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攻丝装置在数控转塔冲床上的应用

作者:jcmp      发布时间:2021-04-25      浏览量:0
随着产品自动化程度的提


随着产品自动化程度的提高,客户的要求不断提升,复合功能型机床应运而生。数控转塔冲床主要进行板材的冲压、滚筋、打标等工艺,在钣金件上攻丝通常有两种方法,一是人工进行攻丝,费时费力,且质量参差不齐,甚至于有的孔可能出现遗漏;二是采用攻丝模具进行攻丝,攻丝模具价格昂贵,且占用转塔的C/D工位,性价比太低。在这种情况下,攻丝装置的开发既增加了机床自动攻丝的功能,又解决了攻丝模具价格昂贵且占用转塔工位的问题。


攻丝装置的结构

图1为攻丝装置外挂在冲床的机架上,安装方便,可后期在数控转塔冲床上进行集成应用;图2为攻丝装置,其结构紧凑,主要由旋转轴、提升轴(Z轴)、攻丝轴(主轴)、平衡气缸、压紧气缸等部件组成。


图1 攻丝装置在数控转塔冲床上的布局


图2 攻丝装置结构


⑴旋转轴由伺服电机控制传动齿轮的旋转来带动传动箱体的运动,进行攻丝装置工位的选择;旋转轴通过齿轮精密低隙传动进行定位,有效保证了攻丝轴相对工件的垂直度,提高了攻丝效率及精度。

⑵提升轴通过滚珠丝杆带动传动负载运动,传动效率高。

⑶攻丝轴主要用于攻丝主轴传动,通过伺服电机驱动大锥齿轮转动,再通过大锥齿轮驱动攻丝主轴旋转工作。

⑷由于Z轴方向的传动负载重量较重,电机在驱动负载传动过程中,负载会对电机的平稳传动有干扰,影响电机性能的充分发挥,通过增加一套平衡气缸,调节气路减压阀来达到平衡Z轴方向的负载重力,电机在Z轴方向运动阻力大为降低,对加减速响应有较大好处。

⑸压紧气缸主要用于在攻丝过程中将攻丝装置附近的板材压住,避免由于板材的变形导致攻丝动作的异常。


攻丝装置的代码

攻丝装置使用西门子840Dsl数控系统进行控制,攻丝主轴带位移测量系统,采用位置控制模式。数控系统通过G331和G332两个G代码来控制攻丝装置的动作。G331:带螺距的攻丝,按攻丝方向运行至终点;G332:返回运行,使用与G331 相同的螺距;程序代码如下:


攻丝装置的主要技术

⑴刚性攻丝。通过伺服控制技术保证主轴与Z轴进给同步。柔性攻丝的两个轴独立自由进给,通过进给轴内部弹簧对进给量进行调整,当工件材质不均,主轴负载波动时攻丝精度较差,并且由于结构限制,主轴加工速度相对较慢;刚性攻丝的主轴旋转一圈,进给轴需要进给一个丝锥螺距,要求电气控制在实现速度控制的同时,也要进行位置同步的控制,主轴的旋转及进给需要进行实时插补,主轴在进入孔底加减速时,也需要严格维持相对关系,攻丝精度及效率才能得到有效保障。

⑵丝锥头部的清理及润滑。丝锥头部的清理润滑效果关系到丝锥最终的使用寿命,润滑不好容易出现丝锥摩擦阻力变大,崩刃及丝锥断裂等情况,所以润滑的重要性不言而喻,在控制程序中自动计算每个丝锥的使用次数,当使用次数达到设定次数时,通过高压油雾混合气体清理丝锥表面的残屑并进行润滑。

⑶安全防护。安全运动保障装置是整个结构中非常重要的一个环节,它能有效保证设备长期稳定高效的工作,主要列举了三个方面:1)控制Z轴上下运动的电机采用抱闸电机,采用小导程丝杆更利于断电锁紧,防止断电后异常下滑;2)攻丝轴旋转电机设置扭矩保护,当超过丝锥常规工作扭矩的1.5倍后,系统自动停止运行,并提醒人员进行检查,防止丝锥断裂;3)增加机械硬限位和电气软限位,控制攻丝机上下安全位置。

⑷加工中心坐标偏置。攻丝装置的工作中心与数控转塔冲床的冲压中心不同,利用检测工装事先校正好攻丝中心坐标与冲压中心坐标的偏差,并输入到数控系统中,在进行冲压和攻丝工艺切换时,自动对设备的位置坐标进行切换,保证工件的正常加工。

⑸CAM软件功能集成。在CAM软件中添加攻丝装置的加工规则,由于机床加工行程的限制,板材部分区域无法一次攻丝完成,需要在板材再定位后才能加工完成,设置好再定位的区域,及增加攻丝装置加工工位、加工行程的要求等。

攻丝装置的技术参数

攻丝装置的主要技术参数见表1。


表1 多头攻丝装置的主要技术参数


样件展示

含攻丝装置的数控转塔冲床加工样件如图3所示,样件(a)通过冲压、翻边、攻丝而成;样件(b)通过冲压、攻丝及人工组装而成。


图3 含攻丝装置的数控转塔冲床加工样件


结束语

随着“中国制造2025”的来临,工业制造的自动化程度将越来越高,含攻丝装置的数控转塔冲床在钣金加工中的应用也将越来越广泛。含攻丝装置的数控转塔冲床有效地将板材的冲压、成形等基本加工工艺与攻丝工艺结合到一起,节省了人员手动攻丝的过程,并提高了板材的加工效率。


——摘自《钣金与制作》 2020年第3期