加工中心斗笠式刀库

斗 笠 式 刀 库 刀 库 的 组 成 及 工 作 原 理 笠 式 刀 库 的 组 成 ： 单 盘 式 刀 库 俗 称 斗 笠 式 刀 库 （ 像 个 大 斗 笠 ） ， 由 刀 库 鼓 轮 、 分 度 盘 、定 位 法 兰 、 圆 柱 滚 子 等 零 部 件 组 成 。 一 般 只 能 存 16 24 把 刀 具 。 1 斗 笠 式 刀 库 的 动 作 过 程 ， 斗 笠 式 刀 库 在换 刀 时 整 个 刀 库 向 主 轴 平 行 移 动 ， 首 先 ， 取 下 主 轴 上 原 有 刀 具 ， 当 主轴 上 的 刀 具 进 入 刀 库 的 卡 槽 时 ， 主 轴 向 上 移 动 脱 离 刀 具 其 次 主 轴 安 装新 刀 具 这 时 刀 库 转 动 当 目 标 刀 具 对 正 主 轴 正 下 方 时 ， 主 轴 下 移 ， 使 刀具 进 入 主 轴 锥 孔 内 ， 刀 具 夹 紧 后 ， 刀 库 退 回 原 来 的 位 置 ， 换 刀 结 束 。刀 库 具 体 动 作 过 程 如 下 ： 斗 笠 式 刀 库 具 有 结 构 简 单 、 成 本 低 、 易 于 控 制 和 维 护 方 便 等 特 点 ， 因 此 在 中小 型 加 工 中 心 上 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 但 是 ， 在 我 们 使 用 中 发 现 ， 往 往 会 出 现乱 刀 现 象 ， 从 而 又 引 起 撞 刀 。 这 对 数 控 车 床 安 全 和 精 度 构 成 极 大 的 危 险 。 斗 笠 式 刀 库 的 工 作 原 理 ： 斗 笠 式 刀 库 的 换 刀 时 间 为 5 7秒 1.1 刀 库 处 于 正 常 状 态 ， 此 时 刀 库 停 留 在 远 离 主 轴 中 心 的 位 置 。 此 位 置 一般 安 装 有 信 号 传 感 器 （ 为 了 方 便 理 解 ， 定 义 为 A） ， 传 感 器 发 送 信号 输 送 到 数 控 机 床 的 PLC中 ， 对 刀 库 状 态 进 行 确 认 。 1.2 数 控 系 统 对 指 令 的 目 标 刀 具 号 和 当 前 主 轴 的 刀 具 号 进 行 分 析 。 如 果 目标 刀 具 号 和 当 前 主 轴 刀 具 号 一 致 ， 直 接 发 出 换 刀 完 成 信 号 。 如 果 目 标刀 具 号 和 当 前 主 轴 刀 具 号 不 一 致 ， 启 动 换 刀 程 序 ， 进 入 下 一 步 。 1.3 主 轴 沿 Z方 向 移 动 到 安 全 位 置 。 一 般 安 全 位 置 定 义 为 Z轴 第 一 参 考 点 位置 ， 同 时 主 轴 完 成 定 位 动 作 ， 并 保 持 定 位 状 态 ； 主 轴 定 位 常 常 通 过 检测 主 轴 所 带 的 位 置 编 码 器 一 转 信 号 来 完 成 。 1.4 刀 库 平 行 向 主 轴 位 置 移 动 。 刀 库 刀 具 中 心 和 主 轴 中 心 线 在 一 条 直 线 上 时 为 换刀 位 置 ， 位 置 到 达 通 过 信 号 传 感 器 （ B） 反 馈 信 号 到 数 控 系 统 PLC进 行 确 认 。 1.5 主 轴 向 下 移 动 到 刀 具 交 换 位 置 。 一 般 刀 具 交 换 位 置 定 义 为 轴 的 第 二 参 考 点 ，在 此 位 置 将 当 前 主 轴 上 的 刀 具 还 回 到 刀 库 中 。 1.6 刀 库 抓 刀 确 认 后 ， 主 轴 吹 气 松 刀 。 机 床 在 主 轴 部 分 安 装 松 刀 确 认 传 感 器（ C） ， 数 控 机 床 PLC接 收 到 传 感 器 发 送 的 反 馈 信 号 后 ， 确 认 本 步 动 作 执 行完 成 ， 允 许 下 一 步 动 作 开 始 。 1.7 主 轴 抬 起 到 轴 第 一 参 考 点 位 置 。 此 操 作 目 的 是 防 止 刀 库 转 动 时 ， 刀 库 和 主轴 发 生 干 涉 。 1.8 刀 库 旋 转 使 能 。 数 控 系 统 发 出 刀 库 电 机 正 /反 转 启 动 信 号 ， 启 动 刀 库 电 机 的 转动 ， 找 到 指 令 要 求 更 换 的 目 标 刀 具 ， 并 使 此 刀 具 位 置 的 中 心 与 主 轴 中 心 在 一 条 直 线 上 。 1.9 主 轴 沿 下 移 到 Z轴 的 第 二 参 考 点 位 置 ， 进 行 抓 刀 动 作 。 1.10 主 轴 刀 具 加 紧 。 加 紧 传 感 器 （ D） 发 出 确 认 信 号 。 1.11 刀 库 向 远 离 主 轴 中 心 位 置 侧 平 移 ， 直 到 PLC接 收 到 传 感 器 A 发 出 的 反 馈 确 认 信 号 。 1.12 主 轴 定 位 解 除 ， 换 刀 操 作 完 成 。 刀 库 仅 有 以 上 四 个 传 感 器 是 不 够 的 ， 为 了 保证 数 控 机 床 的 安 全 ， 保 证 刀 库 的 换 刀 顺 利 完 成 ， 在 斗 笠 式 刀 库 中 一 般 还 安 装刀 库 转 动 到 位 确 认 传 感 器 （ E） ， 保 证 刀 库 转 动 停 止 时 ， 刀 具 中 心 线 位 置 和 主轴 中 心 线 在 一 条 直 线 上 。 不 能 太 多 ， 太 多 的 话 这 个 “ 斗 笠 ” 就 太 大 了 ， 放 不下 了 。 这 种 斗 笠 式 刀 库 在 换 刀 时 整 个 刀 库 向 主 轴 移 动 。 当 主 轴 上 的 刀 具 进 入刀 库 的 卡 槽 时 ， 主 轴 向 上 移 动 脱 离 刀 具 ， 这 时 刀 库 转 动 。 当 要 换 的 刀 具 对 正主 轴 正 下 方 时 主 轴 下 移 ， 使 刀 具 进 入 主 轴 锥 孔 内 ， 夹 紧 刀 具 后 ， 刀 库 退 回 原来 的 位 置 。 斗 笠 式 刀 库 的 分 度 装 置 是 利 用 了 外 啮 合 槽 轮 机 构 能 把 主 动 轴 的 匀 速 连 续 运 动转 换 为 从 动 轴 的 周 期 性 间 歇 运 动 原 理 设 计 的 一 种 分 度 转 位 机 构 。 斗 笠 式 刀 库选 刀 时 ， 首 先 由 刀 库 回 转 电 机 得 到 旋 转 指 令 ， 输 入 轴 通 过 联 轴 器 带 动 定 位 法兰 旋 转 ， 从 而 使 在 定 位 法 兰 上 的 圆 柱 滚 子 回 绕 法 兰 中 心 转 动 ； 当 圆 柱 滚 子 转动 一 定 角 度 ， 进 入 分 度 盘 的 分 度 槽 中 ， 拨 动 分 度 盘 开 始 作 转 位 运 动 ； 当 分 度盘 转 过 一 定 的 角 度 后 ， 圆 柱 滚 子 从 分 度 槽 中 脱 出 ， 刀 库 鼓 轮 盘 （ 分 度 盘 通 过螺 钉 与 刀 库 鼓 轮 连 在 一 起 转 动 见 图 1） 即 静 止 不 动 ， 并 由 定 位 法 兰 的 锁 止 半 轴定 位 。 1 2o1o2 1 2 2 4 1265 3 t 2 / 1 k=td / t 2 12 2td 2 1/ 1=2 1/2 90 902 1= 2 2= (2 /z)= 2 (z-2)/2z 代 入 上 式 1 2 k=n(1/2-1/z) k 1 槽 轮 的 槽 数 z 3 得 ： n 2z/ (z -2)k =1/2-1/z 1 1BOABtg 2 cos1 sin1 tg R 2 2 1 2o1 O2A B cossinRL R L 1 - 1。k=n(1/2 1/z) = 0.5 2 - 2 12 dtd 221 cos21 )(cos i 21222 dtd 12cos21 )(cos 212212 )cos21( sin)1( 22 12 )cos21( sin)1( k k = 2/ 21i21 z=3 z=3z=4z=6 z=4z=6 z=4 1 R s d1d2r h Lr0 b 数 控 车 床 中 四 方 回 转 刀 架 的 组 成 及工 作 原 理 四 方 回 转 刀 架 的 工 作 过 程 为 ： 刀 架 抬 起 刀 架 转 位 刀 架 定 位 夹 紧 刀 架 1-直 流 伺 服 电 机 ； 2-联 轴 器 ； 3-蜗 杆 轴 ； 4-涡 轮 丝 杠 ； 5-刀 架 底 座 ； 6-粗 定 位 盘 ； 7-刀 架 体 ； 8-球 头 销 ； 9-转 位 套 ； 10-电 刷 座 ； 11-发 信 体 ；12-螺 母 ； 13 14-电 刷 ； 15-粗 定 位 销 （ 1） 当 数 控 装 置 发 出 换 刀 指 令 后 ， 电 动 机 1启 动 正 常 ， 通过 套 筒 联 轴 器 2使 蜗 杆 轴 3转 动 ， 从 而 带 动 涡 轮 丝 杠 4转 动 。刀 架 体 7的 内 孔 加 工 有 螺 纹 ， 与 螺 纹 丝 杠 旋 合 ， 涡 轮 与 丝杠 为 整 体 结 构 。 涡 轮 丝 杠 内 孔 与 刀 架 中 心 轴 式 间 隙 配 合 ，在 转 位 换 刀 时 ， 中 心 轴 固 定 不 动 ， 涡 轮 丝 杠 绕 中 心 轴 旋 转 。 当 涡 轮 开 始 转 动 时 ， 由 于 刀 架 底 座 5和 刀 架 体 7上 的 端 面 齿处 在 啮 合 状 态 ， 且 涡 轮 丝 杠 轴 向 固 定 ， 因 此 刀 架 体 7抬 。 （ 2） 刀 架 转 位 当 刀 架 体 抬 至 一 定 距 离 后 ， 刀 架 底 座 5和 刀 架 体 7 的 端 面 体 脱 开 ， 转 位 套 9用 销 钉 与 涡 轮 丝 杠 4联 接 ， 随 涡 轮丝 杠 一 同 转 动 ， 当 端 面 齿 完 全 脱 开 时 转 位 套 正 好 转 过 160 ， 球 头 销 8在 弹 簧 力 的 作 用 下 进 入 转 位 套 9的 槽 中 ， 带 动刀 架 体 转 位 。 （ 3） 刀 架 定 位 刀 架 体 7转 动 时 带 动 着 电 刷 座 10转 动 ， 当 转 到 程 序 指 定 的 刀 号 时 ， 粗定 位 销 15在 弹 簧 力 的 作 用 下 进 入 粗 位 盘 6的 槽 中 进 行 粗 定 位 ， 同 时 电 刷 13接触 导 体 使 电 动 机 1翻 转 。 由 于 粗 定 位 槽 的 限 制 ， 刀 架 体 7不 能 转 动 ， 使 其 在 该位 置 垂 直 落 下 ， 刀 架 体 7和 刀 架 底 座 5上 的 端 面 齿 啮 合 实 现 精 确 定 位 。 （ 4） 夹 紧 刀 架 电 动 机 继 续 反 转 ， 此 时 涡 轮 停 止 转 动 ， 蜗 杆 轴 3自 身 转 动 ， 当 两 端 面齿 增 加 到 一 定 夹 紧 力 时 ， 电 动 机 1停 止 转 动 。 译 码 装 置 由 发 信 体 13 14组 成 ，电 刷 13负 责 发 信 号 ， 电 刷 14负 责 位 置 判 断 当 刀 架 定 位 出 现 过 位 或 不 到 位 时 ，可 松 开 螺 母 12， 调 好 发 信 体 11与 电 刷 14的 相 对 位 置 。 刀 架 在 正 向 旋 转 的 过 程中 不 停 的 对 刀 位 输 入 信 号 进 行 检 测 ， 每 把 刀 具 各 有 一 个 霍 尔 位 置 检 测 开 关 。 各 刀 具 按 顺 序 依 次 经 过 发 磁 体 位 置 产生 相 应 的 刀 位 信 号 。 当 产 生 的 刀 位 信 号 和 目 的 刀 位 寄 存 器 中 的 刀 位 相 一 致 的时 候 ， PLC认 为 所 选 刀 具 已 到 位 。 电 动 刀 架 工 作 原 理 系 统 发 出 换 刀 信 号 ， 刀 架 电 机 正 转 继 电 器 动 作 ， 电 机 正 转 ， 通 过 减 速 机 构 和 升 降 机 构 将 上 刀 体 上 升 至 一 定 位 置 ， 离 合 盘 起 作 用 ， 带 动 上 刀 体 旋 转 到 所 选 择 刀 位 ， 发 讯 盘 发 出 刀 位 信 号 ，刀 架 电 机 反 转 继 电 器 动 作 ， 电 机 反 转 ， 完成 初 定 位 后 上 刀 体 下 降 ， 齿 牙 盘 啮 合 ， 完 成 精 确 定 位 ， 并 通 过 升 降机 构 锁 紧 刀 架 。