無(wú)心磨自動(dòng)上下料系統(tǒng)在細(xì)紗機(jī)主軸加工中的應(yīng)用

張振環(huán)

（經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司 榆次分公司，山西 晉中 030601）

0 引言

細(xì)紗機(jī)主軸是細(xì)紗機(jī)的核心零件，其外徑為40 mm，長(zhǎng)度為1260 mm，要求跳動(dòng)公差為0.02 mm。其加工工序?yàn)殂妰啥嗣妗⒛ネ鈭A、銑鍵槽、校直，磨外圓為主要加工工序，用4臺(tái)無(wú)心磨依次進(jìn)行粗磨、半精磨、精磨［1］。由于零件體積大、重量大，操作工人在加工過(guò)程中的勞動(dòng)強(qiáng)度大，易產(chǎn)生疲勞，影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。以磨外圓為例，1臺(tái)無(wú)心磨產(chǎn)量為40件／h，工人平均1.5 min就要上下1次零件，1根主軸重15 kg，每人每天就要上下將近5 t零件；并且工人上料后，需要立即到下料區(qū)下料，時(shí)間短，節(jié)奏快，存在很大隱患。

在無(wú)心磨上配置自動(dòng)上下料系統(tǒng)，可以有效地高速磨削，提高設(shè)備利用率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

1 自動(dòng)上下料系統(tǒng)應(yīng)用條件

無(wú)心磨是一種不需要夾持工件完全依靠中心托片支撐、導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)前進(jìn)、砂輪磨削的一種加工方法，生產(chǎn)效率高。細(xì)紗機(jī)主軸為長(zhǎng)棒研磨物（見(jiàn)圖1），采用通過(guò)式磨削的加工方法，要求機(jī)床的前后方有托架，以便于工件的送進(jìn)和送出；因此要求自動(dòng)上下料系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)與無(wú)心磨前后托架的平穩(wěn)對(duì)接，確保動(dòng)作與磨削加工的一致性［2－3］。

圖1 細(xì)紗機(jī)主軸

2 自動(dòng)上下料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

自動(dòng)上下料系統(tǒng)根據(jù)零件及加工設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，集機(jī)械、電器、氣動(dòng)、感應(yīng)為一體；該系統(tǒng)由上料道、推料結(jié)構(gòu)、拔料結(jié)構(gòu)和下料道4部分組成，見(jiàn)圖2。

圖2 自動(dòng)上下料系統(tǒng)

上料道采用斜坡形式，可儲(chǔ)料30件；在前段進(jìn)行阻擋，抬升氣缸將工件分離至滾道；工件靠自重沿特制滾道滾動(dòng)至V型托架，V型托架的高度和位置由磨削中心決定，隨后零件進(jìn)入推料機(jī)構(gòu)。

推料機(jī)構(gòu)中無(wú)桿氣缸將工件推至接料氣缸上面的V型架（這兩個(gè)V型架固定在無(wú)心磨托架上），接料氣缸收縮，工件平穩(wěn)落在磨床托架上，緩沖氣缸將工件推至磨床砂輪處，工件進(jìn)入磨削區(qū)，在砂輪和導(dǎo)輪之間磨削。

磨削完畢，工件進(jìn)入拔料機(jī)構(gòu)，在導(dǎo)輪摩擦力的作用下，磨完的工件依靠后續(xù)工件的推力被推至機(jī)床出口處托架上。

零件從機(jī)床托架到下料存儲(chǔ)區(qū)的部分為下料道，抬升氣缸推動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)將工件抬起至特制滾道，工件靠自重沿滾道滾落至滾道末端停止；收縮氣缸收縮，滾道下降，工件緩慢落至下料道V型架上，進(jìn)入儲(chǔ)料區(qū)。

儲(chǔ)料區(qū)為鏈條式步進(jìn)形式，一步一停，每個(gè)工件放置在一個(gè)獨(dú)立的V型支架上，防止零件碰傷。

3 信號(hào)傳遞與動(dòng)作控制

信號(hào)的傳遞和動(dòng)作的準(zhǔn)確銜接，是依靠傳感器和PLC集成電路實(shí)現(xiàn)的［4］。

啟動(dòng)“自動(dòng)運(yùn)行”按鈕后，機(jī)構(gòu)開(kāi)始依次動(dòng)作。

3.1 在無(wú)桿氣缸無(wú)料時(shí)，上料道抬升氣缸會(huì)進(jìn)行伸出、退回動(dòng)作，一直進(jìn)行至無(wú)桿氣缸處有因重力作用落下的工件為止［5］。

3.2 無(wú)桿氣缸感應(yīng)到有料時(shí)會(huì)自動(dòng)伸出。之后的運(yùn)行中無(wú)桿氣缸必須在控制“工件磨完”的對(duì)射傳感器感應(yīng)為“有料”，且控制“進(jìn)入磨削”的對(duì)射傳感器感應(yīng)為“無(wú)料”的狀態(tài)下，才自動(dòng)伸出。這樣可以確保推料動(dòng)作是在磨床前托架無(wú)料情況下進(jìn)行，避免零件發(fā)生堆疊、碰撞。

3.3 接著依次進(jìn)行接料氣缸退回、緩沖氣缸伸出，推動(dòng)零件經(jīng)過(guò)“進(jìn)入磨削”對(duì)射傳感器，進(jìn)入磨削區(qū)，磨削完畢后通過(guò)“工件磨完”對(duì)射傳感器。

3.4 “工件磨完”對(duì)射傳感器感應(yīng)到“有料”時(shí)，送料部分全部歸位準(zhǔn)備進(jìn)行下次送料。

3.5 零件到達(dá)“工件到位”對(duì)射傳感器（即感應(yīng)器感應(yīng)為“有料”）時(shí)，抬升氣缸升起，延遲一段時(shí)間后會(huì)退回，收縮氣缸收回，電機(jī)旋轉(zhuǎn)1位，零件進(jìn)入V型架儲(chǔ)料區(qū)。

3.6 如此周而復(fù)始地動(dòng)作，直到儲(chǔ)料區(qū)滿(mǎn)自動(dòng)停止工作。

4 可調(diào)式設(shè)計(jì)

主軸系列產(chǎn)品直徑為40 mm～45 mm，砂輪在使用壽命內(nèi)的直徑尺寸為290 mm～445 mm。為了滿(mǎn)足不同直徑的零件在不同直徑砂輪情況下的自動(dòng)上下料要求，將上下料裝置相關(guān)部件設(shè)計(jì)為可調(diào)形式。

上料道V型托架根據(jù)砂輪磨損程度在水平方向有80 mm可調(diào)區(qū)間，豎直方向有60 mm可調(diào)區(qū)間；下料道抬升點(diǎn)、下料點(diǎn)可進(jìn)行水平、豎直方向的調(diào)節(jié)；上料道、下料道滾道可進(jìn)行0°～4°的調(diào)節(jié)，確保零件順利滾落；上料道V型托架采用無(wú)桿氣缸推料，氣缸速度可調(diào)，能平穩(wěn)將零件送入磨床砂輪。

5 結(jié)語(yǔ)

在大批量生產(chǎn)主軸過(guò)程中，運(yùn)用無(wú)心磨自動(dòng)上下料系統(tǒng)可1次存儲(chǔ)30根零件，實(shí)現(xiàn)45 min內(nèi)連續(xù)無(wú)人化加工，提高了設(shè)備利用率，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，為調(diào)整設(shè)備、檢測(cè)工件、質(zhì)量跟蹤、現(xiàn)場(chǎng)管理等工作提供了充足的時(shí)間和精力。該套自動(dòng)上下料系統(tǒng)還可應(yīng)用于雙頭銑、鍵槽銑、校直機(jī)等其它設(shè)備上，形成聯(lián)網(wǎng)流水加工，最終實(shí)現(xiàn)主軸無(wú)人化全自動(dòng)生產(chǎn)。

［1］王東升，李銘棠，崔之花.金屬工藝學(xué)［M］.杭州：浙江大學(xué)出版社，1994.

［2］胡鳳蘭.互換性與技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社，2008.

［3］徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

［4］王永華.現(xiàn)代電器及可編程控制技術(shù)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.

［5］張利平.液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.