气动、机械及电子解决了三面及四面加工问题

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Solve Three--sided and Four--sided M achining with Pneumatic--mechanical--electronic DeviceLI Xiu-fe， ，SHA0 Ming-liang2(1.Festo Pneumatics Production Ltd.，Jinan 250000，China；2.Shandong Luli Iron and Steel Company，Shouguang 262724，China)Abstract： By a designed pneumatic machining device optimizing the clamping problem of three and four surfaces； fulfilling the machiningprecision； increasing the utilization rate of processing center and improving the eficiency of processing. Meanwhile， it connectsmachine，pneumatics， PLC and processing center together。

Key words：three and four Surfaces machine； precision； eficiency1 现状及问题的提出我公司是气动外资企业生产厂家，气动产品主要分：气源处理元件、控制元件、执行元件及安装附件。气源处理元件是过滤器、油雾器及调压阀，这些既可以单独使用，也可以组装使用，主要加工部件是六面体∝制元件是阀及组装阀。阀体及阀盖是阀的关键部分.那么阀体及阀盖的加工就是重中之重；执行元件是气缸，缸盖的加工也是重中之重。本文只说阀体的加工，大部分阀体是规则的六面体(长方体或正方体)，而且六个面全部要加工，这样-来，工序比较多，工艺方式也多，必须多次装夹，那么装夹的定位基准就很难保证-致。

更别说保证加工基准跟设计基准-致 ，这样精度无法保证。而且有些面的加工精度要求比较高，那么多次装夹必然对精度要求高的部位很难保证 ，这样，既耗时。

又费力 ，而且废品率高；还有很重要的-点，由于轮换装夹零件时，加工中心的停机时间长，所以要想提高加工中心的利用率，那么缩短加工中心停机时间是最最重要的，而且定位重复的-致性也要求非常高。基于这个要求，工艺部就提出是否能依靠我公司现有的气动及电器元件，解决-次装夹，加工三到四个平面这个问收稿日期：20l2-O7-24作者简介：李秀风(1974-)，女，内蒙古凉城人，工程师 ，学士，主要从事气动产品设计和工艺的相关工作。

2 方案的确定1)确定方案首先，我们知道四轴或多轴联动可以解决这个问题，但是成本太高。通过多次讨论，运用我们生产的气动元器件，再配合-些机械部件及电子元件。普通的加工中心就可以完成，经过工艺部门、设计部门及生产部门多次会议及沟通，认为是可行的。这就是旋转工装最初设计理念的形成。主要面-般是四个或者三个.其余的二个或者三个面加工比较简单 ，主要是钻、攻丝，这个要求不太严格，和普通的钻床、攻丝机配-些简单的小工装就可以满足要求。所以重点就放在了另外相邻的三个或者四个面加工上，而且-次最好能多件加工，定位基准-致，这样就可以大大提高生产效率。传统的车或者铣-次只能加工-件，加工-个面。那么我们旋转工装-次装夹 8件或者更多，下面以8个零件为例来说 ，每个零件-次加工三到四个面，效率提高大于100%。同时精度可以保证-致性。人为的装夹误差因素也消除了很多。

其次，我们-定要提高加工中心的利用率，停机换件的时间尽量缩短，那么我们考虑多件加工换件在加工中心外进行，同时还要保证这 8个零件的装夹-致性，这个也是通过工装来保证，这个工装在这里不作介71液压 气动 与密 封/2013年 第 03期绍。加工中心停下。把整个装有 8个件工装板装上即可，那么说，将把 8个零件装到加工中心上和以前装-个零件用的时间是基本相同的。加工中心加工 8个工件的时间相同，操作人员可以再换可换工装的8个零件，除了换件，还可以将加工好的这 8个零件的毛刺去掉。而且-个操作人员完全可以同时操作 2台以上的加工中心。

最后，夹具具体方案确定，这个要考虑相当多，首先工装的精度要求很高，这样才可以保证被加工件的精度；设计方案出来，同时也得考虑加工方案，装配方案，维修方案，-环紧扣-环；出图是个简单的过程；审议图纸的可行性.图纸审议通过。工装零件的加工。这是-定要注意的，必须把设计思想跟加工者沟通好，否则光靠图纸标注，重要尺寸太多，加工者会无所适从。

工装装配、调整、试运行是-个重要过程 ，所有问题在这个过程基本都会显示出来 ，而后调整，修改。整个工装释放，投产。

图 1 三维造型图2)实施办法(1)三个或者四个方向加工，首先需要旋转 ，选择FESTO生产的摆动气缸∩以选择 DRQD系列摆动气缸，是 0～270。旋转，带有可调液压或者气动缓冲，可以平稳旋转，定位；那么这三个或者四个面全部可以加工。气缸的旋转可调精度是-2O。～6。。气缸精度不能保证公差只有±0.05尺寸要求 ，所以通过机械部分来保证，这些机械配套的设计和加工有-定难度，但是最后全部克服了。当然中间会有-些微调，从方案、图纸、加工到装配都-样。见图 1所示。

(2)其次需要定位，而且位置要准确，这个我们用了传统的锥销，锥销套与锥销配做，三个或者四个位置的套必须在理论上保持-致，后来我们做到了0.002的公差。以套为基准加工的锥销，保证了三个或者四个位置的定位问题。这个定位其实也是最最重要的，这个-旦保证了，那么其他的就不是大问题。到此，所有的零部件都陆续地完成。基本没有太大的改动，即使稍有微小的改动，也属正常。

72(3)DRQD气缸作为执行器，需要有控制器来控制，因为是三个或者四个方向，那么最少要三个或者四个二位三通阀来控制，为了与加工中心联动.所以选择电控阀，电控阀的电控部分与 PLC连接，信号才会传递。

所以控制器选择了 FESTO生产的集装阀，选用 1O型CPV紧凑型阀岛总线控制，阀岛总线与PLC连接，信号得以传递。见图 1所示。

(4)DRQD气缸到位后，需要机械部件锁紧定位，即为了定位准确，又可以抵消加工中心的切削力。这个选择了圆锥形锁紧定位。如图 2所示，锥销的动作是通过双作用气缸来完成，如上所说的锥销和锥销套。

锥销 锥销套图 2 锥销动作示意图(5)辅助圆锥锁紧定位力的辅助夹紧，用锥形锁紧套与气缸共同作用来夹紧。如图3所示。双作用气缸的往复运动带动气缸连接杆的运动，气缸连接杆的运动带动锁紧套连接杆摆动，锁紧套连接杆的摆动将锁紧套锁紧或者松开，这个锁紧套的松开和夹紧结构和车床的夹紧套是-个原理，在这里不再赘述。

连接气缸与气缸连接件锥套夹紧连接杆图 3 辅助夹紧动作图(6)每个定位系统都需要执行及控制元件，控制元件都集中在 10型 CPV紧凑型阀岛上。执行元件选用FESTO生产的气缸，包括 DRQD摆动气缸，双作用气缸。这些执行元件需要定位准确、灵敏，全部用带有磁性开关(传感器)的气缸。磁性开关也与 PLC联接，这样，电信号全部采集到PLC上，用程序去控制 PLC上采集到的信号，PLC把命令发送给机床，机床再激活自己的 G或 M加工程序，加工完成，机床再把信号传递给PLC，整个循环即简单，又明了，可操作性强。

(7)为了使工装运行稳定，我们配了压力传感器 ，进气压力在 24bar之间才可以正常工作，否则就停机。

Hvdraulics Pneumatics& Seals/No.03.2013(8)机床只要启动程序就可以，加工完成 自动停机，更换加工零件。工装只负责三个或者四个方向的旋转，定位，夹紧；这-系列的动作完成后，PLC把这个信号传递给加工中心，加工中心开始加工，这是个循环的过程。这里加工中心还增加了-个急停装置，只要是操作者或者相关负责人发现加工中心有不正常情况 ，或者误操作 ，可以按下这个按钮 ，机床无条件停下，当然了，这个也是有程序控制的。这样，提高了安全性。

(9)加工中心有切削液，而我们这个 CPV集装阀，传感器都是需要严格防水的，我们用有机玻璃作为保护罩，用乐泰硅胶作为密封剂。有机玻璃既能防止削液进入工装，又能清楚地看到里面元件的工作情况.便于维修和保养。硅胶作为密封剂，密封效果好，可填充性强。

(10)工装成本低，易于操作，可换性强，维修方便，大大提高了生产率等优点。

(1 1)工件装夹-致性这个工装以后也会分享给大家，还有就是 PLC电子连接这部分在这里也不作详述。

· - - - - - 《上接 第 70页 ) --·------ --------以后会逐步分享给大家。

3 结束语首先，通过试运行-年后，基本没有出现过故障，运行平稳，加工-致性相当好。现在已大量投入使用。

投入大量使用已经三年有余，很少出现故障，每套工装使用寿命不低于 l0万次。而且最初的那几套早已经超出 1O万次，还在正常无故障地使用着。

其次，通过-年的试运行，提高了加工效率，降低了工人的劳动强度。加工相同工件从以前的每件 8min，降低到 3.6min。