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       0 概述

       通過對臺灣高明精機KM- 3000SD 龍門式加工中心機械手的換刀過程的動作分析和研究, 我們設計了一種新型刀套, 使用這種刀套減少了機械手換刀的動作數量。

       1 刀套結構及其換刀過程的分析

       在換刀過程當中, 刀套的形式對自動換刀的工作效率起很大的影響。臺灣高明精機KM- 3000SD 龍門式加工中心刀庫的刀套形式是傳統的炮筒式結構, 如圖1 所示。它是由4 個彈簧將鋼珠與刀柄的拉釘壓緊, 來實現對刀具的固定和鎖緊。這種結構對應的換刀過程可以歸納為如圖2 所示的過程。從中我們可以看到它的換刀過程可分為機械手刀庫取刀、機械手換刀、機械手刀庫裝刀三個部分。

       機械手刀庫取刀: 主軸工作時, 機械手將程序中所使用的下一把刀從刀庫中取出, 作好換刀準備。它共需要4 個動作(1- 2- 3- 4)

       機械手換刀: 當需要換刀時, 主軸回到換刀點, 圓周定位。機械手抓刀、拔刀。在拔刀時, 被拉緊的刀具拉釘松開, 主軸孔內吹氣。機械手旋轉180o ( 換刀) , 機械手裝刀, 刀具的拉釘被拉緊。機械手復位。防止機械手與主軸干涉。它共需要5 個動作( 5- 6- 7- 8- 9)機械手刀庫裝刀: 在主軸工作時, 機械手將換下的刀具裝到刀庫中。刀庫旋轉準備下一把加工刀具。它共需要4 個動作( 10- 11- 12- 13) 。

       機械手換刀的5 個動作( 5- 6- 7- 8- 9) 是不可少的, 而其余的8 個動作僅僅是為了完成機械手到刀庫的裝刀、取刀。機械手從刀庫取刀、裝刀的動作太多, 機構復雜, 時間長。

       因此, 我們考慮通過對刀套的改進來減少機械手的動作。

       2 刀套結構的改進及其換刀過程的簡化

       我們設計的刀套結構如圖3 所示。這種結構是依靠拉桿1 帶動半圓錐刀具套筒5 及導柱4 沿固定架2的導向套向上運動或向下運動, 固定架2 固定在刀庫的鏈條上, 固定架2 的上表面卡住刀具的拉釘部位, 防止刀具掉下。使刀具在高度方向上有一個正確的定位。

       當機械手到刀庫抓刀時, 5 抬高, 松開刀具, 半圓錐刀具套筒5 及固定架2 上的缺口方便機械手將刀具取走, 在彈簧3 的作用下, 5 落下將刀具鎖死。機械手離開。當機械手到刀庫裝刀時, 5 抬高, 松開刀具, 機械手將刀具送進, 固定架2 缺口的上表面卡住刀具的拉釘部位, 防止刀具掉下, 在彈簧3 的作用下, 5 落下將刀具鎖死, 機械手離開。

       這種結構簡化了機械手到刀庫取刀、裝刀的動作。換刀的過程如圖4 所示。

       3 結束語

       通過對刀庫刀套結構形式的改進設計, 機械手到刀庫取刀、裝刀動作由原來的13 個動作減少為9 個,動作減少, 大大簡化了機械手換刀機構的復雜性。刀具在刀庫刀套的這種固定形式, 也提高了可靠性和安全性。