机械手换刀装置凸轮的设计.pdf

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1、2015年7月机床与液压Ju1．2015第43卷第14期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．43No．14DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．14．020机械手换刀装置凸轮的设计龚仲华。金建平(常州机电职业技术学院，江苏常州213164)摘要：介绍一种加工中心机械手换刀装置的结构与原理，阐述了机械联动凸轮的设计要求和方法，给出了较为详细的凸轮曲线和结构参数。关键词：加工中心；机械手换刀；凸轮中图分类号：TG122文献标志码：B文章编号：1001-3881(2015)14—061—3DesignoftheCaminth

2、eToolChangingManipulatorGONGZhonghua，JINJianping(ChangzhouInstituteofMeehatronicTechnology，ChangzhouJiangsu213164，China)Abstract：ThestructureandmechanismofthetoolchangingmanipulatorusedinCNCmachiningcenterwereintroduced．There—quirementandmethodformechanicallinkagecamwereexplmned．Detai

3、ledcaincurveandstructuralparameterswereprovided．Keywords：Machiningcenter；Toolchangingmanipulator；Cam机械联动凸轮机械手换刀装置具有换刀快捷、结一种凸轮机械手换刀装置及其关键部件——机械联动构简单、控制容易等特点，在中小型加工中心上得到凸轮的工程设计方法和要点，并给出了较为完整、详了广泛应用。但由于设计、制造等多方面原因，目前细的实用技术参数，可直接供设计参考。机床生产厂家所使用的凸轮机械手换刀装置，多为专1基本结构业厂生产的标准部件，其规格、品种受到一定限制，凸轮机

4、械手换刀装置的一般结构如图1所示，其对机床总体布局有一定的要求，因此。通常只能用于刀盘通常采用蜗杆凸轮回转机构，机械手需要利用弧一般规格的普通型加工中心。面和平面凸轮进行联动，换刀位还需要有刀套翻转机凸轮机械手换刀装置的原理已被大多数设计人员构等。采用自行设计的凸轮机械手换刀装置，其刀盘所了解，也有部分学者对凸轮的建模进行了一些理论容量、机械手回转角度、手臂长度、伸缩行程等主要分析，但总体而言，其实用性有所欠缺。文中介绍了参数均可根据机床的实际要求任意改变。臂套翻转机盘转机构套转电机械手电机图1换刀装置的基本结构文中所介绍的机械手换刀装置用于SK40刀柄换刀。SK

5、40刀柄和拉钉的总长度一般在100mm左右，收稿日期：2014—06—16作者筒介：龚仲华(1962一)，二级教授、教授级高级工程师，长期从事数控机床与控制技术研究。E-mail：gongzhong-hua666@163．corn。第14期龚仲华等：机械手换刀装置凸轮的设计·63·．103'n'x(250-70)‘'／360。由此得到的此换刀装置的弧面凸轮6段槽线如图2'n'Rx(235—125)。／360。7所示。由此可得到凸轮啮合圆半径应为R≥84．27mm。故此凸轮的啮合圆底径取R=85mm，在起始啮合位。。[I====【二工王置上，凸轮的啮合圆半径R．=9

6、8．24mm。(a)I4弧面凸轮设计Ⅲ。Etii[it4．1凸轮槽分段为了避免弧面凸轮的槽倾斜、方便凸轮的设计和啪。Eiit{iliiZiitii~王加工，设计弧面凸轮槽的分段线时，一方面可使弧面(oiii凸轮中线位于滚轮轴线重合上：同时，可按图6所图7弧面凸轮的6段槽线示、使刀臂无回转运动的槽段位于凸轮中线。由于滚轮啮合圆~b103mm处的凸轮弧面弧长Z为：^／＼Z=103'rrx84'／360。=75．50mm。l如以滚轮起始啮合圆R为参考，展开弧面，其瓣1一凰龋弧面凸轮的周长为：I讧一，星R：2,rrR1=617．26mmj／二，厂二瞽{篓}4．2凸轮槽参数

7、目童瓣悱饕嚣将滚轮凸轮槽弧面展开、并进行导向区的圆弧过凸轮回转I／(。1渡处理后，最终得到的弧面凸轮槽的参数如图8图6槽线分段方法所示。图8弧面凸轮槽参数图中的过渡圆半径为参考数据，实际加工时还需要铣去V、Ⅵ段上的滚轮直线运动干涉区。由图8可一]～一．一～r^(-～一]_～m1—见，进行槽线的导圆处理后，实际啮合的弧长大致为O＼．．／’61．55mm(不同段稍有区别)，对应的实际啮合角为90144216270凸轮回转角，(。)68．5。左右，可保证连续回转运动时的双滚轮啮合(a)运动要求要求。5平面凸轮设计平面凸轮用于机械手的伸缩驱动，它既可直接在弧面凸轮的平面上

8、加工完成，