翟晓飞

摘 要：伴随着机械加工行业的不断发展，为了使加工效率更快，降低劳动强度，对机械加工设备的配置和自动化程度的要求也越来越高，数控机床和各种机器人搭配组成自动线应用而生，而为了使机器人更快、更准的抓取零件，进行上下料，主轴中心出水结构的配置也成了必不可少的配置需求。

关键词：自动线；主轴中心出水

在加工过程中，加工状态不断的变化，工件上难免会残留有铁屑，这就对零件的卡持和定位会产生一定的影响，对机器人的抓取动作会产生干扰，致使抓取不准确，破坏工件表面质量，影响加工效果。主轴中心出水的配置就是运用了水流对残留在工件上的铁屑的冲击作用，从而冲走铁屑，解决这一问题设计的。

一、设计背景

材料：45钢退火或正火

图1为江苏常州某客户的零件加工图纸，加工处最大圆的直径为27mm，切削参数为，切深ap=1.5mm，进给f=0.2mm/r，转速v=3m/s。

选用的机床i5T5.1配置的主电机型号为CTB-47P5ZGC10-60M5GP，额定功率为7.5kW，额定扭矩为104Nm，经校核，符合该零件的加工需求。

为了将残留在卡盘和零件里孔上的铁屑清理干净，降低卡盘对零件的卡持和定位误差，减少铁屑对机器人爪的干扰，更好的配合自动线机器人的抓取，特此，设计主轴中心出水装置，如下图2。

二、工作原理

机床在加工程序开始的时候，给控制主轴中心出水的电磁阀一个信号，水从排屑器水箱被水泵抽出来通过胶管运送至旋转接头的进水口，然后通过回转油缸、中空拉杆、喷嘴将水喷射在卡盘和加工零件的里孔，将残留在里边的铁屑冲刷掉，加工结束，给电磁阀一个结束的信号，水泵停止工作，喷水也随之结束，机器人将加工完成的零件抓取走。

三、设计思路及步骤

从主机排屑器水泵出水口位置引一路水路至卡盘处，对残留在卡盘里孔和零件上的铁屑冲刷清理，这就对卡盘油缸、旋转接头及中间环节的水路提出了特殊的要求，在该设计过程中，选用德国 SMW品牌，型号为SIN-S100的中实回转油缸；旋转接头选用的品牌为日本RIX（Rocky Joint），型号为LA-1P12 ；卡盘选用的品牌为台湾亿川，型号为N-206A6。

（1）设计过渡盘将中实回转油缸与主轴带轮连接上，除了要考虑把合孔的大小尺寸外，还需要考虑过渡盘里孔与主轴的干涉问题，从结构上避免干涉；

（2）设计中空拉杆将油缸和卡盘连接上，油缸把合孔大小M24，卡盘旋转接头连接尺寸M55X2，预留喷嘴连接用的螺纹孔，另外为了保证主轴旋转时的平衡，要求拉杆制造时做动平衡测试，≤1g；

（3）设计喷嘴连接件把合在拉杆头部，选用型号为LQ15A//SD15的喷嘴安装于拉杆上，通过旋转喷嘴来调整水流喷射到的位置；

（4）设计合适的固定支架对旋转接头和中实回转油缸的进出油管进行固定把接，防止管路在机床运行的过程中甩动，造成危险；

（5）为了防止在拉杆和接头的把合处出现漏水的隐患，增加型号为GB/T10708.1-2000/25X15X6.3的适用于安装在液压缸活塞杆上起单向密封作用的橡胶密封圈；

（6）整个水路的结构设计完成后，由于标准防护的空间结构比较紧凑，该套中心出水的结构比标准的卡盘油缸多了旋转接头，导致Z轴方向加长，标准防护间内部空间不够容纳整套主轴出水装置，这就需要在原来标准防护的左拉门上做出更改设计，考虑到设计制造的简单和易操作性，将原拉门增加一个100mm高的鼓包，既满足了使用要求，也不影响机床整体的美观。

該套主轴中心出水结构投放入客户现场后，经过为期几个月的实际加工考验，已达到稳定加工的状态，起到了冲刷掉铁屑的作用。相信随着智能制造的推广、自动化加工的普及，机器人代替人力的现象也越来越多，这套主轴中心出水结构配合各式各样的加工自动线也会更广泛的出现在各个加工车间，减轻工人劳动强度，提高客户的加工效率，为客户带来更多的收益。

参考文献：

[1]傅水根.机械制造工艺学基础 [M].机械制造工艺学基础，2011.

[2]李洪.实用机床设计手册[M].机械工业出版社，1999.