立式加工中心换刀机械手

图2．2.2 刀库和主轴的相对运动换刀

（二)由机械手进行刀具交换

由于刀库及刀具交换方式不同,换刀机械手种类繁多。这中换刀方式动作简单，换刀时间短,刀具定位精度高生产效率和工作可靠性都较高,是目前实用性较高的的一种换刀方式。机械手的类型如下:

加工中心换刀机械手的种类繁多，可以说每个厂家都推出自己的独特的换刀机械手,在加工中心的自动换刀系统中，是机械手具体执行刀具的自动更换，对其要求是迅速可靠、准确协调。由于加工中心机床的刀库和主轴,其相对位置距离不同,相应的换刀机械手的运动过程也不尽相同,它们由各种形式的机械手来完成。常见的机械手有:

(1)单臂单爪回转式机械手

机械手摆动的轴线与刀具主轴平行,机械手的手臂可以回转不同的角度来进行自动换刀，换刀具的所花费的时间长,用于刀库换刀位置的刀座的轴线相平行的场合。如图所示：

图2.2．2 a 单臂单爪回转式机械手

（2)单臂双爪回转式机械手

这种机械手的手臂上有两个卡爪，两个卡爪有所分工,一个卡爪只执行从主轴上取下“旧刀”送回刀库的任务，另一个卡爪则执行由刀库取出“新刀”送到主轴的任务，其换刀时间较上述单爪回转式机械手要短,如图2.２．4ｂ所示。

图2．２.２b 单臂双爪回转式机械手

（3)双臂回转式机械手(俗称扁担式)

这种机械手的两臂各有一个卡爪,可同时抓取刀库及主轴上的刀具,在回转１80度之后有同时将刀具归回刀库及装入主轴,是目前加工中心机床上最为常用的一种形式，换刀时间要比前两种都短,如图２．2.2ｃ所示。

图2.2.2ｃ 双臂回转式机械手

这种机械手在有的设计中还采用了可伸缩的臂，如图2．2．2ｄ所示:

图2.2.2d 双臂回转式机械手

(4)双机械手

这种机械手相当于两个单臂单爪机械手,相互配合起来进行自动换刀。其中一个机械手执行拔“旧刀”归回刀库，另一个机械手执行从刀库取“新刀”插入机床主轴上，如图２.2.４ｅ所示:

图2.2．2ｅ 双机械手

（５)双臂往复交叉式机械手

图2.2.2f 双臂往复交叉式机械手

这种机械手两臂可往复运动,并交叉成一定角度。两个手臂分别称作装刀手和卸刀手。卸刀手完成往主轴上取下“旧刀”归回刀库，装刀机械手执行从刀库取出“新刀”装入主轴。整个机械手可沿导轨或丝杠作直线移动或绕某个转轴回转，以实现刀库与主轴之间的运送刀具工作,如图2．２.2f所示。

(6)双臂端面夹紧式机械手

这种机械手只是在夹紧部位上和前几种不同,上述几种机械手均靠夹紧刀柄的外圆表面来抓住刀具，而此种机械手则是夹紧刀柄的两个端面,如图２.2．２g所示:

图2.2.2g 双臂端面夹紧式机械手

由于双臂回转式机械手的动作比较简单,而且能够同时抓取和装卸机床主轴和刀库集中的刀具，换刀时间较短,故我们选用双臂回转式机械手。

在这里我们采用换刀机械手进行刀库与主轴之间的换刀

2.２．3刀具的夹持

刀具必须装在标准的刀柄内,我国提出了ＴSG刀具系统，并制定了刀柄标准,有直柄以及７：２4锥度的锥柄两类，刀具夹持方法有柄式夹持（轴向夹持)和法兰盘式夹持(径向夹持)两种。

图2.2.5a 圆锥刀柄 图2.2．5ｂ 圆柱刀柄

２.2.4手爪的选择

这种机械手的手爪,大都采用机械锁刀方式，有些大型加工中心,亦有采用机械加液压锁刀方式,以保证大而重的刀具在换刀中不被甩出，较普通采用的机械锁刀方式手爪——弹簧销式手爪。

机械手的手爪在抓住刀具后，还必须具有锁刀功能，以防止在换刀过程中掉刀或刀具被甩出。当机械手松刀时，刀库的夹爪既起着刀套的作用,又起着手爪的作用。对于双臂回转式机械手的手爪,大都采用机械锁刀方式,有些大型加工中心,亦有采用机械液压锁刀方式,以保证大而重的刀具在换刀中不被甩出。手爪的形式有：

(１)机械锁刀手爪——弹簧销式手爪，使用这种形式的抓持机构，手爪不需要设置专门的传递装置，因而结构简单,使用广泛。但在机械手有旋转运动时，为避免刀具甩脱,手爪就必须有自锁夹持机构，其结构较复杂。

(2)钳形杠杆机械手。这种机械手手爪的张合需要动力传递装置，传动较复杂，但手爪的结构可较简单。使用也较普遍。

(3)虎钳形指。在手爪中设有定位销，使刀具在手爪中定位。用这种形式的夹持机构时，刀具需经特殊补充加工,不能使用标准刀具,所以使用者较少。