一种龙门机床自动旋转头库设计

程 龙 朱铁标 罗晓芳

(上海三一精机有限公司，上海 201200)

大型复杂工件(如大型柴油机缸体)的加工，要求机床配有多个不同功能附件头。而为了提高换头效率，机床上也相应配备有自动头库。目前，比较常见的自动头库有直线式和旋转式两种。与直线式头库相比，旋转式结构简单，占用空间小，换头时间短，且成本低。尽管在存放头体数量方面有所欠缺，但也基本能满足一般机床的需要。然而，现有的旋转式头库并未充分体现这些优势。

1 自动旋转头库设计

1.1 结构设计

如图1所示，底座9固定有芯轴2，圆周方向均布有一定数量的凸轮轴承6。旋转台5通过深沟球轴承固定于芯轴2并支撑在凸轮轴承6上。旋转台5的下部固定有齿轮3，其中心线与芯轴的中心线重合，与之相啮合的齿轮4固定于倒置的减速机7上，而减速机亦固定在底座上，在减速机的输入端安装有伺服电动机8。旋转台的上部分布有4个工位，分别用于固定4个附件头支架1，附件头体置于支架上。另外，如图2、图3所示，在底座上还固定有气缸和接近开关，对应在旋转台的下部有与气缸活塞杆相配合的定位套，以及装有撞块的检测开关，未放头体时，检测开关中的检测杆露出支架与头体的结合面适当长度。

1.2 工作原理

工作时，伺服电动机8得到系统发出的指令信号，驱动减速机7带动齿轮3、4旋转，进而带动工作台旋转。由于伺服电动机自身带有检测系统，在到达空工位(未放附件头或防尘盖板的工位)时，旋转台5自动停止，实现周向粗定位。接着，气缸得到信号，推动活塞杆与定位套配合，实现精确定位。然后，滑枕到达换头点并下移，滑枕上的附件头或防尘盖板将压下检测开关的检测杆，当检测杆与结合面相平时，接近开关得到信号并反馈给系统，系统发出指令，使滑枕松开拉爪，放下附件头或防尘盖板，滑枕上移至换头点。至此，附件头放置动作完毕。类似操作，可实现附件头的取出操作，从而实现附件头的自动交换。

2 与直线自动头库的对比

直线自动头库如图4所示，可以看出，附件头是通过一个较长的传送装置从存放位置运送到换头点。对比图1，可以很明显地看出旋转头库和直线头库有各自的优缺点。

当附件头数量较多时，旋转头库半径加大，不利于加工和运输，成本将显著提高;而直线头库只需相应增加存放附件头的工位，不需做太大的改变。但当附件头数量较少时，旋转头库将有以下几个明显优势:

(1)占地面积小;

(2)结构简单，制造成本低廉;

(3)换头时间短，工作效率高。

3 结语

本文针对直线自动头库在附件头数量较少时的诸多不足，开发了旋转式自动头库，其占地面积小、成本低、换头效率高。该头库的开发，增强了机床在市场上的竞争力，也有助于生产自动化程度的进一步提高。

［1］机械设计手册编委会.机械设计手册［M］.北京:机械工业出版社，2004.

［2］大连组合机床研究所.组合机床设计［M］.北京:机械工业出版社，1973.