简介
随着市场竞争越来越激烈，面对同行业者的技术功能竞争力，怎样改进数控车床 的装夹稳定性 ( 尤其是装夹特殊工件需进行轴向、径向定位时 ) 显得尤为重要。
现有的数 控机床通常配合自动化上下料机构使用。因自动化上料动作时会有内置顶料之动作，在机 械手爪夹持工件移动至夹具端面时，夹爪内部有自动顶料之功能，可将工件顶至夹具内部 完成夹持动作。但这种传统的顶料装置会有夹持工件不到位的不稳定现象发生，尤其是在 装夹一些不规则工件需进行轴向、径向定位时更容易发生偏差，因为现有的机械手顶料机 构顶置力较小、机械手定位精度的客观性以及毛坯料本身铸造或锻造余量不一。
会有约低 于 5% 的夹持定位不稳定率 , 从而会引起加工尺寸精度不稳定，甚至会引起撞机。大大增加 了自动化产线的不合格率及降低了加工的效率。因此，对现有的数控机床提出以下几点要求 :1. 满足公司大部分标准车床的正常 使用 , 即尽可能的降低原数控车床的改造成本 ；2. 总成本不宜过高且运输方便 ；3. 零配件 可单独加装，在客户特殊需求时可选配安装 ；4. 可大大降低机械手爪顶料的不稳定性，且 压力较大，顶料效果更稳定 ；5. 可提高工作效率，降低不合格品率。
数控机床刀塔结构设计
包括伺服马达、旋转 刀塔、顶料检测机构，伺服马达与所述旋转刀塔连接，顶料检测机构包括刀座 6、感 测棒 2、感测头 3、套筒 1、检测装置，刀座固定在旋转刀塔上，刀座 6 内设有套 筒 1 内衬弹簧 5，感测棒 2 的一端与感测头 3 连接，另一端穿过套筒 1 与弹簧 5 的一端连接，弹簧 5 的另一端设有锁紧螺帽 7，检测装置靠近锁紧螺帽 7，感测头 3 的另一端与夹具 13 形成顶置的动作。感测棒 2 与套筒 1 连接处设有防尘环一 4，弹簧 5 与锁紧螺帽 7 之间设有防尘环二 8。有效的为内部弹簧起到了防护措施，可将加工区域 内铁屑隔开，完全避开因铁屑缠绕堵塞弹簧而引起不正常的顶料动作或检测效果。检测装置包括控制器、接近开关 12，接近开关 12 与控制器连接。接近开关 12 放置在一接近开关支架 9 上，接近开关支 架 9 上设有盖子 10，盖子 10 外还设有防尘盒 11，接近开关 12 位于盖子 10 内。顶料检测机构还包括一报警器，报警器与控制器 连接。感测棒 2 为阶梯轴形状，使其更好的与弹簧配合。刀座 6 固定于旋转刀塔上，套筒 1 的外径与刀座 6 内孔形成精密级间隙配合。感 测棒 2 置于套筒 1 孔内，并且感测棒 2 为阶梯轴形状使其与弹簧 5 配合，利用后端锁紧螺帽 7 进行限位功能。若配合不同孔径的内径刀座时，则需更换不同孔径的套筒 1 及感测棒 2， 其余连接组件可相互沿用。若需更换工件时，则仅需更换前端夹具 13 的样式与感测头 3 的 顶置面积即可。从而使互换性增强，厂内调配性较方便。并在套筒 1 两侧设计防尘环一 4 和防尘环二 8，在进行防护措施，可将加工区域内铁屑隔开，完全避开因铁屑缠绕堵塞弹簧。
感测头 3 固定在感测棒 2 顶端，依照不同工件设计需配套的感测头。另在锁紧螺帽 7 正后 方设有接近开关，用于检测顶住工件时的位置是否到位，以实现一整套的顶料检测机构的 运作流程。在工作过程中，通过伺服马达带动旋转刀塔移动，刀座 6 固定于旋转刀塔上 , 当夹 具 13 与工件接触时继续移动感测棒 2 即可将工件向夹具 13 内部顶置，当工件顶至夹具 13 内后，继续移动感测头 3 向主轴侧移动，感测头 3 与感测棒 2 会因为压力不断升高即而带动 弹簧压缩，实现后端锁紧螺帽 7 整体后移，当移动到一定位置时即能被接近开关 12 检测到， 从而将信号反馈至车床系统，执行相关的设定程序。若顶料装置将工件顶置至预先设定位 置时，达到预期设定配合效果，接近开关 12 同样能够在预先设定位置感测到相关信号，这 样即可实现正常加工流程。若顶料检测机构按照预设行程位置未将工件顶至预期位置时， 接近开关 12 是否检测信号到位反馈点，或是接近开关 12 未达到检测信号点，或是接近开关 12 超出检测信号点，均会反馈不正常信号。此时控制器系统将通知机床报警。形成有效的 预判措施，避免了在夹持工件不到位时引起加工尺寸不稳定及不必要的撞机现象。
通过伺服马达带动整个旋转 刀塔运动，运用感测头顶置工件，借助弹簧压缩带动顶料检测机构后端检测块移动，当检测 块移动至感应器感测区域内即能检测信号，反馈至控制器，依照不同信号执行不同的程序 步骤。所能实现的功能可偏向于检测功能 ：当夹持工件动作完成后，去执行顶料动作，预先 设定好顶料到位的定位距离，若检测信号未检测到该预先设定的位置，将会执行夹持不到 位的报警动能。另一个功能偏向于夹持功能，将工件预置夹具内，若信号检测到位达到预期 设定位置，即可执行夹持工件动作，若顶料位置检测不到位即报警，不执行下一个动作。
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