精密刀庫機(jī)械手換刀位置調(diào)整工具

宋明寬

（陜西秦川機(jī)械發(fā)展股份有限公司研究院，陜西西安721009）

隨著加工中心的日益普及，加工中心的產(chǎn)量是逐漸攀升。“高速，高精度，高效”正是生產(chǎn)廠家和用戶追求的終極目標(biāo)。而刀具交換系統(tǒng)采用伺服驅(qū)動的高速換刀系統(tǒng)，通過提高機(jī)械手的動作速度和動作配合的準(zhǔn)確性，從而提高換刀速度，可以實現(xiàn)刀對刀1.2 s，就體現(xiàn)了“高速、高精度、高效”的特質(zhì)。

而刀庫與機(jī)械手是加工中心中運(yùn)動最為頻繁的部件之一，是僅次于電氣系統(tǒng)的高故障區(qū)。加工中心自動換刀裝置中，刀庫、機(jī)械手、主軸三者之間的相互位置精度，直接影響機(jī)床自動換刀的準(zhǔn)確性和可靠性。使用中常由于碰撞、定位緊固件松動等意外原因，使刀庫的位置發(fā)生變化，造成換刀不上刀，撞壞機(jī)械手等故障。尤其是大型加工中心，換刀位發(fā)生變化后，恢復(fù)起來很困難。

以前我公司用于調(diào)整刀庫與主軸換刀的中心工具如圖1所示。其調(diào)整辦法為：（1）先將刀庫、機(jī)械手與機(jī)床的相互位置根據(jù)圖紙尺寸粗定位后，再進(jìn)行精確找正；（2）將擰上拉釘?shù)牡侗b入主軸錐孔中，抓手盤裝在機(jī)械手中；（3）將裝有抓手盤的機(jī)械手置于換刀位置，手動方式驅(qū)動主軸，使錐柄端面靠近抓刀卡盤端面，將檢驗量棒插入抓手盤和錐柄φ20 mm孔中，檢測其相互位置并進(jìn)行調(diào)整，直至順利插入。很明顯，這種調(diào)整方法，不能確定調(diào)整的方向和調(diào)整量，在實際的操作中，比較繁瑣，更多的是借助于經(jīng)驗，裝配誤差也比較大。

如能設(shè)計一種既能確定調(diào)整的方向，也能反映調(diào)整量的工具，則以上問題會迎刃而解。設(shè)計思路如下：（1）用百分表可以直觀反映機(jī)械手與主軸中心的偏置量。（2）要能直觀反映機(jī)械手與主軸中心的偏置方向，必須要能繞中心旋轉(zhuǎn)。（3）可以利用杠桿原理，把兩處測量頭與支點距離相同，百分表可以1：1反映數(shù)值。（4）測量桿繞支點轉(zhuǎn)動要靈活。（5）為使測量頭緊貼錐孔，必須用拉緊彈簧拉緊。故最終設(shè)計如圖2所示的調(diào)整工具。

調(diào)整方法如下：此調(diào)整工具整體裝在機(jī)械手上，機(jī)械手置于換刀位置，使調(diào)整工具端面靠近主軸端面。由于拉緊彈簧的作用，使測量頭12觸及主軸的錐孔內(nèi)壁，此時調(diào)整百分表的零位。用手轉(zhuǎn)動螺釘5，帶動套9繞刀座4的中心旋轉(zhuǎn)（也就是機(jī)械手目前的中心）。同時測量桿11通過定位鍵3與套9相連；百分表通過表座8與套9相連，故套9旋轉(zhuǎn)時帶動測量桿11、表座8與百分表一起旋轉(zhuǎn)。利用杠桿原理，由于兩處測量頭（12和百分表）位置距支點（柱銷10）的距離相等，所以旋轉(zhuǎn)時百分表所顯示的數(shù)值，直接反映機(jī)械手的中心和機(jī)床主軸中心的重合程度，也就直接確定機(jī)械手調(diào)整的方向和調(diào)整量。

以前的調(diào)整工具精度可以調(diào)整到0.10 mm以內(nèi)，而現(xiàn)在的調(diào)整工具精度可以調(diào)整到0.02 mm以內(nèi)，而且操作簡單，數(shù)值反映明了，方便機(jī)床裝配者調(diào)整機(jī)械手、主軸兩者之間的相互位置精度，縮短了調(diào)整時間。提高機(jī)床自動換刀的準(zhǔn)確性和可靠性，提高整機(jī)的安全使用，故障率下降，大大提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到“高速，高精度，高效”目標(biāo)。