数控自动送料

数控车床自动送料设计

一、综述

一、课题来源及意义

数控车床是机械加工的基本方法之一，它主要表现于加工轴类零件。数控车床既能够制造尺寸很小的零件，又能够制造诸如汽车连轴、压力容器封头一类的大型零件；既能够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造精密（公差在微米级）和复杂形状的零件。数控车床具有生产率高、加工成本低、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点，因此在汽车、机械、电机、航天航空、兵器等生产和发展具有十分重要的意义。

1、数控车床结构特点及加工特点

(1)结构特点

①传动链短。沿纵、横两个坐标轴方向的运动是通过用伺服电动机直接与滚珠丝杠联结带动刀架运动，伺服电动机与丝杆间也可以用同步皮带或齿轮副联结。

②刚度大、转速较高，可实现无级变速。数控车床的总体结构刚性好、抗震性好，能够使主轴的转速更高，实现高速、强力切削。它多采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，按控制指令做无级变速。

③轻拖动、润滑好、排屑方便，机床寿命较长。刀架移动多采用安装在专用滚动轴承上的滚珠丝杠副；润滑大部分采用油雾自动润滑；一般都配有自动排屑装置。

④加工冷却充分、防护较严密。一般都使用安全防护门实现全封闭或半封闭的加工状态，因此，可以将原来的单向冲淋冷却方式改变成多方位强力喷淋，从而改善了刀具和工件的冷却效果。

⑤自动换刀。数控车床都配有自动换刀刀架实现自动换刀，以提高生产效率和自动化程度。

⑥模块化设计。数控车床的制造多采用模块化设计。

(2)加工特点

①高精度。数控车床控制系统的性能不断提高，机械结构不断完善，机床精度日益提高。

②高效率。随着新刀具材料的应用和机床结构的完善，数控车床的加工效率、主轴转速、传动效率不断提高，使得新型数控车床的空运转时间大大缩短。其加工效率

比普通车床提高2~5倍。

③高柔性和高可靠性。数控车床适用70%以上的多品种、小批量零件的自动加工，具有高柔性。随着数控系统的性能提高，数控车床的无故障时间迅速提高，具有高可靠性。

④工艺能力强。数控车床既用于粗加工又能用于精加工，可以在一次装夹中完成其全部或大部分工序。

2、现代数控机床的发展与趋势

现代数控技术集机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体，是现代制造技术的基础，它的发展和应用，开创了制造业的新时代，使世界制造业的格局发生了巨大的变化。数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段，它的广泛使用给机械制造业生产方式、产业结构、管理方式带来深刻的变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计；数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在数控技术之上。数控技术是国际商业贸易的重要构成，发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的重要出口产品，世界贸易额逐年增加。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

因此数控技术是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化是当今制造业的发展方向，机械制造的竞争其实质是数控的竞争。

二、数控车床自动送料系统设计方案

目前，我国大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了提高工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代机械行业自动化生产的要求,针对具体生产工艺,结合

机床的实际结构，利用机械手技术，设计用一台上下料机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控机床组合最终形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。

随着机械制造工业的发展, 我国用步进电机驱动的经济数控车床日益增多, 为了适应多品种小批量生产及提高生产力的要求, 用户希望提供轴类零件上下料系统, 能够输送 15~ 25mm 的棒料, 并能卸下尺寸不等的轴类及片状零件, 价格应低于车床价的四分之一 ( 2 万元左右) 。

从用户的要求来说, 显然上下料系统应有柔性。传统的凸轮连杆、开关型气缸等难以独立实现, 示教再现型机器人也难以完成将尺寸不等的轴类及片状零件卸入零件箱的任务。另外, 上下料系统只是车床的附件,价格高了就没有人买。我们借助机电一体化思想, 寻找机与电为一体的结合点, 用电子信息使刚性的气缸、连杆等实现柔性要求, 发生质的飞跃, 形成具有柔性的上下料系统, 获得很好的功能价格比。

自动送料装置按送进材料的形式分为送料装置与上件装置两类。而送料装置又分棒料送料机和半成品送料机，半成品送料机又分细长轴和盘盖类，本设计属于细长轴类。

由于属于细长轴类，由于零件精度要求高，加工时间短，因此在送料过程中送料要快，振动要小，过程要平稳，从而不会影响到送料精度，所以本设计选用气缸为做为动力，从而送料精度也较有保障，效率也提高。具体如图（1）

三、 数控车床自动送料系统的设计

(一) 机械控制系统的设计

(1)控制系统

该系统的全部控制功能由一台松下电工 FP3 型可编程控制器实现, 用于控制步进电机的的脉冲单元 8个, 控制系统原理框图如图 2 所示。

图 2 控制系统原理框图

（2） 控制流程及流程图

PLC 的程序运行方式是循环扫描方式,

而非顺序执行方式, 因此任何一个机械手在其条件满足后即开始动作, 各手之间是并行的, 当然有的手与手之间存在因果或制约关系, 如 A 拆箱手与 B 拆箱手在同时工作时, 必须等对方一个动作结束且手回原位后才能开始自己的动作, 而自己开始动作即告对方等待。控制流程图如图 3 所示。

591、数控车床2、液压三爪卡盘3、工件4、推杆5、车刀6、托架7、推料杆8、送料杆9、工件托盘10、气缸图1