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· 控制与检测· 组合机床与自动化加工技术
文章编号:———
加工中心换刀机械手控制系统研究
张祺,侯力,刘松,唐艳,蒋维旭
四川大学制造科学与工程学院,成都
摘要:换刀机械手是加工中心稳定可靠运行的关键功能部件。以快速、准确换刀为主要目标,对立式加
工中心换刀机械手控制系统进行了深入研究。在对机械手换刀过程详尽分析的基础之上,设计了其电
气控制系统,并提出了电气系统输入输出的保护。实验结果表明:相对于传统方法,具有成本低,控制精
确,结构简单的特点。
关键词:机械手;;软件设计;/保护
中图分类号: 文献标识码:

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引言
随着科技的迅猛发展,数控机床已经成为制造业
不可缺少的工具之一,作为加工中心的重要组成部分,
换刀机械手是加工中心稳定可靠运行的关键功能部
件。它的快速、准确的换刀是影响加工中心发挥高效、
可靠的加工等性能的重要因素。本文将要讨论的是如
何利用对刀具交换机构进行自动控制。文章以单
臂双爪式的自动换刀装置作为控制系统的研究对象,
以为控制核心,设计其控制系统,该机械手机械结
构如图所示⋯。
机械手工作原理及换刀过程分析,,,,,.为行程开关,,.为挡环,.
.,.为齿条
’
如图所示整个机械手主要由:行程开关,挡环, ,.
齿轮,连接盘,销子,传动盘,升降液压缸,滑轴,齿条, 图机械手结构图
转位液压缸,机械手组成。其工作原理为:上、下两个程开关来检测,外加档块进行限位,从而实现机械手的
液压缸分别驱动两组齿轮齿条实现机械手的旋转运自动换刀功能¨。图为该换刀机械手的结构示意
动;为了保证上下两个旋转运动互不干扰,中间采用一图,其换刀过程如下:
根滑轴上固接一个传动盘的结构,传动盘与齿轮通过刀套转。:换刀之前,刀库转动将待换刀
销来传递运动,机械手换刀动作到位与否则是通过行具送到换刀位置,之后把带有刀具的刀套向下
收稿日期:——
作者简介:张祺一,男,四川南充人,四川大学硕士研究生,研究方向机电一体化,—.。
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年第期· 控制与检测·
翻转。,使得刀具轴线与主轴轴线平行。升的液压缸的电磁阀通电,机械手臂上升完成上刀,达
机械手转。:两手分别抓住刀库和主轴上到行程开关位置,电磁阀断电上升停止,此时控制机械
的刀柄。手松刀的电磁得电液压缸驱动手臂顺时针旋转。到
刀具松开:刀具的自动夹紧机构松开刀具。达原位;并就完成换刀信号反馈给数控系统,以便数控
机械手拔刀:机械手臂下降,同时拔出两把刀系统进行相应的加工;最后控制两刀具进行交换的液
具。压缸的三位四通电磁阀通电液压缸复位为下一次换刀
机械手转。:使主轴刀具与刀库刀具交换做准备。
位置。. 控制系统设计
机械手插刀:机械手上升,分别把刀具插入主
.. 硬件设计。
轴锥孔和刀套中。考虑到机械手安装调试、维护方便本文中加入了
刀具夹紧:刀具插入主轴的锥孔后,刀具的自
自动和手动操作模式;根据本机械手控制系统控制需