六角车床自动给料装置研究

高国伟+白国振+杨勇明+姜坤

摘 要：针对现有的六角车床利用率低、生产效率低、工人劳动强度大的问题，对机床结构进行改进，特别是对于给料部分和传动部分结构进行改进，能够保证加工时的同轴度要求，从而降低了加工产品的次品率，保证了加工产品的质量；同时结合电控，使得六角车床能够自动化的完成零部件的夹取、传动和加工，减轻了工人的劳动强度，甚至减少工人的使用人数，由于是机器给料，传动运输节约了每件产品的加工时间，提高了效率，为企业创造了巨大的利润空间，特别适合大批大量的生产。

关键词：六角车床；自动化；结构改进；质量；效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.161

1 引言

虽然我国的经济已经连续多年保持高速增长，国内生产总值也跃居世界第二位，但是我们应该清楚的认识到我们的经济增长方式已经不适应世界经济的发展要求，一直注重那些增长的数字，而忽略了劳动者素质的提高，更多的是劳动密集型产业，依靠众多的人口来推动经济的发展，科技创新能力严重落后于发达国家，而且机械化、自动化[1]水平虽然有所提高但是与一些国家差距明显。在中国众多的企业中你见到最多的就是工人，每天加班加点的工作，完全没有休息的时间，而且在生产线上工人们有时完成的工作对人身安全会产生很大的威胁，这种工作模式不仅效率低而且劳动强度大已经远远不适用现在向科技要效率的时代。从世界自动给料的发展状况来看，德国、日本等国家工业发展起步较早，经过多年的发展，目前这些国家的自动给料技术已经比较成熟、产品质量较好。我国自动给料行业[2]起步相对稍晚，由于整体制造业技术水平的相对落后，国产自动给料产品普遍在工作性能和通用化等方面与国际水平相比存在着一定差距。本文以最简单的六角车床[3]为例进行改造，从而实现对工件的大批量加工[4]，实现六角车床的自动给料，这样不仅节省了大量的人力、物力而且可以为企业创造巨大的价值。

2 传统六角车床

传统的六角车床与普通车床[5]相比没有丝杠和尾座，而在床尾装有一个可纵向移动的转塔刀架，其上可装多把刀具，工作中周期性转位，顺序地对工件进行加工；刀具行程由挡块控制；随着现在机床技术的发展各种高精尖的加工中心出现，六角车床在企业中发挥的作用越来越小，甚至有的已经成为了摆设，为了对现有资源综合利用，也出现了众多的企业对六角车床进行改造的案例。

3 改进后的六角车床

图1为改进后的六角车床整体结构示意图，图中的数字所代表的结构名称1、机床主体2、机床主轴箱3、卡盘4、卡爪 5、弹簧式夹指6、转头7、刀具 8、给料部分9、限位装置10、导轨 11、手柄1 12、手柄2 13、床身 14、电源开关

本论文改进的六角车床自动给料装置主要包括以下部分：

给料部分。由重力式给料器和固定夹紧两部分组成。主要用于毛坯件的存放，调整毛坯件方向，为下一步抓取做准备。

传动部分。由转头、弹簧式夹指、刀具体、摇柄等组成，用来抓取物料，并将抓好的物料进行直线运动传递。

机床部分。由床身、卡盘、主轴、限位装置、导轨等组成，用于对整个毛坯件进行加工。

如下图2为要加工的毛坯件，自动给料六角车床采用重力式的给料装置如图6，该装置与机床床身后部分相连接，重力给料器的上半部分采用倾斜式的滑道以便于毛坯利用其重力作用下滑，下半部分采用垂直式的轨道，切轨道的直径稍大于弹簧式夹指的直径；如图3为弹簧夹式指示意图，给料部分与车床床身尾部采用如图4和5所示钩式固定装置，这种装置连接起来较牢固且方便拆装，对于以后加工不同尺寸的带有内孔的柱形件可以更加容易的更换重力式给料装置或者其他给料装置。，由于要加工的毛坯含有内孔故采用弹簧式夹指，当弹簧式夹指进入毛坯孔内引起夹指的弹性体压缩，毛坯件得以牢固夹紧，当卡盘夹紧毛坯的外圆面时，转头移动动引起弹簧式夹指的弹性体回到原来的状态。

如图7所示转头由四个刀具体、两个弹簧式夹指组成，由于刀具较多可以满足对于不同加工精度要求，不同加工方法的零部件要求。刀具与刀具之间成60度角，两个弹簧式夹指相对成180度角安装，这样可以方便的对转动头的位置进行控制，同时对刀具的控制也更加方便。给料部分暂存的下一个要加工的毛坯件高度、弹簧式夹指的轴线高度、卡盘的轴线高度始终保持在同一高度，从而保证了加工零部件的同轴度要求，保证了产品的加工质量。

4 工作过程

（1）如圖2所示为所要加工的毛坯示意图，要加工的毛坯按照一定的方向即要加工的面与车床X轴负方向放入给料部分上方的斜滑道，由于本身的重力作用，毛坯下降

到给料部分下部的数值滑道，同理，连续以上述方式放入毛坯件，放入的毛坯加工面按照同一方向成排的放在竖直滑道内。（2）弹簧式夹指在PLC控制下沿X轴正方向慢慢向毛坯件靠近，弹簧式夹指内的弹性部分被压缩，从而毛坯被夹紧。（3）紧接着转头向X轴负方向运动，并伴随着弹簧式夹指绕中间轴旋转180度，直到装有毛坯的弹簧式夹指对着X轴负方向为止，并沿着导轨向液压卡盘方向运动。（4）液压卡盘在PLC的控制下打开，毛坯件进入液压卡盘夹紧，转头向X轴正方向运动，此时，弹簧式夹指中的弹性部分不再被压缩，弹性部分回到原来的状态。（5）转头转过一定角度如60度、120度、180度，这是为了选择不同的刀具进行切削加工，加工好以后，再次旋转到两个弹簧式夹指的连线与X轴平行。（6）转头沿X轴正方向再次去给料器部分抓取毛坯，进行加工，通过限位装置可以保证转头不会超出轨道。

5 结束语

科技的进步带动了机床行业的飞速发展，传统的机床数量众多，如何发挥其应有的作用，达到资源利用的最大化是我们仍需解决的问题，本文着重研究了对六角车床的改造，使其具有自动给料的功能，实现了其在无人装夹的情况下，自动完成毛坯件的传输、夹紧、加工，从而使得每个零件的加工时间更短，大大提高了其加工效率，同时又能够保证加工的零件满足同轴度的要求，产品质量更高，又减小了工人的劳动强度。

参考文献：

[1]张可.CB3463六角车床液压卡盘回转油缸的改进[J].制造技术与机床，1984（06）：24-25.

[2]刘秀珍，李院霞，郑林海等.利用PLC改造捷克程控六角车床[J].机械与电子，2000（02）：54-56.

[3]邹绍权.C1325单轴六角自动车床转塔刀架凸轮设计[J].航空精密制造技术，1997（02）：43-46.

[4]曹建德，薛保文，施康乐.金属切削机床概论[M].上海科学技术文献出版社，1987.

[5]侯志坚，侯夫启.一种专用六角车床[J].制造技术与机床，1997（09）：8-9.

基金项目：上海市高校青年教师培养资助计划（1014204803）

作者简介：高国伟（1990-），男，山东菏泽人，在读硕士，主要从事机器人技术研究。