換刀機械手設計帶CAD圖
換刀機械手設計帶CAD圖,機械手,設計,CAD
1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/數(shù)控鏜銑加工中心自動換刀系統(tǒng)中的機-液機械手楊可森,艾長勝,侯志堅(濟南大學機械工程學院,山東濟南250022)摘要:介紹了V116B型數(shù)控鏜銑加工中心自動換刀系統(tǒng)中的機-液機械手的結構與工作原理及其液壓系統(tǒng),該機械手具有結構緊湊、工作平穩(wěn)、定位準確的優(yōu)點。關鍵詞:鏜銑加工中心;數(shù)控機床;自動換刀系統(tǒng);機械手中圖分類號: TG659 文獻標識碼: B 文章編號: 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 引言自動換刀系統(tǒng)主要由刀庫、機械手及相應的控制系統(tǒng)組成,機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。對加工中心上的機械手而言,其應具有換刀時間短、工作平穩(wěn)、定位準確的特點。目前立式數(shù)控加工中心上用得較多的是由氣壓驅(qū)動的回轉式單臂雙爪機械手,由于氣體的可壓縮性較大,工作壓力較低(不高于1. 0 MPa) ,使得該種結構型式的機械手工作平穩(wěn)性較差、結構體積較大、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械手,采用液壓驅(qū)動方式,從而有效地避免了上述問題的出現(xiàn)。1 結構組成機械手的結構如圖1所示。主要由刀爪、換刀臂、刀臂軸、刀臂導套、圓柱凸輪軸、托架、回轉座、液壓馬達、油缸等主要部分組成。整個機械手通過一對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座相連,液壓馬達通過支架固定在回轉座上,回轉座在油缸桿伸縮時可以作60度范圍內(nèi)的回轉,回轉座通過鍵與刀臂導套相連。固定在刀臂軸上的銷軸裝有兩個滾針軸承,銷軸穿過刀臂導套的直槽插入凸輪槽中。液壓馬達的輸出軸通過鍵、聯(lián)軸套與凸輪軸相連,整個換刀過程由液壓馬達和油缸驅(qū)動完成。2 工作原理(1)換刀動作過程換刀過程主要動作有:主軸復位、刀庫回轉、刀杯垂直、抓刀、拔刀、換刀、插刀、松刀、刀杯水平、刀臂復位等。換刀前,首先是主軸復位,即主軸上的刀具回歸到換刀位置,然后是刀庫回轉,使待換刀具轉動到規(guī)定的換刀位置,刀庫上的油缸向下運動,使得刀庫上的刀柄垂直,這樣,兩把刀具都已處待換狀態(tài),以下的動作過程就主要由機械手來完成。圖1 機-液機械手結構原理圖換刀時,油缸桿伸出,帶動回轉座旋轉,回轉座又帶動刀臂導套與油壓馬達旋轉,這時,馬達轉軸是不轉動的,油壓馬達整體帶動圓柱凸輪軸旋轉,從而使換刀臂一起轉動。當轉過60度角位移時,機械手的兩只刀爪分別抓住主軸中的刀具與刀庫中已準備好的待換刀具,從而完成抓刀動作。完成抓刀動作后,控制油缸運動的換向閥處于中位,油缸桿的位置被兩個液控單向閥鎖定。這時,油壓馬達供油,馬達轉軸帶動凸輪軸一起轉動。由于油缸桿不動,刀臂導套也不動,故刀臂導套的直槽將起導向作用。這時,假設銷軸位于刀臂導套左邊的直槽612機床與液壓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,隨著凸輪軸的旋轉而向下運動,從而完成拔刀動作。當銷軸運動到刀臂導套左邊直槽的底端時,通過圓滑過渡,滾入刀臂導套的水平半圓槽中,與此同時,銷軸也運動到凸輪曲線槽的底端,不再向下運動,而開始水平旋轉。銷軸帶動刀臂軸沿刀臂導套的水平半圓槽轉過180度后即到達水平半圓槽的末端,再通過圓滑過渡運動到刀臂導套的右邊直槽中,銷軸開始沿凸輪曲線槽上升。這時,換刀動作結束,插刀動作開始。當銷軸運動到凸輪曲線槽的頂端時,完成插刀動作。插刀結束時,停止對油壓馬達供油,而開始向油缸供油,油缸桿縮回,刀臂復位,整個換刀過程結束。在下一次換刀時,由于此時銷軸位于刀臂導套右邊的直槽中,油壓馬達應作反方向旋轉,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 刀臂導套軸 切展開圖圓柱凸輪曲線槽為封閉對稱結構,其軸切展開圖如圖2所示。刀臂導套的導向槽的結構如圖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 馬達圖4 自動換刀系統(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。刀庫回轉馬達14和機械手旋轉馬達13為BY M - 160型雙向擺線液壓馬達,排量160 mL/ r?；剞D座轉動油缸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 ,兩個油缸桿的位置可由兩個液控單向閥組成的液壓鎖鎖定。液壓馬達和油缸的運動速度可由單向節(jié)流閥控制調(diào)節(jié)。3 結束語加工中心自動換刀系統(tǒng)中的機械手的結構形式有多種,各有特色。而V116B型立式數(shù)控鏜銑加工中心中的機械手的特點在于:一是采用液壓驅(qū)動,二是特殊結構的圓柱凸輪軸與刀臂導套(見圖2 ,圖3) ,再者就是采用凸輪軸、刀臂導套、刀臂軸同軸結構。在使用中證明,該機械手具有原理先進、結構緊湊、工作平穩(wěn)、定位準確的優(yōu)點,可以作為設計其它機床上的機械手的參考。參考文獻【1】李峻勤,費仁元.數(shù)控機床及其使用與維修M.北京:國防工業(yè)出版社. 2000.【2】劉文信,孫學理.機床數(shù)控技術M.北京:機械工業(yè)出版社. 1995.作者簡介:楊可森,男, 1965年生,漢族,陜西省戶縣人,工程師,碩士,濟南大學機械工程學院任教, 1995年甘肅工業(yè)大學流體傳動與控制專業(yè)畢業(yè)至今,一直從事試驗機的開發(fā)研究與液壓技術的教學工作。 聯(lián)系電話: 0531 - 7158557。收稿時間: 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,達到了預期目標。參考文獻【1】奧古斯特 威廉.企業(yè)管理的計算機化M.科學技術文獻出版社, 1998【2】劉 超.可視化面向?qū)ο蠼＜夹gM.北京航空航天大學出版社, 1999【3】羅 鴻. ERP原理、設計、實施M1 電子工業(yè)出版社,2001【4】桂 峰,陳海峰等著. PowerBuilder7應用開發(fā)M1 機械工業(yè)出版社, 1999【5】黃 強等.基于Intranet的庫存管理信息系統(tǒng)的設計與實施【J】.計算機工程與應用, 2000 (5) : 173 - 176作者簡介: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。收稿時間: 2002 - 06 - 26712機床與液壓2003. NO. 3
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