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采用排除法解决数 控机床 自动 拉刀机构拉刀力不够问题 孙玉民 中捷机床有限公司， 辽宁 沈阳 1 1 0 1 4 2 Us i n g e x c l u s i v e me t h o d t o s o l v e t h e p r o b l e m t h a t t h e b r o a c h f o r c e o f NC ma c h i n e t o o l a u t o ma t i c b r o a c h a g e n c i e s i s n o t e n o u g h ． SUN Yu mi n Z h o n g j i e Ma c h i n e T o o l C o r p ． ， L t d ． ， S h e n y a n g 1 1 0 1 4 2 ， C H N 1 问题的提出 我公司新产品某型号落地式铣镗床在装配过程 中 发现拉刀力不够。图纸设计要求拉刀力 2 4 0 0 0 N， 松 刀力 2 7 0 0 0 N。实际检测值 拉刀力 1 6 0 0 0 N 。 2 对设计结构分析及验算 图 1 为某型号落地式铣镗床拉刀机构结构图。此 机构由卡爪 、 卡爪芯轴 、 连接套 、 碟簧 、 碟簧导向杆 、 限 位螺母 、 支承轴 、 支撑轴承、 活塞 、 油缸 、 油缸盖、 法兰 盖、 旋转接头 、 光 电开关等主要件组成 。主轴采用 5 O 刀柄 ， 切削加工时拉刀力由碟形弹簧片提供 ， 松刀力 由 液压油缸提供 主轴松刀行程 6 ． 8 mm 。 2 ． 1 松 刀 、 拉 刀 、 无 刀原理 1 松刀时 ， 松刀力 由液压缸提供 ， 液压油由管接 头 2 4进入油缸油腔， 推动活塞 2 5向左移动， 通过支承 轴 1 6 、 限位套 1 4推动碟簧导向轴 9并压缩碟形 弹簧 片， 经过连接套 4 、 连接杆套 5 、 卡爪芯轴 2将卡爪 3的 前部推出至主轴孔 内大空问 ， 卡爪前部张开， 松开拉钉 1 ， 活塞2 5 前移到位后光电开关 2 3发出信号， 松刀完 成 。 2 拉刀时 ， 油路断开 ， 活塞 2 5后移 ， 解除对支承 轴 1 6的压力， 碟形弹簧片弹性恢复轴向张开 ， 推动碟 簧导向轴 9 、 连接套4 、 连接杆套5 、 卡爪芯轴 2后移 ， 卡 爪 3在后移 的过程 中逐渐 向内收拢， 拉紧拉钉 ， 活塞 2 5后移到位后光 电开关 2 2发出信号 ， 刀具夹紧。 X 4 2 一 X 4 3通断上 ， 由 X 4 2 、 X 4 3选择执行取和存分枝流 程。启动后 ， 实现立体仓库的动作控制。 表 3 F X P L C通信协议 S T X l C M D I数据段l E T X f S U M H l S U M L 图4 上位 机控制界 面 4 结语 微 型立体仓库作为教学使用设备 ， 定位误差为2 8 2 ～ 3 m m， 可以满足教学要求 ， 是一个典型的机电一体 化产品设计。系统主要涵括机械、 控制电路和软件三 大模块 。应 用 P r o ／ E n g i n e e r 三维 实体建 模和虚 拟装 配 ， 通过 V B编制的控制软件， 按照 F X 2 N P L C通讯协 议 ， 由P L C指令 三轴电动机 动作 ， 实现取放货。此设 计具有机构简单 ， 易于控制 ， 维护方便等特点。为机电 实验教学装置规划出一种经济型的解决方案。 参考文 献 [ 1 ] 王绍胜 ， 程俊廷． 基于柔性制造 系统 自动立体 仓库的过程 控制研究 [ J ] ． 组合机床与 自动化加工技术 ， 2 0 0 9 8 5 7 6 0 ． [ 2 3 郑玉巧 ， 赵荣珍 ， 刘军． 自动化立体仓库实验 台的设计[ J ] ． 起重运输 机械， 2 0 1 0 7 7 3 7 5 ． [ 3 ] 叶萍 ， P L C控制 的立体仓库教学模 型[ J ] ． 科技信 息， 2 0 0 7 1 3 3 7 2 -3 7 3 ． 作 者 龚 志远 ， 男 ， 1 9 6 6年 生 ， 副教授 ， 研 究方 向 为 机 械 电子 工程 。 编辑 李静 收稿日 期 2 0 1 0 1 0 2 2 ’ 文章编号 l 1 0 8 2 1 。 囊 如果您想发表对本文的看法， 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置嚣 D e s ig n a n d R e s e a r c h 设计与研究 l 一 拉钉； 2 -- 知 爪芯轴； 3 --卡瓜；4 一 连接套 ； 5 一连接杆套； 一 连接轴 ； 7 一 定位钉； 8 、1 1 、l 2 一隔套 ； 9 _ 一 碟簧导 向轴；1 O 一 碟簧；l 3 一调整套； 1 4 一 限位 套； 1 5 一支撑轴承套； l 6 一支承轴；1 7 一油缸盖； l 8 一限位套； 1 9 一法兰套； 2 O 一旋转接头； 2 1 、 2 2 、2 3 一光电开关； 2 4 一管接头； 2 5 ～活塞； 2 6 一油缸。 图1 某型号落地式铣镗床拉刀机构结构图 3 无刀时 ， 碟形弹簧 片弹性继续释放 ， 连接杆套 5右端面与隔套 8左端面接触后 ， 光 电开关 2 l发出信 号 ， 确认无刀。 2 ． 2 碟型弹簧松刀力、 拉刀力计算 选择德 国 Mu b e a碟形 弹 簧 ， 型 号为 1 8 0 0 7 0 ， 1 1 6 片 ， 2片1 组 叠 合 、 5 8 组 对 合 如 图 1 所 示 。 1 8 0 0 7 0 碟 表 1 碟簧参数与载荷计算 单片碟簧 组合碟簧 高度 变形量 载荷 高度 变形量 载荷 I ／ 13 3 11 ] S ／ iq 1 1 1 1 F ／ N ∥mm S ／ mm F ／ N 刀具 4． 9 0 0 48 7． 2 0 0 4 ． 1 3 9 0 ． 7 6 1 1 1 l 8 9 4 3 3 ． 0 6 2 4 4 ． 1 3 8 2 2 3 7 8 无 刀 4 ． 0 7 8 0 ． 8 2 2 l 2 O 1 l 4 3 9 ． 5 2 4 4 7 ． 6 7 6 2 4 0 2 3 拉刀 3． 9 61 0． 9 3 9 1 3 5 5 5 4 3 2． 7 2 4 5 4． 4 7 6 2 7 1 1 0 簧参数 图 2 D 6 3 mm； D 3 1 m m； ￡ 3 ． 5 n o _ Il l ； t o 4 ． 9 1 1“ 1 1 1 1-； h o 1 ． 4 m m。根据德 国 Mu b e a碟形 弹簧特 性计算结果见表 1 、 图 3 。 Z 程 螺 淞 誉 图2 单片碟簧参数示意图 。 ， ／ 碟簧变形 量S ／ mm 图3 组合碟 簧变形 量与载 荷关 系曲线 图 I 等 u I _平 幂 0 删 由图 1得知拉刀时 ， 组合碟簧高度 l b 4 6 1 ． 5 2 4 1 1 x 2 4 3 9 ． 5 2 4 mm； 松 刀时组合碟簧高 4 3 9 ． 5 2 4 6 ． 8 4 3 2 ． 7 2 4 m m； 由此证 明图纸设 计及计算 是正确 的， 排除上述原 因。 2 ． 3 零件加工与装配 第一步检查件隔套 1 1 、 1 2尺寸， 符合图纸要求 ； 第 二步检查装 配尺寸 4 6 1 ． 5 2 4 m m符合 图纸要求 ； 第三 步检查碟簧片叠合对合后 的 自由高度结果是 4 8 1 ． 9 8 mm， 比理论高度小 5 ． 2 2 m m， 每片碟簧 自由高度平均 小 0 ． 0 9 mm。根据德 国 M u b e a碟形 弹簧样本查出 ， 无 支撑面碟簧 ， 材料厚度 t 3 ． 0～3 ． 8 1 Y l m的通用公差为 上偏差 0 ． 0 5 mm， 下偏差 一 0 ． 1 5 mm； D I N 2 0 9 3标准 此批碟簧材料为减差 0 ． 0 9 m m。在公差范围内。但因 为碟簧生产制造的特点 ， 即一批碟簧 的公差都为加差 或都为减差。由于此结构碟簧片数较多 ， 累计公差就 比较大即一 5 ． 2 2 m m， 因此拉刀力不够且相差很大。 2 ． 4解 决方 法 将零件调整套 1 3轴 向尺寸从 2 0 m m调 整到 2 6 mm， 包含调整 0 ． 7 8 m m。经现场装配调试效果很好 ， 拉刀力 、 松刀力完全达到图纸要求。 3 结语 1 在数控机床拉刀机构设计 时， 如采用碟簧卡 紧结构应考虑碟形弹簧的公 差及制造特点 ， 增加一个 大调整量的调整垫圈。 2 装配时首先检查碟簧片 总的 自由高度尺寸 ， 以确定 调整 垫 圈尺 寸 ， 这 样 既 能 避 免 重 复装 配又 能 保 证装 配 质量 。 编 辑谭 弘颖 收稿 日期 2 0 1 1 0 3 2 2 文章编号 1 1 0 8 2 2 如果您想发表对本文的看法。 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。