無(wú)心磨床機(jī)械加工自動(dòng)化設(shè)備研究論文

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

　　關(guān)鍵詞：無(wú)心磨床；機(jī)械手；皮帶輸送自動(dòng)上下料；電器控制系統(tǒng)

　　隨著汽車(chē)行業(yè)和打印機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展，五金細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，加工精度要求也越來(lái)越高，很多顧客要求零件質(zhì)量“0”缺陷。而軸類(lèi)零件大多都是外圓要求很高，因此都需要通過(guò)磨削加工來(lái)保證質(zhì)量要求。一般軸類(lèi)零件的外圓磨削加工方法分為無(wú)心磨和外圓磨。我司軸類(lèi)零件主要是在JH18型無(wú)心磨床上進(jìn)行加工的。工人一般操作流程為：加工工件上料、送進(jìn)、定位、磨削進(jìn)給及卸料等需人工操作完成，所以需要大量的人工來(lái)看管無(wú)心磨床，造成了勞動(dòng)生產(chǎn)率低下，又因?yàn)槭谴笈�量加工生產(chǎn)軸類(lèi)零件，勞動(dòng)強(qiáng)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(shí)由于人工的定位不準(zhǔn)確，會(huì)直接影響到產(chǎn)品的加工質(zhì)量要求。如我司加工長(zhǎng)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(zhǎng)軸兩端無(wú)中心孔，外圓磨床無(wú)法定位加工，所以只能通過(guò)無(wú)心磨床切入磨（壓磨）加工，為了解決該問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)切入磨自動(dòng)上下料。根據(jù)該零件圖，確定如圖1設(shè)計(jì)方案。

　　①全自動(dòng)無(wú)心磨切入式送料機(jī)用于和無(wú)心磨床的無(wú)縫對(duì)接，與無(wú)心磨床配合完成進(jìn)料、送料、磨削、退料的全自動(dòng)過(guò)程控制；

　�、诒咎自O(shè)計(jì)方案所提供的整套系統(tǒng)，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)磨削的進(jìn)料、送料、取料等功能，大大提高了生產(chǎn)效率，主要用于各類(lèi)行業(yè)的臺(tái)階軸、電機(jī)軸、內(nèi)六角螺釘?shù)攘慵�的自�?dòng)送料的首選裝備；③整個(gè)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)初步設(shè)計(jì)方案是由上料工作機(jī)構(gòu)、伺服控制皮帶送料系統(tǒng)、卸料機(jī)構(gòu)等幾部分組成；

　　④另外，人性化的設(shè)備的操控界面簡(jiǎn)單直觀，觸摸屏的操作方式可以讓操作者很快學(xué)會(huì)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(shí)間：燮5s（其中不包括磨削加工時(shí)間）可加工夾取零件尺寸范圍：（長(zhǎng)250-500mm*直徑Ф5-16mm）無(wú)心磨自動(dòng)送料機(jī)的總重量：250-320kg整機(jī)外型結(jié)構(gòu)尺寸：長(zhǎng)680mm×寬540mm×高1350mm

　�、奁渌�要求設(shè)備對(duì)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(huì)造成系統(tǒng)的停機(jī)，如果情況嚴(yán)重，甚至造成整個(gè)系統(tǒng)損壞。對(duì)設(shè)備使用的電源有以下要求：波動(dòng)應(yīng)該控制在+10-15%之間，由于我國(guó)電源波動(dòng)比較大，質(zhì)量差，還隱藏有如高頻脈沖這一類(lèi)的干擾，所以購(gòu)置了穩(wěn)壓電源，提供穩(wěn)定的電源供整個(gè)系統(tǒng)工作。對(duì)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(wú)心磨切入磨自動(dòng)送料機(jī)主要由夾料機(jī)械手、皮帶輸送機(jī)構(gòu)（包括上料和下料）、觸摸屏組件、進(jìn)料區(qū)、卸料區(qū)、微調(diào)機(jī)構(gòu)、電器控制箱及電器控制系統(tǒng)（PLC）、離合氣缸機(jī)構(gòu)、報(bào)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(jī)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(jī)械爪、螺釘?shù)冉M成，通過(guò)一組氣缸2控制機(jī)械手夾取、放開(kāi)工件，小彈簧起V型機(jī)械爪復(fù)位作用，另一組長(zhǎng)氣缸1實(shí)現(xiàn)控制機(jī)械手抓取工件上下往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧起緩沖作用。最終實(shí)現(xiàn)代替人工手動(dòng)操作工件。如圖3所示（簡(jiǎn)圖）：

　�、谄�帶輸送機(jī)構(gòu)：由伺服電機(jī)（51K60RGU-CF）、輸送皮帶、皮帶轉(zhuǎn)輪及其焊接組件組裝而成。通過(guò)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)輸送皮帶做圓周運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工件的傳送。輸送速度的快慢由伺服電機(jī)控制。該部件機(jī)構(gòu)在整機(jī)中，主要分為上料皮帶輸送機(jī)構(gòu)和卸料皮帶輸送機(jī)構(gòu)。

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

　　④進(jìn)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(jìn)料區(qū)通過(guò)斜滑板，工件可順利通過(guò)滑板至皮帶輸送機(jī)構(gòu)，送至夾料機(jī)械手處。料斗箱上面設(shè)置一個(gè)擋料轉(zhuǎn)軸組件，由傳感器控制氣缸帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)擋料動(dòng)作，料斗箱下面安裝了一個(gè)氣缸，氣缸上連接了一個(gè)插板，該氣缸帶動(dòng)插板可實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)有序單獨(dú)自動(dòng)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(jī)械手夾取裝卸壓磨完成件至皮帶輸送機(jī)構(gòu)中，通過(guò)皮帶傳輸至卸料斗箱里，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收料。

　�、尬⒄{(diào)機(jī)構(gòu)：由滑動(dòng)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(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲杠軸來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手部件的整體橫向和縱向微調(diào)（結(jié)構(gòu)和原理類(lèi)似于普通車(chē)床上的大拖板和中拖板）。

　　其主要的作用是根據(jù)無(wú)心磨床的國(guó)定位置來(lái)進(jìn)行有效的對(duì)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(zhuān)業(yè)公司負(fù)責(zé)協(xié)作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作程序的運(yùn)行。⑧離合氣缸（或液壓缸）機(jī)構(gòu)（在無(wú)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(jī)床磨削時(shí)，是通過(guò)氣缸往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)自動(dòng)控制導(dǎo)輪的開(kāi)合，代替人工操作手柄上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。⑨報(bào)警燈裝置（圖略）。當(dāng)工件在生產(chǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)了卡頓、疊料等情況時(shí)，傳感器會(huì)直接發(fā)出信號(hào)回傳給控制系統(tǒng)，此時(shí)，送料機(jī)構(gòu)會(huì)自動(dòng)停止工作，報(bào)警燈會(huì)發(fā)出警報(bào)聲音，操作人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障，恢復(fù)生產(chǎn)。⑩其它件：送料機(jī)箱地腳（4只）。通過(guò)調(diào)整4個(gè)地腳螺絲高低，實(shí)現(xiàn)送料機(jī)的水平位置。通過(guò)對(duì)以上的10大部件有機(jī)結(jié)合裝配，進(jìn)行了對(duì)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的調(diào)試。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)、驗(yàn)證，各部件機(jī)構(gòu)在PLC的信號(hào)控制下，基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械自動(dòng)化，取代了原先的人工操作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)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(xiàn)：

　　[1]姚建洪.淺談高精度細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)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.

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