第八章加工中心自動換刀裝置

1、第八章數(shù)控加工中心及其自動換刀機構第八章數(shù)控加工中心及其自動換刀機構加工中心概念及分類加工中心概念及分類刀工中心刀庫及其分類刀工中心刀庫及其分類刀具識別裝置刀具識別裝置標準刀具系統(tǒng)標準刀具系統(tǒng)主軸的自動換刀機構主軸的自動換刀機構機械手換刀機構機械手換刀機構（本章自學）（本章自學） 加工中心概念及分類加工中心概念及分類加工中心是一類新興數(shù)控機床，床身上配有自動換加工中心是一類新興數(shù)控機床，床身上配有自動換刀機構，并附加有刀具庫。機床能夠自動換刀，零件在刀機構，并附加有刀具庫。機床能夠自動換刀，零件在一次裝卡后，便能自動完成要求的各個工序加工，因而一次裝卡后，便能自動完成要求的各個工序加工，因而減

2、少了零件的裝卸次數(shù)，減少了停機時間，并由于使換減少了零件的裝卸次數(shù)，減少了停機時間，并由于使換刀的時間和機加工時間重合，提高了生產(chǎn)率和機床的利刀的時間和機加工時間重合，提高了生產(chǎn)率和機床的利用率，擴大了工藝范圍，提高了加工精度。用率，擴大了工藝范圍，提高了加工精度。自動換刀的方式大致有三種：自動換刀的方式大致有三種：、多主軸轉塔頭，（圖）它依靠更換整個、多主軸轉塔頭，（圖）它依靠更換整個主軸裝置來換刀，轉塔本身就是刀庫，按照工序的要求主軸裝置來換刀，轉塔本身就是刀庫，按照工序的要求自動依次將刀具連同主軸送到工作位置上，并接通傳動。自動依次將刀具連同主軸送到工作位置上，并接通傳動。它的換刀時間短

3、，不需要在工作時裝卡刀具，但結構復它的換刀時間短，不需要在工作時裝卡刀具，但結構復雜，刀具容量受到限制，在設計多主軸轉塔頭時，還應雜，刀具容量受到限制，在設計多主軸轉塔頭時，還應考慮主軸頭的剛度。考慮主軸頭的剛度。、具有獨立的刀庫，應用機械手或其它方法實現(xiàn)、具有獨立的刀庫，應用機械手或其它方法實現(xiàn)刀庫和主軸間的刀具交換。見圖。這種裝置主軸刀庫和主軸間的刀具交換。見圖。這種裝置主軸的剛度好，可以采用大容量的刀庫，但停機換刀時間比的剛度好，可以采用大容量的刀庫，但停機換刀時間比采用主軸轉塔頭的換刀方式要長一些。在換刀時還需要采用主軸轉塔頭的換刀方式要長一些。在換刀時還需要主軸能自動裝卸刀具。刀庫遠

4、離主軸時，還需要刀具的主軸能自動裝卸刀具。刀庫遠離主軸時，還需要刀具的運輸機構。運輸機構。加工中心概念及分類加工中心概念及分類、上述二種方法的結合，例如采用雙主軸，（圖），、上述二種方法的結合，例如采用雙主軸，（圖），當一根主軸工作時，另一根主軸換刀。這種裝置兼有二者之當一根主軸工作時，另一根主軸換刀。這種裝置兼有二者之優(yōu)點，刀庫容量不受限制，換刀時停機時間較短，但主軸剛優(yōu)點，刀庫容量不受限制，換刀時停機時間較短，但主軸剛度稍差。度稍差。 目前，自動換刀裝置用得較廣泛的是鉆、銑、鏜類的加目前，自動換刀裝置用得較廣泛的是鉆、銑、鏜類的加工中心。在車床和其它機床上也有應用。工中心。在車床和其它機床

5、上也有應用。自動換刀機械通常包括容納刀具的刀庫；提供自動夾持自動換刀機械通常包括容納刀具的刀庫；提供自動夾持刀具；主軸上刀具的自動定位、松卡裝置和交換刀具用的機刀具；主軸上刀具的自動定位、松卡裝置和交換刀具用的機械手等部分。械手等部分。加工中心概念及分類加工中心概念及分類刀工中心刀庫及其分類刀工中心刀庫及其分類刀庫的主要功能是存放刀具。它將待換刀具送到自動換刀刀庫的主要功能是存放刀具。它將待換刀具送到自動換刀位置上，并在換刀位置上接受已用畢的刀具。位置上，并在換刀位置上接受已用畢的刀具。一、園盤式刀庫：一、園盤式刀庫：園盤式刀庫上的刀具平行于刀庫的轉軸可以有與機床主軸園盤式刀庫上的刀具平行于刀

6、庫的轉軸可以有與機床主軸垂直的或平行的兩種。刀具在刀庫上面應該能夠夾緊，以防止垂直的或平行的兩種。刀具在刀庫上面應該能夠夾緊，以防止刀具在刀庫轉動時脫落。在換刀位置上刀庫應鎖緊，而處在換刀具在刀庫轉動時脫落。在換刀位置上刀庫應鎖緊，而處在換刀位置上的刀具則松開。刀位置上的刀具則松開。二、轉塔式刀庫：二、轉塔式刀庫：轉塔刀庫的結構原理與園盤刀庫相同，只是轉塔刀庫的刀轉塔刀庫的結構原理與園盤刀庫相同，只是轉塔刀庫的刀具垂直于刀庫轉軸安裝，或者斜向安放。在刀庫回轉半徑較大具垂直于刀庫轉軸安裝，或者斜向安放。在刀庫回轉半徑較大時，也可以將刀座設計成可翻轉的。時，也可以將刀座設計成可翻轉的。三、鏈式刀庫

7、三、鏈式刀庫鏈式刀庫由鏈帶組成，在每個鏈節(jié)處安一刀座（見圖鏈式刀庫由鏈帶組成，在每個鏈節(jié)處安一刀座（見圖）選刀時，轉動鏈輪，將待換刀具帶到換刀位置上，鏈式）選刀時，轉動鏈輪，將待換刀具帶到換刀位置上，鏈式刀庫可能有較大的容量，而且刀庫的容量可以增減。刀庫可能有較大的容量，而且刀庫的容量可以增減。在刀庫容量較大時，也可以設計成多排鏈式。在刀庫容量較大時，也可以設計成多排鏈式。刀工中心刀庫及其分類刀工中心刀庫及其分類刀具識別裝置刀具識別裝置在容放有幾十把刀具的刀庫上，要根據(jù)控制指令，把所在容放有幾十把刀具的刀庫上，要根據(jù)控制指令，把所需要的刀具送到換刀位置上，必須設專門的刀具識別裝置。需要的刀具送

8、到換刀位置上，必須設專門的刀具識別裝置。常用的刀具識別方法有四種：常用的刀具識別方法有四種：一、順序識別一、順序識別順序識別刀具的方法常用在簡單自動換刀系統(tǒng)中。通常順序識別刀具的方法常用在簡單自動換刀系統(tǒng)中。通常它的被加工零件的形狀不太復雜。刀庫容量不大。這種識別它的被加工零件的形狀不太復雜。刀庫容量不大。這種識別法中被使用的刀具根據(jù)零件加工的工藝順序依次放在刀庫的法中被使用的刀具根據(jù)零件加工的工藝順序依次放在刀庫的各個刀座中，使用時，刀庫每轉動一個刀位，就將下一工序各個刀座中，使用時，刀庫每轉動一個刀位，就將下一工序所要的刀具送到換刀位置上，取刀時，就按此順序依次將刀所要的刀具送到換刀位置上

9、，取刀時，就按此順序依次將刀取出。取出。這種識別方法不需要另設刀具識別裝置，刀庫結構簡單，這種識別方法不需要另設刀具識別裝置，刀庫結構簡單，驅動機構也簡單。但在一零件加工過程中，刀具不能重復使驅動機構也簡單。但在一零件加工過程中，刀具不能重復使用，要改變加工對象或同一零件要改變加工工序都需要重新用，要改變加工對象或同一零件要改變加工工序都需要重新按放刀具，使用受到一定限制。按放刀具，使用受到一定限制。二、刀庫地址識別：二、刀庫地址識別：將刀庫中所有的刀座孔編號，并予先將此編號相應的刀將刀庫中所有的刀座孔編號，并予先將此編號相應的刀具插入刀座孔中去。刀具和刀座是一一對應的。找刀時，刀具插入刀座孔

10、中去。刀具和刀座是一一對應的。找刀時，刀庫轉動，刀具識別裝置依次將經(jīng)過的所有刀座孔編號讀出，庫轉動，刀具識別裝置依次將經(jīng)過的所有刀座孔編號讀出，并將它與控制系統(tǒng)要求找的刀座孔編號相比較，當二者一致并將它與控制系統(tǒng)要求找的刀座孔編號相比較，當二者一致時，控制裝置發(fā)出指令，使刀庫停止轉動。時，控制裝置發(fā)出指令，使刀庫停止轉動。刀具識別裝置刀具識別裝置三、刀庫可變地址識別：圖三、刀庫可變地址識別：圖這種識別方法，在選刀時，仍然識別刀庫的地址，但刀這種識別方法，在選刀時，仍然識別刀庫的地址，但刀庫的地址是可變的，在給每把刀具增加了一個編號鑰匙后，庫的地址是可變的，在給每把刀具增加了一個編號鑰匙后，刀具

11、可以任意插入刀庫的刀座中去。刀具可以任意插入刀庫的刀座中去。應用時，給每把刀具都編上號，并縛上相應的編號鑰匙應用時，給每把刀具都編上號，并縛上相應的編號鑰匙如圖。鑰匙上是以凸凹來表示二進制的，如鑰匙上如圖。鑰匙上是以凸凹來表示二進制的，如鑰匙上有個凹凸位置的組合，由此可讀出有個凹凸位置的組合，由此可讀出216=65536 把刀具。把刀具。在把刀具插入刀庫上刀具孔中時，將相應的編碼鑰匙也插入在把刀具插入刀庫上刀具孔中時，將相應的編碼鑰匙也插入此刀座的鑰匙孔中，然后，轉動鑰匙，把鑰匙的凸凹變成了此刀座的鑰匙孔中，然后，轉動鑰匙，把鑰匙的凸凹變成了鑰匙孔中的彈簧中撐起或不撐起，（如圖），這樣，鑰匙孔

12、中的彈簧中撐起或不撐起，（如圖），這樣，就將鑰匙的記號轉記到了刀座上，從而給刀座編上了號碼。就將鑰匙的記號轉記到了刀座上，從而給刀座編上了號碼。刀具識別裝置刀具識別裝置四、刀具地址識別：四、刀具地址識別：刀具地址識別的方法將刀具的編號直接表示在刀具的刀刀具地址識別的方法將刀具的編號直接表示在刀具的刀柄上，選刀時直接選用所需的刀具。因此，在刀庫中存放刀柄上，選刀時直接選用所需的刀具。因此，在刀庫中存放刀具時，無論將刀放在那一個刀座孔中都可以。這樣，工人操具時，無論將刀放在那一個刀座孔中都可以。這樣，工人操作就簡單了，而且在向刀庫存放刀具時也不必尋找舊的刀座作就簡單了，而且在向刀庫存放刀具時也不必

13、尋找舊的刀座孔位，刀庫的機械動作也簡單了，刀具選擇的失誤也因此減孔位，刀庫的機械動作也簡單了，刀具選擇的失誤也因此減少。少。刀具識別裝置刀具識別裝置一、標準刀柄：一、標準刀柄：為了實現(xiàn)自動換刀，使加工中心充分發(fā)揮其功能，必須為了實現(xiàn)自動換刀，使加工中心充分發(fā)揮其功能，必須要有一套連接普遍標準刀具的標準刀柄，只有這樣，才能使要有一套連接普遍標準刀具的標準刀柄，只有這樣，才能使所有的標準刀具迅速地安裝在主軸和刀庫的刀座上，并進行所有的標準刀具迅速地安裝在主軸和刀庫的刀座上，并進行迅速交換。迅速交換。標準刀柄分三部分，見圖。標準刀柄分三部分，見圖。段刀柄的定位、夾持段。段刀柄的定位、夾持段。段自動手

14、抓夾段。段自動手抓夾段。段可調的尾突。供刀具安裝后拉緊刀柄用。圓柱段可調的尾突。供刀具安裝后拉緊刀柄用。圓柱的標準刀具則還用尾突的后端作軸向定位。的標準刀具則還用尾突的后端作軸向定位。此外，標準刀柄的前端有端面鍵槽，供插入主軸端鍵，此外，標準刀柄的前端有端面鍵槽，供插入主軸端鍵，以傳遞扭矩用。以傳遞扭矩用。常見刀柄的定位夾持端在主軸上卡緊時，要考慮軸向定常見刀柄的定位夾持端在主軸上卡緊時，要考慮軸向定位和徑向夾緊二個問題，因此，其主軸結構要復雜一些。位和徑向夾緊二個問題，因此，其主軸結構要復雜一些。標準刀具系統(tǒng)標準刀具系統(tǒng)二、對刀儀：二、對刀儀：對刀儀是自動換刀系統(tǒng)的重要輔助設備。它使在加工中

15、對刀儀是自動換刀系統(tǒng)的重要輔助設備。它使在加工中心機床上使用刀具事先就能心機床上使用刀具事先就能調到所需要的尺寸（徑向和軸向），然后安裝在機床的主軸調到所需要的尺寸（徑向和軸向），然后安裝在機床的主軸或刀庫的刀座上。由于事先在機外進行了調正，就可以縮短或刀庫的刀座上。由于事先在機外進行了調正，就可以縮短在機床上安裝、調正刀具需要的停機時間，提高機床的開動在機床上安裝、調正刀具需要的停機時間，提高機床的開動率。率。在數(shù)控機床具有刀具補償功能時，可以利用對刀儀測出在數(shù)控機床具有刀具補償功能時，可以利用對刀儀測出刀尖在兩個座標方向上對于所需要位置的偏移值，借助刀補刀尖在兩個座標方向上對于所需要位置的

16、偏移值，借助刀補開關輸入機床的控制裝置，使刀具的位置在加工時得到補償，開關輸入機床的控制裝置，使刀具的位置在加工時得到補償，從而大大地方便了使用。從而大大地方便了使用。 常見對刀方式如圖所示。常見對刀方式如圖所示。標準刀具系統(tǒng)標準刀具系統(tǒng)由于標準刀柄的定位夾緊端有圓柱的和圓錐的兩種，因由于標準刀柄的定位夾緊端有圓柱的和圓錐的兩種，因此，主軸的自動換刀也應與此相應。對于圓錐柄刀具，主軸此，主軸的自動換刀也應與此相應。對于圓錐柄刀具，主軸的自動換刀裝置只需考慮軸向拉緊，對于圓柱柄的刀具則需的自動換刀裝置只需考慮軸向拉緊，對于圓柱柄的刀具則需考慮軸向定位和徑向夾緊。為了在換刀時，能使刀具上的端考慮軸向定位和徑向夾緊