一種加工偏心零件數控車床
2020-10-21 來源：安陽鑫盛機床股份有限公司 作者：汪玉平 李雪曉 張自軍 張強
摘要: 介紹了一種帶偏心結構的雙主軸數控車床，該機床具有兩個獨立移動主軸，通過兩主軸定位對接功能，實現加工工件的軸間自動轉移，用于加工具有偏心結構的工件，且帶有自動下料機構，提高了偏心結構零件的產品質量和加工效率，并在實際加工中得到驗證。
關鍵詞: 可移動雙主軸; 數控車床; 偏心結構工件
具有偏心結構的零件在汽車、摩托車等領域中很常見，其中絕大多數零件可以用車床來完成加工。這類零件一般結構和加工工藝相對比較復雜，往往需要多次裝夾，加工效率低，加工質量和工件的一致性很難保證，這也是有偏心結構工件加工的瓶頸。
為了解決這一問題，設計了一種雙主軸數控車床，該車床兩個主軸均可獨立移動，兩個主軸的中心可根據加工工件的偏心量進行調整，用于加工偏心結構的工件，并能實現被加工工件主軸間的自動轉移，能實現工件加工過程無人操作，即工件左面加工———左右主軸定位對接———工件轉移———工件右面加工，且帶有自動下料機構，在批量加工時，可大大縮減工件的加工時間和成本，提高產品質量和加工效率。
1 、雙主軸部分設計
為了實現上述目的，設計數控車床的兩個主軸左右相對，兩個主軸均可獨立移動，通過兩個主軸的電氣定位功能，可以實現工件正反面對接，且兩主軸的相對偏心量可調，以適應加工不同偏心量的工件，左右主軸的工裝夾具根據工件特點而設計。
在滿足工藝要求的情況下，本設計采用排刀結構，提高效率，減少故障。在電氣系統設計上，采用兩套數控系統，左邊數控系統主要控制左邊主軸( C1 和 Z1) 和左邊刀架( X1) ，右邊數控系統主要控制右邊主軸( C2 和 Z2) 和右邊刀架( X2) ，兩套系統可通過內置的 PLC 實現信息交互，數控系統要有主軸定位功能，主軸定位功能協同完成左右主軸的準確對接等工作。
本文以一種帶有偏心結構的摩托車泵體零件為例做具體闡述。圖 1 為一種有偏心結構的零件，這類零件用傳統車床加工需要 2 道工序，兩道工序加工所用的工裝夾具不同，若要形成批量生產，最少需要兩個工人，兩臺車床協同工作，這種生產方式轉序、上下料等輔助時間較長，生產效率低下，產品質量難以保證。
為解決這一問題，我們設計了主軸移動的雙主軸車床，兩個主軸的中心距可以調整，調整的范圍以滿足工件偏心距為要求。
如圖 2，兩道工序卡盤的主軸軸線的偏心距為工件偏心距，且兩主軸能精確定位，通過數控系統對兩個主軸的位置控制，實現工件轉移，即工序 1 完成后，兩卡盤對接，左卡盤松開工件，右卡盤夾緊工件，完成工序 2，再由自動下料裝置把工件成品輸出車床外，完成工件的加工。
如圖 3 所示的結構與普通車床尾座調整結構相似，不作贅述; 該結構可使兩主軸在水平方向上有精確偏心距，加工工件更換，偏心距調整方便。可調兩個主軸偏心距結構，加工有偏心結構的工件是本設計的一個創新點。
2 、自動下料裝置
針對汽車摩托車零件批量大的特點，為提高效率，我們還設計了該機床的自動下料裝置。圖 4 為下料裝置結構簡圖，固定板 1 固定在機床上，位于左右主軸中間，2、3、4、7、8 構成連桿曲柄式機械手，固定在固定板上，氣缸 2 中通入的氣壓換向可使擺臂擺動到兩個極限位置，其中一個為下料狀態( 常態) ，一個為接料狀態; 5 和 6 組成一個傳送裝置，固定在機床上。
該下料機構工作過程: 氣缸 2 中氣壓換向，擺臂 7 連帶氣動手爪 8 擺動到取料狀態，右主軸迎上，氣動手爪 8 抓緊加工完畢的工件，右主軸退回，氣缸 2 氣壓換向，擺臂擺動到下料狀態氣動手爪 8 松開工件，工件落在輸送帶 5 上被傳送出機床。本裝置節省工件下料時間，效率提高。
3 、機床總體結構布局
該機床總體結構布局如圖 5，機床為左右對稱，傳送裝置位于機床右側，機床采用平床身以及與水平夾角45°刀座滑板結構，落屑口位于床身中間前部，加工工藝性好，利于排屑和操作者觀察; 左主軸 3、右主軸 8 及其主軸電動機等分別安裝于左主軸滑板 2、右主軸滑板 9上，左主軸滑板 2 和右主軸滑板 9 分別安裝在床身的導軌上，左右 Z 向伺服電動機通過聯軸器連接滾珠絲杠帶動左主軸滑板 2 和右主軸滑板 9，使左主軸 3、右主軸 8完成 Z1 向、Z2 向移動; 左右 45°斜床鞍固定在床身上，左刀座滑板 4 和右刀座滑板 6 安裝于左右斜床鞍的導軌上，通過 X 向伺服電動機、
聯軸器、滾珠絲杠帶動左刀座滑板 4 和右刀座滑板 6，實現刀座滑板 X1 向和 X2 向橫向移動; 本機床上只用正排刀，以便于滑板讓出空間使左右主軸對接。
固定床鞍、并排雙滑板及可移動雙主軸的布置結構是本機床又一創新點，這種布置結構緊湊，節省空間、材料，降低設備成本。
4 、主要工作流程
該機床主要工作流程是，工藝員編制數控加工程序，操作者給左主軸裝上被加工工件，啟動機床，左滑板上刀具加工工件第一序，第一序加工完成，兩滑板讓出空間，兩個主軸定位，左右主軸移動對接，右主軸夾緊工件，左主軸松開工件，右邊滑板上刀具加工工件第二序，第二序加工完畢后，下料裝置接下加工完畢的工件，并將其輸送出機床外。操作者給左主軸裝上下一個工件，依次循環。
5 、結語
針對帶偏心結構的工件加工，設計了雙主軸數控車床。采用固定床鞍、并排雙滑板及可移動雙主軸的布局結構。設計了主軸偏心距調整結構，可使兩主軸在水平方向上有精確偏心距，更換不同的加工工件，偏心距調整方便，該機床特別適合偏心結構工件的加工。已為用戶提供了相關機床，用戶加工效率和精度大幅提高，使用效果良好。按用戶要求提供料倉和上料裝置，實現全自動生產，滿足用戶的不同需求。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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