广东麻将用于数控转塔冲床的送料机构

  用于数控转塔冲床的送料机构_机械/仪表_工程科技_专业资料。一种用于数控转塔冲床的送料机构,属于机械工程中的冲压加工领域。本设 计的工作架上安装有 X 轴导轨、气动夹钳、滚珠丝杠、伺服电机、轴承和联轴器;此 外,还安装有Y轴导轨和Y 轴滚珠丝杆,Y 向导轨末端设有限位挡块。其结构简单、 制造容易,减少了工作架的加工时间;且刚性高,质量轻,能提高送料的精度。

  用于数控转塔冲床的一种送料机构 摘 要:一种用于数控转塔冲床的送料机构,属于机械工程中的冲压加工领域。本设 计的工作架上安装有 X 轴导轨、气动夹钳、滚珠丝杠、伺服电机、轴承和联轴器;此 外,还安装有 Y 轴导轨和 Y 轴滚珠丝杆,Y 向导轨末端设有限位挡块。其结构简单、 制造容易,减少了工作架的加工时间;且刚性高,质量轻,能提高送料的精度。 关键词:机械设计 数控转塔冲床 送料机构 高精度 1 数控转塔冲床的有关介绍 1.1 数控转塔冲床的概念 什么叫转塔数控冲床?转塔数控冲床是数控机床的一种,它是利用数控技术控 制机床的高精度、高效率的金属板材冲孔和步冲的加工设备,利用单次冲裁方式和 步冲方式和冲裁方式及蚕食等方法冲出各种形状、尺寸的孔和零件,特别适合于多 品种的中、小批量或单件的板材冲压。 1.2 数控转塔冲床的工作原理及其作用 数控转塔冲床(NCT)是通过编程软件(或手工)编制的加工程序,由伺服送 料机构将板料送至需加工的位置,同时由模具选择系统选择模具库中相应的模具, 液压动力系统按程序进行冲压,自动完成工件的加工。 数控转塔冲床(NCT)可用于各类金属薄板零件加工,可以一次性自动性完成 多种复杂孔型和浅拉深成型加工, (按要求自动加工不同尺寸和孔距的不同形状的 孔,也可以用小冲模以步冲方式冲中等的圆孔、方形孔及各种形状的曲线轮廓,也 可以进行特殊的工艺加工,如,浅拉深、沉孔、翻边孔、压印等) 。通过简单的模、 具组合,相对于传统冲压而言,节省了大量的模具费用,可以使用低成本和短周期 加工小批量、多样化的产品,具有较大的加工范围与加工能力,从而及时适应市场 与产品的变化。 1.3 数控转塔冲床的特点 数控转塔冲床的操作和监控全部是在数控单元中完成的。与普通冲床相比,有 如下特点: 加工精度高,具有稳定的加工质量; 可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件可做剪切成形等; 加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间; 冲床本身的精度高,刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高; 冲床自动化程度高,可以减轻劳动强度; 对操作人员的素质要求较高,对维修的要求更高。 1.4 数控转塔冲床的发展 最早出现的数控转塔冲床是机械传动的,人们将其认同为机械压力机类。这类 数控转塔冲床是通过一个主电机带动飞轮旋转,利用飞轮的惯性进行冲压,由离合 器进行冲压控制。优点是结构简单,产品价格低,性能稳定。缺点是冲压速度目前 最高 180 次/分钟左右。其次噪声大;另外发展了气动离合器式数控转塔冲床,克服 了机械式噪音大的缺点。 上世纪九十年代,出现了液压式驱动冲床,这类冲床通过液压缸驱动击打头, 由电液伺服阀进行冲压控制。冲压速度最高可达到 1000 次/分钟以上。其次,冲压 噪音低,可以加工滚筋,滚切等模具的加工。缺点就是对环境要求较高:温度太高 或太低都会影响机床的正常工作,如果温度太低(5 度) ,则在加工前就需要预热; 其次就是耗电大,是各类数控冲床里用电量最大的,一般在 30kv 以上;还有就是要 每年更换一次液压油,占地面积大等等。随后随着技术的不断成熟和发展,直至 21 世纪,出现了伺服电机控制驱动的数控冲床,这是我国冲床的一次重大改革,基本 克服了以前的机床的缺点,从而提高了工作效率和效益。 作为国内主流产品的数控转塔冲床,普遍采用了国外著名公司的数控系统和伺 服单元,以及高性能伺服液压驱动的专用液压系统;液压系统现在用的最多的是德 国的哈雷系统(国内的有南京的阿尔法系统) ,冲压稳定性和步冲次数大为进步,像 本公司生产的 CKY3032 数控转塔冲床在冲压行程为 4mm(6mm)时步冲频率最高 可达 1200(750)次/分左右;采用智能型夹钳机构,最大限度地减小了冲裁死区, 基本达到无死区;工作台移动速度普遍进步,轴向速度达 80 米/分,合成速度达 120 米/分以上;采用毛刷型工作台,在保证对板料有效支撑的同时,可保护板料在快速 运动时表面不被划伤;自动分度工位 2-4 个可选,并将大直径模位设置于此;普遍 采用开放型数控系统,用户界面友好、可扩展性强,并配备高效自动编程软件。 2 数控转塔冲床的送料机构 2.1 送料机构的组成及其作用 数控转塔冲床是重要的压力加工设备,用于各类金属薄板零件加工,可以一次 性完成多种复杂孔型和浅拉深成型加工,其适应性强、效率高。数控转塔冲床的送 料机构通常包括工作架、X 轴传动机构、Y 轴传动机构、夹钳等。 送料机构的主要作用是夹紧板料和移动板料,整个数控冲压加工过程中,要求 送料机构能快速地移动板材、并将其精确定位位置。一般使用两台高精度的伺服电 机进行驱动,采用数控编程具体控制电机的转动速度和方向,实现 X、Y 方向精确 运动,最终实现板材的精确定位,确定冲孔的正确性。 2.2 送料机构的工作原理 送料机构是先将待工的板料放置到夹钳的夹口处,通过气动装置将板料夹紧, 通过编程系统控制伺服电机的转动速度和方向,通过丝杠带动夹钳在 X,Y 两导轨方 向上运动,根据要加工的程序,使待加工的板料能精确地移动到加工区域,从而实 现板料的冲孔或步冲加工。 2.3 送料机构的现状及改进 目前数控转塔冲床送料机构的工作架一般为焊接结构,上面安装有 X 轴滚珠丝 杠、X 轴直线导轨、轴承和联轴器、伺服电机,两侧的支承固定在其下底面上,导 向是靠直线滚动导轨加以实现。这种设计存在着刚性不够好、加工时间长、加工时 焊接量大、变形大等诸多不足,因此影响着机床整体的送料精度和工作效率。 本次设计针对现有技术的不足和缺陷,提出一种用于数控转塔冲床的新型送料 机构,重新设计工作架,简化了工作架结构,而且加工方便,需要焊接的部分减少, 加工变形小;另一方面是提高了刚性,质量减轻。 本次设计的这种送料机构包括机身,机身上安装有 X 轴送料横梁,机身的主台 板上沿 Y 轴方向安装有相互平行的两直线导轨,两直线导轨上分别设有与直线导轨 相互配合的滑块;机身的中部设有与直线导轨相互平行的丝杠。丝杠上安装有丝杠螺 母,丝杠螺母与 Y 轴连接座固定连接,X 轴送料横梁的底面连接在送料架上,送料 横梁横跨在两直线导轨上,送料架的两侧底面分别支撑在滑块上,Y 轴连接座固定 连接在送料架的中部。该送料机构增设了横跨在两直线导轨上的送料架,增强了两 直线导轨之间的连接刚性, 间接增强了 X 轴送料横梁的动态刚性;Y 轴丝杠驱动系统 产生的推力,首先通过 Y 轴连接座传递到送料架的中部,再沿着 X 方向向送料架的 两侧传递,当传递到送料架的两侧后,向上传递到 X 轴送料横梁上,向下传递到滑 块及直线导轨上,使 X 轴送料横梁的运动更加平稳,减少振动的发生。 它改变了原有工作架的结构,现采用三根规格相同的方钢焊接在一起,结构简 单且刚性很好,满足实际生产的需要,并且节约其加工时间,经济实用。 本设计与原技术相比,具有实质性优点,其结构简单、制造容易,减少了工作 架的加工时间;且刚性高,质量轻,能提高送料的精度。 图 2.1 为本次设计结构二维图 图 2.1 送料机构二维图 图 2.2 为本次设计三维结构示意图 图 2.2 送料机构三维结构示意图 图中:1 为伺服电机,2 为轴承和联轴器,3 为滚珠丝杆,4 为 Y 向导轨,5 为气 动夹钳,6 为 X 向导轨,7 为限位挡块,8 为工作架 具体实施方式: 参见图 2.2,本数控转塔冲床送料机构的工作架 8 上安装有伺服电机 1、 轴承和联 轴器 2、滚珠丝杆 3 和 X 向导轨 6;另外安装了两条平行的 Y 向导轨 4,由工作架 中部的滚珠丝杠传动。Y 向导轨和 X 向导轨 6 的末端安装了相应的限位挡块 7。 本送料机构的动力装置是伺服电机 1,可以通过编制数控程序控制其转动。伺 服电机 1 转动的时候通过滚珠丝杠 3 带动气动夹钳 5 移动,X 向导轨 6 起到支撑作 用。此外,Y 向导轨 4 也可以在伺服电机带动下运动,这样气动夹钳 5 可以在 X 和 Y 方向的运动,气动夹钳 5 可以很牢固地夹住料板,最终实现料板的精确运动;同 时限位挡块 7 可以限制整个工作架的极限位置,以保证机床安全可靠地运行。 2.4 送料结构的特点 床身:一般分为焊接机身和铸造机身,本机构主要采用的是焊接机身。结构简 单且刚性很好,满足实际生产的需要,并且节约其加工时间,经济实用。 传动部件:主要有伺服电机(如图 2.3) 、联轴器(如图 2.4) 、滚珠丝杠(如图 2.5) 、直线)等。 机械传动装置是整个送料机构中很重要的一个环节。 伺服电机:本送料机构采用是国外进口伺服电机。伺服电机可使控制速度,位 移精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转 子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具 有机电时间常数小、线性度高等特性,可把电信号转换成电动机轴上的角位移或角 速度输出。 图 2.3 伺服电机 联轴器:联轴器是用来连接进给机构的两根轴使之一起回转移传递扭矩和运动 的一种装置。目前联轴器的类型繁多,有液力式、电磁式和机械式。机械式联轴器 的应用最为广泛: 套筒联轴器构造简单, 径向尺寸小, 但装卸困难(轴需作轴向移动)。 且要求两轴严格对中,不能有径向或角度偏差,因此使用时受到一定限制;绕行联 轴器采用锥形夹紧环传递载荷,可使动力传递没有方向间隙;凸缘式联轴器构造简 单、本钱的、可传递较大扭矩,常用于转速低、极轴的刚性大及对中性好的场合。 他的主要缺点是对两轴的对中性要求很高。若两轴间存在位移与倾斜,就会在机件 内引起附加载荷,广东麻将,使工作状况恶化。 图 2.4 联轴器 滚珠丝杆:为了提高进给系统的灵敏度、定位精度和防止爬行,必须降低数控 机床进给系统的摩擦并减少静、动摩擦系数之差。因此,行程不太长的直线运动机 构常用滚珠丝杠副。 滚珠丝杠副的传动效率高达 85%-98%, 是普通滑动丝杠副的 2-4 倍。滚珠丝杠副的摩擦角小于 1° ,因此不自锁。假如滚珠丝杠副驱动升降运动(如主 轴箱或升降台的升降),则必须有制动装置。滚珠丝杠的静、动摩擦系数实际上几乎 没有什么差别。它可以消除反向间隙并施加预载,有助于进步定位精度和刚度。 图 2.5 滚珠丝杆 直线导轨:直线导轨可分为滚轮直线导轨和滚珠直线导轨两种,前者速度快精 度稍低,后者速度慢精度较高。直线导轨又称线轨、滑轨、线性导轨,用于直线往 复运动场合,拥有比直线轴承更高的额定负载,同时可以承担一定的扭矩,可在高 负载的情况下实现高精度的直线运动。直线运动导轨的作用是用来支撑和引导运动 部件,按给定的方向做往复直线运动。直线导轨主要就是用在像送料机构这样的精 度较高的机械结构上。 图 2.6 直线导轨 送料平台:采用的是毛刷台面。送料台面是加工材料和零部件的支撑,毛刷台 面不仅支撑传动送料平稳,避免了摩擦、碰磕和划伤,还有吸震减震功能,提高了 机床板料传送的精度和效率。 夹持件:气动夹钳(如图 2.6) 。工作时首先将代加工板料放到夹口,然后从气 压口抽气减小缸内气压,从而加紧板料,要松开夹口时直接气压口恢复正常气压, 夹持部件靠弹簧的弹力恢复从而松开板料,使用起来比较方便,比较实用。 出气口 弹簧 夹口 图 2.7 气动夹钳 系统:本机床采用了以色列的 cncKad 自动编程系统。cncKad 是 Metalix 为板 金制造提供完整的 CAD/CAM 系统,cncKad 是一套完整的从设计到生产的一体化 扳金 CAD/CAM 自动编程软件。现支持目前全球所有型号的数控转塔冲床。 3 使用效果及前景 经过一段时间的生产运行,该送料机构工作平稳,起到了自动送料和安全生产, 减轻劳动强度,大大提高了经济效益,由于采用了国外进口伺服电机,高精度的滚 珠丝杆等等,提高了板料的传送精度和速度,从而提高了冲压加工产品的质量。 目前,国内拥有大量的冲压机床,如果能把它们都改造成半自动或自动冲床, 将会充分发挥冲床的潜在力量,这对于我们整个国家来说具有重大意义的事情,而 在冲床上安装自动送料机构,这将大大提高了冲床的生产效率,将有可能实现国内 冲压加工领域的完全自动化。 参考文献 [1] 卢秋霞,董学仁,王洪蛟,兰敏.数控转塔机床主传动的发展[J].仪器仪表用户,2007(06), [2] 刘振堂.数控转塔冲床的新型机械主传动系统[J].机械工人(热加工),2007(04) [3] 张沈生.直线导轨的原理及应用[J].轴承,2004(10) [4] 缪冬生,陈敏,陈惇,刘晓秋.一种新型滚动丝杆副的研究和应用[J].机械传动,2009(04) [5] 徐少华,曹文成.数控机床伺服系统中伺服电机的应用[J].泰州职业技术学院学报,2009(03) [6] 刘振堂.数控转塔冲床的新进展[J].锻压装备与制造技术,2003(03)