2.1试验台总体设计
实验室搭建试验台采用的是国内某知名关键功能部件生产企业生产的YP系 列圆盘刀库自动换刀系统,型号为YP40-24T ,如图2.1所示。
被试圆盘刀库的主体结构主要包括以下几个部分:1.刀盘以及刀盘旋转电机;
2. 机械手以及机械手旋转电机;3.刀套垂直与水平气缸4.刀库分度装置,控制刀 盘旋转是一个转位一个转位的旋转,且使旋转过程平滑稳健,便于完成后续刀具 的选择与定位。如图2.2所示。
该系列刀库结构相对简单,成本偏低,但换刀时间较短,可靠性比较高,且 刀库存储刀具数量一般在15到40把之间,需要和自动换刀机构进行搭配使用, 在立式加工中心中应用比较广泛。
YP40-24T型圆盘式刀库参数如下表2.1所示。
表2. 1 YP40-24T型圆盘式刀库性能参数
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圆盘式刀库的换刀过程为:1.刀盘选刀2.刀套由水平位置到垂直位置;3. 机械手旋转完成换刀;4.刀套由垂直位置到水平位置。
换刀过程中所涉及到的执行机构有:
1. 刀盘电机Ml。控制刀盘旋转,完成选刀过程;
2. 气缸。气缸往复运动,控制刀套的垂直与水平;
3. 机械手电机M2。控制机械手旋转,完成换刀过程。
圆盘式刀库的检测元件有:
1. 定位开关以及计数开关。定位开关主要是作为起始刀号被记录,然后是 刀套每经过一次,定位一次,直至目标刀号。计数开关就是记录刀盘所转动的转 位,即分度凸轮旋转的圈数;
2. 倒刀电磁阀开关以及回刀电磁阀开关。倒刀电磁阀开关主要是用于当刀 盘旋转到目标刀号时,倒刀电磁阀通电,使倒刀回路接通,实现目标刀套倒刀。 回刀电磁阀开关主要是用于当机械手换刀动作结束后,回刀电磁阀通电,回刀回路接通,实现目标刀号回刀;
3. 倒刀磁环开关以及回刀磁环开关。倒刀磁环开关和回刀磁环开关主要是 作用在气缸上。当刀套旋转90°由水平位置到垂直位置时,此时气缸上的倒刀 磁环开关打开,倒刀回路关闭,气缸停止动作,刀套固定在垂直位置。当刀套旋 转90°由垂直位置到水平位置时,气缸上的回刀磁环开关打开,回刀回路关闭, 气缸停止动作,刀套固定在水平位置;
4. 机械手原点开关、机械手扣刀开关以及机械手刹车(停止)开关。主要 是实现机械手能够迅速可靠的完成换刀动作。
当选定目标刀号(如T12)时,刀盘会根据就近原则开始正传或者反转,刀 库定位开关记录起始位置,刀库计数定位开关开始计数。当目标刀号(T12)转到 换刀位置时,倒刀电磁阀接近开关检测到T12到达换刀位置,电磁阀得电,倒刀 回路接通,控制气缸动作,使刀套旋转90°至垂直位置,此时倒刀磁环开关打 开,倒刀回路关闭,气缸停止动作,刀套保持垂直状态。之后机械手电机得电, 控制机械手旋转65°,机械手抓刀(主轴刀柄与目标刀柄)。此时机械手扣刀开 关打开,机械手抓刀后开始下降,同时将两把刀拔下。然后机械手旋转180°, 交换主轴刀柄与目标刀柄位置,机械手开始上抬,将两把刀同时插入对应刀套中, 机械手反转65度,回到原点。此时回刀电磁阀接近开关检测到目标刀号,电磁阀得电,回刀回路接通,控制气缸动作,使刀套由垂直状态向上翻转90度,刀 套水平,此时回刀磁环开关打开,回刀通路关闭,刀套保持水平位置。完成换刀。 综上所述,圆盘式刀库换刀动作流程可由图2.4所示。
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