數(shù)控沖床工作臺交換支路
如圖5 - 18所示，交換臺是實(shí)現(xiàn)雙工作臺交換的關(guān)鍵部件，由于數(shù)控沖床交換臺提升載荷較大(達(dá)1200ON)，工作過程中沖擊較大，設(shè)計(jì)上升、下降動作時間為35，且交換臺位置空間較大，故采用大直徑氣缸(D = 350rnm)、6mm內(nèi)徑的氣管可滿足設(shè)計(jì)載荷和變換時間的要求。數(shù)控沖床無工作臺交換時，在兩位雙電控電磁閥HF3的控制下交換臺托升缸處于下位，感應(yīng)開關(guān)LSI有信號，工作臺與托叉分離，工作臺可以自由運(yùn)動。當(dāng)進(jìn)行自動或手動的雙工作臺交換時，數(shù)控系統(tǒng)通過PMC發(fā)出信號，使兩位雙電控電磁閩HF3的3YA得電，托升缸下腔通人高壓氣，活塞帶動托叉連同工作臺一起上升，當(dāng)達(dá)到上下運(yùn)動的上終點(diǎn)位置時，由接近開關(guān)LS16檢測其位置信號，并通過變送擴(kuò)展板傳送到CNC的PMC，控制交換臺回轉(zhuǎn)180。運(yùn)動開始動作，接近開關(guān)ISI8檢測到回轉(zhuǎn)到位的信號，并通過變送擴(kuò)展扳傳送到CNC的PMC，控制HF3的4YA得電，托升缸上腔通人高壓氣體，活塞帶動托叉連同工作臺在重 力和托升缸的共同作用下一起下降，當(dāng)達(dá)到上下運(yùn)動的下終點(diǎn)位置時由接近開關(guān)LS17檢測其位置信號，并通過變送擴(kuò)展板傳送到CNC的PMC，雙工作臺交換過程結(jié)束，數(shù)控沖床可以進(jìn)行下一步的操作。在該支路中采用。DJ3、DJ4單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)交換臺上升和下降的速度，避免較大的載荷沖擊及對機(jī)械部件的損傷。
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1)數(shù)控沖床滑動導(dǎo)軌的材料導(dǎo)軌材料主要是鑄鐵、鋼、塑料以及有色金屬，應(yīng)根據(jù)數(shù)控沖床性能、成本的要求，合理選擇導(dǎo)軌材料及熱處理來降低摩擦系數(shù)，提高導(dǎo)軌耐磨性。
①鑄鐵材料  數(shù)控沖床上常用導(dǎo)軌材料是鑄鐵材料。常用鑄鐵材料是HT200和HT300。為了提高耐磨性，還有應(yīng)用孕育鑄鐵、高磷鑄鐵及合金鑄鐵。
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薄的加工件進(jìn)行沖壓加工時是難以夾緊的，雖然對鐵系材料的工件可以使用磁性卡盤，但是加工件容易被磁化，而數(shù)控沖床真空卡盤則是較理想的夾具。
數(shù)控沖床的真空卡盤的結(jié)構(gòu)原理如圖5-20所示，下面簡單介紹其工作原理。
在卡盤的前面裝有吸盤，盤內(nèi)形成真空，而薄的被加工件就都大氣壓力被壓在吸盤上以達(dá)到夾緊的目的。一般在卡盤本體1上開有數(shù)條圓形的溝糟2，這些溝槽就是前面提到的吸盤，這些吸盤是通過轉(zhuǎn)接件5的孔道4與小孔3相通，然后與卡盤體內(nèi)氣缸腔室6相連接。另外腔室6通過氣缸活塞桿后部的孔7通向連接管8，然后與裝在主軸后面的轉(zhuǎn)閥9相通。通過軟管10同真空泵系統(tǒng)相連接，按上述的氣路造成卡盤本體溝槽內(nèi)的真空，以吸著工件。反之，要取下被加工的工件時，向溝槽內(nèi)通以空氣。氣缸腔室6內(nèi)有時真空有時充氣，所以活塞11有時縮進(jìn)有時伸出。此活塞前端的凹窩在卡緊時起到吸著的作用。即工件被安裝之前缸內(nèi)腔室與大氣相通，所以在彈簧12的作用下活塞伸出卡盤的外面。當(dāng)工件被卡緊時缸內(nèi)造成真空則活塞頭縮進(jìn)，一般真空卡盤的服引力與吸盤的有效面積和吸盤內(nèi)的真空度成正比。在自動控制中，有時要求卡緊速度要快，而卡緊速度則由真空卡盤的排氣量來決定。
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[例1]液壓系統(tǒng)故障的故障排除。
故障現(xiàn)象某數(shù)控沖床，換刀不能進(jìn)行，無報警。
分析及處理過程：該數(shù)控沖床換刀利用液壓機(jī)構(gòu)，不能換刀的可能原因有：
(1)PLC到電磁閥之間電氣線路故障。
(2)液壓系統(tǒng)壓力異常，電磁閩卡死或損壞。
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柔性創(chuàng)造系統(tǒng)(FMS) 是20世紀(jì)70年代末發(fā)展起來的先進(jìn)的機(jī)械加工系統(tǒng)，它由多臺數(shù)控沖床和加工中心等組成，并具有自動上下料裝置、倉庫和輸送系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)及軟件的集中控制下，實(shí)現(xiàn)加工自動化。它具有高度的柔性，是一種計(jì)算機(jī)直接控制的自動化可變加工系統(tǒng).一個典型的FMS由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、生產(chǎn)系統(tǒng)、數(shù)控沖床、智能機(jī)器人、全自動化輸送系統(tǒng)和自動倉庫組成。全部生產(chǎn)過程由一臺中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)的調(diào)度，若干臺控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行工位控制，組成一個各種制造單元相對獨(dú)立而又便于靈活調(diào)節(jié)、適應(yīng)性很強(qiáng)的制造系統(tǒng)，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖1-16所示。
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編制數(shù)控加工程序時，要把加工零件的工藝過程、運(yùn)動軌跡、工藝參數(shù)和輔助操作等信息，按一定數(shù)字化指令或數(shù)控語言，以規(guī)定的格式記錄在信息(程序)載體上。從分析零件圖樣開始到獲得正確的程序載體為止的全過程，稱為零件加工程序的編制，簡稱為編程。
在普通機(jī)床上加工零件時，首先應(yīng)由工藝人員對零件進(jìn)行工藝分析，制定零件加工的工藝規(guī)程，包括機(jī)床、刀具、定位夾緊方法及切削用量等工藝參數(shù)。同樣，在數(shù)控沖床上加工零件時，也必須對零件進(jìn)行工藝分析，制定工藝規(guī)程，同時要將工藝參數(shù)、幾何圖形數(shù)據(jù)等，按規(guī)定的信息格式記錄在控制介質(zhì)上，將此控制介質(zhì)上的信息輸入到數(shù)控沖床的數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置控制機(jī)床完成零件的全部加工。這里，將零件圖紙到制作數(shù)控沖床的控制介質(zhì)的全部過程稱為程序編制，簡稱“編程”。
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  數(shù)控沖床是按照輸入的工件加工程序運(yùn)行的，在工件加工程序中包含了數(shù)控沖床上刀具和工件之間的相對運(yùn)動軌跡、工藝參數(shù)(進(jìn)給盤、主軸轉(zhuǎn)速等)和輔助運(yùn)動等加工所需要的全部信息，數(shù)控?cái)?shù)控沖床上存儲工件加工程序的信息載體通常為穿孔紙帶、穿孔卡片、磁帶、磁盤等。
輸入方式
  控制介質(zhì)上記載的加信息要經(jīng)過輸入裝置傳送給數(shù)控裝置，指令信息的輸入方式通常有自動和手動兩種。
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對于帶有刀具庫的數(shù)控沖床，主軸組件除具有較高的精度和剛度外，還帶有刀具自動裝卸裝置和主軸孔內(nèi)的切屑消除裝置，如圖6.4所示。主軸前端有7:24的錐孔，用于裝夾錐輛刀具；端面鍵13既做刀具定位用，又可通過它傳遞轉(zhuǎn)矩；為了實(shí)現(xiàn)刀具的自動裝卸，主軸內(nèi)設(shè)有刀具自動夾緊裝置。從圖中可以看出，該數(shù)控沖床是由拉緊機(jī)構(gòu)拉緊錐柄刀架尾端的軸頸來實(shí)現(xiàn)刀架的定位及夾緊。夾緊刀架時，液壓缸上腔接通回油，彈簧11椎動活塞6上移，處于圖示位置；拉桿4在碟形彈簧5的作用下向上移動。由于此時裝在拉桿前端徑向孔中的四個銅球12進(jìn)入主軸孔中直徑較小的d2處(見圖6.4(b)被迫徑向收攏而卡進(jìn)拉釘2的環(huán)形凹槽內(nèi)，因而刀桿被拉桿拉緊，依靠摩擦力緊團(tuán)在主軸上。換刀前需將刀架松開時，油液進(jìn)入液壓缸上腔，活塞6椎動拉桿4向下移動，碟形彈簧被壓縮當(dāng)鋼球12隨拉桿一起下移進(jìn)入主軸孔中直徑較大的d1處時，它就不再能約束拉釘?shù)念^部，緊接著拉桿前端內(nèi)孔的臺肩端面碰到拉釘，將刀架頂松。此時行程開關(guān)10發(fā)出信號，換刀機(jī)械手隨即將刀架取下。與此同時，壓縮空氣由管接頭9經(jīng)活塞和拉桿的中心通孔吹入主軸裝刀孔內(nèi)，把切屑或臟物清除干凈，以保證刀具的裝夾精度。機(jī)械手將新刀裝上主軸后，液壓缸7接通回油，碟形彈簧又拉緊刀架。刀架拉緊后，行程開關(guān)8發(fā)出信號。
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根據(jù)數(shù)控沖床的類型與大小不同，其主傳動主要有以下幾種形式。
1.帶有二級齒輪變速的主傳動
通過幾對齒輪降速，增大輸出扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求，一部分小型數(shù)控沖床也采用此種傳動方式以獲得強(qiáng)力切削時所需要的扭炬。如圖6. 1 (a)所示，主軸電動機(jī)經(jīng)過二級齒輪變速，使主軸獲得低速和高速兩種轉(zhuǎn)速系列，這是目前大中型數(shù)控沖床采用較多的一種配置方式。這種分段無級變速，可確保低速時的大轉(zhuǎn)矩，滿足機(jī)床對轉(zhuǎn)矩特性的要求。白輪變速自動換擋主要采用電液控制撥叉和電磁離合器兩種方式。
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高速數(shù)控沖床的高速主軸要在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)升速和降速并在指定位置快速準(zhǔn)確停車，就要求主軸具有很高的角加速度。如果通過帶、齒輪和離合器等中間傳動系統(tǒng)，不僅存在傳動帶打滑、振動和噪聲大等缺點(diǎn)，而且轉(zhuǎn)動慣量大，很顯然這些中間傳動系統(tǒng)已不能適應(yīng)其要求。如果將交流變頻電動機(jī)直接裝在數(shù)控沖床主軸上，即采用內(nèi)裝式無殼電動機(jī)，其空心轉(zhuǎn)子通過壓配合直接裝在數(shù)控沖床主軸上，帶有冷卻套的定子則安裝在主軸單元的殼體中，就形成了內(nèi)裝式電動機(jī)主軸，簡稱電主軸(motorized spindle)。這時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子就是數(shù)控沖床的主軸，主軸單元的殼體就是電動機(jī)座，從而實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)與數(shù)控沖床主軸的一體化。
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