加工中心自动换刀机械手的设计与研究


伯特利数控 加工中心  钻攻中心  

 前言:

 

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1升降系统

加工中心机械手的升降系统是一个非常复杂的系统,它的组成部分包括动力装置、传动装置滚动丝杠、导向柱、调速装置、控制元件等。$床机械手机构中,升降电机带动丝杠运动,滑座在丝杆上做上下运动,同时机械手在滑座上一同做运动,所以丝杠要承受机械手M和滑座m的重量,如图1

1机械手升降系统示意图

通过图1分析机械手升降系统的工作过程,当机械手接到加工中心的指令后,电机开始工作,滑块上机械手手抓上升到选刀排的位置,机械手触发刀库的触点,这时候制动器工作,机械手停止上升,机械手进行换刀,完成之后,机械手回到初始位置

通过分析机械手升降系统中的电动机,机械手手抓工作的功率,可是在工作过程中,制动器会使电动机功率变大,所以在选用电动机时候电动机的功率是手抓理论功率和制动器功率,如下公式:

P=P+P手抓

同时在电机工作过程中,电动机也会随着电动机负载的升高,如图2所示。 

2电动机负载与升温图

电动机的输出功率和工作机械输入功率通过以下公式进行计算:

P二 ^

p _ Fy

w_ looo-nw

式中:F-工作阻力;V-升降速度;工作效率。

2刀具换刀与夹持

加工中心机械手换刀上,是自动换刀装置,同时它还担负着把刀从刀库送到主轴上,刀具在主轴上使用完成之后在从主轴上送回到刀库中,加工中心刀具的换刀方式有圆盘形、直线型,圆盘形换刀是刀架是一个回转体,每个刀都置于圆盘的外圆端,通过圆盘的选择,刀具旋转到指定位置,机械手进行换刀,这种换刀方法是加工中心上最常见的。

刀具的夹持设计上,一般选取柄式夹持和法兰式夹持,柄式夹持方法是在轴向夹持,这种方法是利用最多的,因为刀柄的尾部是个锥柄,这种刀具采用模式锥度方法夹持最方便、快捷。而法兰式夹持方法是在机械手前端安装法兰盘,这种夹持方法有一些繁琐。

3机械手设计

加工中心机械的形式有很多,种类繁多,对于每个机械手都有它不同的意义和用处。

单臂单爪回转式机械手,这种机械手的手臂是可以回转运动,而回转运动的摆动线与刀库的轴线平行,意义在于机械手的手抓可以快速地抓取到刀具。

单臂双爪回转式机械手,这种机械手的手臂上有两个机械手手抓,手抓是对称放置,这种机械手的两个手抓是分工的个是从刀库拿刀送往主轴,另一个是从主轴将刀具拿回到刀库内。

双臂回转式机械手,这种机械手的手抓不是对称的,是在_天轴线上,轴线的两端放置手抓,两个手抓绕中心做回转运动,这种机械手可以实现刀库取刀和主轴送刀同时进行,节省的时间,提高工

双机械手,这种结构是有些类似于人的双手,有两个手臂,两个手抓,它们是分别运动的,一个是从刀库取刀个是送刀,示意图如图3

 

4结束语

 

^制造业和工业不断的发展,科学不断的进步,对生产效率不断提高的要求,单纯的使用人力,是不能满足生产需要的,使得机械手的应用越来越广泛,它可以代替人完成更高要求、难度、重复枯燥的工作,所以机械手现在不仅仅应用在加工中心上,所以怎样能更大提升加工中心机械手的性能,怎样将加工中心的控制系统与机械手完美的连接,怎样能使机械手成为FMS系统中一个重要部分,这是机械手研究设计的一个重要环节和意义所在。

 

 

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