5、回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)

1、2012.2.10數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與故障檢修數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與故障檢修Structure and maintenance of NC第第5章章 回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)NC Overview 目目 錄錄CONTENTSCONTENTS數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺自動換刀裝置數(shù)控分度工作臺一二二三三 加工中心常用的實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動的裝置有分度工作臺和回轉(zhuǎn)工作臺兩種。 分度工作臺只能實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動，不能實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給，為滿足每次分度后的定位精度要求需使用專門的定位元件，常用的定位元件有插銷、齒盤及反靠定位，由于結(jié)構(gòu)上的原因其分度角度是有級的。 回轉(zhuǎn)工作臺不但可以進(jìn)行分度還可以用來進(jìn)行各種圓弧加工或與直線

2、進(jìn)給聯(lián)動進(jìn)行曲面加工，且其分度值理論上是無級的。回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.1分度工作臺分度工作臺 5.1.1插銷式分度工作臺 圖5 2所示為臥式鏜銑床加工中心的定位銷式分度工作臺。這種工作臺的定位分度主要靠定位銷、定位銷孔來實(shí)現(xiàn)，分度工作臺1嵌在長方形工作臺10之中。在不單獨(dú)使用分度工作臺時，兩個工作臺可以作為一個整體使用?；剞D(zhuǎn)分度時，工作臺需經(jīng)過松開、回轉(zhuǎn)分度、定位、夾緊四個過程。在分度工作臺1的底部均勻分布著八個圓柱定位銷7，在底座21上有一個定位孔襯套6及供定位銷移動的環(huán)形槽。其中只有一個定位銷7進(jìn)入定位孔襯套6中，其他7個定位銷則都在環(huán)形槽中。因?yàn)槎ㄎ讳N之間

3、的分布角度為45，因此工作臺只能作2、4、8等分的分度運(yùn)動。 5.1分度工作臺分度工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)1分度工作臺2軸套3螺釘4支座5消隙液壓缸6定位孔襯套7定位銷8鎖緊液壓缸9大齒輪10長方形工作臺11活塞12彈簧13油槽 14、19、20軸承15螺栓16活塞17中央液壓缸18油管21底座22擋塊 5.1分度工作臺分度工作臺圖5-2插銷式分度工作臺的結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 工作原理： （1） 分度工作臺松開、工作臺抬起拔銷 當(dāng)需要分度時機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，控制六個均布的鎖緊液壓缸8上腔壓力油，經(jīng)環(huán)形油槽13流回油箱，活塞11

4、被彈簧12頂起，工作臺1處于松開狀態(tài)。同時中央液壓缸17下腔進(jìn)油，推動活塞16支座4使軸承20向上抬起頂在底座21上，通過軸套2使分度工作臺抬起并使定位銷7從底座21上定位銷孔及馬蹄形環(huán)形槽中拔出。 （2）分度工作臺回轉(zhuǎn) 工作臺抬起之后發(fā)出信號，使液壓馬達(dá)驅(qū)動減速齒輪(圖5-2中未示出)，帶動固定在工作臺1下面的大齒輪9轉(zhuǎn)動，進(jìn)行分度運(yùn)動。 5.1分度工作臺分度工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 分度工作臺的回轉(zhuǎn)速度由液壓馬達(dá)和液壓系統(tǒng)中的單向節(jié)流閥來調(diào)節(jié)，分度初期作快速轉(zhuǎn)動，在將要到達(dá)規(guī)定位置前由固定在大齒輪9上的擋塊22(共八個周向均布)碰撞第1個限位開關(guān)發(fā)出減速信號，

5、然后慢速回轉(zhuǎn)碰撞第2個限位開關(guān)準(zhǔn)停。此時新的定位銷7正好對準(zhǔn)底座21上的定位銷孔，其余的定位銷對準(zhǔn)馬蹄形環(huán)形槽，完成分度粗定位。 分度工作臺回轉(zhuǎn)時徑向由雙列滾柱軸承14及滾針軸承19兩端支承，中間有推力軸承故運(yùn)動平穩(wěn)。 （3）定位 分度完畢后，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號使中央液壓缸17卸荷，油液經(jīng)油管18流回油箱，分度工作臺1靠自重下降，定位銷7插入定位孔襯套6中。 5.1分度工作臺分度工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 工作臺定位后、夾緊前，消隙液壓缸5動作頂向工作臺，將轉(zhuǎn)軸中的徑向間隙消除。 （4）夾緊 壓力油進(jìn)入鎖緊油缸8的上腔，活塞11壓縮彈簧12使工作臺1與底座21處于夾緊

6、狀態(tài)。 5.1分度工作臺分度工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.1.2齒盤定位式分度工作臺 1、齒盤的特點(diǎn) （1）分度定位精度高，一般為3”，最高可達(dá)0.4” 。 （2）承載能力強(qiáng)，定位剛度好。 （3）精度保持性好。齒面的磨損對定位精度的影響不大，隨著不斷的磨合，定位精度不僅不會下降，而且有可能提高,因而使用壽命也較長。 5.1分度工作臺分度工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.1分度工作臺分度工作臺1螺旋彈簧2、10、11軸承3蝸桿4蝸輪5、6減速齒輪7管道8活塞9分度工作臺12液壓缸13、 14分度齒盤圖5-3齒盤定位分度工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動

7、換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 2、工作原理 （1）工作臺抬起、齒盤脫開嚙合 當(dāng)需要分度時機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，壓力油通過管道7進(jìn)入升夾液壓缸12的下腔，活塞8向上運(yùn)動通過推力球軸承10、11帶動工作臺9向上抬起，使上下齒盤脫離嚙合，液壓缸上腔油經(jīng)管道流回油箱，完成分度準(zhǔn)備。 （2）工作臺回轉(zhuǎn)分度 工作臺抬起及齒盤脫開嚙合后，系統(tǒng)發(fā)訊壓力油進(jìn)入ZM16液壓馬達(dá)使其旋轉(zhuǎn)，通過蝸輪副3、4和齒輪副5、6帶動工作臺進(jìn)行分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動，其分度角度由系統(tǒng)經(jīng)指令給定，大小與齒數(shù)有關(guān)（360/z）。 在將要到達(dá)規(guī)定位置前由減速擋塊碰撞限位開關(guān)發(fā)出減速信號，然后慢速回轉(zhuǎn)至所需分度角度時碰撞第2個限位開關(guān)準(zhǔn)停

8、，完成分度粗定位。 5.1分度工作臺分度工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) （3）工作臺下降定位夾緊 工作臺完成準(zhǔn)停后，壓力油進(jìn)入升夾液壓缸上腔，推動活塞8帶著工作臺下降并合上下齒盤重新嚙合，完成定位夾緊。完成后由微動開關(guān)動作發(fā)訊，發(fā)出分度運(yùn)動完成信號。*特殊裝置： 傳動使用了蝸輪副，其具有自鎖性，而工作臺下降、上下齒盤嚙合時齒盤必然會帶動齒輪5使蝸輪產(chǎn)生微小轉(zhuǎn)動，而這一轉(zhuǎn)動由于自鎖不可能帶動蝸桿回轉(zhuǎn)，如無特殊裝置則上下齒盤不能嚙合實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。為此將蝸桿軸設(shè)計成浮動結(jié)構(gòu)，這樣蝸輪產(chǎn)生的微小轉(zhuǎn)動雖然不能使蝸桿回轉(zhuǎn)但可以使之產(chǎn)生微量的軸向移動以保證上下齒盤嚙合。 5.1分度工

9、作臺分度工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 為擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床的加工性能，適應(yīng)某些零件加工需要，在三個直線進(jìn)給坐標(biāo)軸之外，還需繞X、Y、Z軸的A、B、C軸，這樣的旋轉(zhuǎn)軸要求實(shí)現(xiàn)的圓周進(jìn)給運(yùn)動一般由數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺來完成，由前所述，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺除可以完成圓周進(jìn)給運(yùn)動外還可完成分度，由于其分度角度不是由定位元件來體現(xiàn)故其可分角度理論上是無級的，實(shí)際情況為數(shù)控轉(zhuǎn)臺的脈沖當(dāng)量（每個進(jìn)給脈沖工作臺所回轉(zhuǎn)的角度，一般在0.001/脈沖- 0.002/脈沖），使用時根據(jù)加工精度要求和轉(zhuǎn)臺直徑選擇。 數(shù)控轉(zhuǎn)臺采用伺服驅(qū)動，可以與其它伺服軸聯(lián)動，按其是否具備檢測反饋裝置分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。 5.

10、2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.2.1開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 1、轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺與開環(huán)直線進(jìn)給運(yùn)動機(jī)構(gòu)一樣采用步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動，圖5-7為自動換刀立式數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)圖。步進(jìn)電機(jī)3的輸出軸齒輪2與齒輪6嚙合，間隙由偏心環(huán)1消除。齒輪6與蝸桿4用花鍵聯(lián)接，花鍵結(jié)合間隙應(yīng)盡量小，以減少對分度精度的影響。蝸桿4為雙導(dǎo)程蝸桿，可以用軸向移動的方法（修配調(diào)整環(huán)7的厚度尺寸）來消除蝸桿4和蝸輪15的嚙合間隙。 蝸桿4兩端安裝有滾針軸承且右端成對安裝了角接觸球軸承，支承方式一端固定一端可自由軸向移動，蝸輪15下部的內(nèi)外兩面裝有夾緊瓦18、19，轉(zhuǎn)臺底座

11、21上固定支座24內(nèi)均布6個液壓缸14。 5.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動軸向支承采用大型推力滾珠軸承13，保證其在負(fù)載作用下回轉(zhuǎn)靈活，徑向支承由雙列圓柱滾子軸承12及圓錐滾子軸承22保證其回轉(zhuǎn)精度和定心精度，調(diào)整軸承12的預(yù)緊力可消除徑向間隙，調(diào)整軸承22的調(diào)整套23可使回轉(zhuǎn)軸軸向有適當(dāng)預(yù)緊力，保證接觸剛度。 這種數(shù)控轉(zhuǎn)臺作為機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)附件，可水平安裝也可垂直安裝（回轉(zhuǎn)軸線）。 5.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 2、工作原理 當(dāng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺要實(shí)現(xiàn)分度或圓周進(jìn)給時，控制系統(tǒng)首先發(fā)出

12、指令，使液壓缸14上腔的油液流回油箱，在彈簧20的作用下鋼球17抬起，夾緊瓦18、19就松開蝸輪15，柱塞16到達(dá)上位發(fā)出信號發(fā)出信號，步進(jìn)電機(jī)起動并按指令脈沖要求驅(qū)動數(shù)控轉(zhuǎn)臺實(shí)現(xiàn)分度或圓周進(jìn)給，當(dāng)分度或圓周進(jìn)給運(yùn)動結(jié)束后需夾緊蝸輪以保證定位可靠并提高承載能力。 數(shù)控轉(zhuǎn)臺分度定位與分度工作臺不同，它是按控制系統(tǒng)所指定的脈沖數(shù)來決定轉(zhuǎn)位角度，不設(shè)專門的定位元件。 數(shù)控轉(zhuǎn)臺設(shè)有零點(diǎn)，使用時需“回零”?；亓銜r先由擋塊11壓合微動開關(guān)10，轉(zhuǎn)臺由“快速回轉(zhuǎn)”變?yōu)椤奥倩剞D(zhuǎn)”，再由擋塊9壓合微動開關(guān)8，由 “慢速回轉(zhuǎn)”變?yōu)椤包c(diǎn)動步進(jìn)”，最后使步進(jìn)電機(jī)停在某一的通電相位上，從而準(zhǔn)確“回零”。 5.2數(shù)控回

13、轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺1偏心環(huán)2、6齒輪3電動機(jī)4蝸桿5墊圈 7調(diào)整環(huán)8、10微動開關(guān)9、11擋塊12、13軸承14液壓缸15蝸輪16柱塞17鋼球18、19夾緊瓦20彈簧21底座22圓錐滾子軸承23調(diào)整套24支座圖5-7開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 5.2.2閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 1、閉環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)和開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺大致相同，其區(qū)別在于閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺有轉(zhuǎn)動角度的測量元件（圓光柵或圓感應(yīng)同步器），測量結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理（差值放大驅(qū)

14、動）進(jìn)行工作，使轉(zhuǎn)臺分度精度更高。圖5-9所示為閉環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)圖。 轉(zhuǎn)臺中心回轉(zhuǎn)軸采用圓錐滾子軸承及雙列圓柱滾子軸承，并預(yù)緊消除其徑向和軸向間隙，以提高工作臺的剛度和回轉(zhuǎn)精度，工作臺支承在鑲鋼滾柱導(dǎo)軌上，運(yùn)動平穩(wěn)且耐磨?；剞D(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 2、工作原理 當(dāng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺要實(shí)現(xiàn)分度或圓周進(jìn)給時，控制系統(tǒng)首先發(fā)出指令，使液壓缸14上腔的油液流回油箱，在彈簧20的作用下鋼球17抬起，夾緊瓦12、13就松開蝸輪10，柱塞15到達(dá)上位發(fā)出信號發(fā)出信號，電機(jī)起動并按指令脈沖與反饋的實(shí)際位置比較后的差值要求經(jīng)齒輪傳動副2、4帶動蝸桿9，通過蝸輪1

15、0驅(qū)動數(shù)控轉(zhuǎn)臺實(shí)現(xiàn)分度或圓周進(jìn)給，當(dāng)分度或圓周進(jìn)給運(yùn)動結(jié)束后或工作臺靜止時需夾緊蝸輪以保證定位可靠并提高承載能力。 設(shè)有回零裝置。回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)1電液脈沖馬達(dá)2、4齒輪3偏心環(huán)5楔形拉緊銷6壓塊7螺母8鎖緊螺釘9蝸桿10蝸輪11調(diào)整套12、13夾緊瓦14夾緊液壓缸15活塞16彈簧17鋼球18光柵 5.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺圖5-9數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)對提高生產(chǎn)率、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量以及改善勞動條件等已發(fā)揮了重要作用。為進(jìn)一步壓縮非切削時間，數(shù)控機(jī)床應(yīng)帶有自動換刀裝置

16、。如數(shù)控車床的刀架就是最簡單的自動換刀裝置，還有如多工序加工機(jī)床（加工中心），其換刀數(shù)量更多、換刀動作更復(fù)雜。 自動換刀裝置應(yīng)滿足換刀時間短、刀具重復(fù)定位精度高、刀具數(shù)量足夠、占地面積小及安全可靠等基本要求?；剞D(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置 5.3.1自動換刀裝置的形式 自動換刀裝置的功能就是儲備一定數(shù)量的刀具并完成刀具間的自動交換。各類數(shù)控機(jī)床的自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機(jī)床的類型、工藝范圍等所決定的刀具種類和數(shù)量。數(shù)控機(jī)床常用的自動換刀裝置的類型、特點(diǎn)、適用范圍見表5-1。 1.回轉(zhuǎn)刀架換刀 用于數(shù)控車床，根據(jù)不同對象可以設(shè)計成四方、六方、八方

17、或十二方等多種形式。 回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)上必須具有良好的剛性以承受粗加工的切削力，而又需在精加工時保證其加工精度，故設(shè)計時需選擇可靠的定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證足夠高的重復(fù)定位精度?；剞D(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置1活塞2刀架3、4定位件5離合器6活塞7齒輪8齒條9、10 插銷11推桿12觸頭13接板回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置圖5-13液壓式六角回轉(zhuǎn)刀架 （1）刀架抬起當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出指令后，壓力油由a孔進(jìn)入壓緊液壓缸的下腔，使活塞1上升，刀架2抬起使定位用活動插銷10與固定插銷9脫開。 （2）

18、刀架轉(zhuǎn)位當(dāng)?shù)都芴鸷螅瑝毫τ蛷腸孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸左腔，活塞6向右移動，通過聯(lián)接板13帶動齒條8移動，使空套齒輪7連同端齒離合器5作逆時針旋轉(zhuǎn)60，實(shí)現(xiàn)刀架轉(zhuǎn)位。 （3）刀架定位壓緊刀架轉(zhuǎn)位后，壓力油從b孔進(jìn)入壓緊液壓缸的上腔，活塞1帶動刀架體2下降。 （4）轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位刀架壓緊后，壓力油從d孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸右腔，活塞6帶動齒條復(fù)位。回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置 2、更換主軸換刀 更換主軸換刀是刀具旋轉(zhuǎn)的數(shù)控機(jī)床的一種換刀方式，這類機(jī)床的主軸箱實(shí)際上就是一個轉(zhuǎn)塔刀庫如圖5-17所示，在轉(zhuǎn)塔的各個主軸頭上預(yù)先安裝有各工序所需刀具，當(dāng)發(fā)出換刀指令

19、時，各主軸頭依次地轉(zhuǎn)到加工位置并接通主運(yùn)動使相應(yīng)的主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)，而其他不處于加工位置的主軸與主運(yùn)動脫開，實(shí)現(xiàn)換刀。圖5-17更換主軸換刀回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置1、12齒輪2、3、7行程開關(guān)4、5液壓缸6蝸輪8蝸桿9支架10鼠牙盤11槽輪圖5-18轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置結(jié)構(gòu)（1）脫開主運(yùn)動傳動液壓缸4卸壓，彈簧推動齒輪1向上與主軸上的齒輪12脫開。（2）轉(zhuǎn)塔頭脫開當(dāng)齒輪1脫開后，固定在其上的支板接通行程開關(guān)3控制電磁閥，使液壓油進(jìn)入液壓缸5的左腔，液壓缸活塞帶動轉(zhuǎn)

20、塔頭向右移動，直至活塞與液壓缸端部相接觸。（3）轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位當(dāng)鼠牙盤脫開后，行程開關(guān)發(fā)出信號起動轉(zhuǎn)位電動機(jī)，經(jīng)蝸桿8和蝸輪6帶動槽輪機(jī)構(gòu)的主軸曲拐使槽輪11轉(zhuǎn)過45，并由槽輪機(jī)構(gòu)的圓弧來完成主軸頭的分度位置粗定位。（4）轉(zhuǎn)塔頭定位壓緊通過電磁閥使壓力油進(jìn)入液壓缸5的右腔，轉(zhuǎn)塔頭向左返回，由鼠牙盤10精定位，并利用液壓缸5右腔的油壓作用力，將轉(zhuǎn)塔頭可靠地壓緊。（5）主軸傳動重新接通由電磁閥控制壓力油進(jìn)入液壓缸4，壓縮彈簧使齒輪1與主軸上齒輪12嚙合。 更換主軸換刀，省去了自動松夾、卸刀、裝刀及刀具搬運(yùn)等一系列復(fù)雜操作，從而節(jié)省了換刀時間并提高了換刀的可靠性。但由于空間位置的限制，使主軸部件結(jié)構(gòu)尺寸

21、不能太大，影響了機(jī)床主軸剛性，為提高機(jī)床主軸剛性必須限制主軸數(shù)目，加工工序數(shù)量隨之減少?；剞D(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置 3、更換主軸箱換刀 有的數(shù)控機(jī)床象組合機(jī)床一樣，采用多主軸的主軸箱，這時可利用更換主軸箱達(dá)到換刀的目的，如圖所示?；剞D(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置1-工作主軸箱 2、3、4、5、6、7-備用主軸箱8-機(jī)械手 9-刀庫 10-主軸箱庫 11、12-小車主軸箱庫10吊裝著備用主軸箱2-7，主軸箱庫兩側(cè)的導(dǎo)軌上，裝有同步運(yùn)動的小車11、12，它們在主軸箱庫與機(jī)床動力頭間運(yùn)送主軸箱。根據(jù)

22、加工要求，先選好所需主軸箱，待兩小車運(yùn)行至該主軸箱處，將之推到小車11上，小車11與12同時運(yùn)動至機(jī)床動力頭兩側(cè)的更換位置，當(dāng)上一道工序完成后，動力頭帶著主軸箱1上升到更換位置，夾緊機(jī)構(gòu)將主軸箱1放松，定位銷從定位孔中撥出，推桿機(jī)構(gòu)將主軸箱1推至小車12上，同時又將小車11上的待用主軸箱送至動力頭并完成定位夾緊。與此同時兩小車返回主軸箱庫停在下次待換的主軸箱旁，推桿機(jī)構(gòu)將下次待換的主軸箱推到小車11上，將小車12上主軸箱1推至空位。 4、帶刀庫的自動換刀系統(tǒng) 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)由刀庫和刀具交換機(jī)構(gòu)組成，如圖所示，目前是多工序數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最廣泛的換刀方法。 刀庫可安裝在機(jī)床立柱上、主軸箱上或

23、工作臺上，如刀庫容量較大重量較重時，也可裝在機(jī)床以外作為一個獨(dú)立部件?；剞D(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置1-刀庫 2-機(jī)械手 3-主軸 4-主軸箱 圖示的采用機(jī)械手換刀的數(shù)控機(jī)床，整個換刀過程比較復(fù)雜。首先要把加工過程中所需刀具分別裝入標(biāo)準(zhǔn)刀柄中并裝入刀庫刀座，換刀時根據(jù)選刀指令先在刀庫選刀，由刀具交換裝置從刀庫和機(jī)床主軸中取出刀具進(jìn)行交換，將用過的刀具送回刀庫、將要用的刀具裝入主軸。和更換主軸換刀相比由于只有一根主軸結(jié)構(gòu)上可以增強(qiáng)主軸剛性，有利于精密加工和強(qiáng)力切削，但換刀動作多、時間長，影響可靠性因素多?；剞D(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換

24、刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置 5.3.2數(shù)控車床（車削中心）換刀機(jī)構(gòu) 1、液壓驅(qū)動的轉(zhuǎn)塔刀架回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置1液壓缸2刀架中心軸 3刀盤4、5端齒盤 6轉(zhuǎn)位凸輪 7回轉(zhuǎn)盤8分度柱銷 ST1計數(shù)行程開關(guān)ST2嚙合狀態(tài)行程開關(guān)圖5-15液壓驅(qū)動轉(zhuǎn)塔刀架圖示為刀架處于夾緊狀態(tài)。當(dāng)接到換刀指令后，液壓油進(jìn)入液壓缸1右腔，通過活塞推動軸2將刀盤3左移，使定位端齒盤脫離嚙合，完全脫開時，ST2發(fā)訊，液壓馬達(dá)帶動轉(zhuǎn)位凸輪6旋轉(zhuǎn)依次推動回轉(zhuǎn)盤7上的柱銷8使回轉(zhuǎn)盤通過鍵帶動中心軸2及刀盤3作分度運(yùn)動。凸輪每轉(zhuǎn)一周撥動一個柱銷，使刀盤旋轉(zhuǎn)1

25、/n周（n為刀架工位數(shù)與柱銷數(shù)相當(dāng)），刀盤轉(zhuǎn)過一個工位軸2尾端所固定的有n個齒的凸輪壓合計數(shù)開關(guān)ST1一次并將此信號送入控制系統(tǒng)，到達(dá)預(yù)定工位，馬達(dá)停轉(zhuǎn)，刀架粗定位。接著液壓缸1左腔進(jìn)油，通過活塞將軸2、刀盤3拉回，端齒盤嚙合精確定位，完成定位夾緊動作。循環(huán)結(jié)束時ST2再次發(fā)訊換刀完畢。 2、車削中心自驅(qū)刀具結(jié)構(gòu) 車削中心加工工件端面或柱面上與工件不同心表面時，主軸需帶動工件作分度運(yùn)動或直接參與插補(bǔ)而切削主運(yùn)動由自驅(qū)刀具來完成。回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置當(dāng)自驅(qū)刀具在轉(zhuǎn)塔刀架上轉(zhuǎn)到加工位置時，定位夾緊后發(fā)出信號，驅(qū)動液壓缸3的活塞桿通過杠桿帶

26、動離合齒輪軸2左移，離合齒輪軸左端的內(nèi)齒輪與自驅(qū)刀具傳動軸1的齒輪嚙合，這時大齒輪4驅(qū)動自驅(qū)刀具旋轉(zhuǎn)。當(dāng)需轉(zhuǎn)位時，驅(qū)動液壓缸活塞桿通過杠桿帶動離合齒輪軸右移至轉(zhuǎn)塔刀盤體內(nèi)（脫開傳動），此時才可以開始轉(zhuǎn)位。1-刀具傳動軸 2-齒輪軸 3-液壓缸 4-大齒輪 5.3.3加工中心的換刀方法 1、刀庫的種類 加工中心刀庫用于存放刀具，是自動換刀裝置中的主要部件之一，根據(jù)刀庫存放刀具的數(shù)目及取刀方式，刀庫可設(shè)計成不同類型。 1）盤式刀庫回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置圖5-20鼓(盤)式刀庫 盤式刀庫結(jié)構(gòu)中，刀具可沿刀庫回轉(zhuǎn)軸線軸向、徑向或傾斜布置。以刀具

27、徑向布置結(jié)構(gòu)最為緊湊，其安裝于機(jī)床立柱頂面，換刀時為使刀具各機(jī)床主軸同向，需在換刀位置作90 翻轉(zhuǎn)。 為進(jìn)一步擴(kuò)充存刀量，可采用多圈或多層盤式刀庫。盤式刀庫存刀量最多50-60把左右，過多則結(jié)構(gòu)尺寸過大與機(jī)床布局不協(xié)調(diào)，且轉(zhuǎn)動慣量增加，選刀時間也較長。回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置 2）鏈?zhǔn)降稁?鏈?zhǔn)降稁斓毒呷萘枯^盤式略大，結(jié)構(gòu)也較靈活緊湊，常為軸向換刀?？刹捎眉娱L鏈帶或鏈帶折疊回繞的方式加大刀具容量，一般刀具容量在30-120把之間。 鏈?zhǔn)降稁旖Y(jié)構(gòu)如圖5-21所示。刀具刀座固定在鏈帶的鏈節(jié)上，通過伺服電機(jī)經(jīng)蝸輪蝸桿減速驅(qū)動主動鏈輪帶動鏈帶移動

28、按控制系統(tǒng)要求進(jìn)行選刀?；剞D(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置圖5-21鏈?zhǔn)降稁?刀座2滾輪3主動鏈輪 3）格子箱式刀庫 固定型格子盒式刀庫 如圖5-26所示，刀具分幾排直線排列，由縱、橫向移動的取刀機(jī)械手完成選刀運(yùn)動，將選取的刀具送到固定的換刀位置刀座上，由換刀機(jī)械手交換刀具。刀具排列密集，刀庫容量大?；剞D(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置圖5-26固定型格子盒式刀庫1刀座2刀具固定板架3取刀機(jī)械手橫向?qū)к?取刀機(jī)械手縱向?qū)к?換刀位置刀座6換刀機(jī)械手 非固定型格子盒式刀庫 如圖5-27所示，刀庫由多個刀匣組

29、成，可直線運(yùn)動，刀匣可以從刀庫中垂直提出。回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置圖5-27非固定型格子盒式刀庫1導(dǎo)向柱2刀匣提升機(jī)構(gòu)3機(jī)械手4格子盒式刀庫 2、換刀方式 數(shù)控機(jī)床的自動換刀裝置中實(shí)現(xiàn)刀庫與機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式及具體結(jié)構(gòu)對機(jī)床的生產(chǎn)率及工作可靠性有著直接的影響。刀具的交換方式一般可分為兩大類。 1）無機(jī)械手換刀 無機(jī)械手換刀是利用刀庫和機(jī)床主軸的相對運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)刀具交換的。換刀時首先必須將機(jī)床主軸上的刀具送回刀庫，然后再從刀庫中取出新刀具，這兩個動作不能同時進(jìn)行，因此換刀時間長?；剞D(zhuǎn)工作臺與自動換

30、刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置按照指令，機(jī)床工作臺快速向右移動，將工件從主軸下面移開，同時將刀庫移到主軸下面，使刀庫的某個空刀座恰好對準(zhǔn)主軸。主軸箱下降，將主軸上用過的刀具放回刀庫的空刀座中并松開刀具。主軸箱上升，接著刀庫回轉(zhuǎn)選刀，將下一工步需用的刀具對準(zhǔn)主軸。主軸箱下降，將下一工步所需的刀具插入機(jī)床主軸并夾緊刀具。機(jī)床工作臺向左移動一定距離，所選刀具留在機(jī)床主軸上，主軸帶著刀具上升。機(jī)床工作臺快速向左返回，將刀庫從主軸下面移開，同時將工件移至主軸下面，使主軸上的刀具對準(zhǔn)工件的加工面。回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置圖5-28無機(jī)械手換刀1主軸箱2主軸3刀具 4刀庫5工件 2）機(jī)械手換刀 相比無機(jī)械手換刀來說采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換的方式（如圖所示）換刀時間較短，故應(yīng)用得最為廣泛。回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置1-主軸 2-主軸箱 3-刀庫 4-機(jī)械手 如圖所示分別為鉤手（a）、抱手（b） 、伸縮手（c） 、杈手（d），這幾種機(jī)械手均能完成抓刀、拔刀、回轉(zhuǎn)、插刀以及返回等全部動作。為防止刀具掉落，各機(jī)械手活動爪必須有自鎖機(jī)構(gòu)。 回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng) 5.3自動換刀裝置自動換刀裝置圖（a）、（b） 、（c）均為雙臂機(jī)械手，因