机床换刀设备的替代方案

Friedrichshafen市MTU公司的发动机和成套驱动系统,如今完全可以像装在柴油机车上那样装在轨道上,有如装在快速轮渡、大型豪华游艇以及巡逻艇里一样方便。发动机装在机器上,比如装在林业机器和室外清扫机上,它们就能发挥出自己的作用,或者也可以把它们安装在发电设备上。在一家大型加工中心,每天两班用切割工具以单件加工或小批量加工的方式生产大型专用零件和曲轴箱,这些零件被装卡在SK-50型刀具架上,夹有刀具的刀具架有6～25kg重。在紧固工作台和机床主轴之间地方相对狭窄的情况下,将重量大约在8kg以上的刀具用手工夹紧到主轴支架上是相当费力的,这不仅增加了潜在的事故危险,而且毫无碰撞地装上卸下也要求做出更大的努力。

刀具更换少,有利于手工方案

到底是购置一套昂贵的、实际上使用不多的自动化的换刀设备,还是选择手工引导的手工操作机呢？由于二者之间价格相差悬殊,而在一个班次换刀的次数相对较少,因而选择采用手工操作机。用手工操作机装卸刀具虽然是手工引导的,但夹起的刀具在空间运行时实际上是没有重量的。

图1 图中气动操作机的承重能力达25kg

被选定的ZeilhoferHandhabungstechnik公司的手工操作机是一种气动工作的转动柱式操作机(图1)。承重柱直接固定在加工中心的地板上。根据任务的不同,手工操作机的承重能力为25kg。回转臂设计得细长,工作范围的半径可以达到4m。加工中心的外壳向上开口,为悬臂提供了必要的运动空间。由于门同样是向上开启的,手工操作机可以从机器间向外运动或者由外面向机器中运动。2个气动汽缸使悬臂可以提升和下降。此外,它们还保证节省压缩空气的消耗。Z轴方向的工作范围为360～1500mm。

用于固定刀具库的专用车

需要夹紧和卸下的刀具从刀具车上取出,然后再放到刀具车上。Zeilhofer研发并制造了两种这类专用车。专用车一则可在加工机床上用作刀具库使用,再则可在刀具维护时和机器之间用作往返运输的工具。

此外,刀具车的设计还可以放置刀具架,刀具可以夹在刀具架上。刀具架必须能够运送到主轴旁精确定义的位置上。刀具盘板条上的每一个钻孔都有一个弹簧,刀具架必须严丝合缝地插入到支架板条上,使弹簧与刀具架的刻槽正好吻合。这样,每把刀具均按要求定了位,可以准确地夹紧到主轴支架上(图2)。

图2 特种车床上的刀架板条安装得像梯田一样,可以从侧面取下

为了搬运中既方便又避免碰撞,这种工具车提供了两个前提:第一,刀具支架板条安装成梯田形状；第二,这种支架板条可以从侧面取下。

图3 装有操作元件的导向箍成与抓具安装成45°的角

装有操作元件的手工操作机的导向箍(图3)与抓具安装成45°的角。这种设计保证了无论是在操作刀具车时还是在机床主轴上更换刀具时,操作者都能够有清晰的视线。在将刀具装入机床主轴上时,气动控制装置提供两种可能性,即控制负荷的提升和下降。根据个人爱好的不同,既可用杠杆上下运动荷载,也可利用荷载存储功能。只需按一下按键,即可把拿起荷载的重量存储起来,这样可以把手工操作机引导到荷载旁。

假如需要将刀具装到空主轴上,而刀具在车上正在排队等待使用,则其过程如下。操作人员把抓具引导到刀具旁,在抓起刀具架时,在操作导向箍左侧和右侧时卡规同时受压,抓具中的一个触点闭合,该触点取消联锁,因而使后面的操作步骤成为可能。提起时自动确定重量。按一下按钮,气动控制装置将荷载的重量存储下来,现在只需很小的力量,即可按照愿望将操纵物向上和向下运动。

这项功能可以把刀具以极高的精度游刃有余而且是毫无碰撞地引导到机床主轴上,并可在相反的方向上同样精确地卸下放到刀具车承接板条的钻孔中。现在,操作人员把工作“没有重量地”从刀具车上引走,回转90°,因为刀具在专用车上是垂直放置的,而主轴是水平安装的(图4)。

图4 为把刀具引导到主轴上,需将刀具转动90°,由垂直位置转到水平位置

当刀具架的锥形柄插入到机床主轴里时,操作人员将抓具从刀具上松开,这时控制装置立即自动切换到空车状态。这就是说,手工操作机的提升汽缸产生了一个反压,它可以对悬臂的装载质量以及抓单元的空载质量进行补偿。因此,荷载承接单元停留在刚刚行驶到的高度上,而不会迅速向上运动。

根据其他安全规定,设有一个压缩空气存储箱,它负责在压缩空气供气断掉时安全可靠地结束每一个已经开始的操纵过程,并使手工操作机能够安全地返回到排队等待的位置。此外,基本配置还包括过载保险装置。该装置可防止抓起的载荷重量超过允许的承重能力。

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