簡介
隨著市場競爭越來越激烈，面對同行業者的技術功能競爭力，怎樣改進數控車床 的裝夾穩定性 ( 尤其是裝夾特殊工件需進行軸向、徑向定位時 ) 顯得尤為重要。
現有的數 控機床通常配合自動化上下料機構使用。因自動化上料動作時會有內置頂料之動作，在機 械手爪夾持工件移動至夾具端面時，夾爪內部有自動頂料之功能，可將工件頂至夾具內部 完成夾持動作。但這種傳統的頂料裝置會有夾持工件不到位的不穩定現象發生，尤其是在 裝夾一些不規則工件需進行軸向、徑向定位時更容易發生偏差，因為現有的機械手頂料機 構頂置力較小、機械手定位精度的客觀性以及毛坯料本身鑄造或鍛造餘量不一。
會有約低 於 5% 的夾持定位不穩定率 , 從而會引起加工尺寸精度不穩定，甚至會引起撞機。大大增加 了自動化產線的不合格率及降低了加工的效率。因此，對現有的數控機床提出以下幾點要求 :1. 滿足公司大部分標準車床的正常 使用 , 即儘可能的降低原數控車床的改造成本 ；2. 總成本不宜過高且運輸方便 ；3. 零配件 可單獨加裝，在客戶特殊需求時可選配安裝 ；4. 可大大降低機械手爪頂料的不穩定性，且 壓力較大，頂料效果更穩定 ；5. 可提高工作效率，降低不合格品率。
數控機床刀塔結構設計
包括伺服馬達、旋轉 刀塔、頂料檢測機構，伺服馬達與所述旋轉刀塔連接，頂料檢測機構包括刀座 6、感 測棒 2、感測頭 3、套筒 1、檢測裝置，刀座固定在旋轉刀塔上，刀座 6 內設有套 筒 1 內襯彈簧 5，感測棒 2 的一端與感測頭 3 連接，另一端穿過套筒 1 與彈簧 5 的一端連接，彈簧 5 的另一端設有鎖緊螺帽 7，檢測裝置靠近鎖緊螺帽 7，感測頭 3 的另一端與夾具 13 形成頂置的動作。感測棒 2 與套筒 1 連接處設有防塵環一 4，彈簧 5 與鎖緊螺帽 7 之間設有防塵環二 8。有效的為內部彈簧起到了防護措施，可將加工區域 內鐵屑隔開，完全避開因鐵屑纏繞堵塞彈簧而引起不正常的頂料動作或檢測效果。檢測裝置包括控制器、接近開關 12，接近開關 12 與控制器連接。接近開關 12 放置在一接近開關支架 9 上，接近開關支 架 9 上設有蓋子 10，蓋子 10 外還設有防塵盒 11，接近開關 12 位於蓋子 10 內。頂料檢測機構還包括一報警器，報警器與控制器 連接。感測棒 2 為階梯軸形狀，使其更好的與彈簧配合。刀座 6 固定於旋轉刀塔上，套筒 1 的外徑與刀座 6 內孔形成精密級間隙配合。感 測棒 2 置於套筒 1 孔內，並且感測棒 2 為階梯軸形狀使其與彈簧 5 配合，利用後端鎖緊螺帽 7 進行限位功能。若配合不同孔徑的內徑刀座時，則需更換不同孔徑的套筒 1 及感測棒 2， 其餘連接組件可相互沿用。若需更換工件時，則僅需更換前端夾具 13 的樣式與感測頭 3 的 頂置面積即可。從而使互換性增強，廠內調配性較方便。並在套筒 1 兩側設計防塵環一 4 和防塵環二 8，在進行防護措施，可將加工區域內鐵屑隔開，完全避開因鐵屑纏繞堵塞彈簧。
感測頭 3 固定在感測棒 2 頂端，依照不同工件設計需配套的感測頭。另在鎖緊螺帽 7 正後 方設有接近開關，用於檢測頂住工件時的位置是否到位，以實現一整套的頂料檢測機構的 運作流程。在工作過程中，通過伺服馬達帶動旋轉刀塔移動，刀座 6 固定於旋轉刀塔上 , 當夾 具 13 與工件接觸時繼續移動感測棒 2 即可將工件向夾具 13 內部頂置，當工件頂至夾具 13 內後，繼續移動感測頭 3 向主軸側移動，感測頭 3 與感測棒 2 會因為壓力不斷升高即而帶動 彈簧壓縮，實現後端鎖緊螺帽 7 整體後移，當移動到一定位置時即能被接近開關 12 檢測到， 從而將信號反饋至車床系統，執行相關的設定程序。若頂料裝置將工件頂置至預先設定位 置時，達到預期設定配合效果，接近開關 12 同樣能夠在預先設定位置感測到相關信號，這 樣即可實現正常加工流程。若頂料檢測機構按照預設行程位置未將工件頂至預期位置時， 接近開關 12 是否檢測信號到位反饋點，或是接近開關 12 未達到檢測信號點，或是接近開關 12 超出檢測信號點，均會反饋不正常信號。此時控制器系統將通知機床報警。形成有效的 預判措施，避免了在夾持工件不到位時引起加工尺寸不穩定及不必要的撞機現象。
通過伺服馬達帶動整個旋轉 刀塔運動，運用感測頭頂置工件，藉助彈簧壓縮帶動頂料檢測機構後端檢測塊移動，當檢測 塊移動至感應器感測區域內即能檢測信號，反饋至控制器，依照不同信號執行不同的程序 步驟。所能實現的功能可偏向於檢測功能 ：當夾持工件動作完成後，去執行頂料動作，預先 設定好頂料到位的定位距離，若檢測信號未檢測到該預先設定的位置，將會執行夾持不到 位的報警動能。另一個功能偏向於夾持功能，將工件預置夾具內，若信號檢測到位達到預期 設定位置，即可執行夾持工件動作，若頂料位置檢測不到位即報警，不執行下一個動作。
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