□袁 平 陳 潔 杜勇奕 袁 鋼

本文應(yīng)常州某一知名機床生產(chǎn)商要求，針對現(xiàn)有的數(shù)控車上下料系統(tǒng)數(shù)控車床，設(shè)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(jié)構(gòu)簡單、工藝性好，使其既能滿足功能要求又具有良好的經(jīng)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(shù)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(shù)方案

上料機構(gòu)整體布置于數(shù)控車床主軸后方，簡稱后進料式。這種結(jié)構(gòu)布局對于數(shù)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(jié)構(gòu)完整性及性能、精度;上料機構(gòu)置于主軸后方，還便于往供料裝置中加料，以及對上料機構(gòu)的安裝、調(diào)試及檢修［1］。上料機構(gòu)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?qū)盈B擺放，最下方的工件所處位置為準(zhǔn)備上料位，工件在此位置時與主軸同心。當(dāng)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(zhǔn)備上料位。

(二)推料裝置。推料裝置主要由一只液壓缸構(gòu)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(gòu)

下料機構(gòu)安裝在數(shù)控車床加工區(qū)，主軸夾頭側(cè)方。下料機構(gòu)由取料盤及料盤收縮裝置組成，當(dāng)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(gòu)的儲料裝置均以聚四氟乙烯軟帶貼住表面。

五、上、下料機構(gòu)控制系統(tǒng)

表1

上、下料機構(gòu)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(guān)的工件位置檢測?？刂乒δ芸捎蓹C床數(shù)控系統(tǒng)中的PMC 功能模塊實現(xiàn)，相關(guān)的動作控制和檢測功能均以M 代碼形式出現(xiàn)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(shù)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(dāng)然也不排除空余的M 代碼和替換的M 代碼加起來的數(shù)量還不能滿足上下料的動作需求。出現(xiàn)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(shù)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(guān)［2］。

六、結(jié)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(yīng)性較弱，而且改造時對原數(shù)控系統(tǒng)中部分M 代碼重新定義，使得車床本身的適應(yīng)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(jīng)濟型數(shù)控車床機械手建模與仿真研究［D］.江蘇大學(xué)，2009

［2］張慶峰.新型數(shù)控機床裝夾機械手設(shè)計與分析［D］.江蘇大學(xué)，2010