行業(yè)動(dòng)態(tài)

新型自動(dòng)鉚釘機的優(yōu)點(diǎn)和原理

    鉚釘幾乎是小螺孔加工唯一完全可行的工藝方法特別是對于1-5mm小直徑螺孔,目前應用最多的還是半自動(dòng)動(dòng)鉚釘方法鉚釘的深度需要人工掌握生產(chǎn)效率低勞動(dòng)強度大不適應現在自動(dòng)化大規模生產(chǎn)我們設計了一種自動(dòng)鉚釘機解決了以上問(wèn)題。

自動(dòng)鉚釘機結構方案的確定

    因為要準確控制鉚釘的深度也就是控制鉚釘的圈數而且在退刀的時(shí)候也要反向旋轉相同的圈數;需要使用步進(jìn)電機或者伺服電機控制相比普通電機，步進(jìn)電機具有能夠實(shí)現精準的轉角轉向控制的優(yōu)點(diǎn)但步進(jìn)電機只能實(shí)現開(kāi)環(huán)控制沒(méi)有位置反饋出現超載丟步或者出現誤差時(shí)不能夠自行補償，總體精度和負載能力以及矩頻特性都不如伺服電機但伺服電機的成本比較高應用不廣泛本系統步進(jìn)電機驅動(dòng)的方式采用每個(gè)工作循環(huán)都可以進(jìn)行一次原點(diǎn)矯正的方式來(lái)彌補步進(jìn)電機容易丟步的缺陷滿(mǎn)足設計要求。

    自動(dòng)鉚釘機的主要結構如下圖所示機器主要由提供支撐的底座、關(guān)節1、關(guān)節2、關(guān)節3和關(guān)節4運動(dòng)系統組成肩四個(gè)自由度汾別用步進(jìn)電機驅動(dòng)。

自動(dòng)鉚釘機的結構

    關(guān)節1、關(guān)節2、關(guān)節3分別包括同步齒形帶和兩個(gè)帶輪L帶輪與主運動(dòng)電機相連，在它的驅動(dòng)下同步齒形帶沿坐標軸方向往復運動(dòng)分別實(shí)現X軸、Y軸和Z軸方向的運動(dòng)和定位主軸用步進(jìn)電機通過(guò)聯(lián)軸器實(shí)現回轉運動(dòng)。

    鉚釘的過(guò)程中切削力繞著(zhù)絲錐的軸線(xiàn)方向主軸提供轉矩X車(chē)由和丫軸承受負載很小采用同步帶進(jìn)行傳動(dòng)_鉚釘屬于自為基準的工藝過(guò)程同步帶傳動(dòng)既可以滿(mǎn)足鉚釘位置的定位精度要求又有一定的柔性浮動(dòng)范圍，能夠在一定程度上對定位誤差進(jìn)行自行修正，保證加工精度同時(shí)保護絲錐不受損傷和折斷Z軸采用絲杠傳動(dòng)在鉚釘的過(guò)程中絲錐進(jìn)入底孔受到軸向力肩利于絲錐順利進(jìn)入底孔進(jìn)行鉚釘絲杠螺母機構既能保證進(jìn)給的運動(dòng)精度又能夠承受一定的軸向負載保證螺距的精準性鉚釘機主要加工M3, M4等小孔加工材料為鋁材」切屑力不大廠(chǎng)般不超過(guò)1.5N.M鉚釘的主運動(dòng)通過(guò)步進(jìn)電機與主軸相連實(shí)現。

自動(dòng)鉚釘機的工作原理和過(guò)程

    主要的動(dòng)作包活決進(jìn)、工進(jìn)、工退和快退4步。

   (1)決進(jìn):快進(jìn)是在絲錐尚未接觸到工件前的空行程，為了減少輔助時(shí)間提高設備性能快進(jìn)要以較快的速度運動(dòng)_可以通過(guò)編程來(lái)控制一般達到10mm/s。

   (2)工進(jìn):主軸驅動(dòng)步進(jìn)電機使主軸正轉，同時(shí)沿Z軸向下運動(dòng)主軸每轉動(dòng)一圈Z軸同時(shí)移動(dòng)一個(gè)螺距到達設定的鉚釘深度.

   (3)工退:工退時(shí)主軸驅動(dòng)步進(jìn)電機使主軸反轉同時(shí)沿Z軸向上運動(dòng)，主軸每轉動(dòng)一圈Z軸同時(shí)運動(dòng)一個(gè)螺距，直至鉚釘開(kāi)始的位置，鉚釘結束雖然不鉚釘，由于摩擦力的作用，絲錐退回是力矩還較大，綜合考慮設備的效率，設定速度為6mm/s。

   (4)快退:快退與快進(jìn)基本相同，只是改變步進(jìn)電機的旋轉方向可以較快的速度返回。

自動(dòng)鉚釘機的控制系統

   自動(dòng)鉚釘機的控制系統采用單片機進(jìn)行控制執行部件包括:

步進(jìn)電機帶動(dòng)三個(gè)平動(dòng)裝置和一個(gè)轉動(dòng)裝置每個(gè)坐標軸安裝一個(gè)位置傳感器海次開(kāi)機復位一次找到各自坐標系原點(diǎn)控制系統發(fā)出一定數量的脈沖執行機構根據脈沖數進(jìn)行運動(dòng)確定鉚釘點(diǎn)位_主軸根據螺紋參數進(jìn)行鉚釘控制系統框圖如下圖所示。

自動(dòng)鉚釘機的控制系統

   1.復位開(kāi)機后首先要執行復位操作本機采用的是開(kāi)環(huán)控制每次開(kāi)機后首先要執行復位的動(dòng)L。

   2.任務(wù)選擇執行復位動(dòng)作后開(kāi)始選擇任務(wù)根據加工對象的不同選擇預先設定好的任務(wù)即選擇加工程序本機可以預存100個(gè)不同的工作程序可輸入不同的號碼選擇不同的程序在外接的控制盒把播碼開(kāi)關(guān)上的數字鍵調整到需要的號碼，此時(shí)控制盒上的綠色指示燈閃亮兩次按下加載按鈕此時(shí)控制盒上的綠色指示燈亮起程序加載成功。

   3.開(kāi)始工作和基準點(diǎn)調整程序加載成功后按下控制盒上的綠色運子科安鈕，鉚釘機按照設定好的程序進(jìn)行鉚釘動(dòng)作由于工作的過(guò)程中外界因素的影響工件相對于主軸的位置可能會(huì )產(chǎn)生一些誤差需要進(jìn)行基準點(diǎn)調整使得工件坐標系原點(diǎn)與實(shí)際工件的坐標特征點(diǎn)重合。

   4.程序的設定與保存鉚釘機采用的是專(zhuān)用的軟件編程上位機采用PC機在軟件繪圖界面上可進(jìn)行鉚釘孔位的坐標點(diǎn)繪制也可以由CAD圖形直接導入針對不同的螺紋需要分別進(jìn)行參數設定主要包括螺距鉚釘深度或圈數鉚釘的切削速度或主軸轉速等計算機與鉚釘機通過(guò)串口數據線(xiàn)連接，將程序下載到機器工作時(shí)可以斷開(kāi)計算機編程和工作可以分開(kāi)進(jìn)行肩利于提高效率。

    程序編制過(guò)程中需要對外圍的參數進(jìn)行設定例如空走的速度、主軸抬起高度、一次程序運行結束后是否需要復位等。

    空走速度是指XYZ軸在尋找鉚釘點(diǎn)位的過(guò)程中行走的速度這個(gè)速度一般比較高幾十至幾百毫米每秒這樣有利于節省非工作的時(shí)間提高效率。

    主軸的抬起高度是指每個(gè)孔位鉚釘結束后主軸要抬起一定的高度快速運動(dòng)到下一個(gè)鉚釘孔位進(jìn)行鉚釘抬起高度的設定要依據工件的外形和尺寸對于外形凸起不高表面比較平整的零件來(lái)說(shuō)可以把抬起高度設定的低一些以便減少空走的行程節省時(shí)間反之則要把抬起高度設的高些以防止主軸碰到工件或者夾具的非加工部分。

    每次任務(wù)執行完成后可以設定讓主軸復位，主軸處于機器的坐標原點(diǎn)的位置肩利于增大操作的空間便于更換零件對于較小的零件;

不需要進(jìn)行復位便于減少空走的行程節省輔助時(shí)間

    通過(guò)對目前小孔徑螺紋鉚釘時(shí)遇到的困難分析，設計一種自動(dòng)鉚釘機對鉚釘機的機械結構和控制系統進(jìn)行設計采用步進(jìn)電機和同步帶傳動(dòng)滿(mǎn)足使用要求同時(shí)降低了成本。