點送（sòng）料（liào）夾（jiá）持接頭

三點送料夾持接頭（見圖１）由滾（gǔn）珠、彈簧、螺帽和三點夾持頭４部分組成。三點送料器借助（zhù）滾珠受（shòu）擠壓在其接觸麵產（chǎn）生摩擦力，進而抱（bào）緊工（gōng）件（jiàn）材料實現拉料操作。

圖１　三點送料夾持接頭（tóu）

２．１．２　強磁送料夾持接頭

強磁送（sòng）料（liào）夾持接頭（見圖２）是由尼龍罩套、強力（lì）磁鐵和海綿３部分組成（chéng）。強磁送料器借助磁力吸引實現自動進料。

圖２　強磁送料夾持接頭（tóu）

２．１．３　Ｏ型圈管料夾持接（jiē）頭

Ｏ型圈（quān）管料夾持接（jiē）頭（見圖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（yǔ）三點送料器相似，通（tōng）過Ｏ型圈壓縮變形產生的摩擦（cā）力來實現。

圖３　Ｏ型圈管（guǎn）料夾持接頭

２．２　自動（dòng）送料操作具體實現步驟

僅以強磁送料器實現自動進料進行闡述：在首件工件加工前，鬆開夾持工件的液（yè）壓卡盤，調整強磁（cí）送料器與（yǔ）材料處於同一軸線位置，沿－Ｚ軸緩慢移動送料（liào）器與（yǔ）卡盤端麵貼合，稍停１ｓ後，沿＋Ｚ軸移動強磁送料器一個工件Ｌ＋（０～５）ｍｍ長度，工件受磁力吸引（yǐn）與強磁送料器同步運動，隨後（hòu）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（guǎn）料材料夾（jiá）持在液（yè）壓卡盤中。右側為（wéi）裝在刀架（jià）中的（de）強磁送料器，基座（zuò）固定在刀座中。

圖（tú）４　步驟（zhòu）

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

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

ａ）送料器與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（jiàn）與強磁送料器同步運（yùn）動示意圖

ｄ）工件與強磁送料器同步運（yùn）動實物圖

圖５　步驟（zhòu）２

步驟３（見圖６）：鎖緊夾持工件的液壓（yā）卡盤（pán），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３

步驟４：調用切削刀具進行工件加（jiā）工，當工件加工結束後（hòu）切斷，再次調用送料器，按照步驟２和步驟３進行上（shàng）料。

２．３　送料器基座優（yōu）化

在數（shù）控機床（chuáng）未配備液壓卡盤而采用主軸卡管方式實現自動送料時，為了（le）避免因加持力不穩定、工件毛坯偏（piān）擺與送料（liào）器發生剛性碰撞，而引（yǐn）發機床操作故障，需對送料（liào）器基座結構進（jìn）行結構優化。優化後的基座由５部分組成（見圖７），通過內置彈簧避免工件毛坯與（yǔ）送料器發生剛性碰撞，同時對於強磁送料（liào）器（qì）而言，還可以通過彈簧彈（dàn）性恢複時的衝擊慣性（xìng），去除吸附在罩套外部的鐵屑［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

自動送料器在使用（yòng）中，可根據加工材料的幾何特（tè）征，選用不（bú）同結構（gòu）的夾持接頭。對於棒料而言（yán），可根據材料直徑選用不同（tóng）規格區間的三點送料器；對於管材，可根據材料孔徑值選（xuǎn）用不同規格的（de）Ｏ型（xíng）圈管材夾持接頭；但（dàn）對於導（dǎo）磁材（cái）料（如導磁的方料、棒料或管（guǎn）料）隻需一個強（qiáng）磁夾持接頭（注意：采用強磁送料器進行（háng）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（ān）排（pái）去磁工序）。自動送（sòng）料器具體（tǐ）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

采用強磁送料器流水（shuǐ）加工時，主要的送料ＮＣ代碼如下：

上述程序中，Ｐ０００５為調用一次０００５加工工件的（de）子程序，根據具體情況設置相關ＮＣ代碼。Ｍ９８Ｐ１５００１４代碼中，Ｍ９８是指子程序調用，１５００是子（zǐ）程序代號，１４是調用（yòng）次數。上述送料ＮＣ代碼（mǎ）僅針對法蘭克係（xì）統適（shì）用。當采（cǎi）用三點送料器、Ｏ型圈管材送料器實現自動送料（liào）時（shí），上料程序中需將卡盤鬆開Ｍ２１、卡盤加緊Ｍ２２指令對調。同時，在使（shǐ）用強磁送（sòng）料器時，＃５００賦值可直接設置（zhì）為工件切斷長度；在使用三點送料器（qì）時，＃５００賦值需在工件切斷長度的基礎上增加滾珠中心到端麵的值；在使用Ｏ型圈管材送（sòng）料器時，＃５００賦（fù）值需在工件切斷長度的基礎上（shàng）增加Ｏ型圈（quān）中心到端麵的值。

４、結語

送料器配合數控車床（chuáng）（如車削中心等）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（wán）成車、鏜、鑽、擴孔、鉸孔及攻絲等相應加工（gōng）［５－８］，既可以保證加工精度，又（yòu）可以（yǐ）大大（dà）減（jiǎn）少輔助時間，降低勞動強度，提高生產效率。送料器切換容易，送料（liào）平穩，推廣應用在具有液壓（yā）卡盤的數控車床、車削中心、銑複合中心設（shè）備中，可自（zì）動上料、多件流水加工，實現（xiàn）數字化製造。自動送料方法與拉式送料（liào）器特別適合在大、中、小機械加工（gōng）企業進行推廣，且（qiě）具有巨（jù）大（dà）的市場價值和潛在的社會、經（jīng）濟效益。

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