自动换刀机器人设计的水平移动系统设计(2)
5 导向机构的设计 21
5.1纵向导轨设计 21
5.2 横向导轨设计 25
5.3 滚动导轨的安装及文护 26
6 联轴器的选择 28
6.1 横向传动联轴器的选型 28
6.2 纵向传动联轴器的选型 28
结 论 30
参考文献32
1 引言
20世纪90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及和发展，数控机床在在制造业得到越来越广泛的应用。带有自动换刀系统的数控加工中心在现代先进制造业中起着愈来愈重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工[1]。自动换刀装置作为数控加工中心的重要组成部分，可以减少加工过程中的非切削时间，提高生产率、降低生产成本，提升机床乃至整个生产线的生产力，其换刀速度和可靠性是衡量数控机床先进性的重要标志。
1.1 自动换刀装置的概念
自动换刀装置是指能够自动完成主轴与刀具储存位置之间刀具交换的装置[2]。事实上，我们常说的换刀机器人，不是构造形式像人类手形状的机器人，而是具有类似“手”功能的换刀机构。它能够通过与刀库配合，实现取刀、放回、换刀等一系列操作动作[3]时。自动换刀装置主要由刀库、机械手和驱动装置等组成。刀库用于存贮加工中心所要用的各种刀具，并在数控系统的控制下，把即将要用的刀具准确地送到换刀位置。机械手是自动换刀装置中的核心组成部分，其功能是完成刀具的装卸和刀具在主轴和刀库之间的传递。驱动装置是使刀库和机械手实现其功能的机构，一般由电机、液压、气液机构或凸轮机构组成，它们在数控系统控制下，驱动刀库和机械手，实现刀具的选择与交换[4]。
1.2 自动换刀装置的发展历史和现状
1.3 自动换刀装置的发展趋势
1.4 课题研究的意义
自动换刀装置作为数控加工中心的关键功能部件，其性能直接影响到数控加工中心的生产效能及产品精度，它已成为制约国产数控加工中心发展的技术瓶颈之一。在降低生产成本架构的发展需求下，高可靠性、高效率、高速化是自动换刀装置的发展趋势。
随着未来提高作业精度的要求和日益复杂的作业环境，自动换刀机器人需要继续开发新型的机构来保证机器人的性能，以适应时代发展的需要。换刀机器人将会有更快速的发展，以及更广泛的应用[6]。
在国家新一期的发展规划中，对于制造业相关的机器人“国产化”问题也已得到高度重视。因此，通过开展对自动换刀装置的相关研究，对推动机床产业链的发展，带动国内中高档数控机床的应用，振兴民族工业，都有着非常大的帮助[7]。
2 自动换刀机器人总体设计
2.1 总体技术要求
结构形式： 组合式——直角坐标加旋转；
自由度数： 4；
负载重量： 12 kg (单爪)；
末端操作器： 双手爪；
工作空间： 纵向 12m； 横向 1.3m； 升降 1.6m； 旋转 180º；
运行速度： 五档可调；
最大运行速度： 纵向 36 m/min；横向24 m/min；
升降 15m/min；旋转 19 rpm；
重复定位精度： ±0.5 mm；
记忆刀位数： 不小于170把，可扩展；