无心磨床机械加工自动化设备研究论文

无心磨床机械加工自动化设备研究论文

　　摘要：五金细长轴类零件外圆加工设备很多，本文简单介绍了无心磨床切入磨自动化的改进，有效解决了细长轴类零件高精度的要求，质量稳定，降低工人的劳动强度，提高了生产效率，为安全生产提供保障。

　　关键词：无心磨床；机械手；皮带输送自动上下料；电器控制系统

　　随着汽车行业和打印机市场的发展，五金细长轴类应用越来越广泛，加工精度要求也越来越高，很多顾客要求零件质量“0”缺陷。而轴类零件大多都是外圆要求很高，因此都需要通过磨削加工来保证质量要求。一般轴类零件的外圆磨削加工方法分为无心磨和外圆磨。我司轴类零件主要是在JH18型无心磨床上进行加工的。工人一般操作流程为：加工工件上料、送进、定位、磨削进给及卸料等需人工操作完成，所以需要大量的人工来看管无心磨床，造成了劳动生产率低下，又因为是大批量加工生产轴类零件，劳动强度大，单调重复的操作使人容易疲劳，影响公司的安全生产，同时由于人工的定位不准确，会直接影响到产品的加工质量要求。如我司加工长轴零件，材料45钢，规格为外径Ф12×443，要求加工两端小外径Ф7.984，公差0.016，表面粗糙度值为Ra0.4。如图1所示。由于长轴两端无中心孔，外圆磨床无法定位加工，所以只能通过无心磨床切入磨（压磨）加工，为了解决该问题，实现切入磨自动上下料。根据该零件图，确定如图1设计方案。

　　①全自动无心磨切入式送料机用于和无心磨床的无缝对接，与无心磨床配合完成进料、送料、磨削、退料的全自动过程控制；

　　②本套设计方案所提供的整套系统，可以自动实现磨削的进料、送料、取料等功能，大大提高了生产效率，主要用于各类行业的台阶轴、电机轴、内六角螺钉等零件的自动送料的首选装备；③整个自动送料机构初步设计方案是由上料工作机构、伺服控制皮带送料系统、卸料机构等几部分组成；

　　④另外，人性化的设备的操控界面简单直观，触摸屏的操作方式可以让操作者很快学会使用。

　　⑤该设备的主要规格和技术参数：电源电压：220V电压频率：50Hz功率：0.5kW输送生产时间：燮5s（其中不包括磨削加工时间）可加工夹取零件尺寸范围：（长250-500mm*直径Ф5-16mm）无心磨自动送料机的总重量：250-320kg整机外型结构尺寸：长680mm×宽540mm×高1350mm

　　⑥其它要求设备对于电源以及气源的要求：设备使用电源和气源是维持系统正常工作的能源支持部分，它们的失效或故障的直接结果会造成系统的停机，如果情况严重，甚至造成整个系统损坏。对设备使用的电源有以下要求：波动应该控制在+10-15%之间，由于我国电源波动比较大，质量差，还隐藏有如高频脉冲这一类的干扰，所以购置了稳压电源，提供稳定的电源供整个系统工作。对设备使用的气源要求：应该控制气压在0.5-0.7MPa之间。工作气源由我司空压气泵提供。无心磨切入磨自动送料机主要由夹料机械手、皮带输送机构（包括上料和下料）、触摸屏组件、进料区、卸料区、微调机构、电器控制箱及电器控制系统（PLC）、离合气缸机构、报警灯装置、其它件等部件组成。

　　其主要部件分别如下：

　　①夹料机械手：由导柱、压缩弹簧、小拉簧、上底座、下底座、两组气缸、带V型机械爪、螺钉等组成，通过一组气缸2控制机械手夹取、放开工件，小弹簧起V型机械爪复位作用，另一组长气缸1实现控制机械手抓取工件上下往复进给运动，压缩弹簧起缓冲作用。最终实现代替人工手动操作工件。如图3所示（简图）：

　　②皮带输送机构：由伺服电机（51K60RGU-CF）、输送皮带、皮带转轮及其焊接组件组装而成。通过伺服电机旋转带动输送皮带做圆周运动，从而实现工件的传送。输送速度的快慢由伺服电机控制。该部件机构在整机中，主要分为上料皮带输送机构和卸料皮带输送机构。

　　③触摸屏组件：由手动单次控制按钮、自动循环控制按钮、复位按钮、触摸屏等组成。主要是通过人工操作按钮来实现调试，最终自动化程序加工。如图5所示。

　　④进料区：由若干钢板组焊接而成料斗箱。该料斗箱主要是用于放置待加工零件。进料区通过斜滑板，工件可顺利通过滑板至皮带输送机构，送至夹料机械手处。料斗箱上面设置一个挡料转轴组件，由传感器控制气缸带动转轴旋转角度，实现单独挡料动作，料斗箱下面安装了一个气缸，气缸上连接了一个插板，该气缸带动插板可实现上下往复运动，从而实现有序单独自动上料。

　　⑤卸料区：由若干钢板组焊接而成卸料斗箱。用于压磨后，机械手夹取装卸压磨完成件至皮带输送机构中，通过皮带传输至卸料斗箱里，实现自动收料。

　　⑥微调机构：由滑动轴承、两根光轴、支撑限位螺母、燕尾滑块、丝杠轴等件组合而成，调试员通过手动旋转丝杠轴来实现机械手部件的整体横向和纵向微调（结构和原理类似于普通车床上的大拖板和中拖板）。

　　其主要的作用是根据无心磨床的国定位置来进行有效的对接和调整。⑦电器控制箱及电器控制系统（PLC）：电器控制箱由若干钢板铆接而成。电器控制系统由PLC、传感器等组成，目前由专业公司负责协作，实现整个工作程序的运行。⑧离合气缸（或液压缸）机构（在无心磨床导轮手柄处安装）：由安装连接板，气缸（或液压缸），传感器组成。离合气缸组件的主要作用为：机床磨削时，是通过气缸往复直线运动来自动控制导轮的开合，代替人工操作手柄上下进给运动。降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。⑨报警灯装置（图略）。当工件在生产过程中，出现了卡顿、叠料等情况时，传感器会直接发出信号回传给控制系统，此时，送料机构会自动停止工作，报警灯会发出警报声音，操作人员可以及时发现并排除故障，恢复生产。⑩其它件：送料机箱地脚（4只）。通过调整4个地脚螺丝高低，实现送料机的水平位置。通过对以上的10大部件有机结合装配，进行了对自动送料机构的调试。经过反复试验、改进、验证，各部件机构在PLC的信号控制下，基本实现了机械自动化，取代了原先的人工操作，降低了劳动强度，提高了生产效率，保证了零件的质量要求，也为安全生产提供了保障能力，可以满足生产需要。

　　参考文献：

　　[1]姚建洪.浅谈高精度细长轴类零件的加工工艺及装备[J].现代制造技术与装备，2017（8）：119-121.

　　[2]闻邦椿.机械设计手册[M].机械工业出版社，2010，1.

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