專利名稱：數(shù)控加工中心換刀機(jī)械手鎖緊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到數(shù)控機(jī)床自動換刀中心換刀機(jī)械手的鎖緊裝置。具體的說就是變目前的單鎖刀機(jī)構(gòu)為雙重鎖刀機(jī)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)了在抓取重刀情況時(shí)能夠保證刀具有很好的可靠性，保證刀具傾角變形小，運(yùn)動過程中不掉刀。
背景技術(shù)：
數(shù)控機(jī)床被稱為國家制造業(yè)的母機(jī)，要實(shí)現(xiàn)我國裝配制造業(yè)的現(xiàn)代化，實(shí)現(xiàn)我國由制造大國向制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變，取決于我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展水平。加工中心的自動換刀裝置作為大型數(shù)控機(jī)床最為重要的組成部分，其換刀的可靠性，穩(wěn)定性直接關(guān)系著制造業(yè)的發(fā)展，也影響著企業(yè)的發(fā)展。換刀時(shí)，機(jī)械手和刀庫執(zhí)行的動作多，速度快、對定位準(zhǔn)確性要求高。在復(fù)雜零件加工過程中，需要頻繁交換刀具，這使換刀系統(tǒng)成為加工中心的可靠性薄弱環(huán)節(jié)。目前市場上多種型號的數(shù)控機(jī)床的換刀機(jī)構(gòu)都采用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)自動換刀。即換刀是通過電機(jī)帶動凸輪旋轉(zhuǎn)，凸輪再帶動相應(yīng)的連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手在軸向的移動和轉(zhuǎn)動，在移動和轉(zhuǎn)動的過程中實(shí)現(xiàn)抓刀和插刀。因此，抓刀和插刀的過程就涉及到可靠性問題，也就是機(jī)械手對刀具的鎖緊問題，目前市場上廣泛使用的機(jī)械手鎖緊裝置如圖I所示。端部為與機(jī)械臂I 一體的圓弧手爪和在手臂中滑動的鎖緊裝置推桿4，推桿4上套上彈簧2，推桿4能進(jìn)行伸縮運(yùn)動，進(jìn)而帶動彈簧的伸縮，實(shí)現(xiàn)對刀具的夾持。當(dāng)要進(jìn)行抓刀時(shí)，機(jī)械手運(yùn)動到軸的端部，此時(shí)推桿4處于松弛狀態(tài)，機(jī)械手轉(zhuǎn)動90度完成對刀柄的夾持，當(dāng)凸輪帶動連桿使機(jī)械手離開端部時(shí)，機(jī)械手完成把刀具從刀套中拔出，在這個(gè)過程中依靠彈簧4實(shí)現(xiàn)對推桿4的夾緊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對刀具的夾緊，換刀時(shí)是和上面同一個(gè)過程。

發(fā)明內(nèi)容
然而目前市場上使用的換刀機(jī)械手在長期使用后存在著一個(gè)嚴(yán)重的問題，由于推桿4長期的磨損以及隨著自動加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，在所夾持的刀具越來越重和刀具更換頻率越來越高的情況下，如果仍然運(yùn)用目前市場上普遍存在的換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)去抓取重刀，就容易造成在抓取和運(yùn)動過程中出現(xiàn)松刀、掉刀以及在插刀的時(shí)候由于刀具傾角變大加劇了刀具和加工主軸的碰撞,造成主軸的損傷加劇,影響了企業(yè)產(chǎn)品的加工精度,加大了生產(chǎn)成本，降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)利潤。為此針對以上的問題，再結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，本単位設(shè)計(jì)了兩種新型的換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)，能夠變目前普遍使用的単一鎖緊換刀機(jī)械手為雙重鎖緊。而且本設(shè)計(jì)的新穎之處就在于通過単一的動カ源來實(shí)現(xiàn)雙重同步的鎖紫。既加大了機(jī)械手和刀具的接觸面積，又能牢靠的鎖緊刀具。本發(fā)明的目地在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足之處，提供了一種雙重鎖緊的換刀機(jī)械手裝置。該新型的換刀機(jī)械手不僅能夠滿足加工中心刀具更換頻繁、刀具的重量越來越重的要求，而且能夠通過単一的動カ源實(shí)現(xiàn)雙重鎖緊的同步進(jìn)行。本發(fā)明通過加大換刀機(jī)械手和刀具的接觸面積，保證了換刀機(jī)械手在抓刀的過程中不打刀，在和刀具一起運(yùn)動的過程中不松刀，不掉刀，在往機(jī)床主軸的插刀過程中不會出現(xiàn)由于刀具軸線和機(jī)床主軸軸線不共線引起的劇烈碰撞，進(jìn)而在很大程度上延緩了主軸的損傷速度，提高企業(yè)的加工效率和降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一種換刀機(jī)械手裝置裝配圖如圖2所示。首先保持原來機(jī)械手的1、2、3、4部分不變，在原有的機(jī)械手結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在機(jī)械臂內(nèi)部開出ー個(gè)溝槽，溝槽內(nèi)放置推桿8，推桿8和推桿4裝配在一起，即推桿8鑲在推桿4的內(nèi)部，這樣推桿4在移動的過程就會同步的引起推桿8的移動，然后在機(jī)械手端部再鉆ー個(gè)孔，在孔內(nèi)放置推桿7，端部的圓弧手抓通過銷6和輔助手指5連接在一起，輔助手指5的轉(zhuǎn)動能夠引起推桿7的往返移動，同時(shí)推桿7的往返移動能夠恰好的使推桿8鑲在其槽內(nèi)，進(jìn)而完成對刀具的雙重鎖緊。本發(fā)明的第二種換刀機(jī)械手裝配圖如圖15所示，同樣保持原來機(jī)械手的1、2、3、4部分不變，仍然在機(jī)械手的臂上開出ー個(gè)槽放置推桿13，此時(shí)在推桿13上安裝彈簧12，在機(jī)械手的端部開出ー個(gè)能夠保證轉(zhuǎn)桿9轉(zhuǎn)到范圍的槽，轉(zhuǎn)桿9通過銷10和機(jī)械手連接在一起，最后在機(jī)械手臂上在鉆ー個(gè)能夠放置彈簧11的孔。


第一種機(jī)械手

圖I為目前常用的數(shù)控機(jī)床機(jī)械手鎖緊裝置俯視圖和主視2為本發(fā)明的裝配圖俯視3為本發(fā)明的裝配圖主視4為推桿8的俯視5為推桿8的主視6為推桿7的主視7為推桿7的俯視8為輔助手指5的主視9為輔助手指5的俯視10為機(jī)械手I的主視11為機(jī)械手I的俯視12為推桿4的主視13為推桿4的俯視14為銷6的主視圖第二種機(jī)械手

圖15為機(jī)械手裝配圖俯視16為機(jī)械手抓刀俯視17為機(jī)械手俯視18為機(jī)械手主視19為轉(zhuǎn)桿9的俯視20為轉(zhuǎn)桿9的主視圖
圖21推桿13的俯視圖
具體實(shí)施例方式第一種換刀機(jī)械手的工作原理首先當(dāng)機(jī)械手處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，推桿4由于機(jī)械手內(nèi)部彈簧的作用處于鎖緊狀態(tài)，推桿8鑲在推桿4內(nèi)，此時(shí)推桿8處于遠(yuǎn)離機(jī)械手軸心的最遠(yuǎn)端B點(diǎn)，此時(shí)推桿7的E部分和推桿8的C部分組合在一起。鎖緊手指5繞著銷6逆時(shí)針轉(zhuǎn)動38度，鎖緊手指的G部分和推桿7的F部分組合在一起，推桿7的F部分與鎖緊手指5的G部分此時(shí)實(shí)現(xiàn)自鎖其次機(jī)械手運(yùn)動時(shí)，在機(jī)械手運(yùn)動到刀具停放位置之前，機(jī)械手的整個(gè)部分就一直處于上面所敘述的狀態(tài)，當(dāng)機(jī)械手恰好運(yùn)動到刀具停放位置時(shí)，此時(shí)推桿4處于松弛狀態(tài)，在機(jī)械手抓取刀具的過程中，刀具和推桿4接觸，由于刀具和推桿上的相互作用，迫使推桿4向機(jī)械手的軸心運(yùn)動，與此同時(shí)推桿8就會遠(yuǎn)離B點(diǎn)運(yùn)到到A點(diǎn)，推桿8的C部也會相應(yīng)的遠(yuǎn)離推桿7的E部分。同時(shí)在刀具和推桿4接觸的同吋，刀具也和鎖緊手指4接觸，此時(shí)刀具由于推桿8的C部分已經(jīng)脫離了推桿7的E部分，所以推桿7就能夠在鎖緊手指的作用下實(shí)現(xiàn)自由移動，當(dāng)?shù)毒咄耆幱跈C(jī)械手圓弧即將離開刀具停放位置的時(shí)候，由于彈簧2的作用推桿4移動鎖緊刀具，此時(shí)推桿8由A點(diǎn)移動到B點(diǎn)。推桿8的C部分和推桿7的D部分組合在一起，推桿7向下運(yùn)動壓緊縮手指，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鎖緊手指和刀具的鎖緊，在刀具和機(jī)械手一起運(yùn)動到機(jī)械手往機(jī)床主軸插刀之前，刀具和機(jī)械手一直處于鎖緊狀態(tài)。最后在機(jī)械手往機(jī)床主軸插刀的過程中，機(jī)械手依靠著強(qiáng)大的慣性力強(qiáng)制的從刀具中抜刀，這樣推桿4就會往后移動，推桿4往后移動就會引起推桿8從B點(diǎn)移動到A點(diǎn)，同時(shí)引起推桿8的C部分脫離推桿7的D部分，在實(shí)現(xiàn)以上插刀過程的同吋，由于機(jī)械手強(qiáng)制的和刀具脫離，就是引起鎖緊手指的逆時(shí)針轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，而此時(shí)推桿7處于松弛狀態(tài)，所以鎖緊手指就是推動推桿7向上移動，完成鎖緊手指的G部分和推桿7的F部分組合在一起，推桿7的E部分和推桿8的D部分組合在一起。以上三個(gè)過程就是該新型機(jī)械手在完成整個(gè)抓刀、換刀過程中的運(yùn)動狀態(tài)，在以后的機(jī)械手運(yùn)動過程中重復(fù)實(shí)現(xiàn)以上三個(gè)過程。第二種換刀機(jī)械手的工作原理首先當(dāng)機(jī)械手處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，推桿4由于機(jī)械手內(nèi)部彈簧2的作用處于鎖緊狀態(tài)，推桿13鑲在推桿4內(nèi)，此時(shí)推桿4遠(yuǎn)離機(jī)械手軸心最遠(yuǎn)處，而此時(shí)轉(zhuǎn)桿9由于在推桿13彈簧11和彈簧12的共同作用下處于如圖15狀態(tài)，圖15為機(jī)械手裝配圖。轉(zhuǎn)桿9和推桿4共同作用鎖緊刀具。其次機(jī)械手運(yùn)動抓刀吋，當(dāng)機(jī)械手運(yùn)動到刀具停放位置之前，機(jī)械手的整個(gè)部分仍然處于圖15狀態(tài)，當(dāng)機(jī)械手恰好運(yùn)動到刀具停放位置時(shí)，此時(shí)推桿4處于和刀具的擠壓狀態(tài)，推桿13跟隨推桿4向機(jī)械手軸心運(yùn)動，與此同時(shí)轉(zhuǎn)桿9在彈簧11和彈簧12的作用下繞著銷10做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動區(qū)域?yàn)閳D15中線示區(qū)域。當(dāng)機(jī)械手和刀具處于一起離開刀具停放位置時(shí)，推桿4在彈簧2的作用下遠(yuǎn)離機(jī)械手軸心，推桿13跟隨推桿4 一起運(yùn)動，此時(shí)轉(zhuǎn)桿9在推桿13，彈簧11和彈簧12的共同作用下繞著銷6做順時(shí)針轉(zhuǎn)動，最終位置如圖16所示。這樣就實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手對刀具的雙重鎖紫。加大了鎖緊的カ度，避免了機(jī)械手和刀具在運(yùn)動的過程中掉刀現(xiàn)象的發(fā)生。
最后機(jī)械手往主軸上插刀時(shí)，機(jī)械手依靠著強(qiáng)大的慣性力強(qiáng)制從刀具中抜刀，這樣推桿13就會跟隨推桿4 一起靠近機(jī)械手軸心，與此同時(shí)轉(zhuǎn)桿9在彈簧11和彈簧12的作用下繞著銷10做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，避免了刀具和轉(zhuǎn)桿5的碰撞，實(shí)現(xiàn)了刀具和機(jī)械手的安全脫離。以上三個(gè)過程 就是該新型機(jī)械手在完成整個(gè)抓刀、換刀過程中的運(yùn)動狀態(tài)，在以后的機(jī)械手運(yùn)動過程中重復(fù)實(shí)現(xiàn)以上三個(gè)過程。綜上所述本發(fā)明既能順利的實(shí)現(xiàn)抓刀、換刀，又能實(shí)現(xiàn)雙重同步夾緊刀具，避免了目前普通機(jī)械手在抓刀，尤其是抓取重刀的過程中由于夾持不緊照成的刀具傾斜嚴(yán)重，和掉刀現(xiàn)象。刀具傾斜嚴(yán)重會照成刀具往機(jī)床主軸裝刀的時(shí)候加劇刀具和主軸的碰撞，損害主軸。進(jìn)而影響在加工的過程中刀具振動劇烈，影響加工的精度。而本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的雙重夾緊安全可靠，消除了由于單ー夾持帶來的掉刀問題。也能夠消除由于刀具傾斜照成的對主軸的損害。提高了經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)能力，也提高了加工精度。
權(quán)利要求
1.基于數(shù)控加工中心換刀機(jī)械手鎖緊裝置，其特征在于變目前的單一鎖緊為同步雙重鎖緊，具體分為兩種結(jié)構(gòu)形式(I)具有推桿4、推桿8、推桿7和輔助手指5組成的同步雙重鎖緊，其抓刀原理刀具擠壓推桿4向后運(yùn)動，推桿4帶動推桿8 一起運(yùn)動，此時(shí)推桿8和推桿7處于解鎖狀態(tài)，輔助手指5在刀具的擠壓下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)抱緊刀具，于此同時(shí)，推桿4在彈簧2的作用下帶動推桿8完成對推桿7的自鎖，機(jī)械手完成對刀具的同步鎖緊；(2)具有推桿4、推桿13以及轉(zhuǎn)桿9組成的同步雙重鎖緊，機(jī)械手運(yùn)動抓刀時(shí)，當(dāng)機(jī)械手運(yùn)動到刀具停放位置之前，機(jī)械手的整個(gè)部分處于復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)機(jī)械手恰好運(yùn)動到刀具停放位置時(shí)，此時(shí)推桿4處于和刀具 的擠壓狀態(tài)，推桿13跟隨推桿4向機(jī)械手軸心運(yùn)動，與此同時(shí)轉(zhuǎn)桿9在彈簧11和彈簧12的作用下繞著銷10做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，當(dāng)機(jī)械手和刀具處于一起離開刀具停放位置時(shí)，推桿4在彈簧2的作用下遠(yuǎn)離機(jī)械手軸心，推桿13跟隨推桿4 一起運(yùn)動，此時(shí)轉(zhuǎn)桿9在推桿13，彈簧11和彈簧12的共同作用下繞著銷6做順時(shí)針轉(zhuǎn)動，這樣就實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手對刀具的雙重鎖緊。
2.根據(jù)權(quán)利I的要求，在(I)情況下的數(shù)控加工中心換刀機(jī)械手鎖緊裝置中推桿4、推桿8、推桿7、以及輔助手指5結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其特征是推桿8和推桿7之間的自鎖以及推桿7和輔助手指5的自鎖。
3.根據(jù)權(quán)利I的要求，在(2)情況下的數(shù)控加工中心換刀機(jī)械手鎖緊裝置中，推桿13和轉(zhuǎn)桿9的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其特征是轉(zhuǎn)桿9和刀具的配合。
4.根據(jù)權(quán)利I和權(quán)利2的要求，兩種情況下機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
全文摘要
本申請發(fā)明了兩種新型的數(shù)控機(jī)床自動換刀中心換刀機(jī)械手的鎖緊裝置，具體的說就是在目前使用的換刀機(jī)械手的端部添加一個(gè)輔助的鎖緊裝置，變目前普遍存在的單一鎖緊為同步實(shí)現(xiàn)的雙重鎖緊。保證了換刀機(jī)械手在更換刀具頻繁，抓取刀具尤其是抓取重刀的情況下刀具不傾斜，不掉刀。刀具不掉刀保證了加工時(shí)的安全性，刀具不傾斜減小了換刀機(jī)械手在往加工主軸插刀時(shí)和主軸的碰撞，該新型換刀機(jī)械手鎖緊裝置，不僅保證了生產(chǎn)時(shí)的安全性，也同時(shí)提高了加工精度。
文檔編號B23Q3/155GK102615537SQ201210042459
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者孫漢旭, 張延恒, 李艷生, 董海洋, 賈慶軒 申請人:北京郵電大學(xué)