長軸類數控車加工自動上下料系統(tǒng)開發(fā)

□袁 平 陳 潔 杜勇奕 袁 鋼

本文應常州某一知名機床生產商要求，針對現有的數控車上下料系統(tǒng)數控車床，設計了與其配套的上下料機械和電器系統(tǒng)，不光動作可靠平穩(wěn)，而且結構簡單、工藝性好，使其既能滿足功能要求又具有良好的經濟性。

一、工件描述與加工要求

工件毛坯幾何形狀描述:如圖1 所示，工件為一根長172.5mm，直徑8mm 的軸形件;工件左端有一臺階，長49mm，直徑7.2mm。

工件加工要求:工件在平床身數控車床彈簧夾頭上夾緊后，在右端車削加工出直徑為5mm，長度為9mm 的臺階(切削后的輪廓如圖1 中虛線部分所示)。

圖1 工件幾何形狀示意圖

二、自動上料技術方案

上料機構整體布置于數控車床主軸后方，簡稱后進料式。這種結構布局對于數控車床的改動小，也不會占用車床加工區(qū)域，可以保持車床的結構完整性及性能、精度;上料機構置于主軸后方，還便于往供料裝置中加料，以及對上料機構的安裝、調試及檢修［1］。上料機構包括兩個部分:供料裝置以及推料裝置。

圖2 供料裝置示意圖

(一)供料裝置。如圖2 所示，工件沿與主軸平行方向層疊擺放，最下方的工件所處位置為準備上料位，工件在此位置時與主軸同心。當控制系統(tǒng)發(fā)出上料信號時，由液壓缸推動工件進入主軸;推料桿完成上料并退回原位后，供料裝置中的工件在重力作用下自動下移，另一工件進入準備上料位。

(二)推料裝置。推料裝置主要由一只液壓缸構成，置于供料裝置后方。液壓缸帶動推料桿(推料桿中心線與主軸同心)，將工件推入主軸。推料桿動力裝置優(yōu)先選用液壓缸，因其動力均勻，可控性高。

三、下料機構

下料機構安裝在數控車床加工區(qū)，主軸夾頭側方。下料機構由取料盤及料盤收縮裝置組成，當工件加工完畢且刀架退出時，料盤收縮裝置帶動料盤到達主軸下方。工件落入料盤后，再由料盤收縮裝置將料盤收回至輸送帶上方，同時料盤傾斜，工件落到輸送帶上，由輸送帶將工件輸送至車床外部。

四、上、下料過程中的工件表面防護

為避免在上、下料過程中，因碰撞等因素損傷工件表面，上、下料機構的儲料裝置均以聚四氟乙烯軟帶貼住表面。

五、上、下料機構控制系統(tǒng)

表1

上、下料機構的控制，主要包括推料液壓缸及料盤收縮裝置的動作控制，以及相關的工件位置檢測?？刂乒δ芸捎蓹C床數控系統(tǒng)中的PMC 功能模塊實現，相關的動作控制和檢測功能均以M 代碼形式出現在車床的程序中。

但有些系統(tǒng)本身不具有空的M 代碼，在此合并使用一些M代碼，或更替一些代碼。以發(fā)那科車床數控系統(tǒng)為例，發(fā)那科系統(tǒng)可以替換或合并的M 代碼如表1 所示。

當然也不排除空余的M 代碼和替換的M 代碼加起來的數量還不能滿足上下料的動作需求。出現此情況就需要接入一臺PLC 來控制上下料的各個動作，而PLC 與數控系統(tǒng)的交互可以利用不用的M 代碼作為啟動PLC 程序的開關［2］。

六、結語

以上改造方式有很大的局限性，僅僅針對于長軸類零件，使其適應性較弱，而且改造時對原數控系統(tǒng)中部分M 代碼重新定義，使得車床本身的適應性較差。因此該類型的上下料系統(tǒng)只能在長軸類的零件加工中使用。

［1］施燕.經濟型數控車床機械手建模與仿真研究［D］.江蘇大學，2009

［2］張慶峰.新型數控機床裝夾機械手設計與分析［D］.江蘇大學，2010