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新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作者：謝敏崔誌國

摘（zhāi）要:詳細介紹了（le）一種新型車床棒料拔料器的設計（jì），實現了（le）一次裝夾完成一根棒（bàng）料的加工（gōng），省去了大量的（de）輔助時間，提高了生產效率。

關鍵詞:拔料器;一次裝夾;提高效率

1.前言

我公司（sī）中小件生產（chǎn）中（zhōng），很多的螺栓（shuān），螺釘等小型（xíng）回轉類零件都是（shì）多件（jiàn）下料的。每加（jiā）工完一件產品工人都要進行（háng）“開門—鬆卡（kǎ）爪—拔料—測尺寸—鎖緊卡爪—關（guān）門—調用程（chéng）序”的操（cāo）作，工件件數越多（duō），輔助時間就越多，很（hěn）不利於提高數控車床的利用率。隻有解決了如何高效的備送料這（zhè）個問題（tí），才能（néng）充分發揮數控車（chē）床高精度、高（gāo）效率的特點，使用數控車床自動（dòng）棒（bàng）料拔（bá）料器可以解決這個（gè）問題。

圖1 拔料器工（gōng）作圖

2.兩種設計方案的分析

棒料拔料器的結構有很多種，結合我公司實際，現對已有的幾種拔料器進行（háng）比較。第一種，結構如圖1所示，這種拔料器的結構簡（jiǎn）單，加（jiā）工方便，但每次拔料時都要先用切槽刀切處一個預定（dìng）尺寸的槽（cáo）。該（gāi）拔料器開口的尺寸固定，我公司生產（chǎn）的小型回轉類零件均屬（shǔ）小批量生（shēng）產，產品的直徑尺寸變化（huà）較多。如果選用這種拔料器就需要備有很多不同開口（kǒu）尺寸的，使用（yòng）和保（bǎo）存起來都很不方便。第二種，結構如圖2所示，這（zhè）種結構實現了開口大小可調（diào），僅需旋（xuán）轉中間的一根螺杆（gǎn）就（jiù）可調（diào）節。中間螺（luó）杆螺紋旋向不同可實（shí）現兩加緊塊同（tóng）步調節，但要（yào）求兩（liǎng）夾緊塊對中（zhōng）性（xìng）較好，要保證同步調節，且對中性好就要使得螺杆和夾緊塊（kuài）相配（pèi）合的螺紋精度很高，加工難度大，總體的造價很高，不太經濟。兩夾緊塊夾緊毛坯時時純剛性的，這樣會使拔（bá）

圖2 拔料器機構示意（yì）圖（tú）

料器各處均有很大的應力，使用壽命會比（bǐ）較短（duǎn）。比較上述兩種拔料器且結合（hé）我公司實際可以得出新型的拔料器應具備以（yǐ）下特（tè）點，拔料器的開口大小可調，加（jiā）工（gōng）簡單方便，對中性好（hǎo），夾緊塊加緊（jǐn）時有一定的（de）彈性，使用（yòng）方（fāng）便，堅固耐用。

3.新型數控車床棒料拔料器的設計

根據我公司加工小型回（huí）轉類零件棒料毛坯（pī）多件下料，產品種類多，毛坯尺寸變化多，產品均屬（shǔ）小批量的特點，還有上述兩（liǎng）種設計方案的（de）分析，現（xiàn）在的設計方案如圖3所示。這種結構能夠滿足我公司需（xū）求具（jù）備上述兩種設計（jì）的優點。

3.1刀柄（bǐng）的設計：該拔料器是安裝在數控車床轉塔的（de）一個到位（wèi）上的，刀體刀柄截麵必須（xū）符合標準，由於拔料時所需的力不是很大所（suǒ）以選擇25mm×25mm的刀柄。

3.2刀（dāo）體和滑塊配合導軌形式的選擇：滑動導軌的形式有（yǒu）很多種。導軌（guǐ）形式的選擇很大程度上（shàng）決定了加工的難度和整個拔料器的造價。最常見的導軌組合形（xíng）式有雙矩形、雙燕尾、矩形和燕尾根據《機械設計（jì）手冊》常見的導（dǎo）軌組合形式、特點及應用，現選擇雙燕尾（wěi）型導軌。這種結構導向（xiàng）性（xìng）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，完全可以用數控線切割割出，成本較低，加工質量容易保證。刀體尺寸（cùn）的確定。刀體尺寸決定了拔料器（qì）開口的調節範（fàn）圍。根據棒料直徑變化範圍確（què）定拔料（liào）器開口的調節範圍，然後確定刀體的長度為180mm。最終可得該拔料（liào）器的的開口（kǒu）調節範圍是3.16mm～85mm。為使整個裝置比較小巧，確定刀體橫截麵（miàn）尺寸為30mm×40mm。開口尺寸靠螺紋調節，這種調節方式（shì）確保了開口（kǒu）尺寸連續可調，為降低製造成本采（cǎi）用的是兩個短螺柱調節，這就（jiù）使得螺（luó）柱的製造精度不必和圖2方案中的螺（luó）柱精度（dù）那樣高。兩短螺柱分別（bié）調節保證開口尺寸也帶來了一些不（bú）便，兩夾緊塊不能同步調節對中性就會（huì）較差（chà）。為了解決這一問題（tí）可（kě）以在刀體的一側刻線，這樣在調節開口大小時（shí）對中性可以保證，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（dàn）簧板采用60Si2MnA彈簧鋼製造，查材料手冊（cè）知該（gāi）材料熱軋條鋼（gāng）的屈服強度b=1275MPa。根（gēn）據棒（bàng）料直徑確定拔料器開口尺寸。一般情況下，開口尺寸要比（bǐ）棒料直徑小1～2mm，可以根據實（shí）際（jì）情（qíng）況調節（jiē）。取棒料（liào）毛坯為d,巴黎傲氣開口大小為a,計算彈簧板的夾緊力。由於（yú）棒料材料的不同，被兩墊塊（kuài）卡進（jìn）的深度也不同，計算中取棒料（liào）被兩墊塊各卡進Xmm，計算中取0.6mm。彈簧板的形變量為(2-X)/2mm（參見圖4）。相對於（yú）長度（dù）尺寸，彈簧板的形變量很小（xiǎo），可以忽略（luè）不計。因此隻需校核該拔（bá）料器能拉拔棒料（liào）的最大重量即可。在拉拔棒料（liào）的（de）過（guò）程中，螺紋所受的是純剪切。最

4.使用及驗證

4.1棒料長度的確定：由於在棒料毛坯的後端無支（zhī）撐，因此棒料（liào）不（bú）能太長，否則會引起（qǐ）棒料（liào）的震顫（chàn），從（cóng）而（ér）影響車床車削零件的精度。棒（bàng）料長度與棒料的直徑和材料的密度有關，一般情況下（xià）棒（bàng）料的長度應該小於5 0 0 m m。當（dāng）棒料（liào）的（de）直徑較大時可以取較長的棒料，棒料的材料密（mì）度較小時也可以取（qǔ）較長的（de）棒料；當棒料的直徑較小時應該取較短的棒（bàng）料，太長會使棒料後端下垂，增大震（zhèn）顫，棒（bàng）料的密度較大時應該取較短的棒料（liào）。棒（bàng）料的最佳（jiā）長度已根據實際情況試切確定。

圖4 簡化（huà）圖

4.2使用方法：先將開口尺寸按棒料的直徑調節好，注意（yì）按（àn）刀體（tǐ）刻線對（duì）中，將拔料器安裝在車床的一個刀位上（shàng），使用時按調用刀具來（lái）調用拔料器使用。

4 .3驗證：在CAK6136數控（kòng）臥式車床上加工M20×45的內（nèi）六角螺釘，該機床主軸孔徑是Φ52mm,係統是FANUC-0T，控製車（chē）床卡抓夾緊/鬆開的指令是M10/M11。使用毛坯（pī）為φ45的棒（bàng）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度、對（duì）刀並且按（àn）實測（cè）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—拔料— 鎖緊卡爪—調用程序”的操作。該拔（bá）料器滿足了連（lián）續（xù）加工的要（yào）求，單件零件的加工的（de）輔助時間（jiān）比以前減少了2～3分鍾（zhōng）。

5.結論

該拔料器（qì）的使用節省了大量的機床輔助時間，而且減輕了工（gōng）人的勞動強度，實（shí）現了（le）工人一次裝夾完成一根棒（bàng）料的加（jiā）工，在批量生產中很大幅（fú）度的提高了生產效率。拔料器的（de）開口大小可調，使用方便，可（kě）以（yǐ）適用（yòng）於多種不同（tóng）直徑（jìng）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（shè）計（jì）思想和應用為其它數控機床工具的研製確定了指（zhǐ）導思想，可以為其他NC工具的研製所借鑒。

圖5 加工零件圖

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