換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)帶CAD圖
換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)帶CAD圖,機(jī)械手,設(shè)計(jì),CAD
1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/數(shù)控鏜銑加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)中的機(jī)-液機(jī)械手楊可森,艾長(zhǎng)勝,侯志堅(jiān)(濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,山東濟(jì)南250022)摘要:介紹了V116B型數(shù)控鏜銑加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)中的機(jī)-液機(jī)械手的結(jié)構(gòu)與工作原理及其液壓系統(tǒng),該機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞:鏜銑加工中心;數(shù)控機(jī)床;自動(dòng)換刀系統(tǒng);機(jī)械手中圖分類號(hào): TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B 文章編號(hào): 1001 - 3881 (2003) 3 - 216 - 2The Hydro - mechanical Manipulator on Automatic Tool Changer ofNumerical Control Boring &Milling Machine CenterY ANG Ke2sen , AI chang2sheng , HOU zhi2jian(School of Mechanical Engineering , Jinan University , Shandong Jinan 250022 , China)Abstract : An hydro - mechanical manipulator on automatic tool changer of the type V116B numerical control boring &milling machine center isdescribed , the construction , working principle and hydraulic systemof the manipulator is introduced. The advantage of the manipulator is compact con2struction , steady working and accurate fixed position.Keywords : Doring &milling machine center; Numerical control machine; Automatic tool changer; Manipulator0 引言自動(dòng)換刀系統(tǒng)主要由刀庫、機(jī)械手及相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成,機(jī)械手主要完成將主軸上的工作刀具與刀庫中的待用刀具兩者位置交換的任務(wù)。對(duì)加工中心上的機(jī)械手而言,其應(yīng)具有換刀時(shí)間短、工作平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確的特點(diǎn)。目前立式數(shù)控加工中心上用得較多的是由氣壓驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)式單臂雙爪機(jī)械手,由于氣體的可壓縮性較大,工作壓力較低(不高于1. 0 MPa) ,使得該種結(jié)構(gòu)型式的機(jī)械手工作平穩(wěn)性較差、結(jié)構(gòu)體積較大、換刀過程中存在噪聲較大等問題。在V116B型數(shù)控鏜銑加工中心上使用的機(jī)械手,采用液壓驅(qū)動(dòng)方式,從而有效地避免了上述問題的出現(xiàn)。1 結(jié)構(gòu)組成機(jī)械手的結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要由刀爪、換刀臂、刀臂軸、刀臂導(dǎo)套、圓柱凸輪軸、托架、回轉(zhuǎn)座、液壓馬達(dá)、油缸等主要部分組成。整個(gè)機(jī)械手通過一對(duì)圓錐滾子軸承被支承在托架上,油缸通過球面單耳接桿與回轉(zhuǎn)座相連,液壓馬達(dá)通過支架固定在回轉(zhuǎn)座上,回轉(zhuǎn)座在油缸桿伸縮時(shí)可以作60度范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn),回轉(zhuǎn)座通過鍵與刀臂導(dǎo)套相連。固定在刀臂軸上的銷軸裝有兩個(gè)滾針軸承,銷軸穿過刀臂導(dǎo)套的直槽插入凸輪槽中。液壓馬達(dá)的輸出軸通過鍵、聯(lián)軸套與凸輪軸相連,整個(gè)換刀過程由液壓馬達(dá)和油缸驅(qū)動(dòng)完成。2 工作原理(1)換刀動(dòng)作過程換刀過程主要?jiǎng)幼饔?主軸復(fù)位、刀庫回轉(zhuǎn)、刀杯垂直、抓刀、拔刀、換刀、插刀、松刀、刀杯水平、刀臂復(fù)位等。換刀前,首先是主軸復(fù)位,即主軸上的刀具回歸到換刀位置,然后是刀庫回轉(zhuǎn),使待換刀具轉(zhuǎn)動(dòng)到規(guī)定的換刀位置,刀庫上的油缸向下運(yùn)動(dòng),使得刀庫上的刀柄垂直,這樣,兩把刀具都已處待換狀態(tài),以下的動(dòng)作過程就主要由機(jī)械手來完成。圖1 機(jī)-液機(jī)械手結(jié)構(gòu)原理圖換刀時(shí),油缸桿伸出,帶動(dòng)回轉(zhuǎn)座旋轉(zhuǎn),回轉(zhuǎn)座又帶動(dòng)刀臂導(dǎo)套與油壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn),這時(shí),馬達(dá)轉(zhuǎn)軸是不轉(zhuǎn)動(dòng)的,油壓馬達(dá)整體帶動(dòng)圓柱凸輪軸旋轉(zhuǎn),從而使換刀臂一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)過60度角位移時(shí),機(jī)械手的兩只刀爪分別抓住主軸中的刀具與刀庫中已準(zhǔn)備好的待換刀具,從而完成抓刀動(dòng)作。完成抓刀動(dòng)作后,控制油缸運(yùn)動(dòng)的換向閥處于中位,油缸桿的位置被兩個(gè)液控單向閥鎖定。這時(shí),油壓馬達(dá)供油,馬達(dá)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)凸輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。由于油缸桿不動(dòng),刀臂導(dǎo)套也不動(dòng),故刀臂導(dǎo)套的直槽將起導(dǎo)向作用。這時(shí),假設(shè)銷軸位于刀臂導(dǎo)套左邊的直槽612機(jī)床與液壓2003. NO. 3 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/中,于是刀臂軸被銷軸帶動(dòng),隨著凸輪軸的旋轉(zhuǎn)而向下運(yùn)動(dòng),從而完成拔刀動(dòng)作。當(dāng)銷軸運(yùn)動(dòng)到刀臂導(dǎo)套左邊直槽的底端時(shí),通過圓滑過渡,滾入刀臂導(dǎo)套的水平半圓槽中,與此同時(shí),銷軸也運(yùn)動(dòng)到凸輪曲線槽的底端,不再向下運(yùn)動(dòng),而開始水平旋轉(zhuǎn)。銷軸帶動(dòng)刀臂軸沿刀臂導(dǎo)套的水平半圓槽轉(zhuǎn)過180度后即到達(dá)水平半圓槽的末端,再通過圓滑過渡運(yùn)動(dòng)到刀臂導(dǎo)套的右邊直槽中,銷軸開始沿凸輪曲線槽上升。這時(shí),換刀動(dòng)作結(jié)束,插刀動(dòng)作開始。當(dāng)銷軸運(yùn)動(dòng)到凸輪曲線槽的頂端時(shí),完成插刀動(dòng)作。插刀結(jié)束時(shí),停止對(duì)油壓馬達(dá)供油,而開始向油缸供油,油缸桿縮回,刀臂復(fù)位,整個(gè)換刀過程結(jié)束。在下一次換刀時(shí),由于此時(shí)銷軸位于刀臂導(dǎo)套右邊的直槽中,油壓馬達(dá)應(yīng)作反方向旋轉(zhuǎn),其余過程與前一次換刀相同。圖2 圓柱凸輪軸 軸切展開圖圖3 刀臂導(dǎo)套軸 切展開圖圓柱凸輪曲線槽為封閉對(duì)稱結(jié)構(gòu),其軸切展開圖如圖2所示。刀臂導(dǎo)套的導(dǎo)向槽的結(jié)構(gòu)如圖3所示。(2)液壓系統(tǒng)工作原理11 變量泵 21 濾油器 41 壓力表 5、81 換向閥61 冷卻器 71 減壓閥 91 液控單向閥101 單向節(jié)流閥 11、121 油缸 13、141 馬達(dá)圖4 自動(dòng)換刀系統(tǒng)液壓原理圖換刀系統(tǒng)的液壓工作原理如圖4所示。系統(tǒng)壓力為510 MPa ,油泵1為PVP - 16型軸向柱塞泵,排量16 mL/ r。刀庫回轉(zhuǎn)馬達(dá)14和機(jī)械手旋轉(zhuǎn)馬達(dá)13為BY M - 160型雙向擺線液壓馬達(dá),排量160 mL/ r?；剞D(zhuǎn)座轉(zhuǎn)動(dòng)油缸12和刀庫刀杯垂直-水平作用油缸11的缸徑均為40 mm ,不同之處是后者的工作壓力經(jīng)由減壓閥7減壓后為110 MPa ,兩個(gè)油缸桿的位置可由兩個(gè)液控單向閥組成的液壓鎖鎖定。液壓馬達(dá)和油缸的運(yùn)動(dòng)速度可由單向節(jié)流閥控制調(diào)節(jié)。3 結(jié)束語加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)中的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式有多種,各有特色。而V116B型立式數(shù)控鏜銑加工中心中的機(jī)械手的特點(diǎn)在于:一是采用液壓驅(qū)動(dòng),二是特殊結(jié)構(gòu)的圓柱凸輪軸與刀臂導(dǎo)套(見圖2 ,圖3) ,再者就是采用凸輪軸、刀臂導(dǎo)套、刀臂軸同軸結(jié)構(gòu)。在使用中證明,該機(jī)械手具有原理先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn),可以作為設(shè)計(jì)其它機(jī)床上的機(jī)械手的參考。參考文獻(xiàn)【1】李峻勤,費(fèi)仁元.數(shù)控機(jī)床及其使用與維修M.北京:國(guó)防工業(yè)出版社. 2000.【2】劉文信,孫學(xué)理.機(jī)床數(shù)控技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 1995.作者簡(jiǎn)介:楊可森,男, 1965年生,漢族,陜西省戶縣人,工程師,碩士,濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院任教, 1995年甘肅工業(yè)大學(xué)流體傳動(dòng)與控制專業(yè)畢業(yè)至今,一直從事試驗(yàn)機(jī)的開發(fā)研究與液壓技術(shù)的教學(xué)工作。 聯(lián)系電話: 0531 - 7158557。收稿時(shí)間: 2002 - 08 - 08(上接第347頁)批次、單件等不同角度來管理庫存物品,使企業(yè)及時(shí)了解庫存情況,降低庫存資金占用,杜絕物料積壓與短缺現(xiàn)象,為企業(yè)帶來良好的效益,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。參考文獻(xiàn)【1】奧古斯特 威廉.企業(yè)管理的計(jì)算機(jī)化M.科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社, 1998【2】劉 超.可視化面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)M.北京航空航天大學(xué)出版社, 1999【3】羅 鴻. ERP原理、設(shè)計(jì)、實(shí)施M1 電子工業(yè)出版社,2001【4】桂 峰,陳海峰等著. PowerBuilder7應(yīng)用開發(fā)M1 機(jī)械工業(yè)出版社, 1999【5】黃 強(qiáng)等.基于Intranet的庫存管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施【J】.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用, 2000 (5) : 173 - 176作者簡(jiǎn)介:李明裕,碩士研究生,研究方向:企業(yè)信息管理。電話(021) 32261109 , 13162642579 , E - mail : yusang123 sjtu. edu. cn。收稿時(shí)間: 2002 - 06 - 26712機(jī)床與液壓2003. NO. 3
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