經濟型上下料系統在數控車床上的應用

　　摘要： 面對加工設備自動化程度的落后和技術工人缺乏的現狀，當前的批量型機加工行業迫切需求加工設備智能化、無人化，作者應某電機企業要求，針對數控車床設計與之配套的上下料機構，實現電機轉子的自動上下料。作者從設計方案的總體入手，深入闡述了在數控機床上配套經濟型上下料系統，其對于加工對象、機床、料倉和機械手本身的結構與功能要求，從生產實際出發，提出自己的設計觀點。此種上下料系統，動作靈活可靠，結構相對簡單，產品比較經濟，不僅提升了設備自動化程度，而且降低了人力成本。
　　關鍵詞： 上下料系統 數控車床 自動化
　　1.引言
　　目前，隨著科學技術的發展與應用，技術工人缺乏，于是機械自動化的生產成為必然趨勢，因此很多自動、半自動上下料系統應運而生［１］?，F有市面上較為常見的上下料方式有兩種：一是桁架機械手，動作平穩性較高，適合大批量生產，見圖1；二是機械手，適用性較強，可作為柔性制造，見圖2。這兩種上下料方式結構都結構相對而言比較復雜，成本較高。于是開發適合車床的經濟型自動上下料的市場應運而生，尤其是發展以大批量生產為主的電機行業的必然趨勢，同時對車床的智能化發展也有重要的意義［２］。
　　本文應電機制造企業要求，針對數控車床，設計了與其配套的上下料系統，不僅動作可靠平穩，而且結構簡單、工藝性好，使其既能滿足功能要求又具有良好的經濟性。
　　2.總體設計
　　根據90電機轉子的規格、重量和加工節拍，可以把上下料系統分為料倉、上料機構和下料機構三部分，如圖3。
　　料倉是由一個傾斜的料道構成的，料倉內可以放30個毛坯件，毛坯依靠自重逐個下落，料倉的寬度可以調節，以便適應不同長度的電機轉子。
　　上料機構是由一個氣爪和一個旋轉氣缸構成的，下料機構由取料機構、回轉氣缸和接料機構組成。
　　3.配套要求
　　3.1對加工對象的要求
　　由于本文的研究對象是電機轉子軸，不僅是成批量生產，還涉及不同規格的，表1給出了Y2系列兩種規格轉子的相關尺寸。
　　由于電機轉子種類較多，氣爪和振動盤所能適用的范圍有限，因此在加工尺寸差異太大的工件時需更換氣爪和振動盤。
　　3.2對機床的要求
　　本文實際研究的對象是數控車床上的上下料系統，而且要以最經濟的方式實現這一功能。這就要求我們盡量使用機床本身的數控系統。
　　3.2.1電器方面
　　一般來說數控系統內會有空余的M代碼，我們可以利用這些M代碼控制上下料的氣缸動作。這樣不僅節省了PLC的費用，而且把上下料動作直接編寫在加工程序里面，不僅使得上下料動作直觀，而且可以對上下料動作編寫十分方便。
　　還有些數控系統本身不帶空的M代碼，我們可以合并使用一些M代碼，也可以把一些在我們加工這類零件中不用的M代碼改成控制氣爪的指令。以發那科車床數控系統為例（可能有很多經濟型車床都使用的是廣州數控的系統，但廣數的M代碼和發那科的基本類似），以下是發那科系統可以替換或合并的M代碼，如表2。
　　當然也不排除空余的M代碼和替換的M代碼不能滿足原有改造后上下料的動作需求，也就是說，系統的原有多余的點位不夠。需要外接一個plc控制機床上下料的各個動作，而PLC與系統的切入點可以取某個不用的M代碼作為啟動PLC程序的開關。
　　3.2.2機械方面
　　卡爪必須為液壓或氣壓卡盤，因為整個過程，除了往料倉里上料是由人工上料的外，其余都是無人化操作。主軸上方必須帶吹氣裝置，在無人運轉的狀態下，為維持加工的安全性與精度，必須在每加工一個零件之后打開，把加工產生的鐵屑吹掉，確保工件在夾持時不受殘留鐵屑干擾。
　　在刀具方面，要求機床刀具帶有斷屑功能，防止鐵屑過大影響整機運行的可靠性［３］。
　　4.結語
　　隨著經濟和社會的飛速發展，電機行業面臨加工設備的更新換代和人工成本的大幅度升高，越來越迫切的需求數控車床的自動化功能，因此，本文所提出的在數控車床上安裝經濟型的自動上下料系統的總體方案，不但在電機行業，而且在短軸類加工行業得到廣泛的關注，使其既能滿足功能要求，又具有良好的經濟性，已經在眾多大批量加工的企業內得到了推廣。
　　該改造方式有很大的局限性，由于過于強調其經濟性，使得其上下料機構過于簡單，使其適應性較弱，而且改造期間對原數控系統中部分M代碼重新定義，使得車床本身的柔性較差，因此該經濟型上下料系統只能在短軸類的零件加工中使用。
　　參考文獻：
　?。?］施燕.經濟型數控車床機械手建模與仿真研究.江蘇大學碩士學位，2009.
　?。?］李倫興，辛麗.機械手在數控車床上的應用［A］.第八屆沈陽科學學術年會論文集［C］，2011.
　　［3］張慶峰.新型數控機床裝夾機械手設計與分析［D］.江蘇大學，201