機械制造裝備設計9

1、一、機床刀架和自動換刀裝置、類型和應滿足的基本要求二、機床的幾種典型刀架三、機床刀架及其轉位、定位機構設計四、帶有刀庫的自動換刀裝置 3.4 機床刀架和自動換刀裝置設計五、刀具編碼和識別裝置（一）機床刀架和自動換刀裝置的功能機床上的刀架是安放刀具的重要部件，許多刀架還直接參與切削工作。刀庫和機械手組成的自動換刀裝置，成為加工中心的主要特征。3.4.1 機床刀架和自動換刀裝置的功能、類型和應滿足的要求（二）機床刀架和自動換刀裝置的類型按安裝刀具的數目分：單刀架和多刀架按結構形式分：方刀架、轉塔刀架、回輪式刀架等按驅動刀架轉位的動力分：手動轉位刀架和自動轉位刀架（三）機床刀架應滿足的要求滿足工藝過

2、程所提出的要求；在刀架、刀庫上牢固地安裝刀具，精確調整刀具位置；刀架、刀庫、換刀機械手都應有足夠的剛度；可靠性高；刀架和自動換刀裝置的換刀時間盡量短，提高生產率；操作方便和安全。3.4.1 機床刀架和自動換刀裝置的功能、類型和應滿足的要求（一）回轉刀架回轉刀架式換刀是一種簡單的自動換刀裝置。在回轉刀架各刀座安裝或夾持著各種不同用途的刀具，通過回轉刀架的轉位實現換刀?；剞D刀架可在回轉軸的徑向和軸向安裝刀具。3.4.2 機床的幾種典型刀架回轉刀架 圖示為螺母升降轉位刀架，電動機經彈簧安全離合器到蝸輪副帶動螺母旋轉，螺母舉起刀架使上齒盤與下齒盤分離，隨即帶動刀架旋轉到位，然后給系統(tǒng)發(fā)信號螺母反轉鎖緊

3、。彈簧安全離合器蝸輪副螺母轉位刀架端齒盤定位電動機內裝信號盤上齒盤開合下齒盤n3.4.2 機床的幾種典型刀架（一）回轉刀架（一）回轉刀架回轉刀架和其上的刀具布置大致有以下幾種類型：（1）單回轉刀架：外圓類、內孔類刀具混合放置。3.4.2 機床的幾種典型刀架（2）雙回轉刀架：分別布置外圓和內孔類刀具。上刀架的回轉軸與主軸平行，用于裝外圓類刀具；下刀架的回轉軸與主軸垂直，用于裝內孔類刀具。3.4.2 機床的幾種典型刀架（3）雙排回轉刀架：外圓類、內孔類刀具分別布置在刀架的一側面。回轉刀架的回轉軸與主軸傾斜，每個刀位上可裝兩把刀具，用于加工外圓和內孔。3.4.2 機床的幾種典型刀架回轉刀架的工位數最

4、多可達20多個，但最常用的是8、10、12和16工位4種。工位數越多，刀間夾角越小，非加工位置刀具與工件相碰而產生干涉的可能性就越大，因此在刀架布刀時要給予考慮，避免發(fā)生干涉現象。3.4.2 機床的幾種典型刀架(二）轉塔刀架數控機床的轉塔刀架上裝有主軸頭，轉塔轉動時更換主軸頭實現自動換刀。在轉塔各個主軸頭上，預先安裝有各工序所需的旋轉刀具。圖示為數控鉆鏜銑床，其可繞水平軸轉位的轉塔自動換刀裝置上裝有8把刀具，但只有處于最下端 “工作位置”上的主軸與主傳動鏈接通并轉動。待該工步加工完畢，轉塔按照指令轉過一個或幾個位置，待完成自動換刀后，再進入下一步的加工。3.4.2 機床的幾種典型刀架徑一般小于

5、100mm。3.4.2 機床的幾種典型刀架（三）數控車床采用的排刀式刀架 在排刀式刀架上，各種不同的刀具排列夾持在一個快換臺板上，此臺板安裝在車削中心的刀架上，刀架能夠沿X和Z兩個方向移動，使刀具可實現橫向、縱向及曲線走刀。換刀時，只需按程序控制使臺板沿X方向移動一個刀位，讓下一把刀具進入切削位置即可。 臺板上還可安裝帶動力頭的動力刀具，可以用來鉆偏心孔、銑槽、攻絲等。當需要變換加工零件時，可以在機床外預先將一組刀具按工藝要求排列到另一塊臺板上，停機時能很快地換上臺板，即可加工另一種工件。 這種刀架特點是：結構簡單，換刀動作簡潔迅速，但它只適合于小規(guī)格的機床，用于加工小直徑棒料，加工直排刀式刀

6、架（一）機床刀架的轉位結構設計液壓（或氣動）驅動的活塞齒條齒輪轉位機構圓柱凸輪步進式轉位機構伺服電動驅動的刀架轉位（二）定位機構設計刀架的定位機構多采用錐銷定位和端面齒盤定位。定位的特點是定位精度高、重復定位精度好，定位剛性好，承載能力大。3.4.3 機床刀架及其轉位、定位機構設計（一）數控車床自動換刀裝置數控車床的自動換刀裝置主要采用回轉刀盤。3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置（一）數控車床自動換刀裝置（二）加工中心自動換刀裝置 加工中心有立式、臥式、龍門式等幾種。 加工中心上刀庫類型有鼓輪式刀庫、鏈式刀庫、格子箱式刀庫和直線刀庫等。 換刀機械手分為單臂單手

7、式、單臂雙手式和雙手式機械手。3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置盤式刀庫鏈式刀庫3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置刀庫類型斗笠式刀庫結構汽缸刀盤電機機架（固定在機床立柱上）刀盤移動導軌刀夾分度輪自動換刀裝置3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置庫結構鏈輪鏈條兼刀套張緊輪導輪3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置鏈式刀箱型刀庫線型刀庫3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置JCS013加工中心自動換刀裝置3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置（三）鏈式刀庫的構成鏈式刀庫有一個主動鏈輪，帶動裝有刀套的鏈條。采用SK型懸掛式鏈條的鏈式刀庫的各種布局形式3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置刀套鏈條刀柄支撐板3.4.4 帶

8、有刀庫的自動換刀裝置鏈式刀庫結構刀套（三）鏈式刀庫的構成刀庫的準停需要采取的措施：定位盤準停由液壓缸推動的定位銷，插入定位盤的定位槽內，以實現刀套的準停。這種準停方式的優(yōu)點：a.能有效地消除傳動鏈反向間隙的影響；b.保護傳動鏈，使其免受換刀的撞擊力；c.驅動電動機可不用制動自鎖裝置。3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置常見的機械手形式3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置（四）換刀機械手1）單臂單爪回轉式機械手可以回轉不同的角度進行自動換刀，手臂上只有一個夾爪，不論在刀庫上或在主軸上，均靠這一個夾爪來裝刀及卸刀，因此換刀時間較長。3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置2）單臂雙爪擺動式機械手手臂上有兩個

9、夾爪，兩個夾爪有所分工，一個夾爪只執(zhí)行從主軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務，另一個夾爪則執(zhí)行由刀庫取出“新刀”送到主軸的任務，其換刀時間較上述單爪回轉式機械手要短。3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置手臂兩端各有一個夾爪，兩個夾爪可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，回轉180后又同時將刀具放回刀庫及裝入主軸。換刀時間較以上兩種單臂機械手均短，是最常用的一種形式。圖右邊的一種機械手在抓取刀具或將刀具送入刀庫及主軸時，兩臂可伸縮。3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置3）單臂雙爪回轉式機械手4）雙機械手相當于兩個單臂單爪機械手，相互配合起來進行自動換刀。其中一個機械手從主軸上取下“舊刀”送回刀庫；另一個機械手由

10、刀庫中取出“新刀”裝入機床主軸。3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置5）雙臂往復交叉式機械手兩手臂可以往復運動，并交叉成一定的角度。一個手臂從主軸上取下“舊刀”送回刀庫，另一個機械手由刀庫中取出“新刀”裝入主軸。整個機械手可沿某導軌直線移動或繞某個轉軸回轉，以實現刀庫與主軸間的換刀運動。3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置6）雙臂端面夾緊式機械手只是在夾緊部位上與前幾種不同。前幾種機械手均靠夾緊刀柄的外圓表面以抓取刀具，這種機械手則夾緊刀柄的兩個端面。3.4.4 帶有刀庫的自動換刀裝置拉桿銷緊螺母編碼環(huán)3.4.5 刀具編碼和識別裝置1、編碼方式刀具編碼方式、刀座編碼方式、編碼附件方式刀柄刀具編碼刀座編碼塊刀座識別裝置刀座編碼代碼突起彈性接觸片鑰匙代碼凹凸處彈性接觸片鑰匙代碼凹凸處炭刷炭刷代碼突起導向突起編碼鑰匙編碼環(huán)刀具識別裝置觸針刀柄3.4.5 刀具編碼和識別裝置2、刀具（刀套）識別裝置