鄧順濤

(無錫宏大紡織機(jī)械專件有限公司,江蘇 無錫 214161)

0 引言

數(shù)控車床以其優(yōu)越良好的使用性能深受用戶喜愛,通過對(duì)機(jī)床的定置優(yōu)化以及加工工序的合理安排,對(duì)于加工周期較長(2 min以上)的零件,可輕松實(shí)現(xiàn)1人同時(shí)操作2臺(tái)或2臺(tái)以上車床,節(jié)約人工成本。對(duì)于加工周期較短(30 s以內(nèi))的零件,如果無合理的輔助性自動(dòng)上、下料機(jī)構(gòu)則很難實(shí)現(xiàn)1人操作2臺(tái)甚至多臺(tái)設(shè)備。

1 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

CKA6136型數(shù)控車床采用GSK980TDb數(shù)控系統(tǒng)、DA98B全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng),完成各種插補(bǔ)功能,采用內(nèi)置PLC,通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器、接觸器的控制,完成各種機(jī)床動(dòng)作[1]。機(jī)床M功能拓展空間大,為設(shè)計(jì)輔助性自動(dòng)上、下料機(jī)構(gòu)提供理論依據(jù)。筆者公司用該數(shù)控車床加工圖1所示工件,在車R1.5 mm倒角及5×5°圓錐面工序和車?8 mm小外圓時(shí),以端面為基準(zhǔn)保證12.8 mm尺寸,同時(shí)車螺紋M8-6h,保證螺紋長度6.5 mm(見圖2)時(shí)技術(shù)難以保證。零件長度為120 mm～210 mm,直徑為10 mm～15 mm,為解決存在問題,對(duì)該車床自動(dòng)上、下料機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造。

圖1 車R倒角和圓錐面

圖2 車小外圓和螺紋

分別采用4個(gè)汽缸[2]即卸料夾緊汽缸(HYC 25)、頂料汽缸(QGBX-ML-MS1-25-300,防轉(zhuǎn))、卸料汽缸(QGBX-ML-MS1-25-300)、單料汽缸(QGSL-00-20-15-AL-72RH-D)和電磁閥(3KA320-08-M1L-DC24)、匯流板(M3KA320-08-M1-L-5-DC24-S2)、螺紋直通(APC08-01)、空氣過濾器、壓力繼電器加上自主設(shè)計(jì)的定位支承零部件(Z192),配合車床自身的x向、z向運(yùn)動(dòng),按設(shè)計(jì)動(dòng)作流程完成對(duì)零件的自動(dòng)加工以及上、下料動(dòng)作;將該過程的每個(gè)動(dòng)作轉(zhuǎn)換為車床程序指令,由程序控制完成;車床小拖板距卡盤中心高度設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為71.5 mm。

2 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)動(dòng)作流程設(shè)計(jì)

自動(dòng)上、下料機(jī)構(gòu)動(dòng)作流程:單料汽缸放料→車床托板x、z向進(jìn)給頂料位→頂料汽缸頂料→車床卡盤夾緊→頂料汽缸收回→單料汽缸單料放入→車床刀1進(jìn)給、工作→車床刀1退刀到上料位→車床刀2進(jìn)給、工作→車床刀2退刀到卸料位→卸料汽缸進(jìn)給到位→卸料夾緊汽缸夾緊→車床卡盤松開→卸料汽缸退位→卸料夾緊汽缸松開→單料汽缸放料,共計(jì)15工步。

3 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)模擬設(shè)計(jì)

該機(jī)構(gòu)的電器部分通過對(duì)GSK980TDb數(shù)控系統(tǒng)及車床電氣原理的分析得出可行結(jié)論。拓展M指令對(duì)照表詳見表1[3](5個(gè)兩位五通電磁換向閥工作系統(tǒng)原理圖,此處不贅述)。

表1 GSK980TDb數(shù)控系統(tǒng)M指令拓展對(duì)照

機(jī)械零件設(shè)計(jì)部分通過Solid Works軟件進(jìn)行三維制圖、模擬以及可行性論證,三維總裝示意見圖3[4]。特別說明:機(jī)構(gòu)各動(dòng)作的銜接還需合理利用數(shù)控車床延時(shí)指令。

圖3 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)機(jī)械部分三維總裝模擬示意

4 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)零件設(shè)計(jì)

考慮知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù),筆者只介紹自動(dòng)上、下料機(jī)構(gòu)的裝配圖(見圖4),其由汽缸QGS-L-00-20-15-AL-72RH-D和電磁閥3KA320-08-M1L-DC24配合零部件通過M24和M25指令控制完成單料預(yù)放、放料動(dòng)作,設(shè)計(jì)原理詳見圖5,實(shí)體零件裝配詳見圖6[4]。

圖4 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)裝配示意

圖5 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)單料放入原理示意

圖6 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)單料放入零件裝配示意

5 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

綜合安全穩(wěn)定、產(chǎn)質(zhì)量等因素,CKA6136/750型數(shù)控車床全自動(dòng)上、下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)順利通過驗(yàn)收并投入使用。車R1.5 mm倒角及5×5°圓錐面用時(shí)為27.5 s/件,可一次性上料24件(直徑為15 mm);雖然比單人單臺(tái)耗時(shí)(16.5 s/件)有所增加,但1人可同時(shí)操作4臺(tái)以上設(shè)備,大幅節(jié)約人工成本,降低勞動(dòng)難度,提高了生產(chǎn)效率;該自動(dòng)上、下料機(jī)構(gòu)簡單,技術(shù)含量適中,可拓展性強(qiáng)。

6 結(jié)語

改進(jìn)的CKA6136/750型數(shù)控車床全自動(dòng)上、下料機(jī)構(gòu),通過M指令及其延時(shí)功能替代了到位信號(hào)反饋——感應(yīng)開關(guān),簡化了線路、精簡了機(jī)構(gòu),雖然時(shí)間控制不夠精準(zhǔn),但對(duì)于短周期零件加工而言,1人可同時(shí)操作4臺(tái)以上設(shè)備,可切實(shí)提高生產(chǎn)效率、節(jié)約人工成本。今后,應(yīng)不斷探索,并在設(shè)計(jì)同類車床的自動(dòng)上、下料機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)用M指令的時(shí)間控制逐步優(yōu)化,以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。