新型数控车床拔料器的设计

材料手册知该材料热轧条钢的屈服强度b=1275MPa。根据棒料直径确定拔料器开口尺寸。一般情况下，开口尺寸要比棒料直径小1～2mm，可以根据实际情况调节。取棒料毛坯直径为d，拔料器开口大小为a，计算弹簧板的夹紧力。由于棒料材料的不同，被两垫块卡进的深度也不同，计算中取棒料被两垫块各卡进Xmm，计算中取0.6mm。弹簧板的形变量为（2-X）/2mm（参见图4）。相对于长度尺寸，弹簧板的形变量很小，可以忽略不计。因此只需校核该拔料器能拉拔棒料的最大重量即可。在拉拔棒料的过程中，螺纹所受的是纯剪切。最大剪切许用应力与许用拉应力的关系是[τ]=0.6～0.8[σb]计算中取 [τ]=0.6 [σb]。

Fmax≤[τ]×S 式中S为每个齿的剪切面积

S=2a （a=R×Sinθ——θ=arccos（R-X）/R）

棒料材料假设为45钢，其[σb]为200MPa。因棒料的直径越大，刚性越好，棒料所取的长度就可以更长，质量就可以更大因此，以该拔料器能够拉拔棒料的最大直径来进行校核计算，取棒料的最大直径为85mm。将所有数据代如上式可以计算的到Fmax≤2848N。上下两块垫板上各有22相同的齿，这样就可以计算出该拔料器能够拉拔最重棒料是所用的力为F=44×Fmax=125312N。棒料在车床主轴孔中是滑动摩擦的，滑动摩擦因数取0.5，滑动摩擦力f=F。

f=M×g×μ可知，Mmax =f/gμ=F/gμ=25062.4Kg

为了使用安全将上面所求的M值，确定安全系数为0.01，即最大可以拉拔棒料质量是250.62Kg。直径85mm长1000mm的45钢棒料质量是44.2Kg，比较可知，该把拔料器完全满足使用要求。

4.使用及验证

4.1棒料长度的确定：由于在棒料毛坯的后端无支撑，因此棒料不能太长，否则会引起棒料的震颤，从而影响车床车削零件的精度。棒料长度与棒料的直径和材料的密度有关，一般情况下棒料的长度应该小于500mm。当棒料的直径较大时可以取较长的棒料，棒料的材料密度较小时也可以取较长的棒料；当棒料的直径较小时应该取较短的棒料，太长会使棒料后端下垂，增大震颤，棒料的密度较大时应该取较短的棒料。棒料的最佳长度已根据实际情况试切确定。

图4简化图

4.2使用方法：先将开口尺寸按棒料的直径调节好，注意按刀体刻线对中，将拔料器安装在车床的一个刀位上，使用时按调用刀具来调用拔料器使用。

4.3验证：在CAK6136数控卧式车床上加工M20×45的内六角螺钉，该机床主轴孔径是Φ52mm，系统是FANUC-0T，控制车床卡抓夹紧/松开的指令是M10/M11。使用毛坯为φ45的棒料5件一起下料，工人只需在一次装夹棒料，调整好棒料的伸出长度、对刀并且按实测拔料长度修订程序，使拔料长度误差在0.5mm以内，启动程序即可。每加工完一件产品机床自动进行“松卡爪—拔料—锁紧卡爪—调用程序”的操作。该拔料器满足了连续加工的要求，单件零件的加工的辅助时间比以前减少了2～3分钟。

5.结论

该拔料器的使用节省了大量的机床辅助时间，而且减轻了工人的劳动强度，实现了工人一次装夹完成一根棒料的加工，在批量生产中很大幅度的提高了生产效率。拔料器的开口大小可调，使用方便，可以适用于多种不同直径的棒料的加工。组成拔料器的各零件均制造简单，加工成本很低，易磨损的零件垫块更换方便。该拔料器的设计思想和应用为其它数控机床工具的研制确定了指导思想，可以为其他NC工具的研制所借鉴。

参考文献

[1]《机械设计手册》机械工业出版社（2004-09出版）

[2]刘鸿文 主编.《材料力学》第四版.高等教育出版社