自動化制造系統(tǒng)-第四章 刀具自動化

1、自動化制造系統(tǒng)自動化制造系統(tǒng) 教師：謝教師：謝 楠楠2022-3-30自動化制造系統(tǒng)2第四章第四章 刀具自動化刀具自動化l自動化機(jī)床的刀具和輔助工具l自動化加工機(jī)床連續(xù)生產(chǎn)對刀具的要求（除刀具一般要求之外） 尺寸耐用度高 斷（卷）屑和排屑方便可靠 刀具的更換和調(diào)整方便 實(shí)現(xiàn)刀具的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化 設(shè)置加工及刀具工作狀態(tài)的監(jiān)控及檢測裝置剛性自動化生產(chǎn)線剛性自動化生產(chǎn)線：盡可能提高刀具的專用化程度提高總體效益，機(jī)床、刀具和夾具基本上是專用的，刀具及其輔具相對簡單。柔性生產(chǎn)線柔性生產(chǎn)線：以刀具的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化，盡可能以通用化取得最佳的總體效益；為了適應(yīng)隨機(jī)變換，考慮刀具及工具系統(tǒng)的構(gòu)成

2、、刀具數(shù)據(jù)庫的建立、刀具信息編碼與識別、刀具調(diào)整等。2022-3-30自動化制造系統(tǒng)3第一節(jié)第一節(jié) 自動化機(jī)床的刀具和自動化機(jī)床的刀具和輔助工具輔助工具l剛性自動化刀具及輔具（一般刀具、復(fù)合刀具、特殊工具），應(yīng)注意以下問題： 優(yōu)先選取各種標(biāo)準(zhǔn)刀具 為了工序集中或加工精度的需要，可以采用復(fù)合刀具。例如用裝有幾把鏜刀的鏜桿鏜削同軸孔。 要根據(jù)加工材料的特點(diǎn)合理選擇刀具結(jié)構(gòu)，以保證加工耐用度。 鏜刀和鉸刀的選用原則：進(jìn)行孔的精加工時(shí)，大多數(shù)鏜鉸都可以，但因鉸刀的直徑不宜做的過大，故鉸孔一般用于100mm以下的孔。在多工位的回轉(zhuǎn)工作臺和鼓輪機(jī)床上，宜采用鉸削。2022-3-30自動化制造系統(tǒng)4第一節(jié)第

3、一節(jié) 自動化機(jī)床的刀具和自動化機(jī)床的刀具和輔助工具輔助工具l數(shù)控機(jī)床和柔性自動化加工用的工具系統(tǒng) 數(shù)控車削加工用的工具系統(tǒng)影響因素：機(jī)床刀架的形式、刀具類型、刀具系統(tǒng)是否需要?jiǎng)恿︱?qū)動。一般采用：立式或臥式轉(zhuǎn)塔刀架為刀庫。2022-3-30自動化制造系統(tǒng)5第一節(jié)第一節(jié) 自動化機(jī)床的刀具和自動化機(jī)床的刀具和輔助工具輔助工具lDIN69880工具系統(tǒng)l插圖2022-3-30自動化制造系統(tǒng)6第一節(jié)第一節(jié) 自動化機(jī)床的刀具和自動化機(jī)床的刀具和輔助工具輔助工具l數(shù)控機(jī)床和柔性自動化加工用的工具系統(tǒng) 數(shù)控鏜銑加工刀具的工具系統(tǒng)包括：刀具柄部、刀具裝夾部分和刀具。刀柄一般分：直柄和錐柄。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：錐柄不自鎖

4、、比直柄有較高的定心精度和剛度（以具有較高的制造精度為前提）。不足：不足：軸向定位精度差、剛度不夠、高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會導(dǎo)致主軸擴(kuò)展、尺寸質(zhì)量及所需拉緊力大、換刀時(shí)間長。2022-3-30自動化制造系統(tǒng)7第一節(jié)第一節(jié) 自動化機(jī)床的刀具和自動化機(jī)床的刀具和輔助工具輔助工具l鏜銑類工具系統(tǒng)的分類 整體式結(jié)構(gòu)鏜銑類工具系統(tǒng)整體式結(jié)構(gòu)鏜銑類工具系統(tǒng) 工具系統(tǒng)的柄部與夾持刀具的工作部分連成一體，不同規(guī)格和品種的工作部分都必須帶有與機(jī)床主軸相連接的柄部。 模塊式工具系統(tǒng)模塊式工具系統(tǒng) 工具的柄部和工作部分分開，制成各種系列化的模塊，然后用不同規(guī)格的中間模塊組裝成不同用途、不同規(guī)格的模塊式工具。2022-3-30自

5、動化制造系統(tǒng)8第一節(jié)第一節(jié) 自動化機(jī)床的刀具和自動化機(jī)床的刀具和輔助工具輔助工具l刀具的快換及調(diào)整 基本方法：更換刀片、更換刀體、更換刀夾。 更換刀片 更換刀具 更換刀夾2022-3-30自動化制造系統(tǒng)9第二節(jié)第二節(jié) 自動化換刀裝置自動化換刀裝置 自動化換刀裝置應(yīng)滿足的自動化換刀裝置應(yīng)滿足的要求要求：換刀時(shí)間短；足夠的重復(fù)定位精度；識刀、選刀可靠，換刀動作簡單；刀庫存儲量合理；刀庫占地面積小，并能與主機(jī)配合使機(jī)床外觀完整；刀具裝卸、調(diào)整、維護(hù)方便。 加工中心的自動換刀系統(tǒng)一般包括自動換刀系統(tǒng)一般包括：刀庫；刀具交換裝置；換刀機(jī)械手；刀具識別裝置等四個(gè)部分。l刀庫儲存加工所需各種刀具的倉庫，具有

6、接受刀具傳送裝置送來的刀具和將刀具給予刀具傳送裝置的功能。2022-3-30自動化制造系統(tǒng)10第二節(jié)第二節(jié) 自動化換刀裝置自動化換刀裝置鼓輪式刀庫應(yīng)用較廣，刀刀具軸線與盤軸線平行、垂具軸線與盤軸線平行、垂直或者成銳角直或者成銳角。這種刀庫結(jié)構(gòu)簡單緊湊簡單緊湊。但刀具單環(huán)排列，空間利用率低空間利用率低，大容量刀庫外徑大，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動慣量大慣量大，選刀時(shí)間長選刀時(shí)間長，因此最多不能超過32把刀把刀。鏈?zhǔn)降稁烊萘看螅?dāng)采用多環(huán)鏈?zhǔn)降稁鞎r(shí)，刀庫外外形較緊湊形較緊湊，占用空間較小空間較小，適用于大容量的刀庫。增加刀具，只需增加鏈條長度而不增加鏈輪直徑，因此刀庫運(yùn)動慣量增加不多運(yùn)動慣量增加不多。格子箱式刀庫容

7、量大庫容量大，結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用利用率高率高，但布局不靈活布局不靈活。通常將刀庫安放于工作臺。直線式刀庫結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單，刀庫容量小庫容量小，一般應(yīng)用于數(shù)控車床和數(shù)控鉆床。2022-3-30自動化制造系統(tǒng)11第二節(jié)第二節(jié) 自動化換刀裝置自動化換刀裝置l刀具交換裝置實(shí)現(xiàn)刀庫和機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。 利用刀庫與機(jī)床主軸的相對運(yùn)動實(shí)現(xiàn)刀具交換的裝置 利用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)刀具交換的裝置2022-3-30自動化制造系統(tǒng)12第二節(jié)第二節(jié) 自動化換刀裝置自動化換刀裝置l換刀機(jī)械手單臂單爪回轉(zhuǎn)式：手臂上只有一個(gè)爪，時(shí)間長。單臂雙爪回轉(zhuǎn)式：換刀速度比單臂單爪快。雙臂回轉(zhuǎn)式：兩端的卡

8、爪，可同時(shí)抓刀庫和主軸上的刀具，回轉(zhuǎn)180度后分別轉(zhuǎn)入刀庫和主軸。換刀時(shí)間比單臂的短。雙機(jī)械手：相當(dāng)于2個(gè)單臂單爪機(jī)械手配合使用。雙臂往復(fù)交叉式：雙臂可往復(fù)式運(yùn)動，并交叉成一個(gè)角度?？裳訉?dǎo)軌移動或繞軸轉(zhuǎn)動。雙臂端面夾緊式：夾緊部位不同，夾緊刀柄的兩個(gè)端面。2022-3-30自動化制造系統(tǒng)13第二節(jié)第二節(jié) 自動化換刀裝置自動化換刀裝置l刀具識別裝置根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令迅速準(zhǔn)確地從刀具庫中選中所需的刀具以便調(diào)用。 順序選刀 按加工工序排，加工時(shí)按順序選刀。無需刀具識別裝置，刀庫的控制和驅(qū)動簡單。順序選刀帶來的問題？ 任意選刀 預(yù)先將刀具（套）進(jìn)行編碼供選擇時(shí)識別，增加了系統(tǒng)的柔性，而且同一刀具可供不

9、同工步使用。但是，刀具的識別裝置使刀庫的控制和驅(qū)動復(fù)雜。加工不同工件時(shí)，刀具順序必須重新排列；加工不同工件時(shí)，刀具順序必須重新排列；工藝過程中不相鄰工步所用的刀具不能重復(fù)使用，使刀具數(shù)量增加。工藝過程中不相鄰工步所用的刀具不能重復(fù)使用，使刀具數(shù)量增加。2022-3-30自動化制造系統(tǒng)14第二節(jié)第二節(jié) 自動化換刀裝置自動化換刀裝置l刀具識別裝置 編碼方式（刀具編碼、刀套編碼和編碼附件等）刀具編碼方式刀套編碼方式編碼附件方式2022-3-30自動化制造系統(tǒng)15第二節(jié)第二節(jié) 自動化換刀裝置自動化換刀裝置l刀具識別裝置 刀具（刀套）識別裝置 接觸式刀具識別裝置 應(yīng)用廣，適合于空間位置較小的編碼非接觸式

10、刀具識別裝置 適合高速、換刀頻繁的工作場合。磁性識別法光電識別法2022-3-30自動化制造系統(tǒng)16第三節(jié)第三節(jié) 排屑自動化排屑自動化 排屑自動化包括：從加工區(qū)域把切屑清除出去；從機(jī)床內(nèi)把切屑運(yùn)輸?shù)阶詣泳€外；從切屑液中把切屑分離出去，使切屑液能繼續(xù)回收使用。 l切屑的排除方法靠重力或刀具回轉(zhuǎn)離心力將切屑甩出。 一般用于臥式孔加工或者垂直面的加工。用大量的冷卻潤滑液沖洗加工部位，再用過濾器把切屑與切屑液分離開來。用壓縮空氣吹。用真空負(fù)吸屑。適合磨削及鑄鐵等加工后形成的粉末狀切屑。電磁吸屑。需要退磁在自動線中安排清屑、清洗工位。2022-3-30自動化制造系統(tǒng)17第三節(jié)第三節(jié) 排屑自動化排屑自動化l切屑的搬運(yùn)裝置 平帶輸屑裝置 刮板式輸屑裝置 螺旋輸屑裝置 大流量切削液沖屑裝置2022-3-30自動化制造系統(tǒng)18第三節(jié)第三節(jié) 排屑自動化排屑自動化l切屑的搬運(yùn)裝置 刮板式輸屑裝置2022-3-30自動化制造系統(tǒng)19第三節(jié)第三節(jié)