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        小型鼠籠式轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)孔自動(dòng)鉆孔專機(jī)的開發(fā)*

        2020-02-25 05:00:38陸人華
        機(jī)電工程技術(shù) 2020年1期
        關(guān)鍵詞:專機(jī)下料汽缸

        陸人華

        (浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江杭州 310053)

        0 引言

        電機(jī)是動(dòng)力能源,在各類設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。電機(jī)轉(zhuǎn)子是電機(jī)中的關(guān)鍵零件,其上孔的機(jī)加工技術(shù)成為制約電機(jī)發(fā)展的瓶頸[1]。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)使用普通數(shù)控鉆床和立式加工中心加工,但很多小尺寸、多工序零件的加工存在著設(shè)備購(gòu)置成本高、加工效率低等問題。本文研究解決這一難題的相關(guān)技術(shù),在保證經(jīng)濟(jì)效益和機(jī)床制造成本較低的前提下,研究設(shè)計(jì)出適用于小轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)孔自動(dòng)鉆孔專用設(shè)備,使電機(jī)轉(zhuǎn)子心軸鉆孔工序中的定位、夾緊、鉆孔、下料實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,從而提高加工質(zhì)量與效率,降低勞動(dòng)生產(chǎn)成本。

        1 自動(dòng)鉆孔專機(jī)的結(jié)構(gòu)布局

        自動(dòng)鉆孔專機(jī)是一臺(tái)多功能的自動(dòng)化組合機(jī)床。根據(jù)轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)孔的自動(dòng)鉆孔動(dòng)作方案設(shè)計(jì)要求,對(duì)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行細(xì)化,得到的自動(dòng)鉆孔專機(jī)功能結(jié)構(gòu)布局如圖1所示[2]。由圖可知,轉(zhuǎn)子進(jìn)入傳送裝置后,傳送帶將待加工轉(zhuǎn)子傳送到進(jìn)料氣缸推送位置,進(jìn)料氣缸從進(jìn)料等待區(qū)定量推送一個(gè)轉(zhuǎn)子到轉(zhuǎn)子夾緊工位,到位后氣缸活塞縮回;轉(zhuǎn)子到達(dá)夾緊工位后,首先夾緊氣缸活塞伸出夾緊工件;緊接著進(jìn)給氣缸活塞伸出帶動(dòng)臺(tái)鉆主軸下降進(jìn)行鉆孔加工,待轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)孔鉆穿后,進(jìn)給氣缸活塞縮回,待臺(tái)鉆主軸退到位后,夾緊氣缸活塞縮回放松轉(zhuǎn)子,同時(shí)下料氣缸活塞縮回,轉(zhuǎn)子落到下料道進(jìn)入轉(zhuǎn)子收集框中,下料氣缸活塞伸出重新堵住下料孔完成1次加工過程,后面的加工就是重復(fù)前面的操作過程。

        圖1 自動(dòng)鉆孔專機(jī)設(shè)計(jì)方案

        2 自動(dòng)鉆孔專機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2.1 機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        自動(dòng)鉆孔專機(jī)主要由鉆孔機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)及下料機(jī)構(gòu)組成[3-4]。這些功能子部件在電氣系統(tǒng)控制下,配合氣動(dòng)系統(tǒng)等,實(shí)現(xiàn)鉆孔的加工自動(dòng)化。其中,鉆孔機(jī)構(gòu)采用通用臺(tái)鉆的機(jī)械結(jié)構(gòu);進(jìn)給機(jī)構(gòu)由齒輪、齒條和進(jìn)給氣缸組成;傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用傳送帶進(jìn)行傳送轉(zhuǎn)子;送料機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、下料機(jī)構(gòu)均采用氣缸實(shí)現(xiàn)。其三維結(jié)構(gòu)如圖2所示。

        圖2 轉(zhuǎn)子自動(dòng)鉆孔專機(jī)整體結(jié)構(gòu)

        2.2 自動(dòng)鉆孔專機(jī)的動(dòng)作流程

        具體動(dòng)作流程如圖3所示。按下啟動(dòng)按鈕,臺(tái)鉆電機(jī)及傳送帶電機(jī)啟動(dòng),下料汽缸活塞伸出,推動(dòng)滑塊封堵住下料口,人工將轉(zhuǎn)子放入傳送帶槽中;當(dāng)進(jìn)料接近開關(guān)傳感器探測(cè)到有轉(zhuǎn)子時(shí),延時(shí)2 s后,進(jìn)料汽缸活塞伸出,把傳送帶最前端的轉(zhuǎn)子推進(jìn)到夾緊通道上,然后進(jìn)料汽缸活塞縮回,延時(shí)0.5 s后,夾緊汽缸活塞伸出推動(dòng)轉(zhuǎn)子到加工工位并與定位V型塊(圖1)一起夾緊工件;鉆孔工位光電傳感器探測(cè)到有轉(zhuǎn)子時(shí),安裝于臺(tái)鉆主軸箱側(cè)面的鉆孔進(jìn)給汽缸活塞伸出,通過推動(dòng)齒條帶動(dòng)齒輪使鉆頭垂直向下進(jìn)給,對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行鉆削加工;當(dāng)鉆孔深度控制接近開關(guān)傳感器探測(cè)到信號(hào)時(shí),表明孔已鉆通,鉆孔進(jìn)給汽缸活塞縮回鉆孔起始接近開關(guān)傳感器探測(cè)到信號(hào)時(shí),下料汽缸活塞縮回,夾緊汽缸活塞縮回松開轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子落下到下料滑道中,一次循環(huán)結(jié)束,后面操作為重復(fù)前面動(dòng)作。

        圖3 自動(dòng)鉆孔專機(jī)動(dòng)作流程

        3 自動(dòng)鉆孔專機(jī)的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        3.1 電氣控制原理

        自動(dòng)鉆孔專機(jī)的電氣控制由主電路與控制電路組成,如圖4所示。主電路由鉆孔電機(jī)M1、傳動(dòng)電機(jī)M2、吸塵電機(jī)M3組成,合上空氣開關(guān)QS接通電源吸塵電機(jī)M3就一直工作,在電機(jī)M1、M2和M3前設(shè)置了短路保護(hù)的熔斷器FU1和FU2??刂齐娐酚山涣骼^電器KM、開關(guān)電源TB、PLC控制器和照明電路組成;按下按鈕SB交流繼電器KM吸合,鉆孔電機(jī)、傳動(dòng)電機(jī)啟動(dòng),合上空氣開關(guān)QF1開關(guān)電源TB輸出24 V電壓為PLC供電,通過PLC控制電磁閥實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的送料、夾緊、進(jìn)給、下料等工作。

        圖4 自動(dòng)鉆孔專機(jī)電氣控制電路

        3.2 電氣控制的線路連接與I/O口的分配

        自動(dòng)鉆孔專機(jī)選用信捷XC3-32RT-E控制器,其接線如圖5所示[5-6],I/O口分配如表1、表2所示。

        圖5 自動(dòng)鉆孔專機(jī)接線圖

        表1 輸入地址

        表2 輸出地址

        4 自動(dòng)鉆孔專機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        自動(dòng)鉆孔專機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)如圖6所示,自動(dòng)鉆孔的送料、夾緊、下料、進(jìn)給等動(dòng)作均通過氣缸提供動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)的[7]。在工作時(shí)與各氣缸相連的電磁閥是互鎖通電的?;狙h(huán)路線:下料汽缸5推動(dòng)滑塊封住下料口—送料氣缸3控制送料—?dú)飧?推送工件運(yùn)動(dòng)至夾緊氣缸通道4正下前方—夾緊氣缸4夾緊工件—進(jìn)給氣缸6推動(dòng)齒條和齒輪運(yùn)動(dòng)進(jìn)行鉆孔加工電機(jī)開始鉆孔。自動(dòng)鉆孔專機(jī)工作時(shí)各氣缸電磁閥YV1與YV2互鎖通電,YV3與YV4互鎖通電,YV5與YV6互鎖通電,YV7與YV8互鎖通電[8]。初始狀態(tài),電磁閥YV2、YV4、YV8得電,當(dāng)按下起動(dòng)按鈕時(shí),電磁閥YV1、YV5得電,延時(shí)一定時(shí)間后電磁閥YV3與YV7得電,當(dāng)工件加工完畢后,電磁閥YV4、YV6、YV8得電,這樣完成1次加工操作后,循環(huán)前述過程。

        圖6 自動(dòng)鉆孔專機(jī)氣動(dòng)控制原理圖

        送料氣缸、下料氣缸、夾緊氣缸采用SNS SDA32×25;進(jìn)給氣缸采用SNS SDA20×15,電磁閥采用吉爾靈4V410-15。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        自動(dòng)鉆孔專機(jī)能極大地提高小型鼠籠式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸孔的鉆孔效率和質(zhì)量,降低勞動(dòng)力成本。使原來1人操作1臺(tái)鉆控設(shè)備造成的勞動(dòng)強(qiáng)度高、質(zhì)量不穩(wěn)定情況,轉(zhuǎn)變?yōu)?人同時(shí)可以操作3~4臺(tái)自動(dòng)鉆孔專機(jī),每臺(tái)加工效率提高50%,并且質(zhì)量穩(wěn)定,每臺(tái)設(shè)備經(jīng)過測(cè)算每天能完成12 000個(gè)轉(zhuǎn)子的鐵芯內(nèi)孔鉆削,經(jīng)濟(jì)效益成倍增長(zhǎng)。

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