數(shù)控沖床工作臺(tái)交換支路
如圖5 - 18所示，交換臺(tái)是實(shí)現(xiàn)雙工作臺(tái)交換的關(guān)鍵部件，由于數(shù)控沖床交換臺(tái)提升載荷較大(達(dá)1200ON)，工作過(guò)程中沖擊較大，設(shè)計(jì)上升、下降動(dòng)作時(shí)間為35，且交換臺(tái)位置空間較大，故采用大直徑氣缸(D = 350rnm)、6mm內(nèi)徑的氣管可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)載荷和變換時(shí)間的要求。數(shù)控沖床無(wú)工作臺(tái)交換時(shí)，在兩位雙電控電磁閥HF3的控制下交換臺(tái)托升缸處于下位，感應(yīng)開(kāi)關(guān)LSI有信號(hào)，工作臺(tái)與托叉分離，工作臺(tái)可以自由運(yùn)動(dòng)。當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)的雙工作臺(tái)交換時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)PMC發(fā)出信號(hào)，使兩位雙電控電磁閩HF3的3YA得電，托升缸下腔通人高壓氣，活塞帶動(dòng)托叉連同工作臺(tái)一起上升，當(dāng)達(dá)到上下運(yùn)動(dòng)的上終點(diǎn)位置時(shí)，由接近開(kāi)關(guān)LS16檢測(cè)其位置信號(hào)，并通過(guò)變送擴(kuò)展板傳送到CNC的PMC，控制交換臺(tái)回轉(zhuǎn)180。運(yùn)動(dòng)開(kāi)始動(dòng)作，接近開(kāi)關(guān)ISI8檢測(cè)到回轉(zhuǎn)到位的信號(hào)，并通過(guò)變送擴(kuò)展扳傳送到CNC的PMC，控制HF3的4YA得電，托升缸上腔通人高壓氣體，活塞帶動(dòng)托叉連同工作臺(tái)在重 力和托升缸的共同作用下一起下降，當(dāng)達(dá)到上下運(yùn)動(dòng)的下終點(diǎn)位置時(shí)由接近開(kāi)關(guān)LS17檢測(cè)其位置信號(hào)，并通過(guò)變送擴(kuò)展板傳送到CNC的PMC，雙工作臺(tái)交換過(guò)程結(jié)束，數(shù)控沖床可以進(jìn)行下一步的操作。在該支路中采用。DJ3、DJ4單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)交換臺(tái)上升和下降的速度，避免較大的載荷沖擊及對(duì)機(jī)械部件的損傷。
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1)數(shù)控沖床滑動(dòng)導(dǎo)軌的材料導(dǎo)軌材料主要是鑄鐵、鋼、塑料以及有色金屬，應(yīng)根據(jù)數(shù)控沖床性能、成本的要求，合理選擇導(dǎo)軌材料及熱處理來(lái)降低摩擦系數(shù)，提高導(dǎo)軌耐磨性。
①鑄鐵材料  數(shù)控沖床上常用導(dǎo)軌材料是鑄鐵材料。常用鑄鐵材料是HT200和HT300。為了提高耐磨性，還有應(yīng)用孕育鑄鐵、高磷鑄鐵及合金鑄鐵。
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薄的加工件進(jìn)行沖壓加工時(shí)是難以?shī)A緊的，雖然對(duì)鐵系材料的工件可以使用磁性卡盤(pán)，但是加工件容易被磁化，而數(shù)控沖床真空卡盤(pán)則是較理想的夾具。
數(shù)控沖床的真空卡盤(pán)的結(jié)構(gòu)原理如圖5-20所示，下面簡(jiǎn)單介紹其工作原理。
在卡盤(pán)的前面裝有吸盤(pán)，盤(pán)內(nèi)形成真空，而薄的被加工件就都大氣壓力被壓在吸盤(pán)上以達(dá)到夾緊的目的。一般在卡盤(pán)本體1上開(kāi)有數(shù)條圓形的溝糟2，這些溝槽就是前面提到的吸盤(pán)，這些吸盤(pán)是通過(guò)轉(zhuǎn)接件5的孔道4與小孔3相通，然后與卡盤(pán)體內(nèi)氣缸腔室6相連接。另外腔室6通過(guò)氣缸活塞桿后部的孔7通向連接管8，然后與裝在主軸后面的轉(zhuǎn)閥9相通。通過(guò)軟管10同真空泵系統(tǒng)相連接，按上述的氣路造成卡盤(pán)本體溝槽內(nèi)的真空，以吸著工件。反之，要取下被加工的工件時(shí)，向溝槽內(nèi)通以空氣。氣缸腔室6內(nèi)有時(shí)真空有時(shí)充氣，所以活塞11有時(shí)縮進(jìn)有時(shí)伸出。此活塞前端的凹窩在卡緊時(shí)起到吸著的作用。即工件被安裝之前缸內(nèi)腔室與大氣相通，所以在彈簧12的作用下活塞伸出卡盤(pán)的外面。當(dāng)工件被卡緊時(shí)缸內(nèi)造成真空則活塞頭縮進(jìn)，一般真空卡盤(pán)的服引力與吸盤(pán)的有效面積和吸盤(pán)內(nèi)的真空度成正比。在自動(dòng)控制中，有時(shí)要求卡緊速度要快，而卡緊速度則由真空卡盤(pán)的排氣量來(lái)決定。
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[例1]液壓系統(tǒng)故障的故障排除。
故障現(xiàn)象某數(shù)控沖床，換刀不能進(jìn)行，無(wú)報(bào)警。
分析及處理過(guò)程：該數(shù)控沖床換刀利用液壓機(jī)構(gòu)，不能換刀的可能原因有：
(1)PLC到電磁閥之間電氣線(xiàn)路故障。
(2)液壓系統(tǒng)壓力異常，電磁閩卡死或損壞。
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柔性創(chuàng)造系統(tǒng)(FMS) 是20世紀(jì)70年代末發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)的機(jī)械加工系統(tǒng)，它由多臺(tái)數(shù)控沖床和加工中心等組成，并具有自動(dòng)上下料裝置、倉(cāng)庫(kù)和輸送系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)及軟件的集中控制下，實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化。它具有高度的柔性，是一種計(jì)算機(jī)直接控制的自動(dòng)化可變加工系統(tǒng).一個(gè)典型的FMS由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、生產(chǎn)系統(tǒng)、數(shù)控沖床、智能機(jī)器人、全自動(dòng)化輸送系統(tǒng)和自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)組成。全部生產(chǎn)過(guò)程由一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)的調(diào)度，若干臺(tái)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行工位控制，組成一個(gè)各種制造單元相對(duì)獨(dú)立而又便于靈活調(diào)節(jié)、適應(yīng)性很強(qiáng)的制造系統(tǒng)，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖1-16所示。
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編制數(shù)控加工程序時(shí)，要把加工零件的工藝過(guò)程、運(yùn)動(dòng)軌跡、工藝參數(shù)和輔助操作等信息，按一定數(shù)字化指令或數(shù)控語(yǔ)言，以規(guī)定的格式記錄在信息(程序)載體上。從分析零件圖樣開(kāi)始到獲得正確的程序載體為止的全過(guò)程，稱(chēng)為零件加工程序的編制，簡(jiǎn)稱(chēng)為編程。
在普通機(jī)床上加工零件時(shí)，首先應(yīng)由工藝人員對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，制定零件加工的工藝規(guī)程，包括機(jī)床、刀具、定位夾緊方法及切削用量等工藝參數(shù)。同樣，在數(shù)控沖床上加工零件時(shí)，也必須對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，制定工藝規(guī)程，同時(shí)要將工藝參數(shù)、幾何圖形數(shù)據(jù)等，按規(guī)定的信息格式記錄在控制介質(zhì)上，將此控制介質(zhì)上的信息輸入到數(shù)控沖床的數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置控制機(jī)床完成零件的全部加工。這里，將零件圖紙到制作數(shù)控沖床的控制介質(zhì)的全部過(guò)程稱(chēng)為程序編制，簡(jiǎn)稱(chēng)“編程”。
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  數(shù)控沖床是按照輸入的工件加工程序運(yùn)行的，在工件加工程序中包含了數(shù)控沖床上刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、工藝參數(shù)(進(jìn)給盤(pán)、主軸轉(zhuǎn)速等)和輔助運(yùn)動(dòng)等加工所需要的全部信息，數(shù)控?cái)?shù)控沖床上存儲(chǔ)工件加工程序的信息載體通常為穿孔紙帶、穿孔卡片、磁帶、磁盤(pán)等。
輸入方式
  控制介質(zhì)上記載的加信息要經(jīng)過(guò)輸入裝置傳送給數(shù)控裝置，指令信息的輸入方式通常有自動(dòng)和手動(dòng)兩種。
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對(duì)于帶有刀具庫(kù)的數(shù)控沖床，主軸組件除具有較高的精度和剛度外，還帶有刀具自動(dòng)裝卸裝置和主軸孔內(nèi)的切屑消除裝置，如圖6.4所示。主軸前端有7:24的錐孔，用于裝夾錐輛刀具；端面鍵13既做刀具定位用，又可通過(guò)它傳遞轉(zhuǎn)矩；為了實(shí)現(xiàn)刀具的自動(dòng)裝卸，主軸內(nèi)設(shè)有刀具自動(dòng)夾緊裝置。從圖中可以看出，該數(shù)控沖床是由拉緊機(jī)構(gòu)拉緊錐柄刀架尾端的軸頸來(lái)實(shí)現(xiàn)刀架的定位及夾緊。夾緊刀架時(shí)，液壓缸上腔接通回油，彈簧11椎動(dòng)活塞6上移，處于圖示位置；拉桿4在碟形彈簧5的作用下向上移動(dòng)。由于此時(shí)裝在拉桿前端徑向孔中的四個(gè)銅球12進(jìn)入主軸孔中直徑較小的d2處(見(jiàn)圖6.4(b)被迫徑向收攏而卡進(jìn)拉釘2的環(huán)形凹槽內(nèi)，因而刀桿被拉桿拉緊，依靠摩擦力緊團(tuán)在主軸上。換刀前需將刀架松開(kāi)時(shí)，油液進(jìn)入液壓缸上腔，活塞6椎動(dòng)拉桿4向下移動(dòng)，碟形彈簧被壓縮當(dāng)鋼球12隨拉桿一起下移進(jìn)入主軸孔中直徑較大的d1處時(shí)，它就不再能約束拉釘?shù)念^部，緊接著拉桿前端內(nèi)孔的臺(tái)肩端面碰到拉釘，將刀架頂松。此時(shí)行程開(kāi)關(guān)10發(fā)出信號(hào)，換刀機(jī)械手隨即將刀架取下。與此同時(shí)，壓縮空氣由管接頭9經(jīng)活塞和拉桿的中心通孔吹入主軸裝刀孔內(nèi)，把切屑或臟物清除干凈，以保證刀具的裝夾精度。機(jī)械手將新刀裝上主軸后，液壓缸7接通回油，碟形彈簧又拉緊刀架。刀架拉緊后，行程開(kāi)關(guān)8發(fā)出信號(hào)。
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根據(jù)數(shù)控沖床的類(lèi)型與大小不同，其主傳動(dòng)主要有以下幾種形式。
1.帶有二級(jí)齒輪變速的主傳動(dòng)
通過(guò)幾對(duì)齒輪降速，增大輸出扭矩，以滿(mǎn)足主軸輸出扭矩特性的要求，一部分小型數(shù)控沖床也采用此種傳動(dòng)方式以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需要的扭炬。如圖6. 1 (a)所示，主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)二級(jí)齒輪變速，使主軸獲得低速和高速兩種轉(zhuǎn)速系列，這是目前大中型數(shù)控沖床采用較多的一種配置方式。這種分段無(wú)級(jí)變速，可確保低速時(shí)的大轉(zhuǎn)矩，滿(mǎn)足機(jī)床對(duì)轉(zhuǎn)矩特性的要求。白輪變速自動(dòng)換擋主要采用電液控制撥叉和電磁離合器兩種方式。
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高速數(shù)控沖床的高速主軸要在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)升速和降速并在指定位置快速準(zhǔn)確停車(chē)，就要求主軸具有很高的角加速度。如果通過(guò)帶、齒輪和離合器等中間傳動(dòng)系統(tǒng)，不僅存在傳動(dòng)帶打滑、振動(dòng)和噪聲大等缺點(diǎn)，而且轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，很顯然這些中間傳動(dòng)系統(tǒng)已不能適應(yīng)其要求。如果將交流變頻電動(dòng)機(jī)直接裝在數(shù)控沖床主軸上，即采用內(nèi)裝式無(wú)殼電動(dòng)機(jī)，其空心轉(zhuǎn)子通過(guò)壓配合直接裝在數(shù)控沖床主軸上，帶有冷卻套的定子則安裝在主軸單元的殼體中，就形成了內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)主軸，簡(jiǎn)稱(chēng)電主軸(motorized spindle)。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子就是數(shù)控沖床的主軸，主軸單元的殼體就是電動(dòng)機(jī)座，從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)與數(shù)控沖床主軸的一體化。
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