数控机床第三章自动换刀装置课件

数控机床全套数控机床全套数控机床全套3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置 为完成对工件的多工序加工而设置的存储及更换为完成对工件的多工序加工而设置的存储及更换刀具的装置称为刀具的装置称为自动换刀装置自动换刀装置（Automatic ToolAutomatic Tool Changer,ATC Changer,ATC）。）。自动换刀装置应当满足的基本要求为：自动换刀装置应当满足的基本要求为：u 刀具换刀时间短且换刀可靠。刀具换刀时间短且换刀可靠。u 刀具重复定位精度高。刀具重复定位精度高。u 足够的刀具储存量。足够的刀具储存量。u 结构简单，便于制造、维修、调整。结构简单，便于制造、维修、调整。u 布局合理，机床总布局美观大方。布局合理，机床总布局美观大方。3.4 数控机床的自动换刀装置 为完成对工件的多工序加3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置一、自动换刀装置的型式一、自动换刀装置的型式1 1、自动回转刀架、自动回转刀架2 2、转塔头式换刀装置、转塔头式换刀装置3 3、带刀库的自动换刀装置、带刀库的自动换刀装置3.4 数控机床的自动换刀装置一、自动换刀装置的型式1、自一、自动换刀装置的型式一、自动换刀装置的型式自动回转刀架自动回转刀架 是一种最简单的自动换刀装置，常用于是一种最简单的自动换刀装置，常用于数控车床数控车床。根。根据不同的机床要求，可设计成四方刀架、六角刀架、盘形据不同的机床要求，可设计成四方刀架、六角刀架、盘形回转刀架等，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。回转刀架等，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。一、自动换刀装置的型式自动回转刀架 是一种最简单的自一、自动换刀装置的型式一、自动换刀装置的型式自动回转刀架自动回转刀架(a)(a)螺母升降转位刀架螺母升降转位刀架 (b)(b)利用十字槽轮来转位及锁紧刀架利用十字槽轮来转位及锁紧刀架(c)(c)凸台棘爪式刀架凸台棘爪式刀架 (d)(d)电磁式刀架电磁式刀架 (e)(e)液压式刀架液压式刀架一、自动换刀装置的型式自动回转刀架(a)螺母升降转位刀架一、自动换刀装置的型式一、自动换刀装置的型式自动回转刀架自动回转刀架例子：数控车例子：数控车床六角回转刀床六角回转刀架的换刀动作架的换刀动作一、自动换刀装置的型式自动回转刀架例子：数控车一、自动换刀装置的型式一、自动换刀装置的型式自动回转刀架自动回转刀架u 刀架抬起刀架抬起：数控装置发出指令后，压力油从：数控装置发出指令后，压力油从A A孔进入压紧液孔进入压紧液压缸的下腔压缸的下腔,刀架体抬起刀架体抬起,使定位用的活动插销和固定插销脱开使定位用的活动插销和固定插销脱开,同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮结合。同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮结合。u 刀架转位刀架转位：刀架抬起后，压力油从：刀架抬起后，压力油从C C孔进入转位液压缸左腔孔进入转位液压缸左腔,活塞通过联接板带动齿条移动，使空套齿轮做逆时针转动。通活塞通过联接板带动齿条移动，使空套齿轮做逆时针转动。通过端齿离合器使刀架转过过端齿离合器使刀架转过60.60.u 刀架压紧刀架压紧：刀架转位后，压力油从：刀架转位后，压力油从B B孔进入压紧液压缸的上孔进入压紧液压缸的上腔腔,活塞带动刀架体下降活塞带动刀架体下降,活动插销与固定插销卡紧，刀架在新活动插销与固定插销卡紧，刀架在新的位置定位并夹紧。此时，端齿离合器与空套齿轮脱开。的位置定位并夹紧。此时，端齿离合器与空套齿轮脱开。u 转位液压缸复位转位液压缸复位：刀架压紧之后，压力油从：刀架压紧之后，压力油从D D孔进入转位液孔进入转位液压缸的右腔，活塞带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开压缸的右腔，活塞带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开,齿条带动空套齿轮在轴上空转。如果定位和夹紧动作正常，拉齿条带动空套齿轮在轴上空转。如果定位和夹紧动作正常，拉杆与触头接触，发出信号表示换刀过程结束。杆与触头接触，发出信号表示换刀过程结束。一、自动换刀装置的型式自动回转刀架 刀架抬起：数控装置发3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置一、自动换刀装置的型式一、自动换刀装置的型式转塔头式换刀装置转塔头式换刀装置 转塔头式换刀装置是带有转塔头式换刀装置是带有旋转刀具旋转刀具的数控机床上常用的数控机床上常用的一种换刀装置，这种换刀装置的转塔头上装有的一种换刀装置，这种换刀装置的转塔头上装有多个主多个主轴轴，每个主轴上装一把刀具，加工中，通过转塔头自动，每个主轴上装一把刀具，加工中，通过转塔头自动转位实现自动换刀。转位实现自动换刀。3.4 数控机床的自动换刀装置一、自动换刀装置的型式转一、自动换刀装置的型式一、自动换刀装置的型式转塔头式换刀装置转塔头式换刀装置八方形转塔头上装有八根主轴，八方形转塔头上装有八根主轴，每根主轴上装有一把刀具。根据每根主轴上装有一把刀具。根据工序的要求按顺序自动地将装有工序的要求按顺序自动地将装有所需刀具的主轴转到工作位置，所需刀具的主轴转到工作位置，以此实现自动换刀，同时接通主以此实现自动换刀，同时接通主传动，不处在工作位置的主轴便传动，不处在工作位置的主轴便与主传动脱开。转塔头的转位与主传动脱开。转塔头的转位(即换刀即换刀)由槽轮机构来实现。由槽轮机构来实现。数控转塔式镗铣床的外观图数控转塔式镗铣床的外观图 一、自动换刀装置的型式转塔头式换刀装置八方形转塔头上装有一、自动换刀装置的型式一、自动换刀装置的型式转塔头式换刀装置转塔头式换刀装置优点：优点：省去了自动松、夹、装刀、卸刀以及刀具搬运等一系省去了自动松、夹、装刀、卸刀以及刀具搬运等一系列的复杂操作，从而缩短了换刀时间（仅为列的复杂操作，从而缩短了换刀时间（仅为2s2s左右），左右），并提高了换刀的可靠性。并提高了换刀的可靠性。缺点：缺点：由于空间位置的限制，使主轴部件结构不能设计得十由于空间位置的限制，使主轴部件结构不能设计得十分坚实，因而影响了主轴系统的刚度。为了保证主轴的分坚实，因而影响了主轴系统的刚度。为了保证主轴的刚度，必须限制主轴数目，否则将使结构尺寸大大增加。刚度，必须限制主轴数目，否则将使结构尺寸大大增加。转转塔塔头头主主轴轴通通常常只只适适应应于于工工序序较较少少，精精度度要要求求不太高的机床，如数控钻床、铣床等。不太高的机床，如数控钻床、铣床等。一、自动换刀装置的型式转塔头式换刀装置优点：缺点3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置一、自动换刀装置的型式一、自动换刀装置的型式带刀库的自动换刀装置带刀库的自动换刀装置 回转刀架、转塔头式换刀装置容纳的刀具回转刀架、转塔头式换刀装置容纳的刀具数量不能太多，不能满足复杂零件的加工需数量不能太多，不能满足复杂零件的加工需要，因此，目前多工序数控机床（加工中心）要，因此，目前多工序数控机床（加工中心）多采用带刀库的自动换刀装置。多采用带刀库的自动换刀装置。这种自动换刀装置由这种自动换刀装置由刀库刀库、选刀机构选刀机构、刀刀具交换装置具交换装置及及刀具在主轴上的自动松夹机构刀具在主轴上的自动松夹机构等等四部分组成。四部分组成。3.4 数控机床的自动换刀装置一、自动换刀装置的型式带二、刀库二、刀库刀库的类型刀库的类型 刀库的刀库的功能功能是储存加工工序所需要的各种刀具，并按程序是储存加工工序所需要的各种刀具，并按程序指令把将要用的刀具准确地送到换刀位置上，并接受从主轴指令把将要用的刀具准确地送到换刀位置上，并接受从主轴送来的已用刀具。储存量一般在送来的已用刀具。储存量一般在8-648-64把范围内，多的可达把范围内，多的可达100-200100-200把。把。鼓（盘）式刀库鼓（盘）式刀库 链式刀库链式刀库 格子盒式刀库格子盒式刀库二、刀库刀库的类型 刀库的功能是储存加工工序所需要的鼓（盘）式刀库鼓（盘）式刀库 盘式刀库的刀具轴线与鼓盘式刀库的刀具轴线与鼓(圆盘圆盘)轴线平行，刀具环形排轴线平行，刀具环形排列，分径向、轴向两种取刀方式，其刀座（刀套）结构不列，分径向、轴向两种取刀方式，其刀座（刀套）结构不同。同。（结构简单，应用较多，适用于刀库容量较小的情况）（结构简单，应用较多，适用于刀库容量较小的情况）为增加刀库空间利用率，可采用双环或多环排列刀具的为增加刀库空间利用率，可采用双环或多环排列刀具的形式，但会增大圆盘直径，转动惯量也增大，选刀时间变长。形式，但会增大圆盘直径，转动惯量也增大，选刀时间变长。鼓（盘）式刀库 盘式刀库的刀具轴线与鼓(圆盘)轴线平行 刀具轴线与鼓（盘）刀具轴线与鼓（盘）轴线不平行的鼓（盘）轴线不平行的鼓（盘）式刀库，占用空间较式刀库，占用空间较大，使刀库安装位置和大，使刀库安装位置和刀库容量受到限制，故刀库容量受到限制，故应用较少。应用较少。特点：特点：鼓（盘）式刀库鼓（盘）式刀库结构简单，应用较多，结构简单，应用较多，适用于刀库容量较小的适用于刀库容量较小的情况。情况。刀具轴线与鼓（盘）链式刀库链式刀库 优点是优点是结构紧凑、布局灵活、刀库容量大结构紧凑、布局灵活、刀库容量大。通常情况下，刀。通常情况下，刀具轴线和主轴轴线垂直，因此，换刀必须通过具轴线和主轴轴线垂直，因此，换刀必须通过机械手机械手进行，机进行，机械结构比鼓式刀库复杂。在刀库容量较大时，可采用加长链条械结构比鼓式刀库复杂。在刀库容量较大时，可采用加长链条式布置或多环链式布置，使其外形更紧凑、占用空间更小。式布置或多环链式布置，使其外形更紧凑、占用空间更小。链式刀库 优点是结构紧凑、布局灵活、刀库容量大。通常情况格子盒式刀库格子盒式刀库固定型格子盒式刀库固定型格子盒式刀库 刀具分几排直线排列，由纵横向移动的刀具分几排直线排列，由纵横向移动的取刀机械手取刀机械手完成选刀运动，将选取的刀具送到固定的换刀位置上，由完成选刀运动，将选取的刀具送到固定的换刀位置上，由换刀机械手交换刀具。换刀机械手交换刀具。由于刀具排列紧密，空间利用率高，刀库容量大。由于刀具排列紧密，空间利用率高，刀库容量大。非固定型格子盒式刀库非固定型格子盒式刀库 可换主轴箱的加工中心刀库由多个刀匣组成，可直可换主轴箱的加工中心刀库由多个刀匣组成，可直线运动，刀匣可以从刀库中垂直提出。线运动，刀匣可以从刀库中垂直提出。格子盒式刀库固定型格子盒式刀库非固定型格子盒式刀库3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置二、刀库二、刀库刀库的安装位置刀库的安装位置 刀库可装在机床的工作台上、立柱上或主轴箱上；当刀刀库可装在机床的工作台上、立柱上或主轴箱上；当刀库容量大、刀具较重时，也可作为一个独立部件，装在机床库容量大、刀具较重时，也可作为一个独立部件，装在机床之外。之外。装在机床工作台上装在机床工作台上装在机床外装在机床外3.4 数控机床的自动换刀装置二、刀库刀库的安装位置 3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置二、刀库二、刀库刀库的容量刀库的容量工程实践：工程实践：立式加工中心的主要工艺为钻、铣。用成组技术立式加工中心的主要工艺为钻、铣。用成组技术对对1500015000种工件进行分析后发现，种工件进行分析后发现，4 4把铣刀就可以完成把铣刀就可以完成95%95%左右左右的铣削工艺，的铣削工艺，1010把孔加工刀具可完成把孔加工刀具可完成70%70%的钻削工艺，因此，的钻削工艺，因此，1414把刀把刀的容量就可完成的容量就可完成70%70%以上的工件钻、铣工艺加工。以上的工件钻、铣工艺加工。如果从完成工件全部加工所需的刀具数目统计，一般的如果从完成工件全部加工所需的刀具数目统计，一般的中小型立式加工中心配中小型立式加工中心配14-3014-30把刀具的刀库就能满足把刀具的刀库就能满足70%-95%70%-95%的工件加工需要。的工件加工需要。刀库的容量首先要考虑加工工艺的分析的需要。一般情刀库的容量首先要考虑加工工艺的分析的需要。一般情况下，并不是刀库中的刀具越多越好，太大的容量会增加刀况下，并不是刀库中的刀具越多越好，太大的容量会增加刀库的尺寸和占地面积，使选刀过程时间增长。库的尺寸和占地面积，使选刀过程时间增长。3.4 数控机床的自动换刀装置二、刀库刀库的容量工程实3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置三、刀具的选择装置三、刀具的选择装置 按数控装置的刀具选择指令，从按数控装置的刀具选择指令，从刀库刀库中将所需要的刀具转中将所需要的刀具转换到取刀位置，称为换到取刀位置，称为自动选刀自动选刀。1 1、顺序选刀、顺序选刀 在加工前，将加工零件所需刀具按照工艺要求依次插在加工前，将加工零件所需刀具按照工艺要求依次插入刀库的刀套中，加工时按顺序调刀称为顺序选刀。入刀库的刀套中，加工时按顺序调刀称为顺序选刀。2 2、任选刀具、任选刀具 刀具在刀库中任意存放，每把刀具（或刀座）都编有刀具在刀库中任意存放，每把刀具（或刀座）都编有代码，自动换刀时，刀库旋转，每把刀具都经过代码，自动换刀时，刀库旋转，每把刀具都经过“刀具识刀具识别装置别装置”接受识别。当某刀具代码与数控指令代码相符时接受识别。当某刀具代码与数控指令代码相符时3.4 数控机床的自动换刀装置三、刀具的选择装置 按数任选刀具任选刀具有三种换刀方式有三种换刀方式（刀具编码、刀座编码、编码附件）（刀具编码、刀座编码、编码附件）u刀具编码方式刀具编码方式 刀具编码选刀方式是在刀具或刀套上安装用于识别的刀具编码选刀方式是在刀具或刀套上安装用于识别的编码条，一般都是根据二进制编码的原理进行编码。刀具编码条，一般都是根据二进制编码的原理进行编码。刀具长度加长，制造困难，刚度降低，刀库和机械手结构复杂。长度加长，制造困难，刚度降低，刀库和机械手结构复杂。在刀柄在刀柄1 1后端的拉杆后端的拉杆4 4上套装上套装着等间隔的编码环着等间隔的编码环2 2，由锁紧螺，由锁紧螺母母3 3固定。编码环直径有大小两固定。编码环直径有大小两种种，大大直直径径的的为为二二进进制制的的“1 1”，小小直直径径的的为为“0 0”。通通过过两两种种圆圆环环的不同排列，可以得到一系列的的不同排列，可以得到一系列的代码。代码。任选刀具有三种换刀方式（刀具编码、刀座编码、编码附件）刀具编 接触式刀具接触式刀具识别装置的原理装置的原理 非接触式磁性非接触式磁性识别原理原理图 光光导纤维刀具刀具识别原理原理图 编码识别装置装置 接触式刀具识别装置的原理 非接触式磁性识别原理图 u刀座编码方式刀座编码方式 对每个刀座都进行编码，刀具也编号，并将刀具放到与对每个刀座都进行编码，刀具也编号，并将刀具放到与其号码相符的刀座中，换刀时刀库旋转，使各个刀座依次经其号码相符的刀座中，换刀时刀库旋转，使各个刀座依次经过识刀器，直至找到规定的刀座，刀库停止旋转。过识刀器，直至找到规定的刀座，刀库停止旋转。如图所示为圆盘形刀库的刀如图所示为圆盘形刀库的刀座编码装置。在圆盘的圆周上均座编码装置。在圆盘的圆周上均匀分布若干个刀座，其外侧边缘匀分布若干个刀座，其外侧边缘上装有相应的刀座识别装置上装有相应的刀座识别装置2 2。刀座编码的识别原理与刀具编码刀座编码的识别原理与刀具编码完全相同完全相同.刀座编码方式 对每个刀座都进行编码，刀具也编号，并将刀具u编码附件方式编码附件方式 编码附件方式可分为编码钥匙、编码卡片、编码杆和编编码附件方式可分为编码钥匙、编码卡片、编码杆和编码盘等，其中应用最多的是码盘等，其中应用最多的是编码钥匙编码钥匙。这种方式是先给各刀具都缚上一把表示该刀具号的编码钥这种方式是先给各刀具都缚上一把表示该刀具号的编码钥匙，当把各刀具存放到刀库的刀座中时，将编码钥匙插进刀匙，当把各刀具存放到刀库的刀座中时，将编码钥匙插进刀座旁边的钥匙孔中，从而钥匙的号码转记到刀座中，给刀座座旁边的钥匙孔中，从而钥匙的号码转记到刀座中，给刀座编上了号码。编上了号码。识别装置可以通过识别钥匙上的号码来选取该钥匙旁边识别装置可以通过识别钥匙上的号码来选取该钥匙旁边刀座中的刀具。刀座中的刀具。编码附件方式 编码附件方式可分为编码钥匙、编码卡片、编码 钥匙的两边最多可带有钥匙的两边最多可带有2222个方齿，图中除导向用个方齿，图中除导向用的两个方齿外，共有的两个方齿外，共有2020个个方齿可区别方齿可区别99999999刀具。刀具。这种编码方式称为这种编码方式称为临时性编码临时性编码，因为从刀座中取出刀，因为从刀座中取出刀具时，刀座中的编码钥匙也取出，刀库中原来编码随之消具时，刀座中的编码钥匙也取出，刀库中原来编码随之消失。因此，这种方式具有更大的灵活性。失。因此，这种方式具有更大的灵活性。采用这种编码方式采用这种编码方式用过的刀具不必放回原来的刀座用过的刀具不必放回原来的刀座。钥匙的两边最多可带有22个方齿，图中除导向用的两个方齿3 3、软件选刀、软件选刀 将刀具号及其所在的刀座号将刀具号及其所在的刀座号(存刀位置，即刀具地址存刀位置，即刀具地址)一一对应地记忆在数控系统的一一对应地记忆在数控系统的PLCPLC中。无论刀具存放在哪中。无论刀具存放在哪个刀座中，计算机都能跟踪记忆。因此，刀具可任意取个刀座中，计算机都能跟踪记忆。因此，刀具可任意取出，任意送回。出，任意送回。刀柄采用国际通用结构，没有编码环，结构简单，通刀柄采用国际通用结构，没有编码环，结构简单，通用性能好。刀座上也不编码，但刀库上必须设有刀座位置用性能好。刀座上也不编码，但刀库上必须设有刀座位置检测装置，以便检测出每个刀座的位置信息。检测装置，以便检测出每个刀座的位置信息。目前多数加工中心都采用跟踪记忆方式来实现任选刀目前多数加工中心都采用跟踪记忆方式来实现任选刀具。具。3、软件选刀 将刀具号及其所在的刀座号(存刀位置，即刀3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置四、刀具交换装置四、刀具交换装置 刀具交换装置是用来实现刀库与机床主轴（或刀架）之刀具交换装置是用来实现刀库与机床主轴（或刀架）之间间传递和装卸刀具传递和装卸刀具的装置。刀具交换装置的形式和具体结的装置。刀具交换装置的形式和具体结构多种多样，它们对数控机床的总布局、生产率和工作可构多种多样，它们对数控机床的总布局、生产率和工作可靠性都有直接的影响。靠性都有直接的影响。u 利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换 u 采用机械手进行刀具交换采用机械手进行刀具交换3.4 数控机床的自动换刀装置四、刀具交换装置 刀具交换四、刀具交换装置四、刀具交换装置1 1、利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换、利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换(1)(1)主轴定向准停，使主轴上的端面键主轴定向准停，使主轴上的端面键与刀柄键槽方向一致；与刀柄键槽方向一致；(2)(2)根据指令，控制机床工作台快速向根据指令，控制机床工作台快速向右移动，将工件右移动，将工件5 5从主轴从主轴2 2下面移开，同下面移开，同时将刀库时将刀库4 4移到主轴下面，并使刀库的移到主轴下面，并使刀库的某个空刀座恰好对准主轴；某个空刀座恰好对准主轴；(3)(3)主轴内的主轴内的刀具夹紧装置刀具夹紧装置放松，主轴放松，主轴箱下降，将主轴上用过的刀具箱下降，将主轴上用过的刀具3 3放回刀放回刀库的空刀座中；库的空刀座中；数控立式数控立式镗铣床床 四、刀具交换装置1、利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换四、刀具交换装置四、刀具交换装置1 1、利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换、利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换(4)(4)主轴箱上升，接着刀库回转，将下主轴箱上升，接着刀库回转，将下一工步需用的刀具对准主轴；一工步需用的刀具对准主轴；(5)(5)主轴箱下降，将下一步所需的刀具主轴箱下降，将下一步所需的刀具插入机床主轴，同时主轴内的刀具夹紧插入机床主轴，同时主轴内的刀具夹紧装置夹紧刀具；装置夹紧刀具；(6)(6)主轴箱及主轴带着刀具上升；主轴箱及主轴带着刀具上升；(7)(7)机床工作台快速向左返回，将刀库机床工作台快速向左返回，将刀库从主轴下面移开，同时将工件移至主轴从主轴下面移开，同时将工件移至主轴下面，使主轴上的刀具对准工件的加工下面，使主轴上的刀具对准工件的加工面。面。数控立式数控立式镗铣床床 四、刀具交换装置1、利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换四、刀具交换装置四、刀具交换装置1 1、利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换、利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换 数控立式数控立式镗铣床床 这种自动换刀装置只有一个刀库，这种自动换刀装置只有一个刀库，不需要其他装置，结构极为简单，然而不需要其他装置，结构极为简单，然而换刀过程却较为复杂。换刀过程却较为复杂。另外，由于刀库置于工作台上，因另外，由于刀库置于工作台上，因而减少了工作台的有效使用面积。这种而减少了工作台的有效使用面积。这种换刀装置多用于小型低价位的加工中心。换刀装置多用于小型低价位的加工中心。四、刀具交换装置1、利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置 采用机械手进行采用机械手进行刀具的交换刀具的交换，一方面在刀库的布置和刀，一方面在刀库的布置和刀具数量的增加上，不像无机械手那样受结构的限制，具有很具数量的增加上，不像无机械手那样受结构的限制，具有很大的灵活性；而且还可以通过刀具预选，减少换刀时间，提大的灵活性；而且还可以通过刀具预选，减少换刀时间，提高换刀速度，因此，在高换刀速度，因此，在加上中心加上中心上应用最为广泛。上应用最为广泛。四、刀具交换装置四、刀具交换装置机械手机械手3.4 数控机床的自动换刀装置 采用机械手进行刀具的交四、刀具交换装置四、刀具交换装置2 2、采用机械手进行刀具交换、采用机械手进行刀具交换机械手的形式与种类机械手的形式与种类 双臂回转机械手，能同时抓取双臂回转机械手，能同时抓取和装卸刀库及主轴上的刀具。和装卸刀库及主轴上的刀具。(a)(a)钩手，抓刀运动为旋转运动钩手，抓刀运动为旋转运动(b)(b)抱手，抓刀运动为两手指旋转抱手，抓刀运动为两手指旋转(c)(c)杈手，抓刀运动为直线运动杈手，抓刀运动为直线运动 四、刀具交换装置2、采用机械手进行刀具交换机械手的形式与u单臂单爪回转式机械手单臂单爪回转式机械手 可以回转不同的角度进行自动换刀，可以回转不同的角度进行自动换刀，不论在刀库或在主轴上，均靠这一个夹爪不论在刀库或在主轴上，均靠这一个夹爪来装刀及卸刀，因此换刀时间较长。来装刀及卸刀，因此换刀时间较长。u单臂双爪回转式机械手单臂双爪回转式机械手 两个夹爪有所分工，一个夹爪只执行两个夹爪有所分工，一个夹爪只执行从主轴上取下从主轴上取下“旧刀旧刀”送回刀库的任务；送回刀库的任务；另另一一个个执执行行从从刀刀库库取取“新新刀刀”的的任任务务。换换刀时间较单爪回转式机械手要少。刀时间较单爪回转式机械手要少。单臂单爪回转式机械手单臂双爪回转式机械手u双臂双爪回转式机械手双臂双爪回转式机械手 手臂两端各有一个夹爪，两个夹爪手臂两端各有一个夹爪，两个夹爪可同时抓取刀库及主轴上的刀具，回转可同时抓取刀库及主轴上的刀具，回转180180后，又同时将刀具放回刀库及装后，又同时将刀具放回刀库及装入主轴。是最常用的一种形式（入主轴。是最常用的一种形式（钩手钩手）右边的右边的杈手杈手形机械手在抓取刀具或形机械手在抓取刀具或将刀具送入刀库及主轴时，两臂可伸将刀具送入刀库及主轴时，两臂可伸缩。缩。双臂双爪回转式机械手（1 1）抓刀）抓刀 手臂旋转手臂旋转9090“，同时抓住刀库和主轴上的刀具；，同时抓住刀库和主轴上的刀具；（2 2）拔刀）拔刀 主轴夹头松开刀具，机械手同时将刀库和主轴上的主轴夹头松开刀具，机械手同时将刀库和主轴上的 刀具拔出；刀具拔出；（3 3）换刀）换刀 手臂旋转手臂旋转180180“，新旧刀具交换；，新旧刀具交换；（4 4）插刀）插刀 机械手同时将新旧刀具分别插入主轴和刀库，然后机械手同时将新旧刀具分别插入主轴和刀库，然后 主轴夹头夹紧刀具；主轴夹头夹紧刀具；（5 5）复位）复位 转动手臂，回到原始位置。转动手臂，回到原始位置。（1）抓刀 手臂旋转90“，同时抓住刀库和主轴上的刀具；3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置四、刀具交换装置四、刀具交换装置机械手的形式与种类机械手的形式与种类u双机械手双机械手 这种机械手相当于两个单爪机械这种机械手相当于两个单爪机械手，相互配合起来进行自动换刀。其手，相互配合起来进行自动换刀。其中中一一个个机机械械手手从从主主轴轴上上取取下下“旧旧刀刀”送送回刀库；另一个机械手由刀库里取出回刀库；另一个机械手由刀库里取出“新刀新刀”装入机床主轴。装入机床主轴。3.4 数控机床的自动换刀装置四、刀具交换装置机械手的3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置四、刀具交换装置四、刀具交换装置机械手的形式与种类机械手的形式与种类u双臂往复交叉式机械手双臂往复交叉式机械手 这种机械手的两手臂可以往复运这种机械手的两手臂可以往复运动，并交叉成一定角度。一个手臂从动，并交叉成一定角度。一个手臂从主主轴轴上上取取下下“旧旧刀刀”送送回回刀刀库库，另另一一个个手手臂臂由由刀刀库库取取出出“新新刀刀”装装入入主主轴轴。整整个机械手可沿某导轨直线移动或绕某个机械手可沿某导轨直线移动或绕某个转轴回转，以实现刀库与主轴间的个转轴回转，以实现刀库与主轴间的运刀运动。运刀运动。3.4 数控机床的自动换刀装置四、刀具交换装置机械手的3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置四、刀具交换装置四、刀具交换装置机械手手爪结构机械手手爪结构在弹簧柱销的作用下，将刀在弹簧柱销的作用下，将刀具夹持在固定爪和活动爪之具夹持在固定爪和活动爪之间。调整螺栓以保持手爪适间。调整螺栓以保持手爪适当的夹紧力，挡销限制活动当的夹紧力，挡销限制活动爪的回转角度。锁紧销使活爪的回转角度。锁紧销使活动爪牢固地夹持刀柄，防止动爪牢固地夹持刀柄，防止刀具在交换过程中松脱。要刀具在交换过程中松脱。要将锁紧销轴向压进，才能放将锁紧销轴向压进，才能放松活动爪，以便抓刀或松刀松活动爪，以便抓刀或松刀时手爪从刀柄时手爪从刀柄V V型槽中退型槽中退出。出。3.4 数控机床的自动换刀装置四、刀具交换装置机械手手3.4 3.4 数控机床的数控机床的自动换刀装置自动换刀装置五、刀具的夹持五、刀具的夹持 各种类型的刀具必须装在各种类型的刀具必须装在统一的标准刀柄上统一的标准刀柄上，以便能安，以便能安装于主轴、刀库内或由机械手抓取。我国制定了相应的刀柄装于主轴、刀库内或由机械手抓取。我国制定了相应的刀柄标准，标准中有直柄及标准，标准中有直柄及7 7：2424锥度的锥柄两类，分别用于圆锥度的锥柄两类，分别用于圆柱形主轴孔及圆锥形主轴孔。柱形主轴孔及圆锥形主轴孔。1 1为键槽用于传递切削扭矩；为键槽用于传递切削扭矩；2 2为机械手抓取部位；为机械手抓取部位；3 3为刀柄定位部位；为刀柄定位部位；4 4为为螺螺孔孔用用以以安安装装可可调调节节拉拉钉钉，供供主主轴轴内内刀刀具具自自动动夹夹紧紧装装置置拉紧刀柄用。拉紧刀柄用。3.4 数控机床的自动换刀装置五、刀具的夹持 各种类型数控机床第三章自动换刀装置课件