周永勝+陳大禹

摘 要：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對(duì)半軸的需求量逐漸增大，同時(shí)，作為重型汽車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重要組成部分，半軸的質(zhì)量直接影響車輛的安全性；伴隨制造技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)加工半軸成為主要趨勢(shì)，從而對(duì)加工設(shè)備有了更高的要求，自動(dòng)門，托料架，自動(dòng)排屑裝置等成為必要的配置。

關(guān)鍵詞：半軸；自動(dòng)加工；驅(qū)動(dòng)頂尖

引言

半軸工件的重量較大，工人上下料勞動(dòng)強(qiáng)度較大，用自動(dòng)生產(chǎn)線加工半軸可大幅減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也可避免由工人經(jīng)驗(yàn)的不同帶來(lái)的質(zhì)量不穩(wěn)定及人工輔助時(shí)間過(guò)多造成的節(jié)拍過(guò)長(zhǎng)，因此自動(dòng)加工半軸成為主要趨勢(shì)，這也對(duì)機(jī)床提出了更高的需求：

圖1為某公司批量加工的半軸工件，加工處最大盤直徑為138mm，長(zhǎng)軸段直徑加工尺寸為37mm。大盤主要切削參數(shù)為，切深ap=1mm，進(jìn)給f=0.4mm/r，v=5m/s

計(jì)算大盤外圓加工時(shí)主切削力大小為

加工需要的扭矩為T=Fzxr=（1299.2x0.037/2）Nm=24Nm

設(shè)計(jì)選用的主電機(jī)為CTB4015主伺服電機(jī)，額定功率為15kW，額定扭矩為143Nm經(jīng)校核，符合加工需求。

針對(duì)半軸工件的特點(diǎn)，對(duì)機(jī)床采用45度整體斜床身的設(shè)計(jì)，較好的保證了機(jī)床的整體剛性，同時(shí)利于鐵屑滑落至排屑器，機(jī)床采用滾柱直線導(dǎo)軌，伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，兩軸運(yùn)行速度可達(dá)30m/min，保證了加工的高效性。機(jī)床采用整體斜防護(hù)的設(shè)計(jì)方案，在加工過(guò)程中，具有良好的防水防屑效果。為使半軸進(jìn)行高效自動(dòng)化的加工，需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行特殊的部件設(shè)計(jì)，并增加輔助功能。

1 自動(dòng)門

為配合關(guān)節(jié)機(jī)器人上下料，機(jī)床設(shè)計(jì)前開(kāi)式自動(dòng)門，優(yōu)點(diǎn)為打開(kāi)空間較大，方便機(jī)器人從前側(cè)將工件運(yùn)至機(jī)床內(nèi)。自動(dòng)門采用氣動(dòng)形式，當(dāng)機(jī)器人將工件從料倉(cāng)抓取運(yùn)至機(jī)床前方時(shí)，氣缸運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)前側(cè)拉門打開(kāi)，機(jī)器人將加工完工件工件取下，將毛坯料放置在托料架上，退出機(jī)床時(shí)，氣缸反向運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)前側(cè)拉門關(guān)閉。

2 托料架

為配合機(jī)械手上下料，機(jī)床設(shè)計(jì)輔助托料架，，如圖2，當(dāng)機(jī)床將已有工件加工完成時(shí)，尾臺(tái)后退，夾具松開(kāi)，工件自然落置于托料架上，機(jī)械手進(jìn)入機(jī)床后，將加工完工件取走，并放置毛坯料在托料架上，然后尾臺(tái)前進(jìn)，頂緊工件，夾具夾緊，實(shí)現(xiàn)下一零件的加工。同時(shí)將托料架設(shè)計(jì)為在軸向及徑向可調(diào)節(jié)形式，當(dāng)加工不同型號(hào)的工件時(shí)，只需調(diào)節(jié)托料架上支撐架的位置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同工件的輔助支撐。

3 驅(qū)動(dòng)頂尖

由于半軸工件長(zhǎng)度較長(zhǎng)，長(zhǎng)徑比較大的特點(diǎn)，為滿足加工需求，保證加工后整體工件的形位公差，主軸端采用驅(qū)動(dòng)頂尖的形式，如圖2，驅(qū)動(dòng)頂尖依靠中心頂尖和尾座頂尖定位工件，驅(qū)動(dòng)卡爪嵌入半軸大盤面使其隨機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)，從而代替了傳統(tǒng)卡盤，一次裝夾無(wú)需掉頭，即可完成盤面、端面及長(zhǎng)軸的加工，因而加工效率大幅提高，同軸度和位置度更有保證。

4 尾臺(tái)位置檢測(cè)裝置

機(jī)床尾臺(tái)采用液壓油缸驅(qū)動(dòng)，油缸上安裝位置檢測(cè)裝置，當(dāng)尾臺(tái)到達(dá)設(shè)定位置，頂緊工件后，機(jī)床夾具夾緊，機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工件加工；若尾臺(tái)因故障未到達(dá)設(shè)定位置，機(jī)床在未收到檢測(cè)信號(hào)時(shí)，主軸不會(huì)啟動(dòng)，從而避免在錯(cuò)誤位置加工，產(chǎn)生廢品與危險(xiǎn)。在工件加工完成，尾臺(tái)后退到設(shè)定位置時(shí)，檢測(cè)開(kāi)關(guān)會(huì)反饋信號(hào)給機(jī)械手系統(tǒng)，機(jī)械手運(yùn)行進(jìn)行毛坯料與加工后工件的更換，避免尾臺(tái)因故障未運(yùn)行到指定位置，機(jī)械手更換工件時(shí)與其發(fā)生碰撞產(chǎn)生事故。

5 高剛性尾臺(tái)

機(jī)床配置類似主軸結(jié)構(gòu)的高剛性整體尾臺(tái)，如圖3，套筒內(nèi)前側(cè)為圓錐滾子軸承，后側(cè)為3個(gè)角接觸球軸承，配合使用保證了加工過(guò)程中頂緊力的穩(wěn)定，也避免了高轉(zhuǎn)速下加工過(guò)程中產(chǎn)生的頂尖過(guò)熱問(wèn)題，同時(shí)前側(cè)采用了密封圈及迷宮結(jié)構(gòu)的雙重防水措施，有效的避免了切削液、切屑等對(duì)尾臺(tái)內(nèi)部的損傷。

6 自動(dòng)料庫(kù)

毛坯料通過(guò)人工的方式規(guī)則的擺放在料庫(kù)中，料庫(kù)可由電機(jī)帶動(dòng)鏈條將工件自動(dòng)輸送到機(jī)器人指定的抓取工件位置，半軸工件安放在支撐裝置上，支撐裝置可調(diào)節(jié)支撐距離以適應(yīng)不同規(guī)格的工件。料倉(cāng)的容量可根據(jù)工件的加工節(jié)拍需求設(shè)計(jì)。

半軸加工自動(dòng)生產(chǎn)線用機(jī)床經(jīng)研發(fā)及制造調(diào)試，高效、穩(wěn)定為客戶加工多種規(guī)格的批量產(chǎn)品，減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，隨著智能制造的推廣，會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]陳心昭.現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006.