五軸刀具磨床自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

林 陽 賀行健

(大連光洋科技工程有限公司，遼寧大連 116600)

在人類社會(huì)的發(fā)展中機(jī)械一直發(fā)揮著解放生產(chǎn)力、提高勞動(dòng)效率的作用。隨著科技的發(fā)展，對(duì)機(jī)械全自動(dòng)化的要求也越來越高。對(duì)于許多有規(guī)律、但又單調(diào)工作，應(yīng)該脫離人的直接操作而轉(zhuǎn)為監(jiān)控或操作自動(dòng)化機(jī)械來完成。這樣可以減輕工人負(fù)擔(dān)，降低人力成本，這一點(diǎn)對(duì)于批量生產(chǎn)而言更為重要，而且由于機(jī)器特有的定位準(zhǔn)確性，也能使生產(chǎn)產(chǎn)品的一致性更好。

本文對(duì)自動(dòng)上料裝置進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)。其自動(dòng)上料系統(tǒng)部件主要包括:料盤組件、上料機(jī)械手組件、鎖刀機(jī)構(gòu)。筆者對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的機(jī)械設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)部分包括:料盤設(shè)計(jì)、上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、鎖刀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 料盤組件

料盤組件用于承載及更換加工所需的工件。對(duì)于料盤組件，其動(dòng)作較簡單，僅為低速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)時(shí)，僅需注意芯軸及料盤的尺寸精度。設(shè)計(jì)方案見圖1。

具體傳動(dòng)方式:電動(dòng)機(jī)及減速機(jī)12，通過帶輪9，在軸承系統(tǒng)的支撐下帶動(dòng)料盤2轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)通過調(diào)整螺釘10和調(diào)整板11，來調(diào)節(jié)帶輪的張緊力。

1.2 上料機(jī)械手組件

本組件(圖2)動(dòng)力部分完全為氣動(dòng)。上料機(jī)械手的主要移動(dòng)部件由氣缸控制。氣缸的行程、調(diào)整以及最終定位都通過行程擋塊進(jìn)行調(diào)節(jié)。整體結(jié)構(gòu)簡單干凈，便于調(diào)整。每一動(dòng)作環(huán)節(jié)都應(yīng)當(dāng)有相關(guān)感應(yīng)開關(guān)檢驗(yàn)當(dāng)前動(dòng)作是否到位，并給出系統(tǒng)信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)任意移動(dòng)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常運(yùn)動(dòng)將停止并報(bào)警，盡力避免了有機(jī)械故障時(shí)可能出現(xiàn)的損失。

機(jī)械手及移動(dòng)氣缸部件所需氣壓由外接氣源提供。具體部件的移動(dòng)速度、夾持力以及負(fù)載能力和系統(tǒng)剛性由各自氣缸的調(diào)節(jié)閥控制。各移動(dòng)部件安裝方便，調(diào)整靈活，可很好地適應(yīng)實(shí)際工作中各種需要。

圖2中，具體傳動(dòng)方式:鎖刀氣缸2夾緊刀具(工件)后，豎直移動(dòng)托板4向上移至頂端，旋轉(zhuǎn)氣缸3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°，水平移動(dòng)托板5移至主軸所在位置。

1.3 鎖刀機(jī)構(gòu)組件

該組件(圖3)通過機(jī)床PLC控制，當(dāng)給定信號(hào)后，主軸尾端油缸加壓或松壓，以達(dá)到自動(dòng)鎖緊刀具(工件)的目的。其中，夾刀采用碟形彈簧的機(jī)械式鎖緊，避免在油缸突然失壓時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)。

鎖刀方式:主軸前端的刀柄3與卡套2之間為錐度配合，當(dāng)?shù)毒?工件)1進(jìn)入刀柄3后，機(jī)床PLC控制拉刀油缸7松壓，使碟形彈簧6復(fù)位，帶動(dòng)拉刀桿4前端的卡套2向錐孔內(nèi)移動(dòng)，鎖緊刀具(工件)。松刀同理。

2 整體功能部件運(yùn)動(dòng)時(shí)序

2.1 卸刀(卸料)

當(dāng)機(jī)床完成對(duì)當(dāng)前裝夾刀具(工件)的加工后，由PLC控制，主軸部分移動(dòng)至水平移動(dòng)托板末端，機(jī)械手由初始位置移動(dòng)至主軸當(dāng)前位置，氣動(dòng)控制抓刀。抓住剛加工完成的抓刀后，拉刀油缸打入壓力油，使拉刀桿帶動(dòng)卡套向刀柄的錐孔外端移動(dòng)，卡套松開。主軸部分向反方向移動(dòng)，刀具(工件)脫開刀柄。

2.2 換刀(換料)

機(jī)械手在水平移動(dòng)托板帶動(dòng)下移動(dòng)到料盤空刀位置。旋轉(zhuǎn)氣缸控制機(jī)械手逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°刀頭向下，豎直移動(dòng)托板向下移動(dòng)將剛加工完的刀具(工件)放入料盤空位，機(jī)械手松開。然后料盤在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)至帶有待加工刀具(工件)的一個(gè)工位。機(jī)械手夾緊刀具(工件)，豎直移動(dòng)托板向上移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)氣缸控制機(jī)械手順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°。

2.3 上刀(上料)

水平移動(dòng)托板帶動(dòng)機(jī)械手移動(dòng)至主軸端，主軸部分向前移動(dòng)，接住刀具(工件)。拉刀油缸松壓，使碟形彈簧復(fù)位，鎖緊刀具(工件)。機(jī)械手松刀。在水平移動(dòng)托板和豎直移動(dòng)托板控制下回到初始位置。至此，整個(gè)部件換料動(dòng)作完成。

3 結(jié)語

前期調(diào)試的達(dá)標(biāo)程度直接影響其使用精度和效率。自動(dòng)上料機(jī)組件要求很高的定位精度及重復(fù)定位精度，因此，安裝調(diào)試人員在實(shí)際應(yīng)用之前一定要對(duì)每一運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)進(jìn)行耐心調(diào)試，確保整個(gè)機(jī)構(gòu)流暢運(yùn)行。

［1］朱耀祥，浦林祥.現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［2］鄭文緯，吳克堅(jiān).機(jī)械原理［M］.北京:高等教育出版社，1997.

［3］濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京:高等教育出版社，2007.