【專利】自動換刀裝置-中文翻譯

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南 京 理 工 大 學 紫 金 學 院畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯系： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 陶翔 學 號： 060104219 外文出處： United States Patent Application 20010037888 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導教師評語：譯文基本上翻譯出原文的意思，邏輯層次清楚，具有條理，語句通暢，大體符合中文的表達習慣，翻譯質量尚可。但是，一些中文表達欠妥當，個別專業(yè)術語翻譯的不夠準確。簽名： 年 月 日(用外文寫)注：請將該封面與附件裝訂成冊。附件 1：外文資料翻譯譯文自動換刀裝置摘要:所提出的發(fā)明提供了一個自動換刀裝置,它適用于探測凸輪從動件軸承服務壽命的結束以便系統(tǒng)地更換軸承。自動換刀裝置包括：換刀機構（26） ，它包括轉軸、固定在轉軸的換刀臂、依附于轉軸的凸輪從動件，并且有由軸承支撐的可旋轉嚙合滾輪、與凸輪從動輪的嚙合滾輪相嚙合的凸輪和驅動凸輪的驅動裝置以及控制換刀機構操作的控制部分（57 ） 。換刀裝置進而由服務壽命終結探測部分組成，探測部分用于計數換刀裝置（26 ）操作次數，并且判斷計數值是否達到作為軸承服務壽命終結探測基礎的參考操作次數。采用如此布置，維護能夠通過判定凸輪從動輪軸承服務壽命的終結而系統(tǒng)地進行。發(fā)明背景:【0001】1. 發(fā)明領域【0002】提出的發(fā)明為機床自動換刀裝置，特別適用于旋轉凸輪和凸輪從動件嚙合機構的自動換刀臂?！?003】2. 前景技術描述【0004】下面闡述帶一個自動換刀裝置的典型機床，如圖 3-5 所示。插圖 3 說明機床 12 是一個立式加工中心。機床 12 包括：床身 13;垂直于床身 13 的立柱 14；用立柱 14 支撐的主軸箱 15 為垂直可移動式；主軸 16 由主軸箱 15 支撐，并沿其軸線旋轉；工作臺 17 裝于主軸 16 下方，在床身 13 上；刀具庫 21 裝配在主軸箱15 左邊;換刀機構在刀具庫 21 下端，用以換下軸 16 用的刀具 T，并存放在刀具庫21 的保持架 23 中；如圖 5 所示為數控裝置 50，它用于控制機床各部件。【0005】刀具庫 21 包括：多個保持架 23，用于保持刀具固定裝置 TH;在預定的時間間隔，用一個保持架盤 24 來固定保持架 23；用蓋子 22 保護保持架 23 和保持架盤。【0006】如圖 4 所示,換刀機構 26 包括：一個轉軸 27 與主軸 16 保持平行 (見圖 3)；一個換刀臂 28 安裝在轉軸 27 下端，在 28 的兩端持有刀具。由輥形凸輪從動件 33圍繞轉軸 27 外圓周旋轉，提供一個圍繞中心軸線的有預定角度間隔的旋轉。杠桿凸輪從動件 34 在接觸輥 33 下方，參與控制轉軸 27 的旋轉?；∶嫱馆?35 在外周長的導向槽嚙合接觸輥 33，導槽從側面嚙合杠桿件 34；齒輪 41 完整固定在弧面凸輪 35 上；馬達 36 產生旋轉動力通過傳動裝置 38、39 驅動齒輪 41。接觸輥 33包括由軸承支撐的可旋轉輥并與弧面凸輪 35 嚙合。杠桿件 34 包括由軸承支撐的接觸輥，在弧面凸輪 35 的側面與導向槽嚙合?！?007】這種布局下，馬達 36 的動力通過傳動裝置 38、39、41 驅動弧面凸輪 35繞其軸線旋轉，轉軸 27 繞軸線旋轉通過接觸輥 33 的轉動而旋轉，接觸輥 33 與杠桿件 34 嚙合于弧面凸輪 35。轉軸 27 旋轉使換刀臂 28 進行后文將描述的換刀操作。【0008】如圖 5 所示，數控裝置 50 包括計算機化數字控制裝置（CNC）54，可編程控制器（PLC）55，輸入/輸出接口 56 等。通過輸入/輸出接口 56 連接外部控制電路 51。外部控制電路 51 連接到操作面板 52,換刀裝置 26 等。【0009】CNC54 執(zhí)行預儲存的加工指令來控制機床 12 的基本操作，比如主軸箱 15和工作臺 17 的軸向移動，CRT 顯示器上 11 的數據顯示。PLC55 包含換刀控制部分57 等，并控制機床 12 的輔助動作，如刀具庫 21 的操作和換刀裝置 26 等。CRT 顯示器 11 顯示加工程序和刀具當前坐標位置?！?010】如上所述，換刀控制部分 57 通過控制線路 51 控制換刀機構 26 動作。換刀控制部分 57 驅動換刀裝置 26 響應 CNC 54 的換刀指令。換刀指令可由操作面板52 手工輸入，作為預存指令。如此，從操作面板 52 輸入指令，由控制線路傳輸到CNC 54、輸入/輸出接口 56 和 PLC 55。然后，CNC54 發(fā)出換刀指令，傳到換刀控制部分 57，控制部分 57 接受指令后控制換刀裝置 26 進行換刀。【0011】自動換刀裝置由換刀裝置 26 和換刀控制部分 57 等構成。在自動換刀裝置控制下裝夾在主軸１６上的刀具Ｔ與另一把刀具依如下方式自動交換?！?012】首先，在刀具庫２１中存放刀架ＴＨ的保持架２３被移動到換刀位置準備換刀。然后，接觸輥３３帶動轉軸２７按正常方向轉過９０度角。換刀臂２８隨轉軸２７一起旋轉９０度，刀架ＴＨ與主軸１６依附（以下簡稱當前刀架），另一刀架ＴＨ在保持架２３里（以下簡稱下一刀架），各自由換刀臂 28 的兩端夾持?！?013】接著，杠桿件３４使轉軸 27 旋轉，換刀臂 28 所持的當前刀架ＴＨ和下一個刀架ＴＨ把持用換刀臂２８各自從主軸１６和保持架２３移開。之后，接觸輥 33 接著轉動轉軸 27 按正常方向轉 180 度，杠桿件 34 縮回轉軸 27。于是，下一個刀架 TH 依附于主軸 16，當前刀架 TH 留在保持架 23 里?！?014】接觸輥 33 帶動轉軸 27 反向旋轉 90 度將轉軸 27 返回初始位置。然后，保持架 23 移動到先前位置，蓋上端蓋 22。于是，依附于主軸 16 的當前刀架 TH 已和下一刀架 TH 交換并存放進刀具庫 21 中。【0015】以上所述，凸輪從動輪 33、34 都使用軸承，而軸承只有很短的耐久壽命。然而，傳統(tǒng)換刀裝置不能探測軸承壽命。因此，凸輪從動輪 33、34 的使用壽命可能在換刀操作中由于軸承破損而終結。凸輪從動件 33、34 的作業(yè)條件不利于延長其使用壽命?！?016】凸輪從動件失效的原因，是對軸承壽命過于依賴。必須及時修復破損零件。這些不利條件降低了機床的實用性。在新軸承到貨前換刀裝置無法工作。再一次降低了機床的實用性。【0017】考慮到前述問題，提出的發(fā)明使該裝置能自動探測軸承的使用壽命，以便有計劃地更換新軸承。發(fā)明的摘要：【0018】所提出的發(fā)明達到了上述對象的目標，提出了一個自動換刀裝置，包含一個機械換刀裝置，其中有一個有支撐架的轉軸，一個安裝在轉軸上的換刀臂，一個凸輪從動件為可旋轉的接觸輥，由軸承支撐，一個有導向槽的凸輪，為接觸輥導向。驅動方式為驅動凸輪，然后轉動轉軸，以及（或）通過依附于凸輪的凸輪從動件轉動轉軸；一個控制單元控制換刀裝置進行換刀；一個壽命檢測裝置，計算已進行的換刀次數，當次數到達預定操作次數時，判定凸輪從動件上的軸承壽命已到?！?019】所提出的發(fā)明的自動換刀裝置，它的使用壽命是通過對換刀次數的計數來實現，當計數值將近預定理論值時，可估計凸輪從動件上的軸承壽命將至?！?020】假使軸承工作時負載恒定，軸承的壽命可以在累計操作時間基礎上估計而得。如果凸輪從動件上軸承的負載已知（可以由設計的理論負載確定），理論運作時間為軸承壽命的理論計算結果。必須是每次換刀時間穩(wěn)定，且容易測量。軸承在換刀時的運作時間可以通過實驗測定或理論計算得知?！?021】因此，軸承的累計運作時間能通過計算換刀次數間接獲得，軸承的壽命能參考累計換刀運作時間。所提出的發(fā)明中，換刀操作在軸承壽命結束之前執(zhí)行了多少次，能通過理論計算軸承在每次換刀中的工作時間初步估計而知。換刀次數可計數，當次數接近操作參考值時，判定壽命到期?！?022】由于依照提出的發(fā)明，軸承壽命可以檢測，維護工作可以有計劃地展開，只要在舊軸承壽命終結前及時換上備用新軸承就可以了。通過工作閑時進行有計劃且有效的維護工作，機床的實用性將大大提高。因此，機床實用性的降低現象將不復存在。因為導致機床壽命減小的因素將被消除。機床換刀時軸承運作，軸承運作慢慢磨損，導致壽命降低。若非如此，臨時機床修復將耗費很長時間?！?023】當前提出的自動換刀裝置中，換刀裝置適合執(zhí)行不同刀具直徑條件下的換刀操作，壽命檢測部分用增量計數原理計算換刀操作的次數。【0024】在一些機床中，換刀方式由于刀具直徑而不一樣。直徑不同的刀具（一個大直徑和一個小直徑）互換，軸上用過的刀具先回到刀具庫然后另一個被夾出來。如此，在換刀過程中裝置運行了兩次。那些直徑相同的刀具（直徑同大同小）互換時，換刀裝置只要開動一次?！?025】在這些情況下，換刀裝置的壽命不能簡單的參考數換刀次數和單次換刀時間來正確計算，因為軸承在刀具直徑不同時換刀引起的磨損是刀具直徑相同時的兩倍。因此，計數的增量應該依照要求執(zhí)行換刀的次數。確切地說，刀具直徑不同時進行換刀，計兩次換刀,刀具直徑相同時，計一次換刀。因此，軸承磨損程度還是可以精確計算出來，換刀情況異同引起的換刀次數已經被詳細地考慮到了。因此，服務壽命能精確地檢測?！?026】該自動換刀裝置還能在顯示屏上顯示當前使用時間與總壽命的比例值。【0027】如此設置，顯示屏以圖示顯示出當前壽命值與參考壽命比值。所以操作員可以一眼看出軸承磨損程度。通過日常監(jiān)測，維護保養(yǎng)計劃能輕松制定。插圖簡述：【0028】圖 1 用框圖描述數控裝置和所提出發(fā)明的機床；【0029】圖 2 以簡圖顯示典型的 CRT 顯示屏，顯示機床相關信息；【0030】圖 3 是一般的機床的整體主視圖圖解；【0031】圖 4 關于圖 3 的部分重要細節(jié)詳圖；【0032】圖 5 是常見機床數控裝置結構圖。首先具體化的描述：【0033】下面將參考附圖詳細描述所提出的可自動換刀的機床。圖 1 是具體描述發(fā)明的數控系統(tǒng)及其機床；圖 2 是一個典型的 CRT 顯示器顯示圖。機床是由典型自動換刀的機床改進而來，原機床如圖 3-5 所示，數控系統(tǒng)與原機床有所差別。因此，與參考機床（圖 3-5）相同細節(jié)不再累贅，而是引用來描述圖 1 和圖 2?！?034】如圖 1 所示，數控裝置 1 包括 PLC 6 與 PLC 55 結構有所不同，PLC 6 有附加功能，更包含顯示控制部分 10 和壽命測定系統(tǒng) 9。【0035】壽命檢定部分 9 對換刀裝置 26 已進行的換刀次數計數。具體來說，壽命測定系統(tǒng) 9 在收到 CNC54 的換刀命令時進行增量計數，然后比較預定參考值，判斷是否相接近。如果結論是計數值已近參考，則壽命將終的信號發(fā)至顯示控制部分 10?！?036】這些參考價值在此意味著凸輪從動件 33、34 上的軸承壽命通過換刀工作時間來估計。該值可以通過以下方式確定，并在壽命測定系統(tǒng) 9 中儲存數據信息?！?037】首先，操作時間（服務期）L 在磨損直到壽命期到來前，凸輪從動輪33、34 上的每個軸承壽命能通過以下公式計算：L= ( a ×C )/( F × N 0.3 )【0038】其中 a 是一個常數，C 是軸承的額定載荷（常數）， F 是軸承的額外負載，而 N 是軸承旋轉的次數。【0039】然后，每個軸承在換刀操作執(zhí)行時的工作時間可以通過實驗或理論計算得出。通過上述方程式計算的服務期限被每次換刀操作時軸承的運作時間均分。因此，服務期限到來前已換刀執(zhí)行的次數將用來判斷每個軸承的磨損情況。數據最小的每一部分決定每個軸承按標準使用的情況?！?040】 數顯控制部分 10 收到計數信息和從標準壽命測定系統(tǒng) 9 那里得到的參考值，CNC 54 控制 CRT 11 顯示，得到如圖 2 所示的比例值。并且，數顯控制部分10 控制 CRT 11 顯示軸承壽命到期信息，指示更換軸承。在圖 2 所示的顯示屏中，參考數據顯示為當前計數值和使用壽命之比（%）。因此，操作員能輕松判斷軸承磨損程度。【0041】在當前發(fā)明中的擁有自動換刀系統(tǒng)的機床數控裝置 1 中，壽命測定系統(tǒng)9 是在接受到機床的換刀命令的時進行計數的，換刀信號由 CNC 54 發(fā)出，在執(zhí)行換刀命令或進行人工操作時傳至 PLC 6。然后，壽命測定系統(tǒng) 9 比較計數值與預定參考值，判斷是否數值已到?！?042】如果壽命測定系統(tǒng) 9 判斷計數值已達參考值，發(fā)出信息在 CRT 11 上顯示要求更換軸承。并詳細地如圖 2 所示，計數值與參考值的比例數據將明確顯示在CRT 11 上，所以操作員很容易就知道軸承磨損狀況?！?043】通過以上詳細描述，軸承壽命由壽命測定系統(tǒng) 9 來確定。因此，若預備了備用軸承，維護工作便能在工作閑時有效地進行。機床的實用性在有效地維護下大大提高。因為軸承的磨損情況在 CRT 11 上能顯示出來，軸承壽命在日常監(jiān)控下輕松檢定。因此，維護計劃的制定方便且有效?！?044】在此前提下，支座軸承的壽命信息顯示在 CRT 11 上，隨時提醒操作人員及時更換軸承，還可以為其增加一個警報鈴聲或警報音?！?045】在一些機床中，換刀裝置執(zhí)行換刀的方式取決于刀具的直徑。那些不同直徑的刀具進行換刀時，裝夾在主軸 16 上的刀具 T 回到刀具庫 21，然后下一把刀具庫中的刀具 T 換到主軸 16 上。因此，換刀裝置 26 進行了兩次操作。那些相同直徑的刀具進行換刀時，換刀裝置只需進行一次操作。【0046】這種情況下，使用壽命不能通過比較換刀操作次數和參考值來準確地計算，因為在換刀條件不同時，軸承磨損是不同的，刀具直徑不同，軸承兩次工作，刀具直徑相同則一次工作?！?047】因此，刀具壽命測定系統(tǒng) 9 將根據換刀具體情況的情況來計數。具體說來，換刀時，刀具直徑不同兩次計數，刀具直徑相同一次計數，按照這樣的規(guī)律進行計數。因此，準確的計數方式確保了軸承磨損的計算也準確，服務期也能精確測定。要求：1.自動換刀裝置包括：換刀控制裝置包括一個可旋轉的主軸，一個換刀臂附于可旋轉的主軸上，一個有接觸輥的凸輪從動件，它由軸承支撐著旋轉，并與主軸嚙合。一個有導向槽的凸輪，與凸輪從動件嚙合。驅動方式為驅動凸輪，轉動主軸，或通過與凸輪相嚙合的凸輪從動件轉動主軸，依次方式傳輸動力。一個控制裝置，控制控制換刀裝置換刀。還有一個壽命測定系統(tǒng)，對換刀裝置進行換刀次數的計數，當計數值達到參考壽命值時，判斷軸承壽命已至。2.如要求 1 所述的自動換刀裝置，換刀裝置適合執(zhí)行不同條件的換刀操作，取決于所需交換的刀具的直徑是否相同，壽命測定系統(tǒng)對換刀裝置操作次數進行準確計數，據此判斷支撐軸承的工作壽命。3.如要求 1 和 2 所述的自動換刀裝置包括一個顯示設備，顯示當前工作時間和理論參考壽命的比例。附件 2：外文原文