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一（yī）種（zhǒng）加工偏心零件數控車床

2020-10-21 來源：安陽（yáng）鑫盛機床股份有限公司作者：汪玉平李雪曉張自軍張強

摘要: 介紹了一種（zhǒng）帶偏心結構的雙主軸（zhóu）數控車床，該機床具有兩個（gè）獨立移動主軸，通過兩主軸定位對接功能，實現加工工件的軸間自（zì）動轉（zhuǎn）移，用（yòng）於加工具有偏心結構的工件，且帶有自動下料機構，提高了偏心結構零件的產品（pǐn）質量和加工效率，並（bìng）在實際加（jiā）工中得到驗證。

關鍵詞: 可移動雙主軸; 數控（kòng）車（chē）床; 偏心結構（gòu）工件

具有偏心結構的零件在汽車、摩托車等領域中很常見，其中絕大多數零件可以用車床來完成加工。這類零件一般結構（gòu）和加工工藝相對比較複雜，往往需（xū）要（yào）多次裝夾（jiá），加工效率低，加工質量和工（gōng）件的（de）一致性很難保證（zhèng），這也是有偏心結構工件加工的瓶頸。

為了解決這一問（wèn）題，設計了一種雙主（zhǔ）軸數控車床，該車床兩個主軸均可（kě）獨立移動，兩個主軸的中心（xīn）可根據加工工件的偏心量進行調整，用於加工偏心結（jié）構的工件，並（bìng）能實現被加工工件主軸間的自動轉移，能（néng）實（shí）現工件加工過程無人操（cāo）作，即（jí）工件左麵（miàn）加工———左右（yòu）主軸定位對接———工件轉移———工件（jiàn）右麵（miàn）加工，且（qiě）帶有自動（dòng）下料機構，在批量加工（gōng）時，可大大縮減工件的加工時間和成本，提（tí）高產品質量（liàng）和加工效（xiào）率。

1 、雙（shuāng）主軸部分設計

為了（le）實現（xiàn）上述目的，設計數控車床的兩個主軸左右相對，兩個主（zhǔ）軸均可獨（dú）立移動，通過（guò）兩個主軸的電氣定位功能，可以實現（xiàn）工件正反麵對接，且兩主軸（zhóu）的（de）相對偏心量可調，以適應加工不同偏心量的工件，左右主軸的工（gōng）裝（zhuāng）夾具根據工件特點而設計。

在滿足工藝要求的情況下（xià），本設計采用排刀結構，提高效率，減少故障。在電氣（qì）係統設計上，采用兩套數控係統，左邊數控係統（tǒng）主要控製左邊主（zhǔ）軸( C1 和 Z1) 和左邊刀架( X1) ，右邊數控係統主要控製右（yòu）邊主（zhǔ）軸（zhóu）( C2 和 Z2) 和右邊刀架( X2) ，兩套係統（tǒng）可通過內置的 PLC 實現信息交互，數控係（xì）統要有主軸定位功能（néng），主軸定位功（gōng）能協同完（wán）成左右主軸的準確對接等（děng）工作。

本文以一種帶有偏心結構的摩托車泵體零件為例（lì）做具（jù）體（tǐ）闡述。圖 1 為一種有偏（piān）心結構的零件，這類（lèi）零件（jiàn）用傳統車床加工需要 2 道工序，兩道工序加工所用的工裝夾具不（bú）同（tóng），若要形成批量生產，最少需要兩個工人，兩台車床（chuáng）協同工作，這種生產方式轉序、上下（xià）料等輔助時間較長，生產效（xiào）率低下，產品質量難以保證。

為解決這一（yī）問題，我們設（shè）計了主軸（zhóu）移動的雙主軸車床，兩個主軸的（de）中心距可以調整，調整的範圍以滿足工件偏心距為要求。

如圖 2，兩（liǎng）道工（gōng）序（xù）卡盤的主軸軸線的偏心（xīn）距為工件偏心距，且兩主軸能精確定位，通（tōng）過數（shù）控係統對兩個主（zhǔ）軸的位（wèi）置控製（zhì），實現工件轉移，即工（gōng）序 1 完成後，兩卡盤對接，左卡盤（pán）鬆開工件，右卡盤（pán）夾緊工件，完成工（gōng）序 2，再由自動下料（liào）裝置把工件成品輸出車床外，完成工件的加工。

如圖 3 所示的結構與普通車床（chuáng）尾座調（diào）整結構相似，不（bú）作贅述; 該結構可使兩主軸在水平方向上有精確偏心距，加工（gōng）工件更換，偏（piān）心（xīn）距調整方便。可調兩個主軸偏心距結構，加工有偏心結構的工件是本設計的一個創新點。

2 、自動下料裝置

針對汽車摩托車零件（jiàn）批量大的特點，為（wéi）提高效率，我們還（hái）設計了該機床的自動下料裝置。圖 4 為下料裝置結構簡圖，固定板（bǎn） 1 固定在（zài）機床上，位於（yú）左右主軸中間，2、3、4、7、8 構成連杆曲柄式機械手，固定在（zài）固（gù）定板上（shàng），氣缸 2 中通（tōng）入的氣壓換向可使擺臂（bì）擺動（dòng）到兩個極限（xiàn）位置，其中一個為下料狀態( 常態) ，一個為接料狀態; 5 和 6 組成一個傳送裝置，固定在（zài）機床上。

該下料機構工作過程（chéng）: 氣缸（gāng） 2 中氣壓換向，擺臂 7 連帶氣動手爪 8 擺動到取料狀態，右主軸迎上，氣動手爪 8 抓緊加工完畢的工（gōng）件，右主軸退（tuì）回，氣缸 2 氣壓換向，擺臂擺動到下料狀態氣動手爪 8 鬆開工件，工（gōng）件（jiàn）落在輸送（sòng）帶 5 上被傳送出（chū）機床。本裝置節省（shěng）工件下料時間，效率提高。

3 、機床總體結構布局

該機床總體結構布局如圖 5，機床為左右（yòu）對（duì）稱，傳送裝置（zhì）位於機床（chuáng）右側，機床采用平床身以及與水平夾角45°刀座滑板結構，落屑口位於床身中間前部，加工工藝性好，利於（yú）排屑和操作者觀察; 左主軸 3、右主軸 8 及其主軸電動機等分別安（ān）裝於左主軸滑板 2、右主軸滑板 9上，左主軸滑板 2 和右主軸滑板 9 分（fèn）別安裝（zhuāng）在床身的導軌（guǐ）上，左右 Z 向伺服電動機通過聯軸器連接（jiē）滾珠（zhū）絲杠帶動左主（zhǔ）軸滑板 2 和右（yòu）主軸滑板 9，使左主軸 3、右主軸 8完成 Z1 向、Z2 向移動; 左（zuǒ）右 45°斜床（chuáng）鞍固定（dìng）在床身上，左刀座滑板 4 和右刀座滑板 6 安裝於左右斜床鞍的導軌上，通過 X 向伺服電動（dòng）機、

聯軸器（qì）、滾珠絲杠帶動左刀（dāo）座滑（huá）板 4 和右（yòu）刀座滑板 6，實現刀座滑板 X1 向和 X2 向橫（héng）向移動（dòng）; 本機床上隻用正排刀，以便（biàn）於滑板讓出空間使左右主軸對接。

固定床鞍、並排雙滑板及可移動（dòng）雙主軸的布置結構是本機床（chuáng）又一創新點（diǎn），這（zhè）種布置結構緊湊，節省空間、材（cái）料，降低設備成（chéng）本。

4 、主要工（gōng）作流程

該機床主要工作（zuò）流程是，工藝員（yuán）編製數控加（jiā）工程序（xù），操作者給左主軸裝上被加工工件，啟動（dòng）機床，左滑板上（shàng）刀具加工工件第一序，第一序（xù）加工完成，兩滑板讓出空間，兩（liǎng）個主軸定位，左右（yòu）主軸移動（dòng）對接，右主軸夾緊工件，左主軸鬆開工（gōng）件，右邊滑（huá）板上刀具加工工件第二序，第二序加工完畢後，下料裝置接下加工完畢的工件，並將其輸送出機床外。操作者（zhě）給左主軸（zhóu）裝上下一個工件，依（yī）次循環。

5 、結（jié）語

針對帶偏心結構的工件加工，設計了雙主軸數（shù）控車床。采用固定床（chuáng）鞍、並排雙滑板及（jí）可移動雙主軸的布局結構。設（shè）計了主軸偏心距調整結構，可使兩主軸（zhóu）在水平方向（xiàng）上有精確偏心（xīn）距，更換不同的加工工件，偏（piān）心距調整方便，該機床特別適合偏心結構工件的加（jiā）工。已為用戶提供了相關（guān）機（jī）床，用戶加工效率和精度大（dà）幅提高，使用效果良好（hǎo）。按用戶要求提供料倉和（hé）上料裝置，實（shí）現全自（zì）動生產，滿（mǎn）足用戶的不同需求。

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