0 概述

       通过对台湾高明精机KM- 3000SD 龙门式加工中心机械手的换刀过程的动作分析和研究, 我们设计了一种新型刀套, 使用这种刀套减少了机械手换刀的动作数量。

       1 刀套结构及其换刀过程的分析

       在换刀过程当中, 刀套的形式对自动换刀的工作效率起很大的影响。台湾高明精机KM- 3000SD 龙门式加工中心刀库的刀套形式是传统的炮筒式结构, 如图1 所示。它是由4 个弹簧将钢珠与刀柄的拉钉压紧, 来实现对刀具的固定和锁紧。这种结构对应的换刀过程可以归纳为如图2 所示的过程。从中我们可以看到它的换刀过程可分为机械手刀库取刀、机械手换刀、机械手刀库装刀三个部分。

       机械手刀库取刀: 主轴工作时, 机械手将程序中所使用的下一把刀从刀库中取出, 作好换刀准备。它共需要4 个动作(1- 2- 3- 4)

       机械手换刀: 当需要换刀时, 主轴回到换刀点, 圆周定位。机械手抓刀、拔刀。在拔刀时, 被拉紧的刀具拉钉松开, 主轴孔内吹气。机械手旋转180o ( 换刀) , 机械手装刀, 刀具的拉钉被拉紧。机械手复位。防止机械手与主轴干涉。它共需要5 个动作( 5- 6- 7- 8- 9)机械手刀库装刀: 在主轴工作时, 机械手将换下的刀具装到刀库中。刀库旋转准备下一把加工刀具。它共需要4 个动作( 10- 11- 12- 13) 。

       机械手换刀的5 个动作( 5- 6- 7- 8- 9) 是不可少的, 而其余的8 个动作仅仅是为了完成机械手到刀库的装刀、取刀。机械手从刀库取刀、装刀的动作太多, 机构复杂, 时间长。

       因此, 我们考虑通过对刀套的改进来减少机械手的动作。

       2 刀套结构的改进及其换刀过程的简化

       我们设计的刀套结构如图3 所示。这种结构是依靠拉杆1 带动半圆锥刀具套筒5 及导柱4 沿固定架2的导向套向上运动或向下运动, 固定架2 固定在刀库的链条上, 固定架2 的上表面卡住刀具的拉钉部位, 防止刀具掉下。使刀具在高度方向上有一个正确的定位。

       当机械手到刀库抓刀时, 5 抬高, 松开刀具, 半圆锥刀具套筒5 及固定架2 上的缺口方便机械手将刀具取走, 在弹簧3 的作用下, 5 落下将刀具锁死。机械手离开。当机械手到刀库装刀时, 5 抬高, 松开刀具, 机械手将刀具送进, 固定架2 缺口的上表面卡住刀具的拉钉部位, 防止刀具掉下, 在弹簧3 的作用下, 5 落下将刀具锁死, 机械手离开。

       这种结构简化了机械手到刀库取刀、装刀的动作。换刀的过程如图4 所示。

       3 结束语

       通过对刀库刀套结构形式的改进设计, 机械手到刀库取刀、装刀动作由原来的13 个动作减少为9 个,动作减少, 大大简化了机械手换刀机构的复杂性。刀具在刀库刀套的这种固定形式, 也提高了可靠性和安全性。