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數控臥式車床自動化上下料及對刀（dāo）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（lóng）

摘要：針對數（shù）控臥式車床（chuáng）加（jiā）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（dòng）對刀儀功能。介紹了自動（dòng）化上下料及對刀係統的總體設計，分析了主要配置和技術難（nán）點。這（zhè）一係統可以大大縮短小型回轉體零件的加工節拍，提高（gāo）生產效率和（hé）經濟效益，並保（bǎo）證產品（pǐn）的一致性。

關鍵詞：車床自動化（huà）上下（xià）料（liào）對刀設（shè）計

１、設（shè）計（jì）背景

中國製造的核心是智能製造，機械製造（zào）業的發（fā）展趨勢是自動化（huà）技術，可以助（zhù）推製造業效率的提升。而（ér）數（shù）控機床是（shì）製造業的工業母機，數（shù）控機床自（zì）動化是（shì）智能製造發展趨勢中必不可少的一環，許多大中小微企業也（yě）越來越重視。為加快（kuài）實現智能工廠與數字化車間，資金雄厚的企業每年都會引入自動化生產線。小（xiǎo）微企業由於（yú）資金相對有限，對產品的淨利潤要（yào）求較高（gāo），對單機自動化需求也更為迫切。而零件的加工節拍（pāi）是所有企業都要麵對的問題，對於小型零部（bù）件的加工尤為重要（yào），單品本身（shēn）利潤就很低，如果（guǒ）沒有數（shù）量上的優勢，企業（yè）很難獲取利潤，在同行業競爭中也很難生存，由（yóu）此筆者設計了一數（shù）控（kòng）臥式車床自動化上下料係統。

２、係統總體設計

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

零件（jiàn）的加工類型為（wéi）外圓及鏜孔精加工。

數（shù）控臥式車床ＬＴ－６型號適合小型回轉體零件加工，配置發（fā）那科（kē）係統，二軸（zhóu）聯動，半（bàn）閉環控製。該設備基本參數見表１。

表（biǎo）１數控臥式車床ＬＴ－６型（xíng）號基本參數

基於產品零件及實（shí）際生產需求，確認設（shè）備結構布局（jú），這一數控臥式車床自動化加工係統（tǒng）由數控臥式車床、自動送料裝置、自動對刀儀裝置（zhì）、自動接料裝置構成，如圖１所示，一次上料完成（chéng）零件批量化（huà）生產（chǎn）。

▲圖１數控臥式車床自動化上下料及對刀係統

３、主要配置

（１）自動送（sòng）料裝置。布（bù）置在數控車床左（zuǒ）側，送料口回轉中心對準機床主（zhǔ）軸通孔回轉中心，根據零件形狀，采用某廠家的一款自動送料裝置。自動送料裝置參（cān）數中，棒材直徑為５～２６ｍｍ，棒材長度為３０００ｍｍ。

（２）自動對刀儀裝置。采用馬波斯全自動（dòng）對刀儀（yí），接觸式刀具測（cè）頭，對刀臂由電機驅動，可自動擺動到測量位（wèi）置，快（kuài）速地確定刀具的尺寸和位置。對刀儀主要參數中，重複定位精度為０．００５ｍｍ，對刀臂轉動時間為３ｓ，對刀臂擺動角度為９０°。裝（zhuāng）置由數（shù）控係統（tǒng）控製，節省了人工對刀的（de）耗時，適（shì）用於大批量生產和高水平自（zì）動化場合。自動對（duì）刀儀裝置（zhì）布（bù）置於數控車床工作區域內，安裝在主（zhǔ）軸箱體上，自（zì）動（dòng）對刀儀裝置安裝位（wèi）置如圖（tú）２所示。

▲圖２自動對刀儀裝置安裝位（wèi）置

（３）自動接料裝置。該結構安裝在卡盤下方，由接料道、氣缸、傳送帶、電機、出料（liào）道等組成。氣缸控製接料道左右移動，不接料時在左側位置，上方配有擋屑板，接料時移動到右側，將加（jiā）工好的零件導入傳送帶上，氣缸雙向位置配置（zhì）有行程到位檢測裝置，傳送帶由電（diàn）機控製轉動。自動接料裝置如圖３所（suǒ）示。

▲圖３自動接料裝置

４、係統循環動作

將一（yī）定數量的棒料放入（rù）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（gāng）、中空（kōng）拉杆、中空卡盤，直至刀盤上由切斷刀位完成定位，卡（kǎ）盤夾緊，刀塔加（jiā）工，零件切斷時氣（qì）缸帶動接料（liào）道向（xiàng）右（yòu）側移動，零件再經傳送帶至（zhì）出料口，氣缸複位，完成一次循環動作，直至（zhì）尾料（liào）被自動送料裝置抽回，然（rán）後進行下一根棒（bàng）料的加工。

５、技術難點

技術難（nán）點主要集中在三個方麵（miàn）。第一，棒料在送入機床內部時如（rú）何防止下沉。第二，在棒料高轉速下如何防止顫動。第三，零件如何準確落入接料道內（nèi）。在實踐摸索過程中，隻要做好三個（gè）方麵的工作就可以避免這（zhè）些問題的（de）發生（shēng）。第一，在油缸端及卡（kǎ）盤端或拉杆內安（ān）裝襯套，可以有效防（fáng）止棒料下沉，能有效（xiào）從卡盤內孔（kǒng）中伸出。第二（èr），防止顫動需要控製好送料（liào）裝置的回轉中心與主軸回轉中心在一條直線上，盡量保證其（qí）同軸度（dù）。第三，當工件在切斷時，影響下落位置的因素主要有主軸旋轉（zhuǎn）時零件（jiàn）所產生的離心力，以及零件切斷時所承受的切削力，在切斷加工時可以調整適當的加工參數，如主軸轉速、進給量、吃（chī）刀（dāo）量等（děng），然後再控製好切削液流（liú）出刀盤的流量大小，這樣就（jiù）可以抵消大部分的離（lí）心力和（hé）切削力，使零件（jiàn）能（néng）夠（gòu）準確落入（rù）接料道內。

６、實物樣機

為驗證該（gāi）自（zì）動（dòng）化上下料及對刀係（xì）統是否滿足使用要求，最終（zhōng）製作實物樣機，如圖４所示

▲圖４自動化上下料及對刀係統實物樣機

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

７、結束語（yǔ）

所設計的自（zì）動化上（shàng）下料及對（duì）刀係統原理清（qīng）晰，動作合理，性能穩定（dìng），可以實現小型回轉（zhuǎn）體零件批量自動化加工。這一係統能夠使企業提（tí）高產量，提高效益（yì），減少（shǎo）工人作業強度，並且可以為同類型數控臥式（shì）車床自動化（huà）設計提供借鑒。

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