精密刀库机械手换刀位置调整工具

宋明宽

（陕西秦川机械发展股份有限公司研究院，陕西西安721009）

随着加工中心的日益普及，加工中心的产量是逐渐攀升。“高速，高精度，高效”正是生产厂家和用户追求的终极目标。而刀具交换系统采用伺服驱动的高速换刀系统，通过提高机械手的动作速度和动作配合的准确性，从而提高换刀速度，可以实现刀对刀1.2 s，就体现了“高速、高精度、高效”的特质。

而刀库与机械手是加工中心中运动最为频繁的部件之一，是仅次于电气系统的高故障区。加工中心自动换刀装置中，刀库、机械手、主轴三者之间的相互位置精度，直接影响机床自动换刀的准确性和可靠性。使用中常由于碰撞、定位紧固件松动等意外原因，使刀库的位置发生变化，造成换刀不上刀，撞坏机械手等故障。尤其是大型加工中心，换刀位发生变化后，恢复起来很困难。

以前我公司用于调整刀库与主轴换刀的中心工具如图1所示。其调整办法为：（1）先将刀库、机械手与机床的相互位置根据图纸尺寸粗定位后，再进行精确找正；（2）将拧上拉钉的刀柄装入主轴锥孔中，抓手盘装在机械手中；（3）将装有抓手盘的机械手置于换刀位置，手动方式驱动主轴，使锥柄端面靠近抓刀卡盘端面，将检验量棒插入抓手盘和锥柄φ20 mm孔中，检测其相互位置并进行调整，直至顺利插入。很明显，这种调整方法，不能确定调整的方向和调整量，在实际的操作中，比较繁琐，更多的是借助于经验，装配误差也比较大。

如能设计一种既能确定调整的方向，也能反映调整量的工具，则以上问题会迎刃而解。设计思路如下：（1）用百分表可以直观反映机械手与主轴中心的偏置量。（2）要能直观反映机械手与主轴中心的偏置方向，必须要能绕中心旋转。（3）可以利用杠杆原理，把两处测量头与支点距离相同，百分表可以1：1反映数值。（4）测量杆绕支点转动要灵活。（5）为使测量头紧贴锥孔，必须用拉紧弹簧拉紧。故最终设计如图2所示的调整工具。

调整方法如下：此调整工具整体装在机械手上，机械手置于换刀位置，使调整工具端面靠近主轴端面。由于拉紧弹簧的作用，使测量头12触及主轴的锥孔内壁，此时调整百分表的零位。用手转动螺钉5，带动套9绕刀座4的中心旋转（也就是机械手目前的中心）。同时测量杆11通过定位键3与套9相连；百分表通过表座8与套9相连，故套9旋转时带动测量杆11、表座8与百分表一起旋转。利用杠杆原理，由于两处测量头（12和百分表）位置距支点（柱销10）的距离相等，所以旋转时百分表所显示的数值，直接反映机械手的中心和机床主轴中心的重合程度，也就直接确定机械手调整的方向和调整量。

以前的调整工具精度可以调整到0.10 mm以内，而现在的调整工具精度可以调整到0.02 mm以内，而且操作简单，数值反映明了，方便机床装配者调整机械手、主轴两者之间的相互位置精度，缩短了调整时间。提高机床自动换刀的准确性和可靠性，提高整机的安全使用，故障率下降，大大提高生产效率和经济效益，达到“高速，高精度，高效”目标。