自動換刀裝置的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-01-17 04:02本頁面
【正文】 近行程終點(diǎn)的特性。在接近行程結(jié)束時大部分的能量被吸收[22]。因此，減震器是必需的。減震器前面所產(chǎn)生的壓力在活塞的整個行程中保持不變，由于特定的孔間距使速度降低到零。因此，抵制力保持恒定和均勻，因此直線減速得到實(shí)現(xiàn)[22]。盤型刀庫上的刀具用夾爪存放在刀套里。該刀具通過夾緊爪夾持。夾具通過這樣一種方式設(shè)計(jì)以至于最大重量的刀具可以被安全地夾持。由于盤式刀庫繞其自身軸旋轉(zhuǎn)，離心力添加到該刀具的重量上。這應(yīng)在所設(shè)計(jì)的夾緊系統(tǒng)中被考慮。該刀套和夾緊爪是根據(jù)刀具持有類型來設(shè)計(jì)的。夾緊爪應(yīng)該有適當(dāng)?shù)呐浜媳砻媾c指定的刀柄相配合。這些刀具通過葉片和螺旋彈簧的組合存放在刀套內(nèi)，所設(shè)計(jì)的刀套可以安全夾持刀具的最大重量為8公斤[19]。夾爪與BT40刀柄錐表面相配合[21]。在自動換刀裝置的設(shè)計(jì)上，一些保護(hù)措施是必要的。如果任何碎片在刀具插入主軸之前粘連到該刀柄錐面，刀柄就不能準(zhǔn)確地裝在主軸上，將導(dǎo)致失效，不準(zhǔn)確和重復(fù)性問題，而碎片可能會損壞主軸錐度。為了防止這些，刀柄應(yīng)由一個防護(hù)罩來保護(hù)，防護(hù)罩只在主軸到達(dá)換刀位置之前打開（圖7）[19]。在切削過程中防護(hù)罩是保持關(guān)閉的。盤式刀庫的旋轉(zhuǎn)可通過電動機(jī)和減速機(jī)合用來實(shí)現(xiàn)。在確定電動機(jī)的類型之后，功率和所需扭矩就可以計(jì)算出來，以選擇合適的電機(jī)。通過考慮定位精度和可重復(fù)性，交流無刷伺服馬達(dá)就可用來實(shí)現(xiàn)刀庫的旋轉(zhuǎn)[19]。，在△t= 60 K和△t=100 。電機(jī)轉(zhuǎn)速為每分鐘2000轉(zhuǎn)[23]。刀庫和電動機(jī)之間的減速可通過蝸輪，行星齒輪傳動，諧波傳動等來提供?？焖俜磻?yīng)對于刀具精確定位于主軸孔徑中心從而更換刀具是必要的。同步帶是另一種可以保證零反彈力量傳播的方法。但是，同步帶在一個非常小區(qū)域獲得很大減速是非常困難的。通過蝸輪蝸桿可以在一個非常小的區(qū)域獲得非常高的減速比。然而，蝸輪有反彈的問題。此外，在高減速時，該系統(tǒng)的效率會突然下降。如果減速是用非常低效率的蝸輪實(shí)現(xiàn)的話，所需要電機(jī)的功率就會變大，這反過來增加了電機(jī)及其控制系統(tǒng)的成本。在零反彈蝸輪中，蝸輪是分體式的而且具有特殊的齒廓[24]。在低價格的行星齒輪系統(tǒng)中，消除反彈是通過減少齒輪中心距直至達(dá)到最小間隙從而沒有過多噪音或升溫來達(dá)到的。由于干擾，這通常導(dǎo)致高起動轉(zhuǎn)矩，在正常反彈的條件下大大降低運(yùn)行效率。目前世界上只有少數(shù)幾家生產(chǎn)零反彈齒輪的公司[25]。諧波傳動是另一個零反彈的方式。諧波驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)可以說明如下[26]。（1）定位精度是相當(dāng)不錯的。諧波齒輪傳動的設(shè)計(jì)保證在任何時候大約有占總數(shù)10％的齒保持嚙合，最大限度地減少了齒對齒誤差的影響。（2）因?yàn)橹C波傳動結(jié)構(gòu)簡單，它很容易進(jìn)入廠房制造，單調(diào)的直線式和車削操作所需的加工變得簡單。（3）由于諧波齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊湊，重量非常輕，裝配和拆卸都非常容易。（4）它比任何其它的零反彈齒輪便宜。由于上述優(yōu)勢，經(jīng)過必要的計(jì)算，諧波驅(qū)動被選中，并在自動換刀裝置上實(shí)施[26]。假設(shè)盤式刀庫旋轉(zhuǎn)一半，包括它消耗的加速和減速時間，是在2秒內(nèi)完成的。這就要求一個120:1的減速比。:1減速比的齒輪得到了50:1的減速比。該諧波驅(qū)動的輸出軸連接到一個直徑125毫米的小齒輪上，該小齒輪同一個直徑為300毫米的齒輪嚙合。該齒輪是通過螺栓連接到刀庫上[19]。刀庫的位置是非常重要的，以便于合適的刀具插入到主軸上。這可通過使用絕對或增量編碼器來提供。編碼器還可以用于計(jì)算刀具站，這是索引所需刀具所必需的。編碼器是非常靈敏的設(shè)備，能給予非常精確的輸出。如果編碼器的電纜受到一些來自環(huán)境（即干擾）的影響，會發(fā)送給控制單元與實(shí)際值不同的信息。因此，另一種計(jì)算刀具的方法作為編碼器的安全預(yù)防措施。開關(guān)可能用于這一目的來計(jì)算刀具。開關(guān)發(fā)出的信號和編碼器進(jìn)行比較，以防止索引刀具時發(fā)生任何錯誤。絕對編碼器與增量編碼器相比要昂貴。如圖6所示，該刀庫的定位是通過直接使用一個增量編碼器得到的，此編碼器直接安裝在刀庫軸上而不是像正常伺服驅(qū)動一樣安在電機(jī)軸上。角定位反彈問題通過放置一個直接連接到刀庫并坐落于滑體上的增量式編碼器而得到解決。被選中的增量編碼器為每轉(zhuǎn)3600線。接近開關(guān)作為預(yù)防措施安放在刀庫附近的滑體上。該開關(guān)靠安裝在刀庫上的24個數(shù)據(jù)輸出門來驅(qū)動。因此，對于每個刀具，有一個數(shù)據(jù)輸出門來驅(qū)動開關(guān)，從而使這兩個點(diǎn)的刀具站提供了一個信號給控制單元。有幾個開關(guān)也要求用作控制目的。由于自動換刀裝置有一個旋轉(zhuǎn)軸，控制單元應(yīng)該能夠識別旋轉(zhuǎn)參照點(diǎn)。否則，控制單元不知道參考刀具和其他刀具的位置。既然采用增量式編碼器，一個接近開關(guān)被安裝在滑體上用來設(shè)置復(fù)位。如果使用了絕對編碼器，就沒有必要安裝復(fù)位開關(guān)，因?yàn)榻^對編碼器知道他們所處的的絕對位置。掛鉤是一個拔出單元，用于主軸上拉出刀柄。該自動換刀裝置和掛鉤應(yīng)按順序工作，否則可能會出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。至于掛鉤、滑體和刀庫旋轉(zhuǎn)的同步運(yùn)作，兩個限位開關(guān)被用于前方和后方的滑體，使換刀的同時提供可靠性。另一個接近開關(guān)置于主軸用于感應(yīng)掛鉤單元是否在其夾緊位置。如果開關(guān)不驅(qū)動，這意味著或者刀柄沒有夾緊或者夾緊不當(dāng)。挑選主軸上刀具的刀套必須在主軸接近前處于空閑狀態(tài)，否則會發(fā)生碰撞，碰撞可能會損壞刀具、主軸和刀庫。為防止以上損壞，需要一個接近開關(guān)來檢查特定刀套是否處于空閑狀態(tài)。制造和組裝出特定的數(shù)控臥式加工中心，機(jī)床制造商測試每個系統(tǒng)并且單獨(dú)或?qū)?shù)控機(jī)床作為整體進(jìn)行運(yùn)行。在測試結(jié)束后，會報(bào)告自動換刀裝置中的一切運(yùn)行都沒有問題。所設(shè)計(jì)的自動換刀裝置檢測兩最接近刀具的換刀時間是4秒，而刀具相鄰最遠(yuǎn)時為6秒。在報(bào)告自動換刀系統(tǒng)沒有任何問題后，該專用機(jī)床會用于機(jī)床制造商特定的數(shù)控生產(chǎn)線上。在本文章中，介紹了一種無機(jī)械手盤式刀庫自動換刀裝置的工作原理和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。當(dāng)考慮到設(shè)計(jì)周期，為盡快進(jìn)入市場，這種類型的自動換刀裝置已被特定的數(shù)控機(jī)床制造商所采用。所設(shè)計(jì)自動換刀裝置的最短換刀時間是4秒，與表1中給出的其他類型相比是相當(dāng)合理的。因此，所設(shè)計(jì)的自動換刀系統(tǒng)為市場上的加工中心提供了一個有競爭力的地位。
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