[發(fā)明專利]機械手拉刀力及插刀力的測量及記錄裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110346945.5
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102430960A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 楊兆軍;呼燁;李國發(fā);陳菲;馬宇鵬;王陽;方杰;樓俏
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;B23Q3/155
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 齊安全

技術領域

本發(fā)明涉及一種測量及記錄裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及一種機械手拉刀力及插刀力的測量及測量數(shù)據(jù)的記錄裝置。

背景技術

隨著科學技術的不斷發(fā)展，對機械產品的要求也越來越高。機械產品需要滿足社會的需要，就應該具有高精度、高效率、通用性和靈活性等性能，加上機械產品不斷加快的更新?lián)Q代速度，因此對機床設備也相應地提出了精度高、效率高、通用性好和靈活性強的要求。加工中心作為數(shù)控機床家族中的高端產品，在現(xiàn)代機械行業(yè)領域內被越來越多的采用，其具有自動換刀能力，能在工件一次裝夾后自動完成多工序加工，具有高精度、高效率、高通用性的特點。

自動換刀裝置(Automatic?Tool?Changer)，是加工中心的重要功能部件之一，加工中心的功能決定了它必須要借助于自動換刀裝置才能實現(xiàn)高效、自動化的特點。因此，自動換刀裝置的可靠性水平是衡量加工中心整機可靠性水平的一個重要指標。

自動換刀裝置包括有兩個主要部分：刀庫和換刀機械手。

刀庫的主要功能是為加工中心儲存加工過程中所能用到的刀具，并可以根據(jù)所設定的程序，對當前工序所用刀具進行選擇和定位，以便換刀機械手進行刀具的交換。根據(jù)其結構形式，刀庫可分為以下幾種類型：

斗笠式刀庫：這種刀庫具有結構緊湊、安裝方便等特點，缺點是容量較小，一般為16～24把。這種刀庫在換刀過程中，刀庫整體向主軸移動，當主軸上要被替換下來的刀具進入刀庫的卡槽內時，主軸脫離刀具，向上移動，隨后刀庫轉動將要換到主軸上刀具轉到主軸的正下方，此時主軸下移，刀具進入主軸內的錐孔中，將刀具夾緊，然后刀庫退回到原來的位置，換刀過程結束。

圓盤式刀庫：圓盤式刀庫，俗稱“盤式刀庫”，一般在小型綜合立式加工中心上應用。刀庫的容量較之斗笠式刀庫略有增加，一般為15～40把，需配備機械手進行刀具的交換。目前，此種刀庫在國內應用最為廣泛。

鏈條式刀庫：這種刀庫的優(yōu)點是裝刀數(shù)量多，一般都在32把以上，最多的可以到120把以上；一般采用電動機加凸輪對機械手的換刀動作進行控制，傳動平穩(wěn)，定位精度較高。缺點是價格相對昂貴且通常需要定制。

除了以上所述的三種形式的刀庫，刀庫的形式還有箱體式、直線式等等，但是并不常用。

換刀機械手是自動換刀裝置中的一個重要的組成部分，其作用是將刀庫中的刀具在刀庫和主軸之間進行傳遞。絕大部分加工中心的自動換刀機構都需配備換刀機械手，機械手的換刀動作由加工中心配備的數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令進行控制。根據(jù)加工中心主軸和刀庫相對位置的不同以及刀庫形式的不同，換刀機械手大致可分為單臂機械手、雙臂機械手和帶送刀臂、擺刀站和換刀臂的機械手，其中最常用的是雙臂機械手，典型的雙臂機械手結構見圖1。

根據(jù)國際或國內標準，在具有加工中心或者是具有自動換刀裝置的金屬切削機床上，切削刀具的刀柄一般采用拉刀器沿軸向拉緊到主軸錐孔上，拉釘是刀柄與拉刀器進行連接的媒介，是標準件。拉刀器安裝于主軸內，是主軸的一個組成部件，其施加到刀柄上的軸向拉力稱之為主軸拉刀力，該拉刀力的大小直接影響刀柄定位的可靠性，如果拉刀力小于規(guī)定值，輕則影響加工質量，重則造成機床事故，甚至造成人身傷害事故。因此，測量和預測機械手的拉刀力是十分必要的。

目前，主軸拉刀力測量裝置主要有以下兩種：進口拉刀力測量裝置與專用工裝。這兩種拉刀力測量裝置，均使用絕對值測量的方式，無論拉刀力為多少，均可直接顯示拉刀力的實際值，測量結果直觀。但是，根據(jù)實際使用情況，也存在如下缺點：

1、進口測量裝置價格較高，一般金屬切削機床主軸生產廠家采購成本太大；

2、國內的專用工裝結構復雜，需要使用液壓裝置，而且需預估拉刀力值，調整液壓，不適合一般操作人員操作且便攜性差；

3、維護與檢定較困難。

測量方法分為直接測量方法和間接測量方法，二者互有利弊。直接測量法的好處是可以讀出拉刀力的數(shù)值，缺點是裝置復雜且價格偏高；間接測量裝置簡單，價格低，但是缺少直觀數(shù)據(jù)，只能判斷拉刀力是否合格，不能為分析自動換刀裝置的可靠性提供依據(jù)。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服了現(xiàn)有自動換刀裝置機械手拉刀力測量裝置存在的讀取結構復雜、價格高和讀取數(shù)據(jù)不便的問題以及為分析自動換刀裝置的可靠性提供重要數(shù)據(jù)，提供了一種機械手拉刀力及插刀力的測量及測量數(shù)據(jù)記錄裝置。