六角車床自動給料裝置研究

高國偉+白國振+楊勇明+姜坤

摘 要：針對現(xiàn)有的六角車床利用率低、生產(chǎn)效率低、工人勞動強度大的問題，對機床結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，特別是對于給料部分和傳動部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，能夠保證加工時的同軸度要求，從而降低了加工產(chǎn)品的次品率，保證了加工產(chǎn)品的質(zhì)量；同時結(jié)合電控，使得六角車床能夠自動化的完成零部件的夾取、傳動和加工，減輕了工人的勞動強度，甚至減少工人的使用人數(shù)，由于是機器給料，傳動運輸節(jié)約了每件產(chǎn)品的加工時間，提高了效率，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的利潤空間，特別適合大批大量的生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：六角車床；自動化；結(jié)構(gòu)改進(jìn)；質(zhì)量；效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.161

1 引言

雖然我國的經(jīng)濟(jì)已經(jīng)連續(xù)多年保持高速增長，國內(nèi)生產(chǎn)總值也躍居世界第二位，但是我們應(yīng)該清楚的認(rèn)識到我們的經(jīng)濟(jì)增長方式已經(jīng)不適應(yīng)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，一直注重那些增長的數(shù)字，而忽略了勞動者素質(zhì)的提高，更多的是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，依靠眾多的人口來推動經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技創(chuàng)新能力嚴(yán)重落后于發(fā)達(dá)國家，而且機械化、自動化[1]水平雖然有所提高但是與一些國家差距明顯。在中國眾多的企業(yè)中你見到最多的就是工人，每天加班加點的工作，完全沒有休息的時間，而且在生產(chǎn)線上工人們有時完成的工作對人身安全會產(chǎn)生很大的威脅，這種工作模式不僅效率低而且勞動強度大已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不適用現(xiàn)在向科技要效率的時代。從世界自動給料的發(fā)展?fàn)顩r來看，德國、日本等國家工業(yè)發(fā)展起步較早，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前這些國家的自動給料技術(shù)已經(jīng)比較成熟、產(chǎn)品質(zhì)量較好。我國自動給料行業(yè)[2]起步相對稍晚，由于整體制造業(yè)技術(shù)水平的相對落后，國產(chǎn)自動給料產(chǎn)品普遍在工作性能和通用化等方面與國際水平相比存在著一定差距。本文以最簡單的六角車床[3]為例進(jìn)行改造，從而實現(xiàn)對工件的大批量加工[4]，實現(xiàn)六角車床的自動給料，這樣不僅節(jié)省了大量的人力、物力而且可以為企業(yè)創(chuàng)造巨大的價值。

2 傳統(tǒng)六角車床

傳統(tǒng)的六角車床與普通車床[5]相比沒有絲杠和尾座，而在床尾裝有一個可縱向移動的轉(zhuǎn)塔刀架，其上可裝多把刀具，工作中周期性轉(zhuǎn)位，順序地對工件進(jìn)行加工；刀具行程由擋塊控制；隨著現(xiàn)在機床技術(shù)的發(fā)展各種高精尖的加工中心出現(xiàn)，六角車床在企業(yè)中發(fā)揮的作用越來越小，甚至有的已經(jīng)成為了擺設(shè)，為了對現(xiàn)有資源綜合利用，也出現(xiàn)了眾多的企業(yè)對六角車床進(jìn)行改造的案例。

3 改進(jìn)后的六角車床

圖1為改進(jìn)后的六角車床整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的數(shù)字所代表的結(jié)構(gòu)名稱1、機床主體2、機床主軸箱3、卡盤4、卡爪 5、彈簧式夾指6、轉(zhuǎn)頭7、刀具 8、給料部分9、限位裝置10、導(dǎo)軌 11、手柄1 12、手柄2 13、床身 14、電源開關(guān)

本論文改進(jìn)的六角車床自動給料裝置主要包括以下部分：

給料部分。由重力式給料器和固定夾緊兩部分組成。主要用于毛坯件的存放，調(diào)整毛坯件方向，為下一步抓取做準(zhǔn)備。

傳動部分。由轉(zhuǎn)頭、彈簧式夾指、刀具體、搖柄等組成，用來抓取物料，并將抓好的物料進(jìn)行直線運動傳遞。

機床部分。由床身、卡盤、主軸、限位裝置、導(dǎo)軌等組成，用于對整個毛坯件進(jìn)行加工。

如下圖2為要加工的毛坯件，自動給料六角車床采用重力式的給料裝置如圖6，該裝置與機床床身后部分相連接，重力給料器的上半部分采用傾斜式的滑道以便于毛坯利用其重力作用下滑，下半部分采用垂直式的軌道，切軌道的直徑稍大于彈簧式夾指的直徑；如圖3為彈簧夾式指示意圖，給料部分與車床床身尾部采用如圖4和5所示鉤式固定裝置，這種裝置連接起來較牢固且方便拆裝，對于以后加工不同尺寸的帶有內(nèi)孔的柱形件可以更加容易的更換重力式給料裝置或者其他給料裝置。，由于要加工的毛坯含有內(nèi)孔故采用彈簧式夾指，當(dāng)彈簧式夾指進(jìn)入毛坯孔內(nèi)引起夾指的彈性體壓縮，毛坯件得以牢固夾緊，當(dāng)卡盤夾緊毛坯的外圓面時，轉(zhuǎn)頭移動動引起彈簧式夾指的彈性體回到原來的狀態(tài)。

如圖7所示轉(zhuǎn)頭由四個刀具體、兩個彈簧式夾指組成，由于刀具較多可以滿足對于不同加工精度要求，不同加工方法的零部件要求。刀具與刀具之間成60度角，兩個彈簧式夾指相對成180度角安裝，這樣可以方便的對轉(zhuǎn)動頭的位置進(jìn)行控制，同時對刀具的控制也更加方便。給料部分暫存的下一個要加工的毛坯件高度、彈簧式夾指的軸線高度、卡盤的軸線高度始終保持在同一高度，從而保證了加工零部件的同軸度要求，保證了產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

4 工作過程

（1）如圖2所示為所要加工的毛坯示意圖，要加工的毛坯按照一定的方向即要加工的面與車床X軸負(fù)方向放入給料部分上方的斜滑道，由于本身的重力作用，毛坯下降

到給料部分下部的數(shù)值滑道，同理，連續(xù)以上述方式放入毛坯件，放入的毛坯加工面按照同一方向成排的放在豎直滑道內(nèi)。（2）彈簧式夾指在PLC控制下沿X軸正方向慢慢向毛坯件靠近，彈簧式夾指內(nèi)的彈性部分被壓縮，從而毛坯被夾緊。（3）緊接著轉(zhuǎn)頭向X軸負(fù)方向運動，并伴隨著彈簧式夾指繞中間軸旋轉(zhuǎn)180度，直到裝有毛坯的彈簧式夾指對著X軸負(fù)方向為止，并沿著導(dǎo)軌向液壓卡盤方向運動。（4）液壓卡盤在PLC的控制下打開，毛坯件進(jìn)入液壓卡盤夾緊，轉(zhuǎn)頭向X軸正方向運動，此時，彈簧式夾指中的彈性部分不再被壓縮，彈性部分回到原來的狀態(tài)。（5）轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)過一定角度如60度、120度、180度，這是為了選擇不同的刀具進(jìn)行切削加工，加工好以后，再次旋轉(zhuǎn)到兩個彈簧式夾指的連線與X軸平行。（6）轉(zhuǎn)頭沿X軸正方向再次去給料器部分抓取毛坯，進(jìn)行加工，通過限位裝置可以保證轉(zhuǎn)頭不會超出軌道。

5 結(jié)束語

科技的進(jìn)步帶動了機床行業(yè)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的機床數(shù)量眾多，如何發(fā)揮其應(yīng)有的作用，達(dá)到資源利用的最大化是我們?nèi)孕杞鉀Q的問題，本文著重研究了對六角車床的改造，使其具有自動給料的功能，實現(xiàn)了其在無人裝夾的情況下，自動完成毛坯件的傳輸、夾緊、加工，從而使得每個零件的加工時間更短，大大提高了其加工效率，同時又能夠保證加工的零件滿足同軸度的要求，產(chǎn)品質(zhì)量更高，又減小了工人的勞動強度。

參考文獻(xiàn)：

[1]張可.CB3463六角車床液壓卡盤回轉(zhuǎn)油缸的改進(jìn)[J].制造技術(shù)與機床，1984（06）：24-25.

[2]劉秀珍，李院霞，鄭林海等.利用PLC改造捷克程控六角車床[J].機械與電子，2000（02）：54-56.

[3]鄒紹權(quán).C1325單軸六角自動車床轉(zhuǎn)塔刀架凸輪設(shè)計[J].航空精密制造技術(shù)，1997（02）：43-46.

[4]曹建德，薛保文，施康樂.金屬切削機床概論[M].上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1987.

[5]侯志堅，侯夫啟.一種專用六角車床[J].制造技術(shù)與機床，1997（09）：8-9.

基金項目：上海市高校青年教師培養(yǎng)資助計劃（1014204803）

作者簡介：高國偉（1990-），男，山東菏澤人，在讀碩士，主要從事機器人技術(shù)研究。