车床自动送料系统优秀设计

车床自动送料系统设计方案

摘要：数控车床是数字程序控制车床的简称，集万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。

数控车床可分为卧式和立式两大类。卧式车床又有水平导轨和倾斜导轨两种。档次较高的数控卧车一般都采用倾斜导轨。其中以卧式数控机床应用最为普遍。

数控车床本身有效的解决了对于复杂车削零件的自动加工的问题，但是现在我国除了大型企业采用机器人等自动上料系统外，大部分的中小型企业仍然依赖于作业员对产品进行上下料操作，特别在对小型零件的中大批量作业时，作业内容的单调枯燥、劳动强度高、薪资报酬低，造成行业中人员流动性大，进而影响到产品的品质和交货期。

关键词：数控车床；自动上料；自动送料系统；机器人上料

一、分析和研究

（一）项目分析

数控车床现今发展迅速，随着中国国内数控系统的日益优化，在中低端市场已经基本取代了日德系（如：三菱、发那科、西门子等）的系统，而中国机床制造技术现今已经行成规模化、批量化生产。

对于大型机床的配套自动化设备，由开始的国外引进变为消化吸收后自主研发制作，并且相关自动化技术也趋于成熟。但是在中小型机床市场，近年来虽然相关的自动化配套厂家也推出多款自动上下料系统，但是由于效率一般，价格偏高，并未得到很好的推广。

针对中小型机床所加工的中小型批量产品所采用的数控车床，专门设计一款效率高、成本低，并且在近似产品加工可以通用的送料取料系统，是本项目的核心原则。

图一 （二） 市场调研

1. 使用行业市场状况

① 1国内机床工具市场结构也在快速升级。2014年进口机床在全部机床消费额中的占比为34.0%，较2010年提高0.9个百分点。2014年国内数控机床消费额占比为76.7%，较2010年提高6.9个百分点。未来中国机床市场结构升级将向自动化、客户化和换挡升级方向发展。

② 2受到结构升级和低端产品需求下降影响较大的车床分行业，其产量和销售量也逐年走低。

③ (2014年中国机床工具行业运行分析预报, 2015.01.05)市场需求总量中的低端产品大幅下降，中高端产品“不降反升”，市场需求结构快速提升。对比国内2013年和2014年同期金属加工机床的产值和数控产值情况，总产值同比下降2.9%，非数控产品产值同比下降17.8%，而数控产品产值同比增长3.4%.

④ 综上分析，数控加工车床在现在产业升降结构调整的大环境下，虽然自2013年开始制造业市场低迷，但是销量却不降反升，证明市场现有数控车床的需求呈上升趋势。

2. 同类产品比较A （图一）

A1.——外观大气，结构简单；

采用行架式双轴机械手+回转气缸+2个

气动夹爪，来完成产品的上下料工作。

A2.——上料下料周期长，效率低（约

15s ）；

机构的Z 轴行程过长造成取放料周期时

间的浪费。

A3.——价格偏高（市场价格大约12万

1

《中国机床工具报》,2014年中国机床工具行业运行和市场分析报告, 2015.3.6 2 《中国机床工具报》,2014年中国机床工具行业运行分析预报, 2015.1.5

图二

~18万左右）。

由于结构决定该装置要完成产品的搬送必须采用2轴机械手，并且需要辅助轴1个，成本较高。

A4.——操作调整简单；

采用加装PLC+触摸屏的控制方式，通过优化触摸屏的参数设定画面，可以方便学习掌握。

3. 同类产品比较B （图二）

B1. ——高端、灵活，产品限制少；

采用工业6轴机器人加上夹取装置上下

料，应用广泛。

B2. ——上料周期长，效率较高（约10s ）；

由于采用关节机器人，合理的布局可以节

约移到行程范围，并且对应加工时间较长并需

要多台机床联合加工的产品时，更为有利。

B3. ——价格很高（市场价格大约18万~25

万左右）。

主要成本是工业机器人的价格，即使采用国产机器人本体的价格也在12万左右(代表机型广州数控)，再加上其它辅助装置，价格没有下降空间。

B4.——操作调整简单，但对于调试员工技能要求高；

必须专门做培训机器人操作的培训才能掌握使用技巧，当公司台数不多时，成本太高。

4. 实地考察

通过公司业务网络，选取国内数控车床生产及使用的集中区域实地调研，通过与当地政府及机床行业协会交流，并从代表性企业了解到：

①该地区机床行业协会会员企业共有72家，其中直接机床制造企业有69家，主要以生产数控机床为主，普通车床的产量也如调查结果所示数量呈下降趋势。

②其中选取的代表企业制造销售数控车床年产量在1200台以上，现在数控车床以斜轨式床身为主，其主要客户以汽车行业、电机行业为主。

③现有客户已经不仅仅满足于数控机床的便利性，更希望达到省人化的要求，对于形状特征简单、加工时间短（约10S ）的小型零件，需要频繁

上下料，自动化要求尤为迫切，而数控机床厂商现有技术实力大部分只局限于机床本体的设计制作，对于自动化装置的设计无法独立完成，迫切需要自动化装备的合作厂商一起研发，推进机器换人工作的节奏与步伐。

③现在面临主要问题为：为降低成本及满足批量化生产要求，加工产品的原材料以冷锻热锻件为主，产品规格主要集中在直径15~45mm，长度40mm以内，这样的零散材料造成不能采用主轴后端连续送料方式解决，现在的主要方式为关节机械人和行架方式机械手两种方式，送料时间远大于实际的车削时间，效率过低，并受其结构限制成本压缩空间小。

（三）调研总结

从实地考察的结果更能反应市场对于自动化送料装置的迫切需求，机床制造厂商明确表明了合作的意图。

但是要突破现有送料方式（行架式送料、关节机器人送料），设计出一款效率更高、成本更低的自动送料装置，也实际反应了本课题的难点。

1.同类产品功能、价格分析

①完成圆柱形零散类车床加工零件的自动送料，对应范围广；

②效率较低，现有效率需要循环时间在10S以上；

③价格高，在12万~25万的区间。

2.方案设计的目的、要求

完成圆柱形零散类车床加工零件的自动送料，对应范围：直径

15~45mm，长度40mm以内；突破现有自动化装置的效率，控制成本提升产品性价比。

二、方案设计

（一）功能定位

1.加工产品范围

直径15~45mm，长度40mm以内的圆柱型原材料。

2.使用机床规格（图三、图四）

根据产品尺寸，选取代表机型CK6132数控车床（排刀式）作为本项目的代表机型。

图三：无外罩3D模型图四：有外罩数控车床外