宋俊武

（潮州三環(huán)（集團）股份有限公司，廣東 潮州 521000）

目前，常規(guī)的套簡開槽一般采用固臘加工的方式，即先在1 塊專用的槽板上布好套筒，再把融化的臘澆在套簡上，把套筒與槽板固定好后，將整板搬到切割機上進行切割開槽，開槽后再把臘融化，取下套筒洗干凈，依次循環(huán)操作。這種方式需要人工操作，人工操作布料效率慢，勞動強度大，無法滿足大規(guī)模的生產(chǎn)需求，同時使用臘固定也增加了生產(chǎn)工序及成本。因此，需要研究一種可用于套筒自動開槽的機械。

1 智能套筒開槽機設(shè)計技術(shù)

1.1 智能套筒開槽機整體設(shè)計

智能套筒開槽機，如圖1 所示。該機器包括切割機床主體、切割支撐架體、送料機構(gòu)、輸送帶驅(qū)動機構(gòu)、輸送帶、進料布料機構(gòu)和套筒固定機構(gòu)，切割機床主體包括床身、設(shè)置在床身Z軸方向上的砂輪支架和設(shè)置在床身X軸方向上的工作臺。砂輪支架上至少設(shè)置1 個砂輪以及驅(qū)動砂輪旋轉(zhuǎn)的砂輪驅(qū)動機構(gòu)；送料機構(gòu)與工作臺連接；輸送帶驅(qū)動機構(gòu)、輸送帶、進料布料機構(gòu)、套簡固定機構(gòu)均與切割支撐架體連接，切割支撐架體與工作臺連接；輸送帶與工作臺平行，輸送帶驅(qū)動機構(gòu)與輸送帶連接，送料機構(gòu)連接于輸送帶的起始端；送料機構(gòu)、進料布料機構(gòu)和套筒固定機構(gòu)依次沿著輸送帶的輸送方向設(shè)置；套筒固定機構(gòu)設(shè)于所述砂輪的下方以及輸送帶的上方[1]。

圖1 套筒開槽機設(shè)計圖

1.2 智能套筒開槽機各部分機構(gòu)

1.2.1 套筒固定機構(gòu)

1.2.2 壓料升降機構(gòu)

壓料升降機構(gòu)包括壓料氣缸、浮動接頭、升降支撐架以及至少2 組對稱設(shè)置于輸送帶中心線兩側(cè)的升降導(dǎo)向組件。壓料氣缸連接在切割支撐架體上；壓料氣缸的活塞桿、浮動接頭、升降支撐架由下而上依次連接；升降支撐架設(shè)于輸送帶的下方，并由輸送帶的外側(cè)向上延伸至壓料板處與壓料板連接；每組升降導(dǎo)向組件包括支撐組件若干個導(dǎo)柱和若干個導(dǎo)套，支撐組件連接在切割支撐架體上，且在支撐組件上設(shè)置若干個與導(dǎo)套配合的導(dǎo)孔，導(dǎo)套設(shè)于導(dǎo)孔內(nèi)；各導(dǎo)柱的上端與升降支撐架的上側(cè)端連接，各導(dǎo)柱的下端延伸至對應(yīng)的導(dǎo)套內(nèi)，并與導(dǎo)套滑動連接。

1.2.3 升降支撐架

升降支撐架包括連接板、伸臂和過渡板，連接板設(shè)于輸送帶的下方，并與浮動接頭連接；伸臂設(shè)于輸送帶的側(cè)邊，其下端與連接板連接，其上端與過渡板連接；過渡板設(shè)于輸送帶的上側(cè)，并與壓料板連接。每組升降導(dǎo)向組件的支撐組件包括至少2 個立柱和連接各立柱的固定板，各立柱的下端分別連接在切割支撐架體上，其上端通過所述固定板連接；所述固定板上設(shè)有導(dǎo)孔。

1.2.4 進料布料機構(gòu)

進料布料機構(gòu)包括進料壓塊、進料氣缸、布料蓋板、進料限位板和進料限位氣缸。布料蓋板覆蓋連接在輸送帶的上方，且布料蓋板設(shè)置了若干個與送料機構(gòu)的出料口相接的料道；進料壓塊設(shè)于各料道的入料口前側(cè)上方；進料氣缸與進料壓塊連接，并連接在切割支撐架體上；進料限位板設(shè)于各料道的出料口上方；進料限位氣缸與進料限位板連接，并連接在切割支撐架體上；料道可起到限位作用，保證套筒的輸送位置精確；在套筒固定機構(gòu)的壓料板的側(cè)邊（即壓料板的出料端側(cè)邊）還設(shè)有出料限位機構(gòu)，出料限位機構(gòu)包括安裝板、擋料氣缸和出料限位棒，安裝板與套筒固定機構(gòu)的壓料板連接，擋料氣缸與安裝板連接，出料限位棒與擋料氣缸的活塞桿連接；出料限位棒沿輸送帶中心線的垂直方向設(shè)置在位于套筒固定機構(gòu)的壓料板末端處的輸送帶的上方側(cè)邊。加工時，出料限位棒伸出，可用于擋住移動至壓料板末端的套簡，起到限位作用，避免套簡移動超出壓料板的位置。

1.2.5 輸送帶驅(qū)動機構(gòu)

輸送帶驅(qū)動機構(gòu)包括輸送電機、主動輪、傳動帶、從動輪和傳動軸，輸送電機固定在切割支撐架體上，輸送電機的輸出軸與主動輪的中心孔配合連接，主動輪與從動輪通過傳動帶連接，從動輪與傳動軸的一端配合連接，傳動軸的另一端與輸送帶配合連接。

這是依據(jù)當(dāng)前國家的人力資源資源需求所做出的轉(zhuǎn)變，由于產(chǎn)教融合最初是在職業(yè)院校實施開展的，是以增強學(xué)生動手操作能力，培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)性人才為目標(biāo)，這也正符合職業(yè)院校的辦學(xué)定位。而隨著新興行業(yè)的發(fā)展和科技的突飛猛進，新的人力資源需求出現(xiàn)，需要通過產(chǎn)教融合培養(yǎng)出一大批敢想敢做的創(chuàng)業(yè)人才和科研能力強的創(chuàng)新人才，來激發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展活力，促進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級。

1.2.6 工作臺

工作臺為X軸滑臺，切割機床主體還包括Z軸滑臺、用于使Z軸滑臺沿床身Z軸方向（即縱向/豎直方向）上下移動的Z軸滑臺驅(qū)動機構(gòu)以及用于使工作臺沿床身X軸方向（即橫向/水平方向）左右移動的工作臺驅(qū)動機構(gòu)，所述砂輪支架安裝在Z軸滑臺上。

切割支撐架體還包括底板和側(cè)板，側(cè)板設(shè)于沿切割機床主體X軸向中心線的底板兩側(cè)，所述底板固定在工作臺上。切割機床主體首先選擇為磨床主體，進一步縮小范圍選擇數(shù)控磨床主體，數(shù)控磨床主體內(nèi)設(shè)有控制器，Z軸滑臺驅(qū)動機構(gòu)、工作臺驅(qū)動機構(gòu)、砂輪驅(qū)動機構(gòu)、輸送帶驅(qū)動機構(gòu)、送料機構(gòu)、進料布料機構(gòu)、套簡固定機構(gòu)和出料限位機構(gòu)均與控制器連接，通過控制器控制Z軸滑臺驅(qū)動機構(gòu)、工作臺驅(qū)動機構(gòu)、砂輪驅(qū)動機構(gòu)、輸送帶驅(qū)動機構(gòu)的輸送電機、送料機構(gòu)的震斗、進料布料機構(gòu)的進料氣缸和進料限位氣缸、套簡固定機構(gòu)的壓料氣缸、出料限位機構(gòu)的擋料氣缸，進而控制Z軸滑臺驅(qū)動機構(gòu)、工作臺驅(qū)動機構(gòu)、砂輪輸送帶、送料機構(gòu)、進料布料機構(gòu)和套簡固定機構(gòu)的自動作業(yè)，實現(xiàn)自動化加工[2]。

Z軸滑臺驅(qū)動機構(gòu)包括沿床身Z軸方向（豎直設(shè)置）的Z軸絲桿以及驅(qū)動Z軸絲桿旋轉(zhuǎn)的Z軸電機，所述Z軸絲桿與Z軸滑臺連接，Z軸滑臺可由Z軸絲桿控制沿床身Z軸方向上下移動；所述工作臺驅(qū)動機構(gòu)包括沿床身X軸方向（水平設(shè)置）的X軸絲桿以及驅(qū)動X軸絲桿旋轉(zhuǎn)的X軸電機，所述X軸絲桿與工作臺連接，工作臺可由X軸絲桿控制，沿床身X軸方向左右水平移動。

2 套簡開槽機實現(xiàn)的套簡開槽方法

2.1 送料作業(yè)

啟動送料機構(gòu)，送料機構(gòu)將各待加工的套筒送至輸送帶的起始端處。

具體步驟為啟動送料機構(gòu)的震斗，震斗內(nèi)的套簡經(jīng)由送料管送入，設(shè)于輸送帶起始端上的各進料嘴處。開槽機理如下。

此時物料與套筒之間的等效摩擦因數(shù)計算公式如式（1）所示[3]。

式中：N為溝槽數(shù)；B為溝槽寬度；H為溝槽深度；D為螺桿公稱直徑；μi為物料內(nèi)摩擦因素；μO為物料外摩擦因素。

由于物料的μi大約是μO的3～5 倍，增大了等效摩擦因數(shù)，從而提高輸送效率。

2.2 進料及布料作業(yè)

啟動進料布料機構(gòu)的進料氣缸及進料限位氣缸，進料氣缸驅(qū)動進料壓塊上升，打開布料蓋板料道的入料口，進而與送料機構(gòu)的出料口（即進料嘴）連通。同時，進料限位氣缸驅(qū)動進料限位板下降，進而擋住布料蓋板的各料道的出料口。關(guān)閉進料氣缸及進料限位氣缸，并啟動輸送帶驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動輸送帶移動。輸送帶將各待加工的套簡輸送入各料道內(nèi)，使各套簡分別分布在料道中。

2.3 輸料作業(yè)

當(dāng)料道內(nèi)的套筒數(shù)量達到設(shè)定值時，關(guān)閉輸送帶驅(qū)動機構(gòu)，輸送帶停止移動。同時，啟動進料布料機構(gòu)的進料氣缸及進料限位氣缸，進料氣缸驅(qū)動進料壓塊下降，使進料壓塊擋住送料機構(gòu)的出料口，進而阻擋送料機構(gòu)后續(xù)送來的套簡前進；同時，進料限位氣缸驅(qū)動進料限位板上升，打開各料道的出料口，啟動出料限位機構(gòu)的擋料氣缸，擋料氣缸將出料限位棒伸出，放至輸送帶上，出料限位棒可用于擋住移動至套筒固定機構(gòu)壓料板末端的套簡，起到限位作用，避免套簡移動超出壓料板的位置；關(guān)閉進料氣缸及進料限位氣缸，并啟動輸送帶驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動輸送帶移動；輸送帶將套簡由料道的出料口輸送至套簡固定機構(gòu)的壓料板處。輸送帶先將套簡由布料蓋板的各料道的出料口輸送至輸料蓋板的各料道內(nèi)，再由輸料蓋板的各料道移動至套簡固定機構(gòu)的壓料板處。

2.4 壓料作業(yè)

當(dāng)套簡到達砂輪的下方時，關(guān)閉輸送帶驅(qū)動機構(gòu)，輸送帶停止移動。啟動壓料升降機構(gòu)，壓料升降機構(gòu)帶動壓料板下降（即啟動壓料氣缸，壓料氣缸的活塞桿向下移動，使浮動接頭、升降支撐架向下移動。同時，升降導(dǎo)向組件的導(dǎo)柱沿著導(dǎo)套向下滑動，進而帶動壓料板下降），使壓料板可以接觸到各套簡外壁，進而由壓料板及托板壓緊并定位套簡，壓料板壓緊到位后，關(guān)閉壓料升降機構(gòu)，壓料升降機構(gòu)停止下降。啟動切割機床主體上的Z軸滑臺驅(qū)動機構(gòu)，帶動Z軸滑臺向下移動，進而帶動砂輪向下移動，使砂輪移動至壓料板的切割槽位內(nèi)，并向下接觸各套筒；關(guān)閉Z軸滑臺驅(qū)動機構(gòu)，Z軸滑臺停止移動。

2.5 切割開槽作業(yè)

啟動切割機床主體上的砂輪驅(qū)動機構(gòu)，使砂輪旋轉(zhuǎn)；啟動切割機床主體上的工作臺驅(qū)動機構(gòu)，使工作臺沿著床身X軸方向左右移動，進而帶動套筒左右移動，作用于砂輪切割各套簡，對套簡進行開槽作業(yè)。

2.6 完成作業(yè)

當(dāng)套簡開槽完成后，關(guān)閉工作臺驅(qū)動機構(gòu)，工作臺停止移動；啟動切割機床主體上的Z軸滑臺驅(qū)動機構(gòu)，帶動Z軸滑臺向上移動，使砂輪脫離各套筒；Z軸滑臺上升到位后，關(guān)閉Z軸滑臺驅(qū)動機構(gòu)，Z軸滑臺停止上升；啟動壓料升降機構(gòu)，壓料升降機構(gòu)帶動壓料板上升（即啟動壓料氣缸，壓料氣缸的活塞桿向上移動，使浮動接頭升降支撐架向上移動。同時，升降導(dǎo)向組件的導(dǎo)柱沿著導(dǎo)套向上滑動，進而帶動壓料板上升），使壓料板的各壓料槽脫離各套筒，壓料板上升到位后，關(guān)閉壓料升降機構(gòu)，壓料升降機構(gòu)停止上升。啟動輸送帶驅(qū)動機構(gòu)，輸送帶移動，進而將切割開槽后的套簡輸送到盛料盒內(nèi)，完成作業(yè)。

3 套筒開槽具體實施方式

該套筒開槽機工作時，先啟動震斗和輸送電機，此時輸送電機驅(qū)動主動輪通過傳動帶帶動從動輪轉(zhuǎn)動，再由傳動軸驅(qū)動輸送帶傳送，進料壓塊處于上限，進料限位板處于下限，壓料氣缸處于上限。被加工的套筒由震斗經(jīng)送料管送入進料嘴（送料管的數(shù)量根據(jù)實際情況決定），由輸送帶傳送到進料限位板，布料蓋板設(shè)置對應(yīng)溝槽狀的料道，用于限位被加工的套簡。機器預(yù)先設(shè)定當(dāng)每次切割套筒數(shù)量，當(dāng)檢測到進入料道內(nèi)的套簡達到設(shè)定后，輸送電機停止轉(zhuǎn)動，進料限位氣缸驅(qū)動進料限位板上升，進料壓塊由進料氣缸驅(qū)動下壓，迫使后面的套筒無法前進，同時擋料氣缸驅(qū)動出料限位棒伸出，輸送電機再次啟動，輸送帶把套筒輸送到出料限位棒處（由輸料蓋板和切割壓板導(dǎo)向輸送），當(dāng)套筒檢測到位后，輸送電機停止轉(zhuǎn)動，壓料板由壓料氣缸驅(qū)動下壓，輸送帶內(nèi)側(cè)的托板托住，壓緊套筒。切割機床主體啟動，按原先設(shè)定的程序，砂輪轉(zhuǎn)動，打開冷卻水，切割機床主體的Z軸滑臺下降到位，工作臺帶動由切割支撐架體、送料機構(gòu)、輸送帶驅(qū)動機構(gòu)、輸送帶、進料布料機構(gòu)和套筒固定機構(gòu)構(gòu)成的整體切割機構(gòu)移動，進行切割。切割到位后，工作臺停止移動，軸滑臺上升，直到砂輪與套簡脫離一定距離后，壓料板上升，出料限位棒回縮，輸送電機啟動，切割機床主體的工作臺帶動整體復(fù)位，同時進料限位板下降，進料壓塊上升，輸送帶把切割好的套筒輸送到盛料盒內(nèi)，同時布料蓋板也把套筒布好料。依次循環(huán)自動工作。吹氣頭可以將輸送帶上的水分及碎屑清除干凈。

4 智能套筒開槽機有益效果

原有技術(shù)方式需要人工操作，布料效率低，勞動強度大，無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求，現(xiàn)有智能套筒開槽機克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高了效率，其優(yōu)點有以下3 點：1）該技術(shù)與現(xiàn)有套簡固臘開槽方式相比，壓料及布料均可采用機械控制作業(yè)，無須人工操作，降低了工人的勞動強度，批量生產(chǎn)時可減少操作人數(shù)：而且，切割機床主體可采用數(shù)控磨床主體，全程實現(xiàn)機械自動化生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，同時減少環(huán)境污染。2）該技術(shù)的套筒開槽機可直接與標(biāo)準(zhǔn)磨床結(jié)合使用，降低了設(shè)備的改造成本，并且通用性好。3）該技術(shù)采用倒“V”形的壓料槽，倒“V”形壓料槽的兩側(cè)內(nèi)壁緊貼套簡外璧，更有可以更好地壓緊并定位套筒，保證切割精度。

5 結(jié)語

智能套筒開槽機通過智能送料、進料及布料、輸料和壓料作業(yè)，最后完成切割開槽作業(yè)，切割機床主體可采用作為數(shù)控磨床主體，該過程全部由機械控件作業(yè)自動完成，減少了勞動強度，適應(yīng)于大規(guī)模生產(chǎn)需求，減少了生產(chǎn)工序及成本，提高了工作效率，減少了環(huán)境污染，達到經(jīng)濟與環(huán)境雙贏的目標(biāo)。