經(jīng)濟(jì)型上下料系統(tǒng)在數(shù)控車(chē)床上的應(yīng)用

　　摘要： 面對(duì)加工設(shè)備自動(dòng)化程度的落后和技術(shù)工人缺乏的現(xiàn)狀，當(dāng)前的批量型機(jī)加工行業(yè)迫切需求加工設(shè)備智能化、無(wú)人化，作者應(yīng)某電機(jī)企業(yè)要求，針對(duì)數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)與之配套的上下料機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的自動(dòng)上下料。作者從設(shè)計(jì)方案的總體入手，深入闡述了在數(shù)控機(jī)床上配套經(jīng)濟(jì)型上下料系統(tǒng)，其對(duì)于加工對(duì)象、機(jī)床、料倉(cāng)和機(jī)械手本身的結(jié)構(gòu)與功能要求，從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，提出自己的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)。此種上下料系統(tǒng)，動(dòng)作靈活可靠，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品比較經(jīng)濟(jì)，不僅提升了設(shè)備自動(dòng)化程度，而且降低了人力成本。
　　關(guān)鍵詞： 上下料系統(tǒng) 數(shù)控車(chē)床 自動(dòng)化
　　1.引言
　　目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，技術(shù)工人缺乏，于是機(jī)械自動(dòng)化的生產(chǎn)成為必然趨勢(shì)，因此很多自動(dòng)、半自動(dòng)上下料系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生［１］。現(xiàn)有市面上較為常見(jiàn)的上下料方式有兩種：一是桁架機(jī)械手，動(dòng)作平穩(wěn)性較高，適合大批量生產(chǎn)，見(jiàn)圖1；二是機(jī)械手，適用性較強(qiáng)，可作為柔性制造，見(jiàn)圖2。這兩種上下料方式結(jié)構(gòu)都結(jié)構(gòu)相對(duì)而言比較復(fù)雜，成本較高。于是開(kāi)發(fā)適合車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型自動(dòng)上下料的市場(chǎng)應(yīng)運(yùn)而生，尤其是發(fā)展以大批量生產(chǎn)為主的電機(jī)行業(yè)的必然趨勢(shì)，同時(shí)對(duì)車(chē)床的智能化發(fā)展也有重要的意義［２］。
　　本文應(yīng)電機(jī)制造企業(yè)要求，針對(duì)數(shù)控車(chē)床，設(shè)計(jì)了與其配套的上下料系統(tǒng)，不僅動(dòng)作可靠平穩(wěn)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好，使其既能滿足功能要求又具有良好的經(jīng)濟(jì)性。
　　2.總體設(shè)計(jì)
　　根據(jù)90電機(jī)轉(zhuǎn)子的規(guī)格、重量和加工節(jié)拍，可以把上下料系統(tǒng)分為料倉(cāng)、上料機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)三部分，如圖3。
　　料倉(cāng)是由一個(gè)傾斜的料道構(gòu)成的，料倉(cāng)內(nèi)可以放30個(gè)毛坯件，毛坯依靠自重逐個(gè)下落，料倉(cāng)的寬度可以調(diào)節(jié)，以便適應(yīng)不同長(zhǎng)度的電機(jī)轉(zhuǎn)子。
　　上料機(jī)構(gòu)是由一個(gè)氣爪和一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣缸構(gòu)成的，下料機(jī)構(gòu)由取料機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)氣缸和接料機(jī)構(gòu)組成。
　　3.配套要求
　　3.1對(duì)加工對(duì)象的要求
　　由于本文的研究對(duì)象是電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，不僅是成批量生產(chǎn)，還涉及不同規(guī)格的，表1給出了Y2系列兩種規(guī)格轉(zhuǎn)子的相關(guān)尺寸。
　　由于電機(jī)轉(zhuǎn)子種類較多，氣爪和振動(dòng)盤(pán)所能適用的范圍有限，因此在加工尺寸差異太大的工件時(shí)需更換氣爪和振動(dòng)盤(pán)。
　　3.2對(duì)機(jī)床的要求
　　本文實(shí)際研究的對(duì)象是數(shù)控車(chē)床上的上下料系統(tǒng)，而且要以最經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)這一功能。這就要求我們盡量使用機(jī)床本身的數(shù)控系統(tǒng)。
　　3.2.1電器方面
　　一般來(lái)說(shuō)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)會(huì)有空余的M代碼，我們可以利用這些M代碼控制上下料的氣缸動(dòng)作。這樣不僅節(jié)省了PLC的費(fèi)用，而且把上下料動(dòng)作直接編寫(xiě)在加工程序里面，不僅使得上下料動(dòng)作直觀，而且可以對(duì)上下料動(dòng)作編寫(xiě)十分方便。
　　還有些數(shù)控系統(tǒng)本身不帶空的M代碼，我們可以合并使用一些M代碼，也可以把一些在我們加工這類零件中不用的M代碼改成控制氣爪的指令。以發(fā)那科車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)為例（可能有很多經(jīng)濟(jì)型車(chē)床都使用的是廣州數(shù)控的系統(tǒng)，但廣數(shù)的M代碼和發(fā)那科的基本類似），以下是發(fā)那科系統(tǒng)可以替換或合并的M代碼，如表2。
　　當(dāng)然也不排除空余的M代碼和替換的M代碼不能滿足原有改造后上下料的動(dòng)作需求，也就是說(shuō)，系統(tǒng)的原有多余的點(diǎn)位不夠。需要外接一個(gè)plc控制機(jī)床上下料的各個(gè)動(dòng)作，而PLC與系統(tǒng)的切入點(diǎn)可以取某個(gè)不用的M代碼作為啟動(dòng)PLC程序的開(kāi)關(guān)。
　　3.2.2機(jī)械方面
　　卡爪必須為液壓或氣壓卡盤(pán)，因?yàn)檎麄€(gè)過(guò)程，除了往料倉(cāng)里上料是由人工上料的外，其余都是無(wú)人化操作。主軸上方必須帶吹氣裝置，在無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，為維持加工的安全性與精度，必須在每加工一個(gè)零件之后打開(kāi)，把加工產(chǎn)生的鐵屑吹掉，確保工件在夾持時(shí)不受殘留鐵屑干擾。
　　在刀具方面，要求機(jī)床刀具帶有斷屑功能，防止鐵屑過(guò)大影響整機(jī)運(yùn)行的可靠性［３］。
　　4.結(jié)語(yǔ)
　　隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的飛速發(fā)展，電機(jī)行業(yè)面臨加工設(shè)備的更新?lián)Q代和人工成本的大幅度升高，越來(lái)越迫切的需求數(shù)控車(chē)床的自動(dòng)化功能，因此，本文所提出的在數(shù)控車(chē)床上安裝經(jīng)濟(jì)型的自動(dòng)上下料系統(tǒng)的總體方案，不但在電機(jī)行業(yè)，而且在短軸類加工行業(yè)得到廣泛的關(guān)注，使其既能滿足功能要求，又具有良好的經(jīng)濟(jì)性，已經(jīng)在眾多大批量加工的企業(yè)內(nèi)得到了推廣。
　　該改造方式有很大的局限性，由于過(guò)于強(qiáng)調(diào)其經(jīng)濟(jì)性，使得其上下料機(jī)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，使其適應(yīng)性較弱，而且改造期間對(duì)原數(shù)控系統(tǒng)中部分M代碼重新定義，使得車(chē)床本身的柔性較差，因此該經(jīng)濟(jì)型上下料系統(tǒng)只能在短軸類的零件加工中使用。
　　參考文獻(xiàn)：
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