無心磨床機械加工自動化設(shè)備研究論文

　　摘要：五金細(xì)長軸類零件外圓加工設(shè)備很多，本文簡單介紹了無心磨床切入磨自動化的改進，有效解決了細(xì)長軸類零件高精度的要求，質(zhì)量穩(wěn)定，降低工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，為安全生產(chǎn)提供保障。

　　關(guān)鍵詞：無心磨床；機械手；皮帶輸送自動上下料；電器控制系統(tǒng)

　　隨著汽車行業(yè)和打印機市場的發(fā)展，五金細(xì)長軸類應(yīng)用越來越廣泛，加工精度要求也越來越高，很多顧客要求零件質(zhì)量“0”缺陷。而軸類零件大多都是外圓要求很高，因此都需要通過磨削加工來保證質(zhì)量要求。一般軸類零件的外圓磨削加工方法分為無心磨和外圓磨。我司軸類零件主要是在JH18型無心磨床上進行加工的。工人一般操作流程為：加工工件上料、送進、定位、磨削進給及卸料等需人工操作完成，所以需要大量的人工來看管無心磨床，造成了勞動生產(chǎn)率低下，又因為是大批量加工生產(chǎn)軸類零件，勞動強度大，單調(diào)重復(fù)的操作使人容易疲勞，影響公司的安全生產(chǎn)，同時由于人工的定位不準(zhǔn)確，會直接影響到產(chǎn)品的加工質(zhì)量要求。如我司加工長軸零件，材料45鋼，規(guī)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。由于長軸兩端無中心孔，外圓磨床無法定位加工，所以只能通過無心磨床切入磨（壓磨）加工，為了解決該問題，實現(xiàn)切入磨自動上下料。根據(jù)該零件圖，確定如圖1設(shè)計方案。

　�、偃�自動無心磨切入式送料機用于和無心磨床的無縫對接，與無心磨床配合完成進料、送料、磨削、退料的全自動過程控制；

　�、诒咎自O(shè)計方案所提供的整套系統(tǒng)，可以自動實現(xiàn)磨削的進料、送料、取料等功能，大大提高了生產(chǎn)效率，主要用于各類行業(yè)的臺階軸、電機軸、內(nèi)六角螺釘?shù)攘慵�的自動送料的首選裝備；③整個自動送料機構(gòu)初步設(shè)計方案是由上料工作機構(gòu)、伺服控制皮帶送料系統(tǒng)、卸料機構(gòu)等幾部分組成；

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

　　⑤該設(shè)備的主要規(guī)格和技術(shù)參數(shù)：電源電壓：220V電壓頻率：50Hz功率：0.5kW輸送生產(chǎn)時間：燮5s（其中不包括磨削加工時間）可加工夾取零件尺寸范圍：（長250-500mm*直徑Ф5-16mm）無心磨自動送料機的總重量：250-320kg整機外型結(jié)構(gòu)尺寸：長680mm×寬540mm×高1350mm

　�、奁渌�要求設(shè)備對于電源以及氣源的要求：設(shè)備使用電源和氣源是維持系統(tǒng)正常工作的能源支持部分，它們的失效或故障的直接結(jié)果會造成系統(tǒng)的停機，如果情況嚴(yán)重，甚至造成整個系統(tǒng)損壞。對設(shè)備使用的電源有以下要求：波動應(yīng)該控制在+10-15%之間，由于我國電源波動比較大，質(zhì)量差，還隱藏有如高頻脈沖這一類的干擾，所以購置了穩(wěn)壓電源，提供穩(wěn)定的電源供整個系統(tǒng)工作。對設(shè)備使用的氣源要求：應(yīng)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。無心磨切入磨自動送料機主要由夾料機械手、皮帶輸送機構(gòu)（包括上料和下料）、觸摸屏組件、進料區(qū)、卸料區(qū)、微調(diào)機構(gòu)、電器控制箱及電器控制系統(tǒng)（PLC）、離合氣缸機構(gòu)、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(dǎo)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?shù)冉M成，通過一組氣缸2控制機械手夾取、放開工件，小彈簧起V型機械爪復(fù)位作用，另一組長氣缸1實現(xiàn)控制機械手抓取工件上下往復(fù)進給運動，壓縮彈簧起緩沖作用。最終實現(xiàn)代替人工手動操作工件。如圖3所示（簡圖）：

　　②皮帶輸送機構(gòu)：由伺服電機（51K60RGU-CF）、輸送皮帶、皮帶轉(zhuǎn)輪及其焊接組件組裝而成。通過伺服電機旋轉(zhuǎn)帶動輸送皮帶做圓周運動，從而實現(xiàn)工件的傳送。輸送速度的快慢由伺服電機控制。該部件機構(gòu)在整機中，主要分為上料皮帶輸送機構(gòu)和卸料皮帶輸送機構(gòu)。

　　③觸摸屏組件：由手動單次控制按鈕、自動循環(huán)控制按鈕、復(fù)位按鈕、觸摸屏等組成。主要是通過人工操作按鈕來實現(xiàn)調(diào)試，最終自動化程序加工。如圖5所示。

　�、苓M料區(qū)：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。進料區(qū)通過斜滑板，工件可順利通過滑板至皮帶輸送機構(gòu)，送至夾料機械手處。料斗箱上面設(shè)置一個擋料轉(zhuǎn)軸組件，由傳感器控制氣缸帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角度，實現(xiàn)單獨擋料動作，料斗箱下面安裝了一個氣缸，氣缸上連接了一個插板，該氣缸帶動插板可實現(xiàn)上下往復(fù)運動，從而實現(xiàn)有序單獨自動上料。

　�、菪读蠀^(qū)：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(gòu)中，通過皮帶傳輸至卸料斗箱里，實現(xiàn)自動收料。

　�、尬⒄{(diào)機構(gòu)：由滑動軸承、兩根光軸、支撐限位螺母、燕尾滑塊、絲杠軸等件組合而成，調(diào)試員通過手動旋轉(zhuǎn)絲杠軸來實現(xiàn)機械手部件的整體橫向和縱向微調(diào)（結(jié)構(gòu)和原理類似于普通車床上的大拖板和中拖板）。

　　其主要的作用是根據(jù)無心磨床的國定位置來進行有效的對接和調(diào)整。⑦電器控制箱及電器控制系統(tǒng)（PLC）：電器控制箱由若干鋼板鉚接而成。電器控制系統(tǒng)由PLC、傳感器等組成，目前由專業(yè)公司負(fù)責(zé)協(xié)作，實現(xiàn)整個工作程序的運行。⑧離合氣缸（或液壓缸）機構(gòu)（在無心磨床導(dǎo)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，是通過氣缸往復(fù)直線運動來自動控制導(dǎo)輪的開合，代替人工操作手柄上下進給運動。降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。⑨報警燈裝置（圖略）。當(dāng)工件在生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)了卡頓、疊料等情況時，傳感器會直接發(fā)出信號回傳給控制系統(tǒng)，此時，送料機構(gòu)會自動停止工作，報警燈會發(fā)出警報聲音，操作人員可以及時發(fā)現(xiàn)并排除故障，恢復(fù)生產(chǎn)。⑩其它件：送料機箱地腳（4只）。通過調(diào)整4個地腳螺絲高低，實現(xiàn)送料機的水平位置。通過對以上的10大部件有機結(jié)合裝配，進行了對自動送料機構(gòu)的調(diào)試。經(jīng)過反復(fù)試驗、改進、驗證，各部件機構(gòu)在PLC的信號控制下，基本實現(xiàn)了機械自動化，取代了原先的人工操作，降低了勞動強度，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，可以滿足生產(chǎn)需要。

　　參考文獻：

　　[1]姚建洪.淺談高精度細(xì)長軸類零件的加工工藝及裝備[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（8）：119-121.

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

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