1 概述

　　加工中心是指帶有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床直呈。自動(dòng)換刀裝置通常由刀庫(kù)和換刀機(jī)械手兩部分組成啃碗，也有將兩部分集成在一起組成無(wú)機(jī)械手自動(dòng)換刀裝置。自動(dòng)換刀裝置的刀庫(kù)用來(lái)貯存加工中心機(jī)床在加工過(guò)程中所需要的各種刀具珍垦。在自動(dòng)換刀過(guò)程中惜施，要求刀庫(kù)能夠按照數(shù)控裝置發(fā)出的選刀指令選出所需要的刀具，并準(zhǔn)確地停在換刀位置上图呢，以便于自動(dòng)更換刀具条篷。加工中心機(jī)床的刀庫(kù)型式種類(lèi)繁多，常見(jiàn)的有鼓輪式蛤织、鏈?zhǔn)礁疤尽⒏褡酉涫降龋渲泄妮喪降稁?kù)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便稚瘾，在加工中心機(jī)床上獲得了廣泛的應(yīng)用牡昆。鼓輪式刀庫(kù)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式通常有兩種，一種是由伺服電機(jī)通過(guò)減速裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)摊欠；另一種是采用普通電機(jī)經(jīng)減速后通過(guò)外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)丢烘。前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，回轉(zhuǎn)速度快些椒，定位準(zhǔn)確播瞳，但由于選用了伺服電機(jī)，電氣控制復(fù)雜免糕，制造成本高赢乓。后者采用機(jī)械方式分度定位，可靠性高堵沈，雖然定位精度較前者低子钱，但完全能夠滿(mǎn)足加工中心機(jī)床的要求。由于選用了普通電機(jī)便晶，電氣控制簡(jiǎn)單码果，制造成本比前者低。在目前生產(chǎn)的鼓輪式刀庫(kù)的加工中心機(jī)床上很多采用槽輪機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)的分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)润跟。

　　2 槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　槽輪機(jī)構(gòu)(又稱(chēng)馬爾他機(jī)構(gòu))能把主動(dòng)軸的勻速連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)軸的周期性間歇運(yùn)動(dòng)佛殉，常用于各種分度轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中。槽輪機(jī)構(gòu)有三種基本類(lèi)型：外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)鸡魁、內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)和球面槽輪機(jī)構(gòu)姿叠。加工中心鼓輪式刀庫(kù)采用外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)。

　　外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)與槽輪回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)平行紫声。通常轉(zhuǎn)臂作等速回轉(zhuǎn)憋址，當(dāng)轉(zhuǎn)臂上的滾子進(jìn)入槽中，就拔動(dòng)槽輪作反向轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)靠婴，當(dāng)滾子從槽中脫出代郊，槽輪即靜止不動(dòng)，并由鎖止盤(pán)定位杀餐。當(dāng)只有一個(gè)滾子時(shí)干发，轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)一周，槽輪作一次轉(zhuǎn)—停的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)史翘。

　　外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

　　1) 滾子進(jìn)入和脫出槽口的瞬時(shí)位置枉长，轉(zhuǎn)臂中心線(xiàn)與槽的中心線(xiàn)相垂直，使槽輪轉(zhuǎn)位起琼讽、停瞬時(shí)的角速度ω0=0,避免了剛性沖擊必峰。

　　2) 槽輪齒數(shù)z為3～18洪唐。

　　3) 槽輪轉(zhuǎn)位起、停時(shí)的角加速度ε0與槽數(shù)z有關(guān)吼蚁，z越少凭需，ε0越大，即有不同程度的柔性沖擊肝匆。

　　4) 鎖止盤(pán)的定位精度低粒蜈。充分度精度要求高時(shí)，必須附加定位裝置旗国。

　　5) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單枯怖，制造容易，工作可靠蝉速，機(jī)械效率高掘楔。

　　3 減小槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)沖擊的措施

　　由于槽輪的角加速度變化較大，且在轉(zhuǎn)位過(guò)程的前半階段與后半階段的角加速度方向不同牍侧，因此當(dāng)槽與滾子之間存在間隙時(shí)骚美，會(huì)產(chǎn)生沖擊。為了減小沖擊應(yīng)采取以下措施：

　　1) 減小或消除滾子和槽之間的間隙演避。

　　2) 消除銷(xiāo)開(kāi)始進(jìn)入槽時(shí)的間隙氨鹤，應(yīng)使槽輪的實(shí)際外圓半徑Ra略大于槽輪名義外圓半徑R，取Ra=(R2+rA2)?式中rA為滾子半徑偶咸，以消除滾子開(kāi)始進(jìn)入槽時(shí)滾子與槽兩側(cè)頂端的間隙。

　　3) 使槽輪具有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)慣量J2,使|J2ε2|Mz,Mz為槽輪的負(fù)載轉(zhuǎn)矩跨略。

　　4) 增加槽輪組件的回轉(zhuǎn)阻尼殊泼。

　　4 應(yīng)用實(shí)例

　　TH5640型立式加工中心鼓輪式刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。主要元件有：(1)刀庫(kù)電機(jī)烁犀；(2)減速器码日；(3)支架；(4)曲柄视搏；(5)刀柄审孽；(6)槽輪；(7)鼓輪浑娜；(8)鎖止盤(pán)佑力；(9)滾子；(10)刀位檢測(cè)開(kāi)關(guān)筋遭；(11)滑動(dòng)軸承打颤；(12)回轉(zhuǎn)軸等。

　　該刀庫(kù)可容納18把刀具漓滔，即槽輪的齒數(shù)為18编饺。刀庫(kù)的回轉(zhuǎn)選刀由刀庫(kù)電機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)曲柄回轉(zhuǎn)乖篷，曲柄每回轉(zhuǎn)一周，槽輪轉(zhuǎn)過(guò)20°,刀庫(kù)鼓輪轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)刀位透且，并由鎖止盤(pán)定位撕蔼。刀庫(kù)上的刀位信號(hào)由兩只開(kāi)關(guān)聯(lián)合發(fā)出，在刀庫(kù)的一號(hào)刀位上安裝一只擋鐵秽誊，在支架上安裝一只檢測(cè)開(kāi)關(guān)(圖3中均未表示出來(lái))钝摧，機(jī)床開(kāi)機(jī)后，刀庫(kù)自動(dòng)回轉(zhuǎn)尋找一號(hào)刀位(基準(zhǔn)刀位)轮拼，當(dāng)一號(hào)刀位上的擋鐵觸發(fā)支架上的檢測(cè)開(kāi)關(guān)后刀庫(kù)停止回轉(zhuǎn)羹卷，刀庫(kù)的當(dāng)前刀位為一號(hào)刀位，刀庫(kù)處于初始狀態(tài)才延。其余刀位信號(hào)由安裝在曲柄上的擋鐵觸發(fā)刀位檢測(cè)開(kāi)關(guān)10進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)淀胞，曲柄每回轉(zhuǎn)一周即刀庫(kù)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)刀位觸發(fā)一次。通過(guò)控制刀庫(kù)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向陈园，實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)的雙向選刀两军。

　　為了減小刀庫(kù)的選刀轉(zhuǎn)位過(guò)程中的沖擊噪音，在設(shè)計(jì)上采取了如下一些措施湘志。

　　1) 使槽輪的實(shí)際外圓半徑略大于名義外圓半徑备秋。槽輪名義外圓半徑R=150·cos10°=147.72,實(shí)際外圓半徑

　　2) 通過(guò)調(diào)整兩只平面軸承的壓緊力，適當(dāng)增加槽輪組件的回轉(zhuǎn)負(fù)載羽抒，同時(shí)選用鋁合金材料制造刀庫(kù)鼓輪聂祈，回轉(zhuǎn)軸采用空心結(jié)構(gòu)，減小槽輪組件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量蝶锋。

　　3) 回轉(zhuǎn)軸的徑向支承軸承為滑動(dòng)軸承陆爽，并選用聚四氟乙烯作為軸承材料，使軸承的間隙為零扳缕，增加槽輪組件的回轉(zhuǎn)阻尼慌闭。

　　通過(guò)采取以上措施，在利用槽輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)克服了其結(jié)構(gòu)本身固有的缺點(diǎn)躯舔，取得了很好的實(shí)際效果驴剔。

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