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數控臥式（shì）車床自動化上下料及對刀係統的設計

2023-3-28 來源：力勁精密機械（昆山）有限公司作者：董鳳龍

摘要：針對數控臥式車床加工小型回轉體零件這一需求，設計了自動化上（shàng）下料係統，並增加（jiā）全自動對刀儀功能。介紹了自動化上下料及對刀（dāo）係統的（de）總體設計，分析了主要配置（zhì）和技術難點。這一（yī）係統可（kě）以大大縮短小型回轉體零件的加工節拍，提高生產（chǎn）效率和（hé）經濟效益，並保證產品的一致性。

關（guān）鍵詞：車床（chuáng）自動化上下料對刀設計

１、設計（jì）背景

中國製造的（de）核心是智能製造，機械製造業的發展趨勢（shì）是自動化技術，可以助推製造業效率的提升。而數控機床（chuáng）是製造業的工業（yè）母機（jī），數控機床自動化是智能製造發展趨勢中必不（bú）可少的一環，許多大中小微企業也越來越重視。為加快實現智能工廠（chǎng）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。小微企業由於資金相對有限，對產品的淨（jìng）利（lì）潤要求較高（gāo），對單機自動化需求也更為迫切。而零件（jiàn）的（de）加（jiā）工節拍是所有企業都要麵對（duì）的問題，對於小型零部件的加工尤為重要（yào），單品本（běn）身利潤就很低，如果沒有數量上的（de）優勢，企業很難獲取（qǔ）利潤，在同行業（yè）競爭中也很（hěn）難生存，由此（cǐ）筆者設（shè）計了一數（shù）控（kòng）臥式車（chē）床（chuáng）自動（dòng）化上下料係（xì）統。

２、係（xì）統總體設計

基於數控臥式車床 LＴ－６型號，筆者設計了一套自動化上下料及對刀係（xì）統，實現單機自動化生產（chǎn）加工，使零件加（jiā）工能夠完成上料、加工、下料的自動化生產過程（chéng），滿足客戶對生產的需求，提高加工效率。加工零件參數中，直徑為２５ｍｍ，長度為５０ｍｍ，材質（zhì）為４５號鋼。

零件的加工類型為外圓及鏜孔精加工。

數控臥式車床ＬＴ－６型號適合小型回轉體零件加工，配置發那科係統（tǒng），二軸聯動，半閉環控（kòng）製。該設（shè）備基本參數見表１。

表１數控臥式車床ＬＴ－６型號基本參（cān）數

基於產品（pǐn）零件及實際生產需求，確認設備結構布局（jú），這一數控臥式車床自動化加工係（xì）統由數控臥式車床、自動（dòng）送料裝置、自動對刀儀裝置、自動接料（liào）裝置構成，如圖１所示（shì），一次上料完成零件批量化生產。

▲圖１數控臥式車床自動化上下料及對刀係統

３、主要配（pèi）置

（１）自（zì）動送料裝置。布置在數控（kòng）車床左（zuǒ）側，送料口回轉（zhuǎn）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。自動送料裝置參數中，棒材（cái）直徑為５～２６ｍｍ，棒（bàng）材長度為３０００ｍｍ。

（２）自動（dòng）對刀儀裝（zhuāng）置（zhì）。采用馬波斯全自動對刀（dāo）儀（yí），接觸式刀具測頭，對刀臂由電機驅動（dòng），可自動擺動到測量位置，快速地確定刀具的尺寸和位（wèi）置。對刀儀主要（yào）參數中，重複定位精（jīng）度為０．００５ｍｍ，對（duì）刀臂轉動時間為３ｓ，對刀臂擺動角度為９０°。裝置由（yóu）數控係統控製，節省了人工對刀的耗時，適（shì）用於大批量生產（chǎn）和（hé）高水平自動（dòng）化場合。自（zì）動對刀儀裝置布（bù）置於數控車床工作區域內，安裝在主軸（zhóu）箱體上，自動對刀儀裝置（zhì）安裝位置如圖２所示。

▲圖２自（zì）動對（duì）刀儀裝置安裝（zhuāng）位置

（３）自動接料裝置。該結（jié）構（gòu）安裝在卡盤下方，由接料道（dào）、氣缸、傳送帶、電機、出料道（dào）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（xiè）板，接料時移動到右側，將加工（gōng）好的（de）零件導入（rù）傳送帶上，氣缸雙向位置配置有行程到位檢測裝置（zhì），傳送帶由電機控製轉動。自動接料裝（zhuāng）置（zhì）如圖３所示。

▲圖３自動接料裝置

４、係統循環動作

將一定數量的棒料放入自動（dòng）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（tōng）過中空油缸（gāng）、中空拉杆、中空卡盤，直至刀盤上（shàng）由切斷刀位完成定位，卡（kǎ）盤夾緊，刀塔加工，零件（jiàn）切斷（duàn）時（shí）氣缸帶動接料道向右側移（yí）動，零件再經（jīng）傳送帶至出料口，氣缸複位，完成一次循環動作，直至尾料被自動送料裝置（zhì）抽回，然後（hòu）進行下一根棒料的加工。

５、技術難點

技術難點主（zhǔ）要集中在三個方麵。第一，棒料在送入（rù）機床內部（bù）時如何防止下沉。第二，在棒料高轉速下如（rú）何防（fáng）止顫動。第三，零件如何準確落入接料道內。在實踐摸索過程中，隻（zhī）要（yào）做好三（sān）個方麵（miàn）的工作就可以避免這些問（wèn）題的發生。第一，在（zài）油缸端及卡盤端（duān）或拉杆內安裝襯套，可（kě）以有效防止棒料下沉，能有效（xiào）從卡盤內孔中伸出（chū）。第二，防止顫動（dòng）需要控製好送料裝置的回轉中心（xīn）與主軸（zhóu）回轉中心在一條（tiáo）直線上，盡量保證其同軸度。第三（sān），當工件在切斷時，影響下落位置的因（yīn）素主要有主軸旋轉（zhuǎn）時零件所產生的離心力，以及（jí）零件（jiàn）切斷時所承受的切削力，在切斷加工時可以（yǐ）調整適（shì）當的加工參數，如主軸轉速、進給量、吃刀量等，然後再控製（zhì）好切削液流出刀盤的流量大小，這樣就可以抵消大部（bù）分的離（lí）心力和切削力，使零件能夠準確落入接料道內。

６、實物樣（yàng）機

為驗證該自動化上下料及對刀係統是（shì）否滿足使用要求（qiú），最（zuì）終製作實物樣機，如圖４所示

▲圖４自（zì）動化上下料及對刀係統實物（wù）樣機

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

７、結束語（yǔ）

所設計的自動化上下料及對刀係統原理清晰，動作合理，性能穩定，可以實（shí）現小型回轉體零件批量自動化加工。這一係統能（néng）夠使企業提高產量，提高效益（yì），減少工人作業強度，並且（qiě）可以為同（tóng）類型數控臥式車床自（zì）動化設計提供借鑒。

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