一種加工偏心零件數(shù)控車床
2020-10-21 來源:安陽鑫盛機(jī)床股份有限公司 作者:汪玉平 李雪曉 張自軍 張強(qiáng)
摘要: 介紹了一種帶偏心結(jié)構(gòu)的雙主軸數(shù)控車床,該機(jī)床具有兩個獨立移動主軸,通過兩主軸定位對接功能,實現(xiàn)加工工件的軸間自動轉(zhuǎn)移,用于加工具有偏心結(jié)構(gòu)的工件,且?guī)в凶詣酉铝蠙C(jī)構(gòu),提高了偏心結(jié)構(gòu)零件的產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率,并在實際加工中得到驗證。
關(guān)鍵詞: 可移動雙主軸; 數(shù)控車床; 偏心結(jié)構(gòu)工件
具有偏心結(jié)構(gòu)的零件在汽車、摩托車等領(lǐng)域中很常見,其中絕大多數(shù)零件可以用車床來完成加工。這類零件一般結(jié)構(gòu)和加工工藝相對比較復(fù)雜,往往需要多次裝夾,加工效率低,加工質(zhì)量和工件的一致性很難保證,這也是有偏心結(jié)構(gòu)工件加工的瓶頸。
為了解決這一問題,設(shè)計了一種雙主軸數(shù)控車床,該車床兩個主軸均可獨立移動,兩個主軸的中心可根據(jù)加工工件的偏心量進(jìn)行調(diào)整,用于加工偏心結(jié)構(gòu)的工件,并能實現(xiàn)被加工工件主軸間的自動轉(zhuǎn)移,能實現(xiàn)工件加工過程無人操作,即工件左面加工———左右主軸定位對接———工件轉(zhuǎn)移———工件右面加工,且?guī)в凶詣酉铝蠙C(jī)構(gòu),在批量加工時,可大大縮減工件的加工時間和成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率。
1 、雙主軸部分設(shè)計
為了實現(xiàn)上述目的,設(shè)計數(shù)控車床的兩個主軸左右相對,兩個主軸均可獨立移動,通過兩個主軸的電氣定位功能,可以實現(xiàn)工件正反面對接,且兩主軸的相對偏心量可調(diào),以適應(yīng)加工不同偏心量的工件,左右主軸的工裝夾具根據(jù)工件特點而設(shè)計。
在滿足工藝要求的情況下,本設(shè)計采用排刀結(jié)構(gòu),提高效率,減少故障。在電氣系統(tǒng)設(shè)計上,采用兩套數(shù)控系統(tǒng),左邊數(shù)控系統(tǒng)主要控制左邊主軸( C1 和 Z1) 和左邊刀架( X1) ,右邊數(shù)控系統(tǒng)主要控制右邊主軸( C2 和 Z2) 和右邊刀架( X2) ,兩套系統(tǒng)可通過內(nèi)置的 PLC 實現(xiàn)信息交互,數(shù)控系統(tǒng)要有主軸定位功能,主軸定位功能協(xié)同完成左右主軸的準(zhǔn)確對接等工作。
本文以一種帶有偏心結(jié)構(gòu)的摩托車泵體零件為例做具體闡述。圖 1 為一種有偏心結(jié)構(gòu)的零件,這類零件用傳統(tǒng)車床加工需要 2 道工序,兩道工序加工所用的工裝夾具不同,若要形成批量生產(chǎn),最少需要兩個工人,兩臺車床協(xié)同工作,這種生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)序、上下料等輔助時間較長,生產(chǎn)效率低下,產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。

為解決這一問題,我們設(shè)計了主軸移動的雙主軸車床,兩個主軸的中心距可以調(diào)整,調(diào)整的范圍以滿足工件偏心距為要求。
如圖 2,兩道工序卡盤的主軸軸線的偏心距為工件偏心距,且兩主軸能精確定位,通過數(shù)控系統(tǒng)對兩個主軸的位置控制,實現(xiàn)工件轉(zhuǎn)移,即工序 1 完成后,兩卡盤對接,左卡盤松開工件,右卡盤夾緊工件,完成工序 2,再由自動下料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(jié)構(gòu)與普通車床尾座調(diào)整結(jié)構(gòu)相似,不作贅述; 該結(jié)構(gòu)可使兩主軸在水平方向上有精確偏心距,加工工件更換,偏心距調(diào)整方便??烧{(diào)兩個主軸偏心距結(jié)構(gòu),加工有偏心結(jié)構(gòu)的工件是本設(shè)計的一個創(chuàng)新點。

2 、自動下料裝置
針對汽車摩托車零件批量大的特點,為提高效率,我們還設(shè)計了該機(jī)床的自動下料裝置。圖 4 為下料裝置結(jié)構(gòu)簡圖,固定板 1 固定在機(jī)床上,位于左右主軸中間,2、3、4、7、8 構(gòu)成連桿曲柄式機(jī)械手,固定在固定板上,氣缸 2 中通入的氣壓換向可使擺臂擺動到兩個極限位置,其中一個為下料狀態(tài)( 常態(tài)) ,一個為接料狀態(tài); 5 和 6 組成一個傳送裝置,固定在機(jī)床上。
該下料機(jī)構(gòu)工作過程: 氣缸 2 中氣壓換向,擺臂 7 連帶氣動手爪 8 擺動到取料狀態(tài),右主軸迎上,氣動手爪 8 抓緊加工完畢的工件,右主軸退回,氣缸 2 氣壓換向,擺臂擺動到下料狀態(tài)氣動手爪 8 松開工件,工件落在輸送帶 5 上被傳送出機(jī)床。本裝置節(jié)省工件下料時間,效率提高。

3 、機(jī)床總體結(jié)構(gòu)布局
該機(jī)床總體結(jié)構(gòu)布局如圖 5,機(jī)床為左右對稱,傳送裝置位于機(jī)床右側(cè),機(jī)床采用平床身以及與水平夾角45°刀座滑板結(jié)構(gòu),落屑口位于床身中間前部,加工工藝性好,利于排屑和操作者觀察; 左主軸 3、右主軸 8 及其主軸電動機(jī)等分別安裝于左主軸滑板 2、右主軸滑板 9上,左主軸滑板 2 和右主軸滑板 9 分別安裝在床身的導(dǎo)軌上,左右 Z 向伺服電動機(jī)通過聯(lián)軸器連接滾珠絲杠帶動左主軸滑板 2 和右主軸滑板 9,使左主軸 3、右主軸 8完成 Z1 向、Z2 向移動; 左右 45°斜床鞍固定在床身上,左刀座滑板 4 和右刀座滑板 6 安裝于左右斜床鞍的導(dǎo)軌上,通過 X 向伺服電動機(jī)、
聯(lián)軸器、滾珠絲杠帶動左刀座滑板 4 和右刀座滑板 6,實現(xiàn)刀座滑板 X1 向和 X2 向橫向移動; 本機(jī)床上只用正排刀,以便于滑板讓出空間使左右主軸對接。
固定床鞍、并排雙滑板及可移動雙主軸的布置結(jié)構(gòu)是本機(jī)床又一創(chuàng)新點,這種布置結(jié)構(gòu)緊湊,節(jié)省空間、材料,降低設(shè)備成本。

4 、主要工作流程
該機(jī)床主要工作流程是,工藝員編制數(shù)控加工程序,操作者給左主軸裝上被加工工件,啟動機(jī)床,左滑板上刀具加工工件第一序,第一序加工完成,兩滑板讓出空間,兩個主軸定位,左右主軸移動對接,右主軸夾緊工件,左主軸松開工件,右邊滑板上刀具加工工件第二序,第二序加工完畢后,下料裝置接下加工完畢的工件,并將其輸送出機(jī)床外。操作者給左主軸裝上下一個工件,依次循環(huán)。
5 、結(jié)語
針對帶偏心結(jié)構(gòu)的工件加工,設(shè)計了雙主軸數(shù)控車床。采用固定床鞍、并排雙滑板及可移動雙主軸的布局結(jié)構(gòu)。設(shè)計了主軸偏心距調(diào)整結(jié)構(gòu),可使兩主軸在水平方向上有精確偏心距,更換不同的加工工件,偏心距調(diào)整方便,該機(jī)床特別適合偏心結(jié)構(gòu)工件的加工。已為用戶提供了相關(guān)機(jī)床,用戶加工效率和精度大幅提高,使用效果良好。按用戶要求提供料倉和上料裝置,實現(xiàn)全自動生產(chǎn),滿足用戶的不同需求。
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