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(lèi)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(kù)、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(kù)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(guò)程中存在噪聲較大等問(wèn)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(wèn)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(guò)一對(duì)圓錐滾子軸承被支承在托架上,油缸通過(guò)球面單耳接桿與回轉(zhuǎn)座相連,液壓馬達(dá)通過(guò)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(guò)鍵與刀臂導(dǎo)套相連。固定在刀臂軸上的銷(xiāo)軸裝有兩個(gè)滾針軸承,銷(xiāo)軸穿過(guò)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(guò)鍵、聯(lián)軸套與凸輪軸相連,整個(gè)換刀過(guò)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(guò)程換刀過(guò)程主要?jiǎng)幼饔?主軸復(fù)位、刀庫(kù)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(kù)回轉(zhuǎn),使待換刀具轉(zhuǎn)動(dòng)到規(guī)定的換刀位置,刀庫(kù)上的油缸向下運(yùn)動(dòng),使得刀庫(kù)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(guò)程就主要由機(jī)械手來(lái)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(guò)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(kù)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(xiāo)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(xiāo)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(xiāo)軸運(yùn)動(dòng)到刀臂導(dǎo)套左邊直槽的底端時(shí),通過(guò)圓滑過(guò)渡,滾入刀臂導(dǎo)套的水平半圓槽中,與此同時(shí),銷(xiāo)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(kāi)始水平旋轉(zhuǎn)。銷(xiāo)軸帶動(dòng)刀臂軸沿刀臂導(dǎo)套的水平半圓槽轉(zhuǎn)過(guò)180度后即到達(dá)水平半圓槽的末端,再通過(guò)圓滑過(guò)渡運(yùn)動(dòng)到刀臂導(dǎo)套的右邊直槽中,銷(xiāo)軸開(kāi)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(kāi)始。當(dāng)銷(xiāo)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(kāi)始向油缸供油,油缸桿縮回,刀臂復(fù)位,整個(gè)換刀過(guò)程結(jié)束。在下一次換刀時(shí),由于此時(shí)銷(xiāo)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(guò)程與前一次換刀相同。圖2 圓柱凸輪軸 軸切展開(kāi)圖圖3 刀臂導(dǎo)套軸 切展開(kāi)圖圓柱凸輪曲線槽為封閉對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),其軸切展開(kāi)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(kù)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。回轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)動(dòng)油缸12和刀庫(kù)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(yǔ)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(jiàn)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(hù)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(zhuān)業(yè)畢業(yè)至今,一直從事試驗(yàn)機(jī)的開(kāi)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(yè))批次、單件等不同角度來(lái)管理庫(kù)存物品,使企業(yè)及時(shí)了解庫(kù)存情況,降低庫(kù)存資金占用,杜絕物料積壓與短缺現(xiàn)象,為企業(yè)帶來(lái)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(kāi)發(fā)M1 機(jī)械工業(yè)出版社, 1999【5】黃 強(qiáng)等.基于Intranet的庫(kù)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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