加工过程中所需的所有刀，方便加工过程的换刀。与换刀机器人组成自动换刀装置。自动换刀机器人的总体布局图总体布局图如下图.丝杠滑座横梁油马达装刀手手架卸刀手刀架图.自动机器人总体布局图这就是换刀装置的整个布局图装刀手和卸刀手装在手架上，然后整体装在滑座上，滑座和手架及手部整体装在横梁上，横梁是固定在滚珠丝杠螺母副上可以随螺母上下移动的。这样个整体装置就实现了换刀过程中的拔插刀和找刀排的动作。手部的回转动作是依赖液压驱动以手架为支撑的，详细的过程将在下节换刀过程介绍。.换刀机器人自动换刀过程现在为了很好的说明整个换刀过程，我先设定现在正在进行第五工序，主机的主轴上正用号刀进行切削，第六工序用号刀，第七工序用号刀，是装号刀的刀套，已停在换刀位置，装刀手已抓取号刀，开始自动换刀前的状态如图.第五工序最后的程序是是主机立柱退到最后位置轴原点，主轴箱升到最高位置轴原点，主轴定向，并使自动换刀控制部分做好换刀准备。第六工序开始的第个指令是选刀指令，控制部分得到选刀指令后开始自动换刀循环，其循环分三个阶段。第阶段完成向主轴上换刀，包括十个动作需要时间约秒，完成时间大约秒图.自动换刀机器人换刀演示图图.自动换刀机器人换刀演示图手架转向主轴，如图.卸刀手前伸，抓取主轴上号刀，如图.主轴箱拉刀机构松开，主轴孔吹气滑座前伸拔刀，如图.卸刀手缩回，如图.装刀手前伸，如图.滑座后退，把号刀插入主轴孔，如图.主轴箱拉刀机构拉紧，停止吹气装刀手缩回，如图.手架转向刀库，如图.。手架转向刀库后机床即开始第六工序的加工，同时自动换刀循环进入第二阶段，把号刀送回刀库，包括五个动作横梁下降找第二排刀链，如图.滑座前伸卸刀手前伸滑座后退，把号刀插入刀套中卸刀手后退。然后转入第三阶段，是自动换刀装置变成下次换刀的换刀前状态，包括六个动作刀套链顺时针转动，把号刀送到换刀位置，横梁下降找第三排刀套链，如图.装刀手前伸，取号刀滑座前伸拔刀装刀手后退滑座后退横梁上升到最高位置，刀链反转，把号刀套送到换刀位置，如图.。这样就完成了整个自动换刀循环。换刀机器人手部设计.手部的基本结构组成部分和动作原理机械手的简介图.机械手机械手主要由手部运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件或工具的部件，根据被抓持物件的形状尺寸重量材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动摆动移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降伸缩旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。般专用机械手有个自由度。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式气动式电动式机械式机械手按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进步发展锻造设备的生产能力，改善热累等劳动条件。机械手首先是从美国开始研制的。年美国联合控制公司研制出第台机械手。换刀机械手的结构组成与动作原理本设计设计的是单臂双爪交叉型机械手，有撞到手和卸刀手，装刀手和卸刀手对称配置在手架上，其结构和尺寸完全相同只是几个主要零件形状相反。所以这里只介绍卸刀手的结构和动作原理。卸刀手的结构包括手臂和手抓。手臂伸缩运动机构由手架手臂油缸手指座和活塞杆组成。换刀机械手的结构，如图.手架手臂手指座手臂油缸活塞杆图.换刀机械手总体结构图图.机械手手指向剖视图卸刀手动作的原理如图.所示，活塞杆端固定在手架上，当压力油从油孔分别进到油缸的两腔时，推动油缸的缸体在燕尾形导轨上往复运动，其行程位置由装在手架上的行程开关进行检测，采用油缸端部锥面节流缓冲，端盖和活塞端面相碰定位。装刀手和卸刀手手臂移动导轨的方向相交成角，其焦点即是装刀手卸刀手前伸移到终点时手指的夹紧中心。卸刀手手部属于弹簧夹持式手部，手指分为固定指和活动指，并属于支点回转型手指。在手臂伸出抓刀时，活动指应能自由张开，抓住刀后，特别是在运刀过程中活动指应夹紧并锁住，因此手指内有自锁机构。在镗铣床主轴套筒的端面和滑座悬伸支架上均设有使手指松开的导板共块，分型和型两种，刀具在手指中不允许有转动，以免刀柄的键槽错位，故在固定手指上装有定位键。卸刀时，卸刀手手臂前伸，当卡销碰到挡块的面时，如图.，是卡销缩回碰到面顶销可以自由运动，手指碰上刀柄便能自动张开插入梯形槽中当碰到面时，卡销被弹簧弹出，锁紧活动指，将刀柄抓牢，以后进行拔刀等动作。如图.，如装刀完毕即滑座缩回，作插刀运动，将刀具的刀柄插入机床主轴孔内，使卡销被型挡块的面压入，顶销能自由活动，手臂油缸缩回时，手指就从刀柄的梯形槽中自动滑脱，当卡销移到型挡块的面时，弹簧将卡销弹出将活动指锁住。手抓主要部件手指座如图.所示，由固定手指顶销卡销弹簧活动手挡块和销轴组成。图.手指座主视图和左视图.手部装置的选择与计算手指的设计对手部设计的要求有适当的夹紧力手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏刀具。对于用于换刀的机械手应考虑采用自锁安全装置有足够的开闭范围夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如刀具的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，般来说，如工作环境许可，开闭范围大些较好。力求结构简单，重量轻，体积小手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。应保证工件在手指内的夹持精度保证每个被夹持的工件在手指内都有准确的相对位置，这对些有方位要求的场合更为重要，因此机械手的首部在夹持工件后应保持相对的位置精度。应考虑通用性和特殊要求般情况下首部多是专用的，为了扩大它的使用范围，提高他的通用化程度，以适应夹持不同尺寸和形状的工件需要，通常采用手指可调整的办法。如更换手指甚至更换整个手部。手指夹紧力的计算手指加在刀具上的夹紧力，是设计手部的主要依据。必须对其大小方向和作用点进行分析计算。般来说，夹紧力必须克服工件重力所产生的静载以及工件运动状态变化所产生的载荷惯性力或惯性力矩，以使工件保持可靠的夹紧状态。由公式.式中安全系数，通常取工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。可近似按下式计算.式中运载工件时重力方向的最大上升加速度重力加速度，运载工具时重力方向的最大上升速度系统达到最高速度的时间，根据设计参数选取。般取。方位系数，根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选定。按表选取。被抓取刀具所受重力。表夹紧力的方位系数手指与工件位置手指是水平放置夹水平放置的工件手指是水平放置夹水平悬置放置的工件手指是水平放置夹垂直放置的工件手指是垂直放置夹水平放置的工件手指是垂直放置夹垂直放置的工件手指与工件形状平直指端夹方形件.,粗略计算.摩擦系数粗略计算.摩擦系数粗略计算.摩擦系数粗略计算形指端夹圆棒.粗略计算，形手指半角，粗略计算粗略计算形手指半角，粗略计算拉紧装置原理固定手指如图.所示图.固定手指三视图活动手指图.活动手指主视图和俯视图手指夹紧部位关系图，手指夹紧与松开状态如图.。图.手爪的结构图手臂油缸的设计与计算手臂是机械手的主要执行部件。它的作用支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。臂部运动的目的，般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部手部和工件的动静载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。所以在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要了。机械传动与液压传动的简介纯机械传动的发动机平均负荷系数低，因此般只能进行有级变速，并且布局方式受到限制。但由于其具有在稳态传动效率高和制造成本低方面的优势，在调速范围比较小的通用客货汽车和对经济性要求苛刻作业速度恒定的农用拖拉机领域迄今仍然占据着霸主地位。液压传动与机械传动相比。液压传动更容易实现其运动参数流量和动力参数压力的控制，而液压传动较之液力传动具有良好的低速负荷特性。由于具有传递效率高，可进行恒功率输出控制，功率利用充分，系统结构简单，输出转速无级调速，可正反向运转，速度刚性大，动作实现容易等突出优点，液压传动在工程机械中得到了广泛的应用。几乎所有工程机械装备都能见到液压技术的踪迹，其中不少已成为主要的传动和控制方式。极限负荷调节闭式回路，发动机转速控制的恒压，恒功率组合调节的变量系统开发，给液压传动应用于工程机械行走系提供了广阔的发展前景。与纯机械和液力传动相比，液压传动的主要优点是其调节的便捷性和布局的灵活性，可根据工程机械的形态和工况的需要，把发动机驱动轮工作机构等各部件分别布置在合理的部位，发动机在任调度转速下工作，传动系统都能发挥出较大的牵引力，而且传动系统在很宽的输出转速范围内仍能保持较高的效率，并能方便地获得各种优化的动力传动特性，以适应各种作业的负荷状态。在车速较高的行走机械中所采用的带闭式油路的行走液压驱动装置能无级调速，使车辆柔和起步迅速变速和无冲击地变换行驶方向。对在作业中需要频繁起动和变速经常穿梭行驶的车辆来说这性能十分宝贵。但与开式回路相比，闭式回路的设计安装调试以及维护都有较高的难度和技术要求。所以综上述手臂的伸缩采用液压驱动，在手臂上直接加工出个油缸。手臂水平伸缩直线运动液压缸的驱动力根据液压缸运动时所需克服的摩擦回油背压及惯性等几个方面的阻力，来确定液压缸所需的驱动力。.式中摩擦阻力。手臂运动时，为运动件表面间的摩擦阻力。若是导向装置，则为活塞和缸壁等处的摩擦阻力。密封装置处的摩擦阻力液压缸回油腔低压油液所造成的阻力启动或制动时，活塞杆所受平均惯性力。的计算不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力不同，导向截面为圆柱面时，向杆对称配置在伸缩缸两侧，启动时导向装置的摩擦阻力较大。由于导向杆对称配置，两导向杆受力均匀，可按个导向杆计算得得.式中参与运动的零部件所受的总重力含工件重手臂参与运动的零部件的总重量的重心到导向支撑前端的距离，导向支撑的长度当量摩擦系数，与截面形状有关。对于圆柱面摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时钢对青铜取钢对铸铁取针对本设计采用星导轨作为导向支撑即，为型对承面的夹角当时，时，因为本设计材料为钢对铸铁，的计算不同的密封圈其摩擦阻力不同，本设计选择形密封圈，所以计算如下.式中摩擦系数，取密封处的工作压力密封处的直径沿轴向的密封