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
加工中心換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)與計(jì)算西北輕工業(yè)學(xué)院李常斌主且飼加工中心換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)林加工中心換刀機(jī)械手的工作特點(diǎn)是工作循環(huán)時(shí)間短暫,執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有不恒定的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,在過(guò)渡過(guò)程中起動(dòng)、制動(dòng)和反向時(shí),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)大的動(dòng)載荷、振動(dòng)和沖擊。由于這些特 點(diǎn),要保證換刀機(jī)械手動(dòng)作的快速性、工作精度和使用壽命,就必須合理選擇它在過(guò)渡工作過(guò)程時(shí)的傳動(dòng)參數(shù)。換刀機(jī)械手的傳動(dòng)系統(tǒng)由原動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及 帶有位置、速度、力傳感器的控制裝置組成。原動(dòng)機(jī)可以是液壓缸或氣缸,液壓馬達(dá)或氣動(dòng)馬達(dá),液壓或氣動(dòng)擺動(dòng)馬達(dá),直流或交流 電機(jī),直線(xiàn)電機(jī)或電磁鐵。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是減速器普通齒輪式、行星齒輪式 或諧波齒輪式,也可以是別的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)、蝸輪機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等等?？倐鲃?dòng)系數(shù)瓦、。式 中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速 度。一原動(dòng)機(jī)的角速度,一相應(yīng)的減速器 的傳動(dòng)比和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的導(dǎo)程機(jī)軸的原動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩二二,受靜負(fù)載力矩,。,與原動(dòng)機(jī)和機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)俄量怡之和的制約?？紤]到總傳動(dòng)系數(shù),這時(shí),。耘,藝幾籠,式中凡執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)阻力。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的質(zhì)量幾原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由于換刀機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)質(zhì)量 的可變性,產(chǎn)生了在運(yùn)動(dòng)時(shí)隨執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置變化的附加阻力矩。圖給出了具有水平軸的換刀機(jī)械手不平衡力矩計(jì)算簡(jiǎn)圖場(chǎng)一協(xié)式 中,杭一二刀具的質(zhì)量換刀機(jī)械手軸和刀具軸之間的距離誘換刀機(jī)械手的角位置二一重力加速度力矩的大小和換刀機(jī)械手所處位置有關(guān),因而是變化的。執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度按三角形規(guī)律變化時(shí)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法換刀機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)過(guò)渡工況 可以用圖所示的運(yùn)動(dòng)速度變化規(guī)律來(lái)說(shuō)明。機(jī)構(gòu)快速動(dòng)作的最大速度在其以速度三角形變化規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到,即以最大可能加速度起動(dòng)達(dá)到最大速度。,并以最大負(fù)加速度制動(dòng)到完全停止。這 時(shí)的加速度被折算成原動(dòng),一“一二“圖換刀機(jī)械手過(guò)渡工況速度變化規(guī)律圖組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),式中忍。悶一九一一表明運(yùn)動(dòng)速度曲線(xiàn)特性的參數(shù)在梯形變化規(guī)律時(shí),而在三角形變化規(guī)律時(shí)。,因?yàn)槠饎?dòng)和制動(dòng)總的時(shí)間如,一丫。更方便的公式是圖,換刀機(jī)械手不平衡力矩計(jì)算簡(jiǎn)圖過(guò)渡過(guò)程的最小時(shí)間由下式?jīng)Q定看圖不,瓦億乞忍藝,入一洲,工一萬(wàn)一丫壇式中、忿執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移路程由于過(guò)渡過(guò)程時(shí)間很短,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)靜負(fù)載力矩,和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,藝實(shí)際上可以看作不變化的。在優(yōu)化情況下,傳動(dòng)原動(dòng)機(jī)最大力矩,、最大功率二二由下式?jīng)Q定,乎小,一耘式中藝執(zhí)行機(jī)構(gòu)總的路程制動(dòng)時(shí)加速度的模耘起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)加速度之比被調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)勻速運(yùn)動(dòng)的速度如把運(yùn)動(dòng)總時(shí)間和能量或者傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功率,和成反 比 的線(xiàn)性組合函數(shù)的最小值作為優(yōu)化準(zhǔn)則,那么換刀機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化運(yùn)動(dòng)速度 是可以尋求的。億沂忿的優(yōu)化值為。優(yōu)化運(yùn)動(dòng)速度的值取決于藝的長(zhǎng)度,如位移很小,則不要求很高的運(yùn)動(dòng)速度,如位移增加,則優(yōu)化運(yùn)動(dòng)速度的值就增大。換刀機(jī)械手工作機(jī)構(gòu)速度的優(yōu)化值一般為。加速度的額定值受傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)程度所制約。為減少振動(dòng)必須使制動(dòng)時(shí)間行遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固有振動(dòng)的周 期。在大多數(shù)情況下眾,。因此,在小行程時(shí)卜必須使二名,在大行程時(shí)卜必須使,。在速度按梯形規(guī)律變化時(shí),傳動(dòng)原動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩二二和它的功率動(dòng)二可 由下式川口一嘴允入一勺自協(xié)。,“二,二一,萬(wàn)式中功原動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)角丸二,二二原動(dòng)機(jī)負(fù)載力矩系數(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度按梯形規(guī)律變化時(shí)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法在制動(dòng)的起始點(diǎn)加速度符號(hào)會(huì)瞬變,將導(dǎo)致產(chǎn)生沖擊,并且 大功率原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)又是必須的,這使得速度三角形變化規(guī)律的優(yōu)越性明顯少于梯形規(guī)律。如起動(dòng)時(shí)加速度為,制動(dòng)時(shí)為的,當(dāng)速度和加速度被限制并符合速度梯形變化規(guī)律時(shí),原動(dòng)機(jī)輪廓尺寸將減小,能量消耗將減少,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的負(fù)載沖擊會(huì)降低,壽命會(huì)增加。在速度按梯形規(guī)律變化時(shí),換刀機(jī)械手機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為決定二二藝功一,一下“性。護(hù)二二尹萬(wàn)叮 丁底叮瓦萬(wàn)碩而石耳了年第期如果機(jī)構(gòu)的工況是短時(shí)重復(fù)的,每個(gè)運(yùn)動(dòng)之間的間歇時(shí)間為加,總的循環(huán)時(shí)間二,那么額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)該大于等價(jià)轉(zhuǎn)矩。二一了。原動(dòng)機(jī)等價(jià)功率為,式 中。原動(dòng)機(jī)額定角速度在決定液壓氣動(dòng)油缸和其它線(xiàn)性原動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特性時(shí),可先計(jì)算換刀機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大運(yùn)動(dòng)速度二和極限負(fù)載力二二,然后按照這些值選擇壓力和確定油缸直徑。介式 中由活塞桿密封類(lèi)型所決定的系數(shù),。計(jì)算工作液壓的流量樂(lè),幾式 中活塞面積在設(shè)計(jì)手冊(cè)上選擇最相近的油缸、氣缸的類(lèi)型尺寸,考慮其特點(diǎn)進(jìn)行換刀機(jī)械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。換刀機(jī)械手夾爪機(jī)構(gòu)夾爪機(jī)構(gòu)是換刀機(jī)械手的重要部件,它是靠夾緊力來(lái)握住刀具的。目前,徑向夾緊刀桿畫(huà)柱外表面的夾爪機(jī)構(gòu)得到普遍使用,而軸向夾緊刀桿法蘭盤(pán)的夾爪機(jī)構(gòu)使用較少。在鉗類(lèi)夾爪中刀具的緊固是依靠鉗口夾緊時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力,在包容卡類(lèi)夾爪中是依靠固定裝置。圖是鉗類(lèi)夾爪的 一個(gè)例子。搭板用軸安裝在套上,套和液壓缸或氣缸活塞桿圖上未畫(huà)出一起能沿夾爪軸向移動(dòng)。每塊搭板的另一端和杠桿鉸接。在杠桿的前部安裝有梯形的可交換夾緊鉗口,它用形的環(huán)狀槽夾緊刀具刀桿。杠桿的擺動(dòng)軸固定在殼體上。當(dāng)活塞桿向前運(yùn)動(dòng)時(shí)刀具被松開(kāi),而 當(dāng)活塞桿在彈簧作用下向后運(yùn)動(dòng)時(shí)刀具被夾緊。端面鍵用來(lái)傳遞從機(jī)床主軸到刀具的扭矩。為了使鉗口能從和主軸一起旋轉(zhuǎn)的刀桿上通過(guò),端面鍵應(yīng)該被切開(kāi)。圖是帶固定裝置的包容卡類(lèi)夾爪的結(jié)構(gòu)。具有形環(huán)狀槽的卡鉗用螺栓固定在換刀機(jī)械手旋轉(zhuǎn)手臂上。具有同樣截面形狀的固定器安裝在杠桿上,杠桿能相對(duì)于手臂旋轉(zhuǎn)。夾緊時(shí),在彈簧作用下,經(jīng)過(guò)桿,使固定器夾緊刀桿。當(dāng)手臂移近 主軸端面或刀庫(kù)時(shí),桿被壓入手臂移肄蟒蟒潮潮撇撇撇曝曝霖霖霖霖霖霖霖霖考考嫩嫩嫩熟熟 嫌嫌爹爹爹爹爹 認(rèn)尹洲今產(chǎn)夕飛飛飛飛飛 冬 韜招招六六鄉(xiāng) 燈件兌兌圖鉗類(lèi)央爪機(jī)構(gòu)心圖包容卡類(lèi)夾爪機(jī)構(gòu)組合機(jī)宋與自動(dòng)化加工技術(shù)動(dòng)機(jī)構(gòu)活動(dòng)支架的專(zhuān)門(mén)槽圖中未給 出中,固定器放松刀桿。圖鉆銑銼類(lèi)加工中心機(jī)床換刀機(jī)構(gòu)示意圖具體例子介紹圖所示的鉆銑俊類(lèi)加工 中之心機(jī)床換刀機(jī)械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。換刀機(jī) 械手是 這樣工作的,得到換力指令后,機(jī)床工作臺(tái)沿軸和軸被引離主軸,主軸箱沿立柱導(dǎo)軌沿軸升到交換位置。換刀機(jī)械手從初始位置旋轉(zhuǎn)。同時(shí)抓住位于主軸和翻轉(zhuǎn)機(jī)中的刀具刀桿,然后沿軸向外移動(dòng),旋轉(zhuǎn)“后重新向后位移,這樣就完成了主軸和翻轉(zhuǎn)機(jī)中刀具的交換。當(dāng)?shù)毒咴谥鬏S中被夾緊后,換刀機(jī)械手回到初始位置,翻轉(zhuǎn)機(jī)旋轉(zhuǎn)“回到垂直位置實(shí) 現(xiàn)了,刀具的調(diào)整,刀具在刀庫(kù)刀座中的夾緊是靠刀具刀桿沿其軸線(xiàn)下降未實(shí)現(xiàn)的。循循環(huán)的各個(gè)組成部分分循環(huán)各階段的時(shí)問(wèn)問(wèn)機(jī)機(jī)床工作臺(tái)沿、軸的調(diào)整位移移一卜。主主軸箱沿軸的調(diào)整位移選遠(yuǎn)一一一換換刀機(jī)械手從原始位旋轉(zhuǎn)換換刀機(jī)械手旋轉(zhuǎn)回原始位遙戮戮,換刀機(jī)械手沿軸伸出勻換換刀機(jī)械手返回初始位沿乞抽 換換刀機(jī)械手從原始位旋轉(zhuǎn) 的華找牲過(guò)過(guò)翻翻轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)到垂直位掃掃翻翻轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)到水平位卜卜門(mén)門(mén)刀刀具刀桿沿軸向位移后從刀庫(kù)刀座中取出出出與刀刀具刀桿安放到刀庫(kù)刀座中中中, ,尸刀刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)和定位位刀刀具在主軸中夾緊緊,型二珠林林刀刀具在主軸中放松松斗斗,勻勻勻主主軸箱沿軸的調(diào)整位移移卜卜機(jī)機(jī)床工作臺(tái)沿、軸的調(diào)整位移移匕圖換刀機(jī)械手工作循環(huán)圖一機(jī)床工作臺(tái)和主軸箱的調(diào)整位移時(shí)間而石刀具交換本身的時(shí)問(wèn)幾一從翻轉(zhuǎn)機(jī)中向刀庫(kù)轉(zhuǎn)卸刀具及刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)搜索下一把刀具或空刀座的時(shí)闖年第期致刀機(jī)械手旋轉(zhuǎn)。旋生呀,。二吸二刀具奮轉(zhuǎn)掃軟戶(hù)位夠旋轉(zhuǎn) 如二爪二亡,二川主軸箱和機(jī)床上作臺(tái)沿、獷和藝軸移動(dòng)到重新加工的起點(diǎn)位置,刀庫(kù)旋 轉(zhuǎn) 搜 索下一把刀具,刀庫(kù)停止在給定 位 置后,翻轉(zhuǎn)機(jī)從刀庫(kù)刀座中抓住刀具刀桿,并向上位移二,然 后旋轉(zhuǎn)到水平位置,在那兒等候下一個(gè)換刀循環(huán)開(kāi)始。刀庫(kù)重新旋轉(zhuǎn)到空刀座位置,以便安放交換下來(lái)的刀具。圖為確定機(jī)構(gòu)動(dòng)作順序的工作循環(huán)圖。圖中給出了運(yùn)動(dòng)梯形規(guī)律和刀具位移速度的極限值,計(jì)算了循環(huán)中每個(gè)階段的時(shí)間,以及刀具交換本身的時(shí)間找。還考慮了機(jī)床工作臺(tái)和主軸箱的調(diào)整位移時(shí)間,從翻轉(zhuǎn)機(jī)中向刀庫(kù)轉(zhuǎn)卸刀具及刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)搜索下一把刀具或空刀座的時(shí)間和是重合的,并與部分 工作循環(huán)時(shí)間重合。換刀機(jī)械手夾爪中心軌跡弧長(zhǎng)半徑二。當(dāng)?shù)毒咝D(zhuǎn)。時(shí),刀具運(yùn)動(dòng)的優(yōu)化速度由下式?jīng)Q定億一乙當(dāng)。,不二川時(shí)。刀具旋轉(zhuǎn)“的時(shí)間 由下式 決定二毛上止性廠廠廠口口口口口口口圖換刀機(jī)械手液壓原理圖、絲叢當(dāng)匕畫(huà)畫(huà)衛(wèi)記勿乙當(dāng)召而二盯,七二時(shí),。刀具旋轉(zhuǎn)。時(shí),在同徉條件下。換刀機(jī)械手沿軸向位移優(yōu)化速度為入二億由獷幾當(dāng)叭二名,二。二時(shí),、二。如果取起動(dòng)加速度幾,棍二巫,的一五奸對(duì)一一耀耀耀耀耀耀耀耀耀耀耀署月月月月月月月月月月月叱二月月一“一瞬 瓤瓤甲甲甲甲甲甲甲篆篆篆翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼翼十了井二蘭篷篷篷篷篷篷篷篷篷篷篷篷篷篷篷篷篷篷鬢 矍 掣髓髓卜卜卜卜卜 卜奮委毛舟戶(hù)備悶悶悶悶悶悶悶三三三三雀菜沱遙遙尸遴遴遴遴遴遴別別陳陳陳陳味了一氣歸尺,內(nèi),甲呀認(rèn)一石二二石石子石石七二巴二匕匕巴,尸曲曲明明峭甲、, , , ,】 人、 、州州川川日浮號(hào)一一護(hù)口飛些紐空翻廠馬卜價(jià)山一一一一一主 遐黝黝 淵悅雙二石二二不夕一門(mén)門(mén) 口口口口坦習(xí)腳卒丈山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠笠王塑翼翼邀邀邀邀邀邀邀邀邀曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰想想想想想百衛(wèi)丘比比比比,口口麟幾萬(wàn)丁一勺籠籠圖換刀機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)換刀機(jī)械手沿軸向位移的時(shí)間為,玉一、川飛型呵鄉(xiāng)包衛(wèi)鄉(xiāng)玉億忍。刀具在機(jī)床主軸中夾緊或放松的時(shí)間。用于刀具交換的總的時(shí)間為。換刀機(jī)械手液壓原理圖由圖給出。該液壓原理圖和換刀機(jī)械手工作循環(huán)圖相對(duì)應(yīng)。換刀機(jī)械手依靠加工在每個(gè)油缸活塞桿上的齒條和齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。,。運(yùn)動(dòng)。換刀機(jī)械手軸向位移是靠油缸活塞正反向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。液壓傳動(dòng)的工作參數(shù)可通過(guò)計(jì)算得到。已知的參數(shù)是刀具把,最大刀桿質(zhì)量,刀柄錐度地,刀具軸之間的距離,換刀機(jī)械手最大不平衡力矩場(chǎng),換刀機(jī)械手帶刀具時(shí)總質(zhì)盆幻在前面所選定的加速度的情況下,液壓缸為克服慣性力所產(chǎn)生的額定力為。 。液壓傳動(dòng)效率、,機(jī)械傳動(dòng)效率飛,液壓系統(tǒng)油的工作壓力。根據(jù)換刀機(jī)械手液壓傳動(dòng)所 計(jì)算的參數(shù),換刀機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)如圖所示。換刀機(jī)械手中的液壓缸和分別用于旋轉(zhuǎn)。和。,并彼此平行地安裝在箱體內(nèi)。加工在液壓缸 活塞桿上的齒條通過(guò)兩對(duì)增速齒輪副帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪安裝在花鍵軸上,花鍵軸安裝在箱體的軸承上。換刀機(jī)械手的兩個(gè)夾爪既能和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),又能在液壓 缸的作用下相對(duì)于軸作軸向位移。液壓缸的 活塞桿和叉子剛性聯(lián)在一起。叉子安裝在換刀機(jī)械手法蘭盤(pán)的環(huán)形槽中。當(dāng)換刀機(jī)械手沿軸向向前位移時(shí),拉桿和它一起向前移動(dòng),拉七七七七一了盯盯了了敞敞敞敞敞二二二二二霆霆弓弓二二二二用用勺勺廠鄧鄧鄧耀耀耀、盯盯夕夕乙石稱(chēng)州州圖刀具翻轉(zhuǎn)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)桿推動(dòng)齒輪,讓它和旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)齒輪脫開(kāi),又和旋轉(zhuǎn)。的傳動(dòng)齒輪聯(lián)在一起。當(dāng)換刀機(jī)械手沿軸向方 向返回時(shí),彈簧柱塞向前位移、壓縮彈簧,釋放壓緊機(jī)構(gòu)的定位銷(xiāo)。定位銷(xiāo)是用來(lái)固定刀具刀桿的。圖是刀具翻轉(zhuǎn)機(jī)的機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)通過(guò)液壓缸旋轉(zhuǎn)“。在液壓缸的 活塞桿上加工有齒條,該齒條和齒輪相嚙合。在旋轉(zhuǎn)支架上加工有導(dǎo)軌,滑塊在液壓缸的作用下能沿導(dǎo)軌移動(dòng)。當(dāng)滑塊向上運(yùn)動(dòng)時(shí)刀桿和套一起從定位銷(xiāo)了上脫開(kāi)。定位銷(xiāo)是安裝在刀庫(kù)殼體的端面上的。當(dāng)支架旋轉(zhuǎn)。時(shí),刀桿和套就轉(zhuǎn)到水平位置。交換刀具后,刀具翻轉(zhuǎn)機(jī)重新回到垂直位置,滑塊降下,套和刀具一起被安置在刀庫(kù)刀座中。本文年月日收到編輯王誰(shuí)和。年第期
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