適用于自動線加工的主軸中心出水結構的設計

翟曉飛

摘 要：伴隨著機械加工行業的不斷發展，為了使加工效率更快，降低勞動強度，對機械加工設備的配置和自動化程度的要求也越來越高，數控機床和各種機器人搭配組成自動線應用而生，而為了使機器人更快、更準的抓取零件，進行上下料，主軸中心出水結構的配置也成了必不可少的配置需求。

關鍵詞：自動線；主軸中心出水

在加工過程中，加工狀態不斷的變化，工件上難免會殘留有鐵屑，這就對零件的卡持和定位會產生一定的影響，對機器人的抓取動作會產生干擾，致使抓取不準確，破壞工件表面質量，影響加工效果。主軸中心出水的配置就是運用了水流對殘留在工件上的鐵屑的沖擊作用，從而沖走鐵屑，解決這一問題設計的。

一、設計背景

材料：45鋼退火或正火

圖1為江蘇常州某客戶的零件加工圖紙，加工處最大圓的直徑為27mm，切削參數為，切深ap=1.5mm，進給f=0.2mm/r，轉速v=3m/s。

選用的機床i5T5.1配置的主電機型號為CTB-47P5ZGC10-60M5GP，額定功率為7.5kW，額定扭矩為104Nm，經校核，符合該零件的加工需求。

為了將殘留在卡盤和零件里孔上的鐵屑清理干凈，降低卡盤對零件的卡持和定位誤差，減少鐵屑對機器人爪的干擾，更好的配合自動線機器人的抓取，特此，設計主軸中心出水裝置，如下圖2。

二、工作原理

機床在加工程序開始的時候，給控制主軸中心出水的電磁閥一個信號，水從排屑器水箱被水泵抽出來通過膠管運送至旋轉接頭的進水口，然后通過回轉油缸、中空拉桿、噴嘴將水噴射在卡盤和加工零件的里孔，將殘留在里邊的鐵屑沖刷掉，加工結束，給電磁閥一個結束的信號，水泵停止工作，噴水也隨之結束，機器人將加工完成的零件抓取走。

三、設計思路及步驟

從主機排屑器水泵出水口位置引一路水路至卡盤處，對殘留在卡盤里孔和零件上的鐵屑沖刷清理，這就對卡盤油缸、旋轉接頭及中間環節的水路提出了特殊的要求，在該設計過程中，選用德國 SMW品牌，型號為SIN-S100的中實回轉油缸；旋轉接頭選用的品牌為日本RIX（Rocky Joint），型號為LA-1P12 ；卡盤選用的品牌為臺灣億川，型號為N-206A6。

（1）設計過渡盤將中實回轉油缸與主軸帶輪連接上，除了要考慮把合孔的大小尺寸外，還需要考慮過渡盤里孔與主軸的干涉問題，從結構上避免干涉；

（2）設計中空拉桿將油缸和卡盤連接上，油缸把合孔大小M24，卡盤旋轉接頭連接尺寸M55X2，預留噴嘴連接用的螺紋孔，另外為了保證主軸旋轉時的平衡，要求拉桿制造時做動平衡測試，≤1g；

（3）設計噴嘴連接件把合在拉桿頭部，選用型號為LQ15A//SD15的噴嘴安裝于拉桿上，通過旋轉噴嘴來調整水流噴射到的位置；

（4）設計合適的固定支架對旋轉接頭和中實回轉油缸的進出油管進行固定把接，防止管路在機床運行的過程中甩動，造成危險；

（5）為了防止在拉桿和接頭的把合處出現漏水的隱患，增加型號為GB/T10708.1-2000/25X15X6.3的適用于安裝在液壓缸活塞桿上起單向密封作用的橡膠密封圈；

（6）整個水路的結構設計完成后，由于標準防護的空間結構比較緊湊，該套中心出水的結構比標準的卡盤油缸多了旋轉接頭，導致Z軸方向加長，標準防護間內部空間不夠容納整套主軸出水裝置，這就需要在原來標準防護的左拉門上做出更改設計，考慮到設計制造的簡單和易操作性，將原拉門增加一個100mm高的鼓包，既滿足了使用要求，也不影響機床整體的美觀。

該套主軸中心出水結構投放入客戶現場后，經過為期幾個月的實際加工考驗，已達到穩定加工的狀態，起到了沖刷掉鐵屑的作用。相信隨著智能制造的推廣、自動化加工的普及，機器人代替人力的現象也越來越多，這套主軸中心出水結構配合各式各樣的加工自動線也會更廣泛的出現在各個加工車間，減輕工人勞動強度，提高客戶的加工效率，為客戶帶來更多的收益。

參考文獻：

[1]傅水根.機械制造工藝學基礎 [M].機械制造工藝學基礎，2011.

[2]李洪.實用機床設計手冊[M].機械工業出版社，1999.