【導(dǎo)讀】上得到廣泛的應(yīng)用，數(shù)控機(jī)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(chǎn)的連續(xù)高效型。的模式在講求效率的今天已經(jīng)跟不上社會的發(fā)展。而且通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，得出的模型直觀、足進(jìn)而進(jìn)一步優(yōu)化和完善設(shè)計(jì)。導(dǎo)和幫助，再次表示衷心的感謝！由于本人才疏學(xué)淺，限公司開始共同開發(fā)研制五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心。的第一個產(chǎn)品就是最優(yōu)產(chǎn)品。幫助企業(yè)以最快的速度、最好的質(zhì)量和最低。計(jì)中的刀庫和換刀裝置部分設(shè)計(jì)、裝配與仿真。在五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心的開發(fā)過程中，自動萬能銑頭是關(guān)鍵技術(shù)，主軸系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的動平衡，對于軸承。為達(dá)到高速度，進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的滾珠絲杠采取預(yù)緊結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給，數(shù)控裝置必須采用。使其操作簡單，時間短，檢驗(yàn)及時，錯誤少。運(yùn)輸機(jī)構(gòu)和工業(yè)機(jī)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(jī)床或環(huán)形排列的多臺機(jī)床使用；移動的一般供直線排列的多 臺機(jī)床使用。 此外，還有安裝在自動線料道上或料道旁，實(shí)現(xiàn)工件上下料、傳位、轉(zhuǎn)位、分料等用途的機(jī)械手，它們具有運(yùn)動單一、機(jī)構(gòu)簡單、位置靈活、精度要求一般較低等特點(diǎn)。 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì) 1 影響機(jī)械手布局形式的主要因素 在一般情況下，機(jī)械手與加工中心布局的關(guān)系是前這從屬于后者。對于立式加工中心，通常要求機(jī)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(jī)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(jié)合起來，就有許多布置方式。當(dāng)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(jī)械手的回轉(zhuǎn)運(yùn)動改變方向外，也可以裝在料道上的機(jī)構(gòu)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(jī)械手運(yùn)動平穩(wěn)性好，如移動的架空式機(jī)械手。 小而輕的盤、環(huán)類工件，常采用結(jié)構(gòu)簡單緊湊的附機(jī)式機(jī)械手。 此外，工件的尺寸、形狀和重量對機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)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(nèi)孔的工件，可用內(nèi)撐式 33 手部等。 4． 機(jī)械手 同時服務(wù)的機(jī)床臺數(shù)及其排練方式 對于用于單機(jī)的機(jī)械手，一般多采用附機(jī)式或落地式。 對于同時服務(wù)的機(jī)床臺數(shù)在兩臺以上時，常采用固定的落地式機(jī)械手（如臂部能水平回轉(zhuǎn)）、移動的落地式機(jī)械手或移動的架空式機(jī)械手。 對于由三臺以上機(jī)床組成的自動線，機(jī)械手的布局形式和運(yùn)動設(shè)計(jì)在自動線中的排列布局有關(guān)。 直線形布置的自動線常采用附機(jī)式或固定落地式機(jī)械手；平行直線形布置的自動線常采用移動架空式機(jī)械手；環(huán)形布置的自動線，當(dāng)機(jī)床不多于三臺時，常采用固定落地式機(jī)械手。 5． 其他因素 生產(chǎn)類型、安全聯(lián)鎖、調(diào)整操作等因素，也往往影響機(jī)械 手的布局。 大量生產(chǎn)用的機(jī)械手和換刀裝置機(jī)械手，常采用復(fù)合運(yùn)動機(jī)構(gòu)、多臂多手等結(jié)構(gòu)，以減少自由度，并達(dá)到專用、簡單可靠、生產(chǎn)率高等目的；成批生產(chǎn)用的機(jī)械手，常要在手部、臂部和驅(qū)動系統(tǒng)等部分設(shè)計(jì)換批調(diào)整環(huán)節(jié)。 綜合以上考慮，選用回轉(zhuǎn)式單臂雙爪型機(jī)械手： 單臂雙爪型機(jī)械手，也稱扁擔(dān)式機(jī)械手，它是目前加工中心上用得較多的一種。這種機(jī)械手的拔刀、插刀動作，大都由油缸動作來完成。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，可以采取油缸動，活塞固定；或活塞動，油缸固定的結(jié)構(gòu)形式，而手臂的回轉(zhuǎn)動作，則通過活塞的運(yùn)動帶動齒條齒輪來實(shí)現(xiàn)。機(jī)械 手臂的不同回轉(zhuǎn)角度，是由活塞的可調(diào)行程來保證。 需要提醒的是，既要保證不漏油，又要保證機(jī)械手動作靈活。過緊的密封，往往影響機(jī)械手的正常動作。 這種液壓缸活動塞驅(qū)動的機(jī)械手，每個動作結(jié)束之前均需設(shè)置緩沖機(jī)構(gòu)，以保證機(jī)械手的工作平穩(wěn)、可靠。緩沖結(jié)構(gòu)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(jī)械手工作平穩(wěn)可靠，除了要設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)外，還要考慮盡可能減少機(jī)械手的慣量。圓柱體圍繞旋轉(zhuǎn)中心的運(yùn)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(zhuǎn)半徑 (m) 由上式可見，慣量與物體重量成正比，與旋轉(zhuǎn)半徑的平方成正比。因此要盡可能采用密度小質(zhì)量輕的材料制造有關(guān)的零件，要盡可能的減少機(jī)械手的回轉(zhuǎn)半徑。 基本參數(shù)的確定 1． 抓重 抓重是機(jī)械手的額定抓取重量，也稱額定負(fù)荷，是機(jī)械手最基本的參數(shù)。抓重數(shù)值不僅是手部、腕部和臂部等驅(qū)動力和驅(qū)動力矩計(jì)算的主要依據(jù)，而且也是直接影響工作速度、定位精度等參數(shù)的選擇。 2． 行程 機(jī)械手的總體布局和安裝位置確定后，其運(yùn)動部件的最大行程 也就相應(yīng)確定。設(shè)計(jì)時一般可適當(dāng)放大一點(diǎn)，以便于安裝調(diào)整或作備用。 3． 速度 各運(yùn)動部件在其運(yùn)行的全過程中，一般均包括起動加速、等速運(yùn)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(yùn)動參數(shù)之間的關(guān)系如下： T= =1/2+a1/2ao Vo= V=Vo/(1+ 式中 T總運(yùn)動時間 (s)。 S運(yùn)動行程 (mm)。 Vo— 穩(wěn)態(tài)運(yùn)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(shù)，通常 35 V全行程上的平均速度 (mm/s)。 Kv系數(shù)，通常 Kv=。 最大速度高，并不等于生產(chǎn)效率調(diào)，全行程上的平均速度才是判斷生產(chǎn)效率高低的一個標(biāo)準(zhǔn)。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(jī)械手的慣性力，增加驅(qū)動功率，從而為機(jī)械手的緩沖定位等設(shè)計(jì)增加困難。因此，總體設(shè)計(jì)時，應(yīng)恰當(dāng)?shù)卮_定機(jī)械手的最大速度、平均速度和最大加、減速度。 通常，機(jī)械手的速度范圍如下： 伸縮 Vmax=500mm/s （特殊情況下可達(dá) 1000mm/s） Vmin=50mm/s 上升 Vmax=500mm/s （特殊情況下可達(dá) 800mm/s） Vmin=40mm/s 下降 Vmax=800mm/s （特殊情況下可達(dá) 1300mm/s） Vmin=80mm/s 回轉(zhuǎn) Wmax=90176。/s （個別可達(dá) 180176。/s ） Wmin=30176。/s （個別可達(dá) 5176。/s ） 加速度 Aomax=5m/s178。 （個別可達(dá) 10m/s178?！?） 減速度 A1max=10m/s178。 快 速性裕度系數(shù) Kt表示梯形速度規(guī)律的運(yùn)動時間與 a1=ao的等腰三角形速度規(guī)律的運(yùn)動時間之比。 Kt 與運(yùn)動參數(shù)的關(guān)系為 : Kt=1+ 當(dāng) 1099ye 這可以作為確定基本參數(shù)的比較指標(biāo)。 （ 4）定位精度 機(jī)械手定位精度的確定，主要與機(jī)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(shù)、速度、行程等因素有關(guān)。 表 6。 156 給出了供選用的定位精度數(shù)值。其中每格內(nèi)。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(xiàn)。 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(jī) 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(jī)械手 機(jī)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(shù)之間的關(guān)系 可用快速性裕度系數(shù) Kr 表示各基本參數(shù)之間的關(guān)系。當(dāng)主要考慮移動自由度時，各基本參數(shù)之間的近似關(guān)系為： Kr= C結(jié)構(gòu)特性系列， 與結(jié)構(gòu)型式、定位控制方式、驅(qū)動方式等有關(guān)，對典型的工業(yè)機(jī)器人手臂伸縮運(yùn)動， C=60120； S行程（ mm） G抓重 (kgf) v全行程上的平均速度 (mm/s) 當(dāng)各項(xiàng)參數(shù)均為額定值時，對于典型的工業(yè)機(jī)器人手臂伸縮運(yùn)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(xiàng)基本參數(shù)在使用中可在一定的范圍內(nèi)調(diào)整。 37 對機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 1． 具有足夠的驅(qū)動力，有時需設(shè)置壓力的調(diào)整環(huán)節(jié)。 2． 對液壓驅(qū)動 的專用機(jī)械手，液壓系統(tǒng)往往與主機(jī)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(dāng)位置上設(shè)置單向閥、減壓閥和蓄能器等。 3． 為避免夜壓干擾，常將機(jī)械手的油源與機(jī)床油源分開。 4． 升降運(yùn)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(jī)械手，常采用簡單的有觸點(diǎn)元件（繼電器、行程開關(guān)等）控制系統(tǒng)和機(jī)械擋塊定位。 6． 控制系統(tǒng)應(yīng)有必要的互鎖和停電保護(hù)環(huán)節(jié)。 7． 控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有急停按鈕，以便在必要時使機(jī)械手能迅速停下來，以防意外。次外，還應(yīng)設(shè)置手調(diào)按鈕，以便于機(jī)械手調(diào) 整。 機(jī)械手的安全聯(lián)鎖和保護(hù) 機(jī)械手的安全聯(lián)鎖和保護(hù)，主要包括設(shè)備保護(hù)和人身保護(hù)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(jī)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(hù)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(jī)構(gòu) 2． 設(shè)備過載保護(hù) （ 1） 利用過載力產(chǎn)生的變形，使微動開關(guān)動作，運(yùn)動停止 （ 2） 損壞預(yù)定薄弱件并發(fā)出信號 （ 3） 用安全離合器脫開傳動鏈的運(yùn)動并發(fā)出信號 3． 異?；蛘`動作情況下的設(shè)備保護(hù) （ 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(jī)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(hù) （ 1） 最好使工件從機(jī)床上方或后方進(jìn)入加工區(qū)。 （ 2） 用安全柵欄擋住機(jī)械手的作業(yè)區(qū) （ 3） 在機(jī)床上或機(jī)械手上設(shè)置一個安全門（護(hù)罩） （ 4） 限制機(jī)械手的行走或回轉(zhuǎn)姿態(tài) （ 5） 工件加工精度的檢驗(yàn)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(hù)裝置或電容式保護(hù)裝置 手部 1． 對手部的設(shè)計(jì)要求 （ 1） 有適當(dāng)?shù)膴A緊力，以保證供應(yīng)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(yīng)設(shè)計(jì)得可以調(diào)節(jié)，或采用吸附式手部；對于笨重工件，應(yīng)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(yùn)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(qū)動裝置的行程和結(jié)構(gòu)尺寸，增加手指的開閉時間，所以手指開閉范圍也不宜設(shè)計(jì)得過大。 （ 3） 力求結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小 （ 4） 手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度 2． 常用手部類型 常用的機(jī)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(shè)計(jì)采用夾持式回轉(zhuǎn)型，傳力機(jī)構(gòu)為彈簧式；動作原理是依靠工件頂開手指，進(jìn)入其內(nèi)，然后由彈簧力夾緊；特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，有的可不需要驅(qū)動裝置，容易作成內(nèi)撐式結(jié)構(gòu)，一般承載能力??；夾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(jié)構(gòu)： 手指是直接與工件或工件接觸的垢構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu) 夾持式手部的驅(qū)動方式： 夾持式手部的驅(qū)動裝置是使手指實(shí)現(xiàn)開、閉動作的動 力裝置，本次設(shè)計(jì)采用 1115 頁 夾持式手部的夾緊驅(qū)動力 夾持式手部的夾緊驅(qū)動力 P 按下式計(jì)算： 被夾持對象的重量 夾緊力的方位系數(shù)。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(jī)構(gòu)的傳力系數(shù)，是理論驅(qū)動力 與理論最小夾緊力 的比值 安全系數(shù)，通常取 ； 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。計(jì)算時可大致按下列公式計(jì)算： 為被夾持對象在運(yùn)動過程中的最大加（減）速度， 為重力加速度； 傳力機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率，一般可粗略地取 40