资源描述
Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,6.4 自动换刀装置,自动换刀装置的作用,无自动换刀功能的数控机床只能完成单工序的加工，如车、钻、铣等。因此，其加工效率的提高受到一定的限制，特别是对于占辅助时间较长的刀具交换和刀具尺寸调整、对刀等还需要手动完成。,目前，自动换刀装置已广泛用于镗铣床、铣床、钻床、车床、组合机床及其他机床上。使用自动换刀装置再配合精密数控转台、不仅扩大了数控机床的使用范围，还可使加工效率得到了大大提高，同时，由于零件一次安装可以完成多工序加工，减少了零件安装定位次数和装夹误差，从而进一步提高了加工精度。,6.4 自动换刀装置,自动换刀装置,在数控机床上，实现刀具自动交换的装置称为自动换刀装置。,自动换刀装置所必须具备的功能,必须能够存放一定数量的刀具；,换刀时间短；,刀具重复定位精度高；,结构简单、制造成本低、可靠性高是对数控机床自动换刀装置的基本要求。,其中，特别是自动换刀装置的可靠性，对于自动换刀机床来说显得尤其重要。,6.4.1自动换刀装置的分类,自动换刀装置根据其组成结构可分为回转刀架式、转塔式、无机械手式和有机械手式自动换刀装置。,回转刀架式,：在数控车床上，由于工件安装于主轴上，刀具只需在刀架上进行交换即可，它不涉及到主轴和刀架间的刀具交换问题，因此，换刀装置结构简单，形式比较单一，通常都使用回转刀架进行换刀。,6.4.1自动换刀装置的分类,在加工中心上，由于刀具被安装于主轴上，换刀必须在主轴和刀库之间进行，为此，必须设计专门的自动换刀装置和刀库，其刀具的交换方式通常可以分为无机械手换刀和带机械手换刀两大类。,无机械手换刀方式是通过刀库与机床主轴的相对运动，结合刀库的回转运动，实现刀具自动交换的方法。这种换刀方式的特点是结构简单，动作可靠，不需要专门的换刀机械手。但其缺点是刀具交换的时间较长，刀具数量不宜过多，刀库的布局也受到局限，通常在小型加工中心上使用较多。,机械手换刀是利用机械手实现主轴和刀库间刀具交换的方式。它可以克服无机械手换刀的缺点，刀具交换速度快，刀具数量多，刀库布局灵活，使用范围广。但其结构通常较复杂，制造成本高。,6.4.1自动换刀装置的分类,6.4.1自动换刀装置的分类,（1）,刀架抬起,当数控装置发出换刀指令后，电动机 1起动正转，并经联轴器 2使蜗杆 3转动，从而带动蜗轮丝杠4转动。刀架体 7的内孔加工有螺纹与丝杠联结，蜗轮4与丝杠为整体结构。当蜗轮开始转动时，由于刀架底座5和刀架体 7上的端面齿处于啮合状态，且蜗轮丝杠轴向固定，因此刀架体 7抬起。,6.4.1自动换刀装置的分类,（2）,刀架转位,当刀架抬起至一定的距离后，端面齿脱，转位套9用销钉与蜗轮丝杠4联结，随蜗轮丝杠一同转动。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；,6.4.1自动换刀装置的分类,（3）,刀架定位,刀架体7转动时带动电刷座 10转动，当转到程序指定的位置时，粗定位销 15在弹簧力的作用下进入粗定位盘6的槽中进行粗定位，同时电刷13接触导体使电动机1反转。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；,6.4.1自动换刀装置的分类,（4）,刀架压紧,刀架精确定位后，电动机1继续反转，夹紧刀架，当两端面齿增加到一定夹紧力时，电动机停止转动，从而完成一次换刀过程。,6.4.1自动换刀装置的分类,2.转塔式自动换刀装置,在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头换刀是一种简单的换刀方式，主轴头通常有卧式和立式两种，而且常用转塔的转位来更换主轴头以实现自动换刀，各个主轴头上预先装有各工序加工所需要的旋转刀具，当收到换刀指令时，各主轴头依次转到加工位置，并接通主运动使相应的主轴带动刀具旋转，而其他处于不加工位置上的主轴都与主运动脱开。,6.4.1自,动,动换,刀,刀装,置,置的,分,分类,转塔,主,主轴,头,头换,刀,刀方,式,式的,主,主要,优,优点,是,是：,省去,了,了自,动,动松,夹,夹、,卸,卸刀,装,装刀,、,、夹,紧,紧以,及,及刀,具,具搬,运,运等,一,一系,列,列复,杂,杂的,操,操作,，,，明,显,显地,减,减少,了,了换,刀,刀时,间,间，,提,提高,了,了换,刀,刀的,可,可靠,性,性；,转塔,主,主轴,头,头换,刀,刀方,式,式的,缺,缺点,是,是：,但是,由,由于,结,结构,上,上的,原,原因,和,和空,间,间位,置,置的,限,限制,，,，主,轴,轴的,数,数目,不,不可,能,能很,多,多。,因,因此,，,，转,塔,塔主,轴,轴头,换,换刀,通,通常,只,只适,用,用于,工,工序,较少,、精,度,度要,求,求不,太,太高,的,的数,控,控机,床,床，,例,例如,数,数控,铣,铣床,。,。,6.4.1自,动,动换,刀,刀装,置,置的,分,分类,3.,带,带刀,库,库的,自,自动,换,换刀,装,装置,目前,大,大量,使,使用,的,的是,带,带有,刀,刀库,的,的自,动,动换,刀,刀装,置,置。,由,由于,有,有刀,库,库，,加,加工,中,中心,只,只需,要,要一,个,个夹,持,持刀,具,具进,行,行切,削,削的,主,主轴,。,。当,需,需要,某,某一,刀,刀具,进,进行,切,切削,加,加工,时,时，,将,将该,刀,刀具,自,自动,地,地从,刀,刀库,交,交换,到,到主,轴,轴上,，,，切,削,削完,毕,毕后,又,又将,用,用过,的,的刀,具,具自,动,动地,从,从主,轴,轴上,放,放回,刀,刀库,。,。,由于换,刀,刀过程,是,是在各,个,个部件,之,之间进,行,行的，,所,所以要,求,求参与,换,换刀的,各,各部件,的,的动作,必,必须准,确,确协调,。,。这种,换,换刀方,式,式的主,轴,轴不像,转,转塔式,换,换刀机,构,构那样,受,受限制,，,，因此,主,主轴刚,度,度可以,提,提高，,还,还有利,于,于提高,加,加工精,度,度和加,工,工效率,。,。而且,刀,刀具的,存,存储容,量,量增多,，,，有利,于,于加工,复,复杂零,件,件。刀,库,库还可,离,离开加,工,工区，,消,消除了,很,很多不,必,必要的,干,干扰。,带,带有刀,库,库的自,动,动换刀,装,装置可,分,分为无,机,机械手,换,换刀装,置,置和有,机,机械手,换,换刀装,置,置两类,。,。,6.4.1自,动,动换刀,装,装置的,分,分类,无机械,手,手的换,刀,刀装置,一,一般把,刀,刀库放,在,在主轴,箱,箱可以,运,运动到,的,的位置,，,，即整,个,个刀库,或,或刀库,的,的某一,刀,刀位能,移,移动到,主,主轴箱,可,可以到,达,达的位,置,置。刀,库,库中刀,具,具的存,放,放方向,一,一般与,主,主轴箱,的,的装刀,方,方向一,致,致。换,刀,刀时通,过,过主轴,和,和刀库,的,的相对,运,运动执,行,行换刀,动,动作，,利,利用主,轴,轴取走,或,或放回,刀,刀具。,无机械,手,手换刀,装,装置的,优,优点是,结,结构简,单,单，成,本,本低，,换,换刀的,可,可靠性,也,也较高,。,。其缺,点,点是由,于,于结构,所,所限刀,库,库的容,量,量不大,，,，且换,刀,刀时间,较,较长（,一,一般需,要,要10,20s）。,因,因此，,多,多为中,、,、小型,加,加工中,心,心采用,。,。,6.4.1自,动,动换刀,装,装置的,分,分类,有机械手,的,的换刀装,置,置一般由,机,机械手和,刀,刀库组成,。,。其刀库,的,的配置、,位,位置及数,量,量的选用,要,要比无机,械,械手的换,刀,刀系统灵,活,活得多。,它,它可以根,据,据不同得,要,要求配置,不,不同形式,得,得机械手,，,，可以采,用,用单臂、,双,双臂机械,手,手，或采,用,用配置主,机,机械手和,辅,辅助机械,手,手得形式,。,。,它能够配,备,备多至数,百,百把刀具,得,得刀库，,换,换刀时间,可,可缩短到,几,几秒甚至,零,零点几秒,。,。因此目,前,前大多数,加,加工中心,都,都配有带,机,机械手的,换,换刀装置,。,。由于刀,库,库位置和,机,机械手换,刀,刀动作的,不,不同，其,自,自动换刀,装,装置的结,构,构形式也,多,多种多样,。,。,6.4.2 刀,库,库,刀库用来,存,存储加工,刀,刀具及辅,助,助工具。,由,由于多数,加,加工中心,的,的取送刀,位,位置都是,在,在刀库中,得,得某一固,定,定刀位，,因,因此刀库,还,还需要有,使,使刀具运,动,动及定位,的,的机构，,以,以保证换,刀,刀的可靠,进,进行。使,刀,刀具运动,的,的动力可,采,采用伺服,电,电动机。,刀具的定,位,位机构用,来,来保证要,更,更换的每,一,一把刀具,和,和刀套都,能,能准确地,停,停在换刀,位,位置上，,其,其控制部,分,分可以采,用,用简易位,置,置控制器,，,，或类似,半,半闭环进,给,给系统的,伺,伺服位置,控,控制，也,可,可以采用,电,电气和机,械,械相结合,的,的销定位,方,方式，一,般,般要求其,综,综合定位,精,精度达到0.1,0.5mm即可,。,。,6.4.2 刀,库,库,1.刀库,类,类型,右图所示,为,为几种典,型,型的刀库,刀库可分,为,为圆盘式,刀,刀库、链,式,式刀库、,箱,箱格式刀,库,库。圆库,式,式刀库结,构,构简单，,应,应用也较,多,多。但由,于,于刀具采,用,用环形排,列,列，空间,利,利用率低,。,。因此出,现,现了将刀,具,具在盘中,采,采用双环,或,或 多环,排,排列的形,式,式，以增,加,加空间利,用,用率。但,这,这样使刀,库,库的外径,扩,扩大，转,动,动惯量也,增,增大，选,刀,刀时间较,长,长。因此,，,，圆盘式,刀,刀库一般,用,用于刀具,容,容量较小,的,的刀库。,6.4.2,刀,刀,库,库,链,式,式,刀,刀,库,库,的,的,结,结,构,构,紧,紧,凑,凑,，,，,刀,刀,库,库,容,容,量,量,较,较,大,大,，,，,链,链,的,的,形,形,状,状,可,可,以,以,根,根,据,据,机,机,床,床,的,的,布,布,局,局,配,配,置,置,，,，,也,也,可,可,将,将,换,换,刀,刀,位,位,突,突,出,出,以,以,利,利,于,于,换,换,刀,刀,。,。,当,当,必,必,须,须,增,增,加,加,链,链,式,式,刀,刀,库,库,的,的,刀,刀,具,具,容,容,量,量,时,时,，,，,只,只,需,需,增,增,加,加,链,链,条,条,的,的,长,长,度,度,，,，,在,在,一,一,定,定,范,范,围,围,内,内,，,，,无,无,需,需,变,变,更,更,刀,刀,库,库,的,的,线,线,速,速,度,度,及,及,惯,惯,量,量,。,。,一,一,般,般,刀,刀,具,具,数,数,量,量,为,为30,120把时,都,都采用,链,链式刀,库,库。,箱体格,刀,刀库的,结,结构也,简,简单，,有,有线型,和,和箱型,两,两种。,线,线型刀,库,库一般,用,用于无,机,机械手,换,换刀装,置,置，箱,型,型刀库,一,一般容,量,量比较,大,大，往,往,往用于,加,加工单,元,元式加,工,工中心,。,。,另外，,按,按设置,部,部位的,不,不同刀,库,库可以,分,分为顶,知,知识、,侧,侧置式,、,、悬挂,式,式和落,地,地式等,多,多种类,型,型。按,交,交换刀,具,具还是,交,交换主,轴,轴，刀,库,库可分,为,为普通,刀,刀库（,简,简称为,刀,刀库）,和,和主轴,箱,箱刀库,。,。,6.4.2,刀,刀库,2.刀,库,库的容,量,量,确定刀,库,库的容,量
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