一种非走心式单轴车床数控自动送料机的结构设计

经验交流

件,可存放规格在 5~ 40mm的不同棒料,完成棒料送出的功能.1.2 支承结构

在X轴、Y轴的两端分别用双列深沟球轴承来对X轴和Y轴进行支承,该轴承在轴向载荷很大的高转速甚至极高转速的工况下,相比其它轴承具有良好的性能,而且非常耐用,无需经常维护.1.3 导向结构

整个设备均采用滚珠循环式导轨作为导向结构,可更好地减小整个运动过程中所产生的磨损,其定位误差仅为0.1~0.2 m,可有效地提高自动送料机在送料过程中的定位精度,并且具有较大的行程,在润滑良好的情况下不会出现爬行现象.1.4 底座

安装于设备的底部,通过外侧12个螺栓将整体固定在地面上并调平,内侧的4个螺柱用于和主轴调同心.

1.5 电器柜

利用4个螺钉将电器柜安装固定在自动送料机的底座上,内部主要安装电气系统、部分用于传动的气动元件和CNC装置,对于其内部电气系统结构进行PLC改造,可进一步提高设备的自动化水平.

将两端安装双列深沟球轴承简化为承受分布载荷两端固定的超静定梁,如图4

所示.

图4 等效的超静定梁力学模型

2.2 建立曲线方程

根据材料力学中的挠曲线的近似微分方程:

EIy =M(x)

可得到图3的弯曲曲线方程:y(x)=

(l3x-2lx3+x4)24EI

4

(1)(2)

通过计算可知,在位置x=0.5l处,弯曲变形量最大,为ymax=384EI.

图4的弯曲曲线方程为:4234

y(x)=-3+4

24EIl2ll

(3)

通过计算可知,在位置x=0.5l处,弯曲变形量

4

最大,为ymax=.

384EI

由此可知,两端安装双列深沟球轴承的变形量要小于两端安装止推轴承的变形量.

2 数控自动送料机支承结构的设计

设计过程中关于数控自动送料机支承结构的设计考虑到2种方式:一种是在传动轴XY的两端安装双列深沟球轴承,另一种是在传动轴XY的两端安装止推轴承,并施加适当的预紧[1].由于传动轴的自重会产生弯曲变形,尽管变形量较小,但是在形状位置精度要求很高时,这些变形量不可避免地会影响其输送的精度,而变形量或直接或间接地与支承方式有关.因此对不同支承方式进行力学建模[2],并根据力学模型求取变形量的数学表示,取得最优化的结果.

2.1 建立力学模型

将两端安装止推轴承的结构简化为承受分布载荷一端为固定铰链,一端为活动铰链的静定梁,如图3

所示.

[3]

3 数控自动送料机的控制过程要求

自动送料机的俯视图如图5所示,右上角的4个按钮分别是启动、点动、急停和停止,可根据加工过程的实际需要来确定手动还是自动控制.由于手动状态主要是用于调整设备的功能状态,在这里简单介绍一下自动控制过程要求.

图5 数控自动送料机俯视图

要保证该自动送料机准确无误地完成自动控制的过程,必须满足以下几点要求:

a.能与车床的运行状态相匹配,即能够与车床

图3 等效的静定梁力学模型

5)

完成信息交换的过程.