新型自動(dòng)鉚釘機(jī)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(duì)于1-5mm小直徑螺孔,目前應(yīng)用最多的還是半自動(dòng)動(dòng)鉚釘方法鉚釘?shù)纳疃刃枰�人工掌握生產(chǎn)效率低勞動(dòng)強(qiáng)度大不適應(yīng)現(xiàn)在自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)我們?cè)O(shè)計(jì)了一種自動(dòng)鉚釘機(jī)解決了以上問題。

自動(dòng)鉚釘機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定

    因?yàn)橐獪?zhǔn)確控制鉚釘?shù)纳疃纫簿褪强刂沏T釘?shù)娜��?shù)而且在退刀的時(shí)候也要反向旋轉(zhuǎn)相同的圈數(shù);需要使用步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)控制相比普通電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)具有能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向控制的優(yōu)點(diǎn)但步進(jìn)電機(jī)只能實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制沒有位置反饋出現(xiàn)超載丟步或者出現(xiàn)誤差時(shí)不能夠自行補(bǔ)償，總體精度和負(fù)載能力以及矩頻特性都不如伺服電機(jī)但伺服電機(jī)的成本比較高應(yīng)用不廣泛本系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)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)矯正的方式來彌補(bǔ)步進(jìn)電機(jī)容易丟步的缺陷滿足設(shè)計(jì)要求。

    自動(dòng)鉚釘機(jī)的主要結(jié)構(gòu)如下圖所示機(jī)器主要由提供支撐的底座、關(guān)節(jié)1、關(guān)節(jié)2、關(guān)節(jié)3和關(guān)節(jié)4運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)組成肩四個(gè)自由度汾別用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

自動(dòng)鉚釘機(jī)的結(jié)構(gòu)

    關(guān)節(jié)1、關(guān)節(jié)2、關(guān)節(jié)3分別包括同步齒形帶和兩個(gè)帶輪L帶輪與主運(yùn)動(dòng)電機(jī)相連，在它的驅(qū)動(dòng)下同步齒形帶沿坐標(biāo)軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)分別實(shí)現(xiàn)X軸、Y軸和Z軸方向的運(yùn)動(dòng)和定位主軸用步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

    鉚釘?shù)倪^程中切削力繞著絲錐的軸線方向主軸提供轉(zhuǎn)矩X車由和丫軸承受負(fù)載很小采用同步帶進(jìn)行傳動(dòng)_鉚釘屬于自為基準(zhǔn)的工藝過程同步帶傳動(dòng)既可以滿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(duì)定位誤差進(jìn)行自行修正，保證加工精度同時(shí)保護(hù)絲錐不受損傷和折斷Z軸采用絲杠傳動(dòng)在鉚釘?shù)倪^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(jī)構(gòu)既能保證進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)精度又能夠承受一定的軸向負(fù)載保證螺距的精準(zhǔn)性鉚釘機(jī)主要加工M3, M4等小孔加工材料為鋁材」切屑力不大廠般不超過1.5N.M鉚釘?shù)闹鬟\(yùn)動(dòng)通過步進(jìn)電機(jī)與主軸相連實(shí)現(xiàn)。

自動(dòng)鉚釘機(jī)的工作原理和過程

    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(shè)備性能快進(jìn)要以較快的速度運(yùn)動(dòng)_可以通過編程來控制一般達(dá)到10mm/s。

   (2)工進(jìn):主軸驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)使主軸正轉(zhuǎn)，同時(shí)沿Z軸向下運(yùn)動(dòng)主軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈Z軸同時(shí)移動(dòng)一個(gè)螺距到達(dá)設(shè)定的鉚釘深度.

   (3)工退:工退時(shí)主軸驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)使主軸反轉(zhuǎn)同時(shí)沿Z軸向上運(yùn)動(dòng)，主軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈Z軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)一個(gè)螺距，直至鉚釘開始的位置，鉚釘結(jié)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(shè)備的效率，設(shè)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(jī)的旋轉(zhuǎn)方向可以較快的速度返回。

自動(dòng)鉚釘機(jī)的控制系統(tǒng)

   自動(dòng)鉚釘機(jī)的控制系統(tǒng)采用單片機(jī)進(jìn)行控制執(zhí)行部件包括:

步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)三個(gè)平動(dòng)裝置和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置每個(gè)坐標(biāo)軸安裝一個(gè)位置傳感器海次開機(jī)復(fù)位一次找到各自坐標(biāo)系原點(diǎn)控制系統(tǒng)發(fā)出一定數(shù)量的脈沖執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)脈沖數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)確定鉚釘點(diǎn)位_主軸根據(jù)螺紋參數(shù)進(jìn)行鉚釘控制系統(tǒng)框圖如下圖所示。

自動(dòng)鉚釘機(jī)的控制系統(tǒng)

   1.復(fù)位開機(jī)后首先要執(zhí)行復(fù)位操作本機(jī)采用的是開環(huán)控制每次開機(jī)后首先要執(zhí)行復(fù)位的動(dòng)L。

   2.任務(wù)選擇執(zhí)行復(fù)位動(dòng)作后開始選擇任務(wù)根據(jù)加工對(duì)象的不同選擇預(yù)先設(shè)定好的任務(wù)即選擇加工程序本機(jī)可以預(yù)存100個(gè)不同的工作程序可輸入不同的號(hào)碼選擇不同的程序在外接的控制盒把播碼開關(guān)上的數(shù)字鍵調(diào)整到需要的號(hào)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.開始工作和基準(zhǔn)點(diǎn)調(diào)整程序加載成功后按下控制盒上的綠色運(yùn)子科安鈕，鉚釘機(jī)按照設(shè)定好的程序進(jìn)行鉚釘動(dòng)作由于工作的過程中外界因素的影響工件相對(duì)于主軸的位置可能會(huì)產(chǎn)生一些誤差需要進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)調(diào)整使得工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與實(shí)際工件的坐標(biāo)特征點(diǎn)重合。

   4.程序的設(shè)定與保存鉚釘機(jī)采用的是專用的軟件編程上位機(jī)采用PC機(jī)在軟件繪圖界面上可進(jìn)行鉚釘孔位的坐標(biāo)點(diǎn)繪制也可以由CAD圖形直接導(dǎo)入針對(duì)不同的螺紋需要分別進(jìn)行參數(shù)設(shè)定主要包括螺距鉚釘深度或圈數(shù)鉚釘?shù)那邢魉俣然蛑鬏S轉(zhuǎn)速等計(jì)算機(jī)與鉚釘機(jī)通過串口數(shù)據(jù)線連接，將程序下載到機(jī)器工作時(shí)可以斷開計(jì)算機(jī)編程和工作可以分開進(jìn)行肩利于提高效率。

    程序編制過程中需要對(duì)外圍的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定例如空走的速度、主軸抬起高度、一次程序運(yùn)行結(jié)束后是否需要復(fù)位等。

    空走速度是指XYZ軸在尋找鉚釘點(diǎn)位的過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(jié)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(jié)束后主軸要抬起一定的高度快速運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)鉚釘孔位進(jìn)行鉚釘抬起高度的設(shè)定要依據(jù)工件的外形和尺寸對(duì)于外形凸起不高表面比較平整的零件來說可以把抬起高度設(shè)定的低一些以便減少空走的行程節(jié)省時(shí)間反之則要把抬起高度設(shè)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(zhí)行完成后可以設(shè)定讓主軸復(fù)位，主軸處于機(jī)器的坐標(biāo)原點(diǎn)的位置肩利于增大操作的空間便于更換零件對(duì)于較小的零件;

不需要進(jìn)行復(fù)位便于減少空走的行程節(jié)省輔助時(shí)間

    通過對(duì)目前小孔徑螺紋鉚釘時(shí)遇到的困難分析，設(shè)計(jì)一種自動(dòng)鉚釘機(jī)對(duì)鉚釘機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電機(jī)和同步帶傳動(dòng)滿足使用要求同時(shí)降低了成本。