針對板材沖壓件加工量大，目前多采用手工送料，既滿足不了其生產(chǎn)要求，又易發(fā)生人身事故。我們研制了高速全自動(dòng)數(shù)控沖床，它能自動(dòng)完成對整體板料的上料、送料、排料及排網(wǎng)狀廢料的全過程。
2 全自動(dòng)數(shù)控沖床結(jié)構(gòu)及工作原理
全自動(dòng)數(shù)控沖床由機(jī)床本體、上料裝置、送料裝置、排網(wǎng)狀廢料裝置、控制硬件和控制軟件五大部分組成，如圖1所示。
1.上料裝置 2.機(jī)床本體 3.兩坐標(biāo)工作臺
4.排網(wǎng)狀廢料裝置 5.控制柜
圖1 全自動(dòng)數(shù)控沖床布局簡圖
機(jī)床本體是國內(nèi)擁有量很大的深喉式200kN曲軸壓力機(jī)。曲軸式壓力機(jī)的工作原理是控制離合器的吸合動(dòng)作來控制滑塊也即上模的單次或連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對板料的沖壓加工，控制制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)工作機(jī)構(gòu)的停止。送料動(dòng)作一般是由手工或間隙式機(jī)械機(jī)構(gòu)完成［1］。
全自動(dòng)數(shù)控沖床的曲軸式壓力機(jī)的沖壓原理不變。不同的是利用計(jì)算機(jī)控制滑塊的往復(fù)，即上沖模往復(fù)動(dòng)作的起停和被加工板料的規(guī)則X、Y向進(jìn)給送料運(yùn)動(dòng)，并能使這兩個(gè)動(dòng)作協(xié)調(diào)，即實(shí)現(xiàn)沖壓與送料動(dòng)作的同步控制。
全自動(dòng)沖壓加工中，兩坐標(biāo)工作臺是關(guān)鍵的機(jī)械部件之一，工作臺的慣性限制著工作臺的送料速度和加速度。為提高工作臺的送料速度，在設(shè)計(jì)時(shí)可能減小工作臺的慣性。
在沖壓加工過程中，X軸送料比Y軸頻繁，即X軸送料次數(shù)為板料一排所沖工件個(gè)數(shù)時(shí)，Y軸才送料一次。因此設(shè)計(jì)工作臺時(shí)，采用X軸在上，Y軸在下，這樣工作臺沿X方向送料時(shí)，X方向電機(jī)只通過絲杠帶動(dòng)較輕的夾鉗拖板沿上導(dǎo)軌作X向運(yùn)動(dòng)。Y方向送料時(shí)，Y方向電機(jī)通過絲杠帶動(dòng)較重由上導(dǎo)軌、上電機(jī)、上絲杠和夾嵌拖板組成的機(jī)構(gòu)沿下導(dǎo)軌作Y向運(yùn)動(dòng)。故能提供快捷及安全的送料過程。圖2為兩坐標(biāo)工作臺結(jié)構(gòu)圖。
1.Y軸絲杠右軸承支座 2.夾鉗 3.夾緊氣缸 4.X軸導(dǎo)軌 5.夾鉗固定板 6.X軸螺母 7.夾鉗托板 8.Y軸絲杠 9.Y軸絲杠左軸承支座 10.Y軸聯(lián)軸器 11.Y軸步進(jìn)電機(jī) 12.Y軸導(dǎo)軌支撐架 13.Y軸螺母 14.基座 15.X軸步進(jìn)電機(jī) 16.X軸聯(lián)軸器 17.X軸絲杠后軸承支座 18.Y軸后導(dǎo)軌 19.X軸絲杠 20.Y軸前導(dǎo)軌 21.X軸絲杠前軸承支座
圖2 兩坐標(biāo)工作臺結(jié)構(gòu)圖
夾鉗托板是夾持工件作X、Y軸運(yùn)動(dòng)部件，為減輕其重量，選用硬鋁作為夾鉗拖板支架，且結(jié)構(gòu)盡量簡單緊湊。夾鉗托板上用兩個(gè)氣缸完成對工件的夾持，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。為了保證可靠的夾緊，鉗口面采用網(wǎng)紋狀增大摩擦。
上料裝置是將工件板料送到工作臺夾鉗拖板上的裝置(見圖1)。沖壓前或沖壓過程中將所沖的板料堆放在上料裝置的堆料臺上，而將板料送到工作臺夾鉗拖板上是由上料裝置自動(dòng)完成的。其過程為：垂直氣缸下移，通過四個(gè)真空吸盤把堆料臺上最上面的一張板料吸起來，然后垂直氣缸上移，上移到一定高度，水平氣缸右移，移到一定位置停止等待，當(dāng)前一張板料沖壓加工完后，工作臺回到零位，垂直油缸下移，將工件板料放在工作臺夾鉗拖板上，夾嵌拖板上的夾緊汽缸將其夾緊。
當(dāng)一張板料沖壓加工完后，夾鉗拖板上剩下的是網(wǎng)狀廢料，因網(wǎng)狀廢料的連接處僅為搭邊，最小為1.5mm左右，這樣其連接強(qiáng)度弱，如何安全地排走將是沖床能否連續(xù)沖壓的關(guān)鍵。
排網(wǎng)狀廢料裝置采用輥式排料裝置，它是由上下兩個(gè)為一組的輥?zhàn)影蚜蠆A住，利用磨擦力，通過輥?zhàn)幼餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而將網(wǎng)狀廢料排走的裝置，如圖3所示。
圖3 輥式排網(wǎng)狀廢料原理圖
輥式排料機(jī)構(gòu)采用三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)固定的下輥，上輥在一氣缸的驅(qū)動(dòng)下，可夾緊和分離網(wǎng)狀板料。輥?zhàn)拥谋砻孀鳚L花處理或鋼球噴丸處理，防止網(wǎng)狀廢料打滑。
數(shù)控沖床的沖壓動(dòng)作和工作臺的送料動(dòng)作必須同步，即當(dāng)沖模上、下模脫模離開一定距離后，工作臺送料：送料到?jīng)_壓作業(yè)點(diǎn)時(shí)，對板料進(jìn)行沖壓。同步控制可采用接近開關(guān)檢測沖床曲軸的實(shí)際位置，即上模位置，然后將信號(同步信號)輸入控制系統(tǒng)，經(jīng)處理使工作臺按要求作規(guī)則進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
圖4為同步信號檢測示意圖，測試桿和曲軸在工作時(shí)同步轉(zhuǎn)動(dòng)(測試桿材料選用膠木或塑料)，測試桿頭部裝有測試片(金屬片)。當(dāng)測試桿轉(zhuǎn)動(dòng)到使測試片進(jìn)入固定于機(jī)座上的接近開關(guān)檢測有效范圍時(shí)，開關(guān)便發(fā)出感應(yīng)信號(同步信號)<
