基于數(shù)控機床加工的板材自動翻轉(zhuǎn)及夾持裝置的研究與實現(xiàn)

陳宇 郭芳

摘 要：通過自動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)成的自動翻轉(zhuǎn)裝置以及位置檢測機構(gòu)組成的自動化裝置，用于把大型板材工件固定在數(shù)控機床工作臺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→正面夾緊定位機構(gòu)松開→板材工件自動翻轉(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)控機床;大型板材;翻轉(zhuǎn);夾持

一、本文論述了一種用于數(shù)控機床加工的板材加工用自動翻轉(zhuǎn)及夾持裝置，該自動夾持翻轉(zhuǎn)裝置分為工件正面加工夾持機構(gòu)1、檢測機構(gòu)2、工件翻轉(zhuǎn)機構(gòu)3、工件背面加工夾持機構(gòu)4。裝置的工件正面加工夾持機構(gòu)1與工件背面夾持機構(gòu)4可在刀具靠近夾緊用轉(zhuǎn)角油缸時，由檢測機構(gòu)2接收信號使相應(yīng)位置的夾緊用轉(zhuǎn)角油缸及時翻轉(zhuǎn)脫離加工工件完成躲避加工刀具的動作。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，可實現(xiàn)不同尺寸板材的通用化夾持和翻轉(zhuǎn)。

二、自動夾持翻轉(zhuǎn)裝置的主要構(gòu)成和功能為：

1、工件正面加工夾持機構(gòu)：用于板材正面加工時的定位和裝夾，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）部件組成。

2、檢測機構(gòu)：檢測機構(gòu)用于檢測機床主軸及刀具與工件的相對位置，為避免加工時夾緊油缸與刀具發(fā)生干涉現(xiàn)象，在刀具靠近夾緊用轉(zhuǎn)角油缸時，相應(yīng)的夾緊用轉(zhuǎn)角油缸及時翻轉(zhuǎn)脫離加工工件進行躲避刀具的動作。檢測機構(gòu)分為檢測開關(guān)支架201、檢測開關(guān)202（數(shù)個）、位置信號支架203（數(shù)個）。檢測開關(guān)支架201固定在數(shù)控機床底座或立柱等與機床工作臺做相對運動的部件上，位置信號支架203安裝與檢測開關(guān)支架201做加工時相對運動的夾持機構(gòu)底座上。

3、工件翻轉(zhuǎn)機構(gòu)用于將工件由正面加工夾持機構(gòu)翻轉(zhuǎn)至背面加工夾持機構(gòu)進行板材工件背面的加工，工件翻轉(zhuǎn)機構(gòu)由固定底座301、可以沿著底座導(dǎo)軌移動的的滑動座302、安裝在滑動座上的回轉(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、推動滑動座水平移動的平移油缸306、帶動蝸桿蝸輪減速箱轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)動力油缸307、隨回轉(zhuǎn)動力油缸移動的齒條308組成。

4、工件背面加工夾持機構(gòu)用于板材正面加工時的定位和裝夾，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）部件組成。

三、根據(jù)上述結(jié)構(gòu)形式，板材自動夾持翻轉(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工作完成定位動作→夾緊用轉(zhuǎn)角油缸106工作完成夾緊動作，平移油缸306工作使夾持爪305后撤脫離工件。

3、機床進行板材加工，當(dāng)?shù)毒咭苿涌拷鼕A緊用轉(zhuǎn)角油缸106、夾緊用轉(zhuǎn)角油缸107時與其對應(yīng)的位置信號支架203移動至檢測開關(guān)位置、系統(tǒng)接收信號控制對應(yīng)的夾緊油缸松開脫離工件，當(dāng)機床運行至檢測開關(guān)202脫離相應(yīng)的位置信號支架203時接觸信號丟失對應(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)動力油缸307通過齒條308帶動齒輪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運動將工件移動至背面加工裝夾機構(gòu)處。

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

7、平移油缸308運動將夾持爪304移動至靠近正面加工裝夾機構(gòu)1處使夾持爪脫離工件，進行工件背面加工。

8、平移油缸306工作推動夾持爪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)動力油缸307運動，通過齒條308推動齒輪303轉(zhuǎn)動，帶動轉(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：

大型板材工件在數(shù)控機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)控機床的自動化程度。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)控機床的自動化程度。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展板材加工的自動化夾持和翻轉(zhuǎn)已成為一個亟需解決的問題。本裝置能在數(shù)控機床自動識別的情況下完成板材工件的正面和背面的自動化全加工工序，有效的提高了數(shù)控機床的加工效率，避免的加工過程中的人工干預(yù)，降低了操作工人的勞動輕度。