程 龍 朱鐵標 羅曉芳

(上海三一精機有限公司，上海 201200)

大型復雜工件(如大型柴油機缸體)的加工，要求機床配有多個不同功能附件頭。而為了提高換頭效率，機床上也相應配備有自動頭庫。目前，比較常見的自動頭庫有直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種。與直線式頭庫相比，旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，換頭時間短，且成本低。盡管在存放頭體數(shù)量方面有所欠缺，但也基本能滿足一般機床的需要。然而，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)式頭庫并未充分體現(xiàn)這些優(yōu)勢。

1 自動旋轉(zhuǎn)頭庫設計

1.1 結(jié)構(gòu)設計

如圖1所示，底座9固定有芯軸2，圓周方向均布有一定數(shù)量的凸輪軸承6。旋轉(zhuǎn)臺5通過深溝球軸承固定于芯軸2并支撐在凸輪軸承6上。旋轉(zhuǎn)臺5的下部固定有齒輪3，其中心線與芯軸的中心線重合，與之相嚙合的齒輪4固定于倒置的減速機7上，而減速機亦固定在底座上，在減速機的輸入端安裝有伺服電動機8。旋轉(zhuǎn)臺的上部分布有4個工位，分別用于固定4個附件頭支架1，附件頭體置于支架上。另外，如圖2、圖3所示，在底座上還固定有氣缸和接近開關(guān)，對應在旋轉(zhuǎn)臺的下部有與氣缸活塞桿相配合的定位套，以及裝有撞塊的檢測開關(guān)，未放頭體時，檢測開關(guān)中的檢測桿露出支架與頭體的結(jié)合面適當長度。

1.2 工作原理

工作時，伺服電動機8得到系統(tǒng)發(fā)出的指令信號，驅(qū)動減速機7帶動齒輪3、4旋轉(zhuǎn)，進而帶動工作臺旋轉(zhuǎn)。由于伺服電動機自身帶有檢測系統(tǒng)，在到達空工位(未放附件頭或防塵蓋板的工位)時，旋轉(zhuǎn)臺5自動停止，實現(xiàn)周向粗定位。接著，氣缸得到信號，推動活塞桿與定位套配合，實現(xiàn)精確定位。然后，滑枕到達換頭點并下移，滑枕上的附件頭或防塵蓋板將壓下檢測開關(guān)的檢測桿，當檢測桿與結(jié)合面相平時，接近開關(guān)得到信號并反饋給系統(tǒng)，系統(tǒng)發(fā)出指令，使滑枕松開拉爪，放下附件頭或防塵蓋板，滑枕上移至換頭點。至此，附件頭放置動作完畢。類似操作，可實現(xiàn)附件頭的取出操作，從而實現(xiàn)附件頭的自動交換。

2 與直線自動頭庫的對比

直線自動頭庫如圖4所示，可以看出，附件頭是通過一個較長的傳送裝置從存放位置運送到換頭點。對比圖1，可以很明顯地看出旋轉(zhuǎn)頭庫和直線頭庫有各自的優(yōu)缺點。

當附件頭數(shù)量較多時，旋轉(zhuǎn)頭庫半徑加大，不利于加工和運輸，成本將顯著提高;而直線頭庫只需相應增加存放附件頭的工位，不需做太大的改變。但當附件頭數(shù)量較少時，旋轉(zhuǎn)頭庫將有以下幾個明顯優(yōu)勢:

(1)占地面積小;

(2)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉;

(3)換頭時間短，工作效率高。

3 結(jié)語

本文針對直線自動頭庫在附件頭數(shù)量較少時的諸多不足，開發(fā)了旋轉(zhuǎn)式自動頭庫，其占地面積小、成本低、換頭效率高。該頭庫的開發(fā)，增強了機床在市場上的競爭力，也有助于生產(chǎn)自動化程度的進一步提高。

［1］機械設計手冊編委會.機械設計手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2004.

［2］大連組合機床研究所.組合機床設計［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1973.