基于數(shù)控機(jī)床加工的板材自動(dòng)翻轉(zhuǎn)及夾持裝置的研究與實(shí)現(xiàn)

陳宇 郭芳

摘 要：通過自動(dòng)夾持裝置和以及由液壓缸、齒輪、齒條、翻轉(zhuǎn)夾持爪等部件構(gòu)成的自動(dòng)翻轉(zhuǎn)裝置以及位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)組成的自動(dòng)化裝置，用于把大型板材工件固定在數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)上并一次性完成板材上下兩面的全部加工過程，工作過程包括板材工件定位→板材工件夾緊→板材工件正面加工→正面夾緊定位機(jī)構(gòu)松開→板材工件自動(dòng)翻轉(zhuǎn)→板材工件定位→板材工件夾緊→板材工件背面加工→背面夾緊裝置松開的工作過程。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;大型板材;翻轉(zhuǎn);夾持

一、本文論述了一種用于數(shù)控機(jī)床加工的板材加工用自動(dòng)翻轉(zhuǎn)及夾持裝置，該自動(dòng)夾持翻轉(zhuǎn)裝置分為工件正面加工夾持機(jī)構(gòu)1、檢測(cè)機(jī)構(gòu)2、工件翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3、工件背面加工夾持機(jī)構(gòu)4。裝置的工件正面加工夾持機(jī)構(gòu)1與工件背面夾持機(jī)構(gòu)4可在刀具靠近夾緊用轉(zhuǎn)角油缸時(shí)，由檢測(cè)機(jī)構(gòu)2接收信號(hào)使相應(yīng)位置的夾緊用轉(zhuǎn)角油缸及時(shí)翻轉(zhuǎn)脫離加工工件完成躲避加工刀具的動(dòng)作。夾持底座設(shè)置有T型安裝槽，可以調(diào)整夾持油缸位置，翻轉(zhuǎn)裝置的夾持爪可沿轉(zhuǎn)軸調(diào)整位置，可實(shí)現(xiàn)不同尺寸板材的通用化夾持和翻轉(zhuǎn)。

二、自動(dòng)夾持翻轉(zhuǎn)裝置的主要構(gòu)成和功能為：

1、工件正面加工夾持機(jī)構(gòu)：用于板材正面加工時(shí)的定位和裝夾，由用于板材工件安裝的底座101、安裝在底座101上用于板材定位的平面定位板102、側(cè)面定位塊103、安裝在底座101上用于板材工件定位液壓油缸104、定位液壓油缸105、安裝在底座101上用于板材工件夾緊的夾緊用轉(zhuǎn)角油缸106（數(shù)個(gè)）部件組成。

2、檢測(cè)機(jī)構(gòu)：檢測(cè)機(jī)構(gòu)用于檢測(cè)機(jī)床主軸及刀具與工件的相對(duì)位置，為避免加工時(shí)夾緊油缸與刀具發(fā)生干涉現(xiàn)象，在刀具靠近夾緊用轉(zhuǎn)角油缸時(shí)，相應(yīng)的夾緊用轉(zhuǎn)角油缸及時(shí)翻轉(zhuǎn)脫離加工工件進(jìn)行躲避刀具的動(dòng)作。檢測(cè)機(jī)構(gòu)分為檢測(cè)開關(guān)支架201、檢測(cè)開關(guān)202（數(shù)個(gè)）、位置信號(hào)支架203（數(shù)個(gè)）。檢測(cè)開關(guān)支架201固定在數(shù)控機(jī)床底座或立柱等與機(jī)床工作臺(tái)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件上，位置信號(hào)支架203安裝與檢測(cè)開關(guān)支架201做加工時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的夾持機(jī)構(gòu)底座上。

3、工件翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于將工件由正面加工夾持機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)至背面加工夾持機(jī)構(gòu)進(jìn)行板材工件背面的加工，工件翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由固定底座301、可以沿著底座導(dǎo)軌移動(dòng)的的滑動(dòng)座302、安裝在滑動(dòng)座上的回轉(zhuǎn)齒輪303、與齒輪連接的轉(zhuǎn)軸304、固定在轉(zhuǎn)軸上的夾持爪305、推動(dòng)滑動(dòng)座水平移動(dòng)的平移油缸306、帶動(dòng)蝸桿蝸輪減速箱轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)動(dòng)力油缸307、隨回轉(zhuǎn)動(dòng)力油缸移動(dòng)的齒條308組成。

4、工件背面加工夾持機(jī)構(gòu)用于板材正面加工時(shí)的定位和裝夾，由用于板材工件安裝的底座401、安裝在底座401上用于板材定位的平面定位板402、側(cè)面定位塊403、安裝在底座401上用于板材工件定位液壓油缸404、定位液壓油缸405、安裝在底座401上用于板材工件夾緊的夾緊用轉(zhuǎn)角油缸406（數(shù)個(gè)）部件組成。

三、根據(jù)上述結(jié)構(gòu)形式，板材自動(dòng)夾持翻轉(zhuǎn)裝置的工作方式為以下過程：

1、將板材放置在夾持爪305上，夾持爪翻轉(zhuǎn)至-90度位置，將工件放置在正面加工的工位1內(nèi)。

2、正面夾持機(jī)構(gòu)底座101上的定位液壓油缸104、定位液壓油缸105工作完成定位動(dòng)作→夾緊用轉(zhuǎn)角油缸106工作完成夾緊動(dòng)作，平移油缸306工作使夾持爪305后撤脫離工件。

3、機(jī)床進(jìn)行板材加工，當(dāng)?shù)毒咭苿?dòng)靠近夾緊用轉(zhuǎn)角油缸106、夾緊用轉(zhuǎn)角油缸107時(shí)與其對(duì)應(yīng)的位置信號(hào)支架203移動(dòng)至檢測(cè)開關(guān)位置、系統(tǒng)接收信號(hào)控制對(duì)應(yīng)的夾緊油缸松開脫離工件，當(dāng)機(jī)床運(yùn)行至檢測(cè)開關(guān)202脫離相應(yīng)的位置信號(hào)支架203時(shí)接觸信號(hào)丟失對(duì)應(yīng)的夾緊用轉(zhuǎn)角油缸106、夾緊用轉(zhuǎn)角油缸107恢復(fù)至夾緊狀態(tài)，依次完成板材工件正面的全部加工。

4、平移油缸306工作推動(dòng)夾持爪305插入板材內(nèi)，夾緊用轉(zhuǎn)角油缸106、夾緊用轉(zhuǎn)角油缸107、定位液壓油缸104、定位液壓油缸105松開板材工件，

5、回轉(zhuǎn)動(dòng)力油缸307通過齒條308帶動(dòng)齒輪303、夾持爪304旋轉(zhuǎn)至0度（垂直）位置托起板材工件，平移油缸308運(yùn)動(dòng)將工件移動(dòng)至背面加工裝夾機(jī)構(gòu)處。

6、回轉(zhuǎn)動(dòng)力油缸307通過齒條308、齒輪303帶動(dòng)夾持爪305旋轉(zhuǎn)至90度將板材工件放置在背面加工裝夾機(jī)構(gòu)定位板402上，背面加工裝夾機(jī)構(gòu)4完成工件裝夾。

7、平移油缸308運(yùn)動(dòng)將夾持爪304移動(dòng)至靠近正面加工裝夾機(jī)構(gòu)1處使夾持爪脫離工件，進(jìn)行工件背面加工。

8、平移油缸306工作推動(dòng)夾持爪305插入板材內(nèi)，夾緊用轉(zhuǎn)角油缸406、定位液壓油缸404、定位液壓油缸405松開板材工件。

9、回轉(zhuǎn)動(dòng)力油缸307運(yùn)動(dòng)，通過齒條308推動(dòng)齒輪303轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸304及夾持爪305回轉(zhuǎn)至垂直狀態(tài)，重新裝卸工件。

四、結(jié)語(yǔ)：

大型板材工件在數(shù)控機(jī)床上的平面全加工及板材的翻轉(zhuǎn)一直困擾操作者及影響數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度。現(xiàn)有加工工序的完成主要靠人工輔助來完成，在加工過程中要人工間斷進(jìn)行夾緊壓板的夾持和松開以躲避加工刀具，工件翻轉(zhuǎn)更需要人工和起重設(shè)備配合完成，大大降低了加工效率和數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度。隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展板材加工的自動(dòng)化夾持和翻轉(zhuǎn)已成為一個(gè)亟需解決的問題。本裝置能在數(shù)控機(jī)床自動(dòng)識(shí)別的情況下完成板材工件的正面和背面的自動(dòng)化全加工工序，有效的提高了數(shù)控機(jī)床的加工效率，避免的加工過程中的人工干預(yù)，降低了操作工人的勞動(dòng)輕度。