基于TRIZ理论的加工中心辅助单手换刀装置的创新设计
摘要：创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达不竭的动力。随着国内数控技术的日渐成熟，近年来数控铣、四轴、五轴联动数控加工中心在各领域得到了越来越广泛的应用。在实际应用中，每当人们碰见异形复杂零件高效、高质量加工难题时，五轴联动技术无疑是解决这类问题的重要手段。近几年随着我国航空航天、军事工业、汽车零部件和模具制造行业的蓬勃发展，越来越多的厂家倾向于寻找五轴设备来满足高效率、高质量的加工。为了使得效率更加提高，我研制了这个单手换刀装置，使其应用到大部分的机床生产中，来提高生产效率，解放出一只手。基于TRIZ理论的强大创新优势，对加工中心辅助单手换刀进行了创新性理念的实践探索。
关键词：创新 TRIZ理论 加工中心 换刀
创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达不竭的动力。在十九大胜利召开的大好形势下，技工教育也在不断的创新，不断的发展。众所周知，工业发展是一个国家综合实力的体现，其中制造业在工业中占有很重要的地位，而数控加工中心是制造业中引领先进技术的“航母”，那么能不能够为这个装载着“中国梦”的“航母”添砖加瓦，也是我们技工人梦想，我们也要置身其中，让我们的“航母”走的更远。
一、背景技术
以往的数控铣床，到目前为止还是采取的以左手抓刀柄，右手按动按钮，来实现手动换刀，四轴、五轴联动机床，他们具备了刀库，有了生产过程中的换刀装置，但在试加工过程中的装卸刀具，还是存在左手抓刀柄，右手按按钮的问题，有了此装置就可以解决双手同时被占用的问题。本装置采用了强磁原理、动力原理、齿轮传动原理、以及凸轮机构原理。
二、创新内容
本人通过多年基于现代TRIZ理论在数控铣床上的研究，发现大部分数控铣床都是采用双手进行手动换刀，包括加工中心机床在内，不管是三轴的四轴的还是五轴的机床，进行新产品加工工艺安排加工时，都是采用双手手动换刀，我就想如果换做一个手就可以完成，解放出一只手去做其他事，像是拿尺、拿去毛刺刀、或者是拿图纸等等，就可以提高效率了。处于安全性考虑，我调研了其他机床，像是冲床，由于其本身的危险性，必须在操作的时候进行双手操作，单手无法操作。我们的数控铣床、加工中心在手动换刀时是在手动状态主轴旋转停止状态下才可以进行，所以单手操作的安全性可以得到确保。
单手换刀装置（如图一所示）是利用直流6v的电源来驱动电机，电机带动齿轮变速箱，使变速箱输出每分钟10转左右的转速，来带动凸轮，通过凸轮机构来实现按动换刀按钮，将此装置通过磁力表座吸附于数控铣床上，然后将启动电机按钮放置于抓取刀柄的装置上，按动启动电机按钮，实现单手换刀。
图一
三、具体实施方式
此装置（如图二所示）主要有强磁力座14、支撑板2、直流电机6、减速器7、固定减速器装置12、凸轮8、推杆9、推杆支撑10、抓刀手5、开关按钮4、弹簧11、电池1、电池盒15、调速板、螺钉及部分导线等组成。强磁力座14、直流电机6、减速器7、弹簧11、电池1、电池盒15、调速板、螺钉及部分导线采用网上购买的方式。支撑板2、固定减速器装置12、凸轮8、推杆9、推杆支撑10、抓刀手5通过设计加工来完成。其组合方式为强磁力座14上安装两个支撑10、14和电池盒15，以及调速板，支撑板2上安装电机6、减速器7，减速器7上安装凸轮8，推杆支撑10上安装推杆9及弹簧11，通过电机6带动减速器7，使得减速器7上的凸轮8进行转动，从而凸轮8带动推杆9作推拉动作，来实现按按钮的动作。抓刀手5上安装一个控制电机电源的开关4，来控制电机得失电源。
图二
电路原理：通过按动开关按钮4，按一下松开，电机得电，电机带动凸轮转动，凸轮带动推杆伸缩。再按一下开关按钮松开，电机失电，停止运动。以下为调速电路图（如图三所示）和单稳态ON/OFF电路图（如图四所示）。
经典的TRIZ理论最初起源于俄国，现代TRIZ理论从1986年延续到现在，应用到如今的加工中心技术改革，一点都不过分，因为我认为它能够创造性的发明问题，并能够使用最先进的理论解决问题。
我认为每一项技术的革新，离不开对原有技术的思索，离不开马克思主义的辩证法与现代TRIZ理论的有机结合。加工中心单手换刀装置就是在原有的技术上，渗入了马克思主义辩证法和现代TRIZ理论的一个新的结晶。对于我们技工人来说，只有永不停止自己的探索脚步，永不在技术上骄傲自满，永不在创新的道路上停滞不前，才会成就一个个大国工匠，才能为实现灿烂辉煌的中国梦贡献力量。
参考文献：
[1]李木杰.技工院校一体化课程体系构建与实施[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2012.
