1 問題的提出

　　在機(jī)械加工中，軸類零件極為普遍，而對(duì)于功能集中的軸類零件，其結(jié)構(gòu)也都比較復(fù)雜。為了保證各尺寸間的位置精度，絕大多數(shù)情況下，需在軸兩端各加工一個(gè)中心孔，為后繼工序提供統(tǒng)一的加工基準(zhǔn)(如圖1所示)。

圖1軸類零件半成品

　　在大批量生產(chǎn)的情況下，通常采用的I藝是：下料→車總長(zhǎng)→打兩端中心孔→加工柱面上的結(jié)構(gòu)要素→熱處理→磨......如此工藝，若在普通車床上加工，則必須按如下順序：夾緊工件→車→端面→打中心孔→調(diào)頭再夾緊工件→定總長(zhǎng)車另→端面→打另→中心孔，如此復(fù)雜且周而復(fù)始的工作，不旦勞動(dòng)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且常出現(xiàn)總長(zhǎng)或中心孔加工方面的質(zhì)量問題，為了保證軸類零件在大規(guī)模生產(chǎn)下的高效率及高品質(zhì)，我廠成功設(shè)計(jì)了基于PLC的多工位全自動(dòng)軸加工組合機(jī)床。

2 基于PLC的解決方案

　　組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量的專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床，它能對(duì)一種(或幾種)零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。具有生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定，設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造周期短等優(yōu)點(diǎn)。為適應(yīng)圖1所示軸類零件的大批量加工，特設(shè)計(jì)了多工位組合機(jī)床，其總體布局如圖2所示，其控制流程如圖3所示。

圖2組合機(jī)床總體布局
圖3機(jī)床控制流程圖

　各功能部件通過機(jī)床床身集成一體，由于該組合機(jī)床各動(dòng)力部件均采用對(duì)稱布局，使得機(jī)床導(dǎo)軌受力狀況較普通機(jī)床有明顯的改善，所以不必采用組合導(dǎo)軌，而采用工藝性較好的單一式矩形導(dǎo)軌(如圖4)，四只動(dòng)力頭的安裝基準(zhǔn)面與導(dǎo)軌各面的相互位置精度，是影響該機(jī)床精度的關(guān)鍵，因此，在加工條件允許的情況下，應(yīng)留足各部余量，組裝導(dǎo)軌后，一次裝夾完成各關(guān)鍵尺寸的加工，否則在單件加工工藝條件下，必須提高各零件的相關(guān)尺寸精度，以保證整機(jī)的裝配精度。工件夾緊缸與其V型夾緊塊組合成為本機(jī)的隨行夾具，進(jìn)給缸驅(qū)動(dòng)隨行夾具沿導(dǎo)軌周期性地穿梭于各工位之間。

圖4單一式矩形導(dǎo)軌

　　刷油器結(jié)構(gòu)如圖5，機(jī)油滲透且積聚在毛氈塊內(nèi)，工件經(jīng)過時(shí)完成刷涂，使工件的加工條件得以改善，提高加工表面質(zhì)量及刀具壽命?；爻虝r(shí)刷油可對(duì)工件已加工表面實(shí)現(xiàn)周轉(zhuǎn)期內(nèi)的防銹處理，而油位標(biāo)尺與接近開關(guān)的組合，用于實(shí)現(xiàn)缺油報(bào)警功能。

圖5刷油器

　　在進(jìn)給缸行程的兩個(gè)極限位置，均設(shè)置了可調(diào)式機(jī)械限位裝置，確保中心孔加工的位置精度及送／缺料的順利實(shí)現(xiàn)，在送料極限位置也設(shè)有可調(diào)式機(jī)械限位裝置，以保證毛坯軸在隨行夾具上的裝夾精度。所以在本系統(tǒng)中，各缸活塞所給出的位置信號(hào)，可僅作為PLC完成順序控制的邏輯信號(hào)，并不影響機(jī)床的加工精度，而機(jī)床的加工精度完全取決于各動(dòng)力頭自身的精度及床身的各相關(guān)尺寸精度?？紤]目前工件的加工精度及今后機(jī)床功能的適度拓展，本機(jī)床的銑削動(dòng)力頭選用湖北光華公司的ITX20，鉆削動(dòng)力頭選用日本“速技能”(SUGINO)風(fēng)電式進(jìn)給動(dòng)力頭ES2—6014，據(jù)流程圖可知，該控制系統(tǒng)輸入點(diǎn)共20點(diǎn)，輸出點(diǎn)共15點(diǎn)，故PLC選用DVP32ESOOR，I／O擴(kuò)展機(jī)選用DVP08XMllN，在本系統(tǒng)中，動(dòng)力頭及各傳感器都有方便的電氣接口及機(jī)械接口，所以這里略去PLC接線圖。

3 柔性及實(shí)用性概述

　　作為單機(jī)使用時(shí)，該機(jī)完全實(shí)現(xiàn)了單機(jī)自動(dòng)化，可實(shí)現(xiàn)無人職守運(yùn)行。若輔以簡(jiǎn)單的傳送及檢測(cè)裝置，則可組建成多機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線。各功能部件沿導(dǎo)軌相向布置，是該組合機(jī)床在結(jié)構(gòu)上的一大特點(diǎn)，這一結(jié)構(gòu)形式，使它具備了較大的柔性空間，成為生產(chǎn)中較實(shí)用的一款組合機(jī)床。

　　由于各動(dòng)力頭及刷油器與床身采用條形孔聯(lián)接，所以調(diào)節(jié)各動(dòng)力頭間距則可對(duì)不同長(zhǎng)度的軸進(jìn)行加工。更換隨行夾緊或調(diào)整其夾持工件的中心高度，可對(duì)不同直徑的毛坯軸進(jìn)行加工；在鉆削動(dòng)力頭工位更換加工刀具，可演變出一系列功能，如將中心鉆更換為鉆頭、鉸刀或其他專用刀具，則可在該工位實(shí)現(xiàn)兩端鉆孔、擴(kuò)孔、倒角、锪孔、鉸孔，或在兩端分別完成不同的尺寸加工；在該工位裝夾鏜刀，則可鏜削內(nèi)孔或車削外圓等；設(shè)計(jì)專用的隨行夾具可對(duì)箱體類零件進(jìn)行兩端面的同時(shí)銑削，在鉆削動(dòng)力頭上安裝專門設(shè)計(jì)的多軸鉆削頭，則可對(duì)箱體兩端面同時(shí)進(jìn)行多孔加工，一次裝夾加工完成，大大地提高了加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

　　總之，基于這一總體布局的組合機(jī)床，無論在設(shè)備功能的柔性化方面，還是在其自身的制造工藝方面，均有一系列優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中稍加推敲，便可很容易地做到推陳出新，解決復(fù)雜零件加工過程中常遇到的一系列實(shí)際問題。