精密刀庫機械手換刀位置調整工具

宋明寬

（陜西秦川機械發展股份有限公司研究院，陜西西安721009）

隨著加工中心的日益普及，加工中心的產量是逐漸攀升。“高速，高精度，高效”正是生產廠家和用戶追求的終極目標。而刀具交換系統采用伺服驅動的高速換刀系統，通過提高機械手的動作速度和動作配合的準確性，從而提高換刀速度，可以實現刀對刀1.2 s，就體現了“高速、高精度、高效”的特質。

而刀庫與機械手是加工中心中運動最為頻繁的部件之一，是僅次于電氣系統的高故障區。加工中心自動換刀裝置中，刀庫、機械手、主軸三者之間的相互位置精度，直接影響機床自動換刀的準確性和可靠性。使用中常由于碰撞、定位緊固件松動等意外原因，使刀庫的位置發生變化，造成換刀不上刀，撞壞機械手等故障。尤其是大型加工中心，換刀位發生變化后，恢復起來很困難。

以前我公司用于調整刀庫與主軸換刀的中心工具如圖1所示。其調整辦法為：（1）先將刀庫、機械手與機床的相互位置根據圖紙尺寸粗定位后，再進行精確找正；（2）將擰上拉釘的刀柄裝入主軸錐孔中，抓手盤裝在機械手中；（3）將裝有抓手盤的機械手置于換刀位置，手動方式驅動主軸，使錐柄端面靠近抓刀卡盤端面，將檢驗量棒插入抓手盤和錐柄φ20 mm孔中，檢測其相互位置并進行調整，直至順利插入。很明顯，這種調整方法，不能確定調整的方向和調整量，在實際的操作中，比較繁瑣，更多的是借助于經驗，裝配誤差也比較大。

如能設計一種既能確定調整的方向，也能反映調整量的工具，則以上問題會迎刃而解。設計思路如下：（1）用百分表可以直觀反映機械手與主軸中心的偏置量。（2）要能直觀反映機械手與主軸中心的偏置方向，必須要能繞中心旋轉。（3）可以利用杠桿原理，把兩處測量頭與支點距離相同，百分表可以1：1反映數值。（4）測量桿繞支點轉動要靈活。（5）為使測量頭緊貼錐孔，必須用拉緊彈簧拉緊。故最終設計如圖2所示的調整工具。

調整方法如下：此調整工具整體裝在機械手上，機械手置于換刀位置，使調整工具端面靠近主軸端面。由于拉緊彈簧的作用，使測量頭12觸及主軸的錐孔內壁，此時調整百分表的零位。用手轉動螺釘5，帶動套9繞刀座4的中心旋轉（也就是機械手目前的中心）。同時測量桿11通過定位鍵3與套9相連；百分表通過表座8與套9相連，故套9旋轉時帶動測量桿11、表座8與百分表一起旋轉。利用杠桿原理，由于兩處測量頭（12和百分表）位置距支點（柱銷10）的距離相等，所以旋轉時百分表所顯示的數值，直接反映機械手的中心和機床主軸中心的重合程度，也就直接確定機械手調整的方向和調整量。

以前的調整工具精度可以調整到0.10 mm以內，而現在的調整工具精度可以調整到0.02 mm以內，而且操作簡單，數值反映明了，方便機床裝配者調整機械手、主軸兩者之間的相互位置精度，縮短了調整時間。提高機床自動換刀的準確性和可靠性，提高整機的安全使用，故障率下降，大大提高生產效率和經濟效益，達到“高速，高精度，高效”目標。