數(shù)控車床氣密檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

劉大敏 陳麗文 曹振波

(沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)股份有限公司沈一車床廠技術(shù)部，遼寧 沈陽(yáng) 110142)

氣密檢測(cè)技術(shù)在國(guó)防領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域、高中壓氣動(dòng)及液壓元件領(lǐng)域、電氣設(shè)備領(lǐng)域、化工領(lǐng)域等，均有廣泛應(yīng)用。在機(jī)床領(lǐng)域，氣密性檢測(cè)已大量應(yīng)用于氣動(dòng)元件、液壓元件的生產(chǎn)和檢測(cè)。而當(dāng)今制造業(yè)人力成本日益提高，機(jī)床自動(dòng)化需求日益增多。在機(jī)床自動(dòng)化加工過(guò)程中，通過(guò)氣密檢測(cè)來(lái)判斷被加工工件裝卡是否到位也是目前機(jī)床行業(yè)普遍采用的手段。為此，現(xiàn)將筆者公司ETC1625 數(shù)控車床應(yīng)用氣密檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)的檢測(cè)結(jié)構(gòu)作一介紹。

1 氣密檢測(cè)結(jié)構(gòu)的原理

氣密檢測(cè)，即通過(guò)氣密性檢測(cè)手段達(dá)到目標(biāo)測(cè)定值的定性或定量檢測(cè)。氣密檢測(cè)通常使用差壓測(cè)量法，氣源通過(guò)氣動(dòng)三聯(lián)件后，它的測(cè)量系統(tǒng)包括兩條線路:一條與標(biāo)定零點(diǎn)壓力聯(lián)接(如大氣等)，一條與被測(cè)對(duì)象聯(lián)接。測(cè)量系統(tǒng)加壓后，通過(guò)測(cè)量被測(cè)對(duì)象與標(biāo)定零點(diǎn)壓力的壓差，即可檢測(cè)被測(cè)對(duì)象的目標(biāo)測(cè)量值。

如圖1 所示，根據(jù)氣動(dòng)原理，設(shè)計(jì)氣源通過(guò)氣動(dòng)三聯(lián)件S1 后分兩條通路，通路Ⅰ中的空氣通過(guò)固定節(jié)流孔S2 后，再通過(guò)可調(diào)節(jié)噴嘴S4，將空氣排出到大氣中;通路Ⅱ中的空氣通過(guò)固定節(jié)流孔S3 后，通到檢測(cè)噴嘴S5，檢測(cè)噴嘴連接到卡具定位面。通路Ⅱ上有壓力表測(cè)量通路壓力，通路Ⅰ與通路Ⅱ之間有壓差傳感器S6 測(cè)量壓差。調(diào)節(jié)S4，使兩通路壓差為0，當(dāng)被加工工件安裝到位時(shí)，通路Ⅱ內(nèi)氣壓增大，壓差傳感器檢測(cè)到壓差信號(hào)變化，反饋到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，表示被加工工件安裝到位，機(jī)床正常工作，反之，S6 會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，機(jī)床停機(jī)。

2 氣密檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)控車床主軸連接氣密檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

如圖2 所示，該機(jī)床采用單主軸主軸箱，以V 型帶傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶輪直接帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)?？ūP安裝在主軸的前端，旋轉(zhuǎn)油缸裝于主軸的后端，兩者通過(guò)拉桿連接起來(lái)。氣密檢測(cè)機(jī)構(gòu)用于檢測(cè)被加工工件是否安裝到位，因此氣密檢測(cè)機(jī)構(gòu)安裝在數(shù)控機(jī)床主軸內(nèi)部，并與前端機(jī)床卡盤、后端油缸連接。氣密檢測(cè)精度為0.02 mm，保證了加工工件設(shè)計(jì)要求，并與桁架機(jī)械手等自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)組合成自動(dòng)生產(chǎn)線。

2.2 氣密檢測(cè)機(jī)構(gòu)與卡盤的連接

如圖3 所示，該機(jī)床加工工件由卡爪撐內(nèi)孔，并靠在檢測(cè)元件的安裝定位面上。檢測(cè)元件連接在卡盤前端，氣源通過(guò)氣動(dòng)三聯(lián)件進(jìn)入檢測(cè)元件內(nèi)，當(dāng)卡盤處于夾緊狀態(tài)時(shí)，加工工件裝卡到位，檢測(cè)通道的氣壓升高，壓差傳感器收到信號(hào)，反饋給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，表示機(jī)床工作狀態(tài)正常，可以進(jìn)行加工。反之，如果檢測(cè)通道氣壓沒有升高，說(shuō)明工件裝夾不到位，機(jī)床會(huì)停止工作并發(fā)出警告。當(dāng)卡盤松處于開狀態(tài)時(shí)，表明機(jī)床目前沒有裝夾工件，對(duì)壓差傳感器不進(jìn)行信號(hào)判斷。

2.3 氣密檢測(cè)機(jī)構(gòu)與油缸連接

如圖4 所示，油缸可以分為3 個(gè)部分:(1)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)部分，既隨著主軸旋轉(zhuǎn)又隨著卡盤油缸拉桿伸縮而移動(dòng);(2)旋轉(zhuǎn)部分，隨著主軸旋轉(zhuǎn)，但不隨著卡盤油缸拉桿伸縮而移動(dòng);(3)固定部分，保持相對(duì)位置基本不變。回轉(zhuǎn)接頭可以分為兩部分:旋轉(zhuǎn)部分和固定部分?；剞D(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部分通過(guò)連接盤、連接板與油缸旋轉(zhuǎn)部分聯(lián)接，檢測(cè)盤與卡盤旋轉(zhuǎn)移動(dòng)部分的螺紋聯(lián)接，這樣檢測(cè)盤與回轉(zhuǎn)接頭、連接盤同時(shí)同角速度隨著主軸旋轉(zhuǎn)，而檢測(cè)盤在主軸軸向的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)檢測(cè)檢測(cè)盤的主軸軸向位置即可檢測(cè)卡盤卡爪是否到達(dá)夾緊(或松開)位置。

3 結(jié)語(yǔ)

本文從氣密檢測(cè)原理角度出發(fā)研制的氣密檢測(cè)技術(shù)已應(yīng)用在40 臺(tái)ETC1625 數(shù)控車床上，實(shí)踐證明，該裝置很好地滿足了高精度、高效率的設(shè)計(jì)要求，測(cè)試準(zhǔn)確率99%以上。該配置氣密檢測(cè)機(jī)構(gòu)的車床在用戶與桁架式機(jī)械手配套使用，組成了自動(dòng)化加工單元，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化加工，滿足了自動(dòng)化生產(chǎn)需求，值得推廣。

［1］李成貴，曾升渝.氣密性檢測(cè)技術(shù)及其設(shè)備［J］.內(nèi)燃機(jī)，1996(5):18.

［2］傅曉云，杜經(jīng)民，李寶仁.氣密自動(dòng)檢測(cè)裝置的研究［J］.液壓與氣動(dòng)，2005(5):37 -39.

［3］王先奎.機(jī)械加工工藝手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［4］現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.