無(wú)心磨床機械加工自動(dòng)化設備研究論文

無(wú)心磨床機械加工自動(dòng)化設備研究論文

　　摘要：五金細長(cháng)軸類(lèi)零件外圓加工設備很多，本文簡(jiǎn)單介紹了無(wú)心磨床切入磨自動(dòng)化的改進(jìn)，有效解決了細長(cháng)軸類(lèi)零件高精度的要求，質(zhì)量穩定，降低工人的勞動(dòng)強度，提高了生產(chǎn)效率，為安全生產(chǎn)提供保障。

　　關(guān)鍵詞：無(wú)心磨床；機械手；皮帶輸送自動(dòng)上下料；電器控制系統

　　隨著(zhù)汽車(chē)行業(yè)和打印機市場(chǎng)的發(fā)展，五金細長(cháng)軸類(lèi)應用越來(lái)越廣泛，加工精度要求也越來(lái)越高，很多顧客要求零件質(zhì)量“0”缺陷。而軸類(lèi)零件大多都是外圓要求很高，因此都需要通過(guò)磨削加工來(lái)保證質(zhì)量要求。一般軸類(lèi)零件的外圓磨削加工方法分為無(wú)心磨和外圓磨。我司軸類(lèi)零件主要是在JH18型無(wú)心磨床上進(jìn)行加工的。工人一般操作流程為：加工工件上料、送進(jìn)、定位、磨削進(jìn)給及卸料等需人工操作完成，所以需要大量的人工來(lái)看管無(wú)心磨床，造成了勞動(dòng)生產(chǎn)率低下，又因為是大批量加工生產(chǎn)軸類(lèi)零件，勞動(dòng)強度大，單調重復的操作使人容易疲勞，影響公司的安全生產(chǎn)，同時(shí)由于人工的定位不準確，會(huì )直接影響到產(chǎn)品的加工質(zhì)量要求。如我司加工長(cháng)軸零件，材料45鋼，規格為外徑Ф12×443，要求加工兩端小外徑Ф7.984，公差0.016，表面粗糙度值為Ra0.4。如圖1所示。由于長(cháng)軸兩端無(wú)中心孔，外圓磨床無(wú)法定位加工，所以只能通過(guò)無(wú)心磨床切入磨（壓磨）加工，為了解決該問(wèn)題，實(shí)現切入磨自動(dòng)上下料。根據該零件圖，確定如圖1設計方案。

　�、偃�自動(dòng)無(wú)心磨切入式送料機用于和無(wú)心磨床的無(wú)縫對接，與無(wú)心磨床配合完成進(jìn)料、送料、磨削、退料的全自動(dòng)過(guò)程控制；

　�、诒咎自O計方案所提供的整套系統，可以自動(dòng)實(shí)現磨削的進(jìn)料、送料、取料等功能，大大提高了生產(chǎn)效率，主要用于各類(lèi)行業(yè)的臺階軸、電機軸、內六角螺釘等零件的自動(dòng)送料的首選裝備；③整個(gè)自動(dòng)送料機構初步設計方案是由上料工作機構、伺服控制皮帶送料系統、卸料機構等幾部分組成；

　�、芰硗�，人性化的設備的操控界面簡(jiǎn)單直觀(guān)，觸摸屏的操作方式可以讓操作者很快學(xué)會(huì )使用。

　�、菰撛O備的主要規格和技術(shù)參數：電源電壓：220V電壓頻率：50Hz功率：0.5kW輸送生產(chǎn)時(shí)間：燮5s（其中不包括磨削加工時(shí)間）可加工夾取零件尺寸范圍：（長(cháng)250-500mm*直徑Ф5-16mm）無(wú)心磨自動(dòng)送料機的總重量：250-320kg整機外型結構尺寸：長(cháng)680mm×寬540mm×高1350mm

　�、奁渌�要求設備對于電源以及氣源的要求：設備使用電源和氣源是維持系統正常工作的能源支持部分，它們的失效或故障的直接結果會(huì )造成系統的停機，如果情況嚴重，甚至造成整個(gè)系統損壞。對設備使用的電源有以下要求：波動(dòng)應該控制在+10-15%之間，由于我國電源波動(dòng)比較大，質(zhì)量差，還隱藏有如高頻脈沖這一類(lèi)的干擾，所以購置了穩壓電源，提供穩定的電源供整個(gè)系統工作。對設備使用的氣源要求：應該控制氣壓在0.5-0.7MPa之間。工作氣源由我司空壓氣泵提供。無(wú)心磨切入磨自動(dòng)送料機主要由夾料機械手、皮帶輸送機構（包括上料和下料）、觸摸屏組件、進(jìn)料區、卸料區、微調機構、電器控制箱及電器控制系統（PLC）、離合氣缸機構、報警燈裝置、其它件等部件組成。

　　其主要部件分別如下：

　�、賷A料機械手：由導柱、壓縮彈簧、小拉簧、上底座、下底座、兩組氣缸、帶V型機械爪、螺釘等組成，通過(guò)一組氣缸2控制機械手夾取、放開(kāi)工件，小彈簧起V型機械爪復位作用，另一組長(cháng)氣缸1實(shí)現控制機械手抓取工件上下往復進(jìn)給運動(dòng)，壓縮彈簧起緩沖作用。最終實(shí)現代替人工手動(dòng)操作工件。如圖3所示（簡(jiǎn)圖）：

　�、谄�帶輸送機構：由伺服電機（51K60RGU-CF）、輸送皮帶、皮帶轉輪及其焊接組件組裝而成。通過(guò)伺服電機旋轉帶動(dòng)輸送皮帶做圓周運動(dòng)，從而實(shí)現工件的傳送。輸送速度的快慢由伺服電機控制。該部件機構在整機中，主要分為上料皮帶輸送機構和卸料皮帶輸送機構。

　�、塾|摸屏組件：由手動(dòng)單次控制按鈕、自動(dòng)循環(huán)控制按鈕、復位按鈕、觸摸屏等組成。主要是通過(guò)人工操作按鈕來(lái)實(shí)現調試，最終自動(dòng)化程序加工。如圖5所示。

　�、苓M(jìn)料區：由若干鋼板組焊接而成料斗箱。該料斗箱主要是用于放置待加工零件。進(jìn)料區通過(guò)斜滑板，工件可順利通過(guò)滑板至皮帶輸送機構，送至夾料機械手處。料斗箱上面設置一個(gè)擋料轉軸組件，由傳感器控制氣缸帶動(dòng)轉軸旋轉角度，實(shí)現單獨擋料動(dòng)作，料斗箱下面安裝了一個(gè)氣缸，氣缸上連接了一個(gè)插板，該氣缸帶動(dòng)插板可實(shí)現上下往復運動(dòng)，從而實(shí)現有序單獨自動(dòng)上料。

　�、菪读蠀^：由若干鋼板組焊接而成卸料斗箱。用于壓磨后，機械手夾取裝卸壓磨完成件至皮帶輸送機構中，通過(guò)皮帶傳輸至卸料斗箱里，實(shí)現自動(dòng)收料。

　�、尬⒄{機構：由滑動(dòng)軸承、兩根光軸、支撐限位螺母、燕尾滑塊、絲杠軸等件組合而成，調試員通過(guò)手動(dòng)旋轉絲杠軸來(lái)實(shí)現機械手部件的整體橫向和縱向微調（結構和原理類(lèi)似于普通車(chē)床上的大拖板和中拖板）。

　　其主要的作用是根據無(wú)心磨床的國定位置來(lái)進(jìn)行有效的對接和調整。⑦電器控制箱及電器控制系統（PLC）：電器控制箱由若干鋼板鉚接而成。電器控制系統由PLC、傳感器等組成，目前由專(zhuān)業(yè)公司負責協(xié)作，實(shí)現整個(gè)工作程序的運行。⑧離合氣缸（或液壓缸）機構（在無(wú)心磨床導輪手柄處安裝）：由安裝連接板，氣缸（或液壓缸），傳感器組成。離合氣缸組件的主要作用為：機床磨削時(shí)，是通過(guò)氣缸往復直線(xiàn)運動(dòng)來(lái)自動(dòng)控制導輪的開(kāi)合，代替人工操作手柄上下進(jìn)給運動(dòng)。降低了工人的勞動(dòng)強度，提高了生產(chǎn)效率。⑨報警燈裝置（圖略）。當工件在生產(chǎn)過(guò)程中，出現了卡頓、疊料等情況時(shí)，傳感器會(huì )直接發(fā)出信號回傳給控制系統，此時(shí)，送料機構會(huì )自動(dòng)停止工作，報警燈會(huì )發(fā)出警報聲音，操作人員可以及時(shí)發(fā)現并排除故障，恢復生產(chǎn)。⑩其它件：送料機箱地腳（4只）。通過(guò)調整4個(gè)地腳螺絲高低，實(shí)現送料機的水平位置。通過(guò)對以上的10大部件有機結合裝配，進(jìn)行了對自動(dòng)送料機構的調試。經(jīng)過(guò)反復試驗、改進(jìn)、驗證，各部件機構在PLC的信號控制下，基本實(shí)現了機械自動(dòng)化，取代了原先的人工操作，降低了勞動(dòng)強度，提高了生產(chǎn)效率，保證了零件的質(zhì)量要求，也為安全生產(chǎn)提供了保障能力，可以滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

　　參考文獻：

　　[1]姚建洪.淺談高精度細長(cháng)軸類(lèi)零件的加工工藝及裝備[J].現代制造技術(shù)與裝備，2017（8）：119-121.

　　[2]聞邦椿.機械設計手冊[M].機械工業(yè)出版社，2010，1.

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