【導讀】上得到廣泛的應用，數控機床獲得飛速發(fā)展。方面多都有明顯的效果。之后，對加工中心又提出了更高層次的要求。單元，也是加工的典型特征。換刀位置，從而保證加工生產的連續(xù)高效型。的模式在講求效率的今天已經跟不上社會的發(fā)展。而且通過計算機輔助設計軟件，得出的模型直觀、足進而進一步優(yōu)化和完善設計。導和幫助，再次表示衷心的感謝！由于本人才疏學淺，限公司開始共同開發(fā)研制五軸聯(lián)動數控加工中心。的第一個產品就是最優(yōu)產品。幫助企業(yè)以最快的速度、最好的質量和最低。計中的刀庫和換刀裝置部分設計、裝配與仿真。在五軸聯(lián)動數控加工中心的開發(fā)過程中，自動萬能銑頭是關鍵技術，主軸系統(tǒng)進行嚴格的動平衡，對于軸承。為達到高速度，進給機構中的滾珠絲杠采取預緊結構，為實現高速進給，數控裝置必須采用。使其操作簡單，時間短，檢驗及時，錯誤少。運輸機構和工業(yè)機器人組成柔性制造系統(tǒng)。刀具破損監(jiān)測裝置、冷卻液供給裝和切削傳送裝置等。

　　

【正文】 臺機床或環(huán)形排列的多臺機床使用；移動的一般供直線排列的多 臺機床使用。 此外，還有安裝在自動線料道上或料道旁，實現工件上下料、傳位、轉位、分料等用途的機械手，它們具有運動單一、機構簡單、位置靈活、精度要求一般較低等特點。 機械手的總體設計 1 影響機械手布局形式的主要因素 在一般情況下，機械手與加工中心布局的關系是前這從屬于后者。對于立式加工中心，通常要求機械手將工件送至高于工件安裝基面位置，然后垂直下降。 2． 工件在上料前、下料后和安裝在加工中心上的定向特性 料倉、料道等工件傳送裝置的位置和類型，決定了工件在上料前和下料后的空間位置和狀態(tài)，對機械手必須完成的動作 有直接影響。特別是與加工中心的布局形式和排列方式結合起來，就有許多布置方式。當工件上料前的軸線與加工中心裝料軸線垂直時，除考慮用機械手的回轉運動改變方向外，也可以裝在料道上的機構代替。 3． 工件的尺寸、形狀和重量 長而重的軸類工件，常采用臥軸水平動作或空間平行移動，這樣機械手運動平穩(wěn)性好，如移動的架空式機械手。 小而輕的盤、環(huán)類工件，常采用結構簡單緊湊的附機式機械手。 此外，工件的尺寸、形狀和重量對機械手的手部結構形式影響最大，如長軸需要有兩個以上的夾緊部位；環(huán)類、齒輪等有內孔的工件，可用內撐式 33 手部等。 4． 機械手 同時服務的機床臺數及其排練方式 對于用于單機的機械手，一般多采用附機式或落地式。 對于同時服務的機床臺數在兩臺以上時，常采用固定的落地式機械手（如臂部能水平回轉）、移動的落地式機械手或移動的架空式機械手。 對于由三臺以上機床組成的自動線，機械手的布局形式和運動設計在自動線中的排列布局有關。 直線形布置的自動線常采用附機式或固定落地式機械手；平行直線形布置的自動線常采用移動架空式機械手；環(huán)形布置的自動線，當機床不多于三臺時，常采用固定落地式機械手。 5． 其他因素 生產類型、安全聯(lián)鎖、調整操作等因素，也往往影響機械 手的布局。 大量生產用的機械手和換刀裝置機械手，常采用復合運動機構、多臂多手等結構，以減少自由度，并達到專用、簡單可靠、生產率高等目的；成批生產用的機械手，常要在手部、臂部和驅動系統(tǒng)等部分設計換批調整環(huán)節(jié)。 綜合以上考慮，選用回轉式單臂雙爪型機械手： 單臂雙爪型機械手，也稱扁擔式機械手，它是目前加工中心上用得較多的一種。這種機械手的拔刀、插刀動作，大都由油缸動作來完成。根據結構要求，可以采取油缸動，活塞固定；或活塞動，油缸固定的結構形式，而手臂的回轉動作，則通過活塞的運動帶動齒條齒輪來實現。機械 手臂的不同回轉角度，是由活塞的可調行程來保證。 需要提醒的是，既要保證不漏油，又要保證機械手動作靈活。過緊的密封，往往影響機械手的正常動作。 這種液壓缸活動塞驅動的機械手，每個動作結束之前均需設置緩沖機構，以保證機械手的工作平穩(wěn)、可靠。緩沖結構可以是小孔節(jié)流，可以是針閥，可以是楔形斜槽，也可以是外接節(jié)流閥或緩沖閥等。 為了使機械手工作平穩(wěn)可靠，除了要設有緩沖機構外，還要考慮盡可能減少機械手的慣量。圓柱體圍繞旋轉中心的運動慣量可由下式確定： J=Jo+W*R178。/ (N178。m178。s178。) 34 Jo圓 柱體繞其自身中心的慣量 (N178。m178。s178。) W圓柱體的重量 (N) R旋轉半徑 (m) 由上式可見，慣量與物體重量成正比，與旋轉半徑的平方成正比。因此要盡可能采用密度小質量輕的材料制造有關的零件，要盡可能的減少機械手的回轉半徑。 基本參數的確定 1． 抓重 抓重是機械手的額定抓取重量，也稱額定負荷，是機械手最基本的參數。抓重數值不僅是手部、腕部和臂部等驅動力和驅動力矩計算的主要依據，而且也是直接影響工作速度、定位精度等參數的選擇。 2． 行程 機械手的總體布局和安裝位置確定后，其運動部件的最大行程 也就相應確定。設計時一般可適當放大一點，以便于安裝調整或作備用。 3． 速度 各運動部件在其運行的全過程中，一般均包括起動加速、等速運行和減速制動三個階段，典型的是簡化了的梯形速度規(guī)律（如圖 6。 159）。各運動參數之間的關系如下： T= =1/2+a1/2ao Vo= V=Vo/(1+ 式中 T總運動時間 (s)。 S運動行程 (mm)。 Vo— 穩(wěn)態(tài)運動速度 (mm/s)，即最大速度 。 ao— 起動平均加速度 (mm/s178。)。 a1制動平均減速度 (mm/s178。)。 系數，通常 35 V全行程上的平均速度 (mm/s)。 Kv系數，通常 Kv=。 最大速度高，并不等于生產效率調，全行程上的平均速度才是判斷生產效率高低的一個標準。不難看出，在不增加最大速度的情況下，提高平均速度的有效措施是增加起動、制動過程的加、減速度。但這樣又會增加機械手的慣性力，增加驅動功率，從而為機械手的緩沖定位等設計增加困難。因此，總體設計時，應恰當地確定機械手的最大速度、平均速度和最大加、減速度。 通常，機械手的速度范圍如下： 伸縮 Vmax=500mm/s （特殊情況下可達 1000mm/s） Vmin=50mm/s 上升 Vmax=500mm/s （特殊情況下可達 800mm/s） Vmin=40mm/s 下降 Vmax=800mm/s （特殊情況下可達 1300mm/s） Vmin=80mm/s 回轉 Wmax=90176。/s （個別可達 180176。/s ） Wmin=30176。/s （個別可達 5176。/s ） 加速度 Aomax=5m/s178。 （個別可達 10m/s178?！?） 減速度 A1max=10m/s178。 快 速性裕度系數 Kt表示梯形速度規(guī)律的運動時間與 a1=ao的等腰三角形速度規(guī)律的運動時間之比。 Kt 與運動參數的關系為 : Kt=1+ 當 1099ye 這可以作為確定基本參數的比較指標。 （ 4）定位精度 機械手定位精度的確定，主要與機械手布局形式和工藝要 求、定位方式、抓重、被抓物體形狀和尺寸參數、速度、行程等因素有關。 表 6。 156 給出了供選用的定位精度數值。其中每格內。抓重大時，取較大值；被抓長（長度）徑（直徑）比小時，取較大值；反之，取較小值。行程大、速度高時，取較大值，反之取較小值。 表現。 156 定位精度 36 精度等級 額定抓重（ kgf） 選用場合 1 1~~ 10~~63 高精度級 177。 177。063 177。177。08 177。177。 工件用固定心軸定位，機 械擋塊（固定的）定位方式 精密級 177。 177。 177。 177。 177。 177。1 彈簧夾頭裝夾定位、頂尖裝夾定位、可漲心軸裝夾定位 換 `刀機械手 機械擋塊（可移動的）定位方式 伺服系統(tǒng)位置控制 普通級 177。 ~ 177。 177。1 ~ 177。8 177。 ~ 177。10 一般卡盤、頂尖裝夾定位 粗加工，虎鉗定位 （ 5）各基本參數之間的關系 可用快速性裕度系數 Kr 表示各基本參數之間的關系。當主要考慮移動自由度時，各基本參數之間的近似關系為： Kr= C結構特性系列， 與結構型式、定位控制方式、驅動方式等有關，對典型的工業(yè)機器人手臂伸縮運動， C=60120； S行程（ mm） G抓重 (kgf) v全行程上的平均速度 (mm/s) 當各項參數均為額定值時，對于典型的工業(yè)機器人手臂伸縮運動，Kr=1— 2. 通常最大許可抓重約比額定抓重大一倍，這時的速度是額定速度的 0。8 倍左右。 在保持 Kr 值不變的條件下，各項基本參數在使用中可在一定的范圍內調整。 37 對機械手驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)設計要求 1． 具有足夠的驅動力，有時需設置壓力的調整環(huán)節(jié)。 2． 對液壓驅動 的專用機械手，液壓系統(tǒng)往往與主機共用，動作循環(huán)多，各動作之間可能有相互干擾，必須采用必要的保壓或防止壓力干擾措施，如在適當位置上設置單向閥、減壓閥和蓄能器等。 3． 為避免夜壓干擾，常將機械手的油源與機床油源分開。 4． 升降運動一般要能自鎖或采用必要的鎖緊回路，以避免手臂自行下落。 5． 動作程序固定的機械手，常采用簡單的有觸點元件（繼電器、行程開關等）控制系統(tǒng)和機械擋塊定位。 6． 控制系統(tǒng)應有必要的互鎖和停電保護環(huán)節(jié)。 7． 控制系統(tǒng)應設有急停按鈕，以便在必要時使機械手能迅速停下來，以防意外。次外，還應設置手調按鈕，以便于機械手調 整。 機械手的安全聯(lián)鎖和保護 機械手的安全聯(lián)鎖和保護，主要包括設備保護和人身保護兩個方面。 1． 防止工件或刀具從手部仔自行脫落 （ 1） 彈簧夾緊，液壓、氣壓或機械動力松開 （ 2） 采用換向閥斷電時液壓夾緊 （ 3） 換向閥在通電狀態(tài)下手指為液壓夾緊時，系統(tǒng)要有保壓或保護措施。 （ 4） 重力夾緊，動力松開 （ 5） 特殊情況下采用平行四邊形連桿機構 2． 設備過載保護 （ 1） 利用過載力產生的變形，使微動開關動作，運動停止 （ 2） 損壞預定薄弱件并發(fā)出信號 （ 3） 用安全離合器脫開傳動鏈的運動并發(fā)出信號 3． 異?；蛘`動作情況下的設備保護 （ 1） 防止兩手同時伸出 （ 2） 采用行程控制自動循環(huán) （ 3） 控制 失靈或紊亂時，有超控制停機系統(tǒng)或警報指示 （ 4） 及時清除定位面上的切削 38 4． 人身保護 （ 1） 最好使工件從機床上方或后方進入加工區(qū)。 （ 2） 用安全柵欄擋住機械手的作業(yè)區(qū) （ 3） 在機床上或機械手上設置一個安全門（護罩） （ 4） 限制機械手的行走或回轉姿態(tài) （ 5） 工件加工精度的檢驗最好自動化 （ 6） 在確有人身危險的作業(yè)區(qū)，采用光電式保護裝置或電容式保護裝置 手部 1． 對手部的設計要求 （ 1） 有適當的夾緊力，以保證供應夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。對于剛性很差的工件，夾緊力大小應設計得可以調節(jié)，或采用吸附式手部；對于笨重工件，應考慮采用自鎖 安全裝置。 （ 2） 有足夠的開閉范圍；夾持類手部的手指都有張開和閉合（夾緊）位置。工作時，一個手指開閉位置的最大變化量，稱為開閉范圍。其大小與工件形狀和尺寸、手指的形狀和尺寸，夾持前和松開后手部是如何接近和離開工件的，工作時手部的運動軌跡如何，周圍有無可能的障礙物等。因此，一般來說，如工作環(huán)境許可，開閉范圍大一些較好。但這樣往往增大驅動裝置的行程和結構尺寸，增加手指的開閉時間，所以手指開閉范圍也不宜設計得過大。 （ 3） 力求結構簡單、重量輕、體積小 （ 4） 手指應有一定的強度和剛度 2． 常用手部類型 常用的機械手手部，按其握持工件 的原理可分為夾持式和吸附式兩種。 本次設計采用夾持式回轉型，傳力機構為彈簧式；動作原理是依靠工件頂開手指，進入其內，然后由彈簧力夾緊；特點是結構簡單，有的可不需要驅動裝置，容易作成內撐式結構，一般承載能力?。粖A持對象為重量較輕的軸類零件，帶中心孔的齒輪、盤、環(huán)類零件。 39 夾持式手部的手指結構： 手指是直接與工件或工件接觸的垢構件，其結構主要取決于被夾持工件或工具的形狀、尺寸及重量。 夾持軸類、齒輪、盤環(huán)類等零件的雙圓弧式手指結構 夾持式手部的驅動方式： 夾持式手部的驅動裝置是使手指實現開、閉動作的動 力裝置，本次設計采用 1115 頁 夾持式手部的夾緊驅動力 夾持式手部的夾緊驅動力 P 按下式計算： 被夾持對象的重量 夾緊力的方位系數。考慮手指夾持工件的方位不同而要求不同的夾緊力，從表中選取 傳力機構的傳力系數，是理論驅動力 與理論最小夾緊力 的比值 安全系數，通常取 ； 工作情況系數，主要考慮慣性力的影響。計算時可大致按下列公式計算： 為被夾持對象在運動過程中的最大加（減）速度， 為重力加速度； 傳力機構的機械效率，一般可粗略地取 40