重庆大学机械考研-机械装备制造-第三章第9节.ppt

机械制造装备设计 林利红 副教授 重 庆 大 学 第九节 机床刀架和自动换刀装置设计 一.概述 1.机床刀具的安装及自动换刀方式 刀具安装方式： 安装在刀架上（车床等）。刀架功能：固定刀具，参与切削。 安装在主轴上（无刀架），如铣、镗、钻（回转性刀具） 自动换刀方式： 有刀架时：主要采用刀架转位或移动（排刀架、多刀架）来换刀； 无刀架时：采用刀库和换刀机械手换刀。 机床上的刀架是安放刀具的重要部件，许多刀架还直接参与切削工作，随着自动化技术的发展，刀架发生许多变化，特别是数控机床上采用电（液）换位的自动刀架。加工中心则采用刀库和换刀机械手，实现了大容量存储刀具和自动交换刀具的功能。 2.数控车床的自动换刀装置 1） 采用回转刀盘式机床，图3-122（a,b,c图） 2）刀库式车床。刀库是回转式或链式，通过机械手交换刀具（d） 3）回转刀盘＋刀库式车床(e图) 3.加工中心的自动换刀装置 刀库＋换刀机械手（可省） 1）刀库类型 鼓轮式刀库 刀库轴线与鼓轮轴线平行（垂直或锐角）。结构简单紧凑，进刀运动时间长，刀库容量较小，一般不超过32把刀具。 链式刀库 刀库容量大，结构稍复杂。当增加存储刀具数目时，可增加链条长度，而不增加链轮直径。 格子箱刀库 刀库容量大，结构紧凑，空间利用率高，布局不灵活。主要用在柔性制造系统集中供刀系统上。 直线式刀库 结构最简单，容量最小。一般应用于数控车床，数控钻床，个别加工中心采用。 2）换刀机械手 类型： 单臂单手式 结构简单，换刀时间较长，适用于刀具主轴与刀库刀套轴线平行（垂直）的场合。 单臂双手式 适用于刀库刀套轴线与主轴轴线相平行的场合。可同时抓住刀库和主轴的刀具。换刀时间短，应用广泛。 双手式 结构较复杂，换刀时间短，还起到运输刀具的作用。 单臂单手式：结构比较简单，换刀时间较长。 单臂双手式：换刀时间短，应用广泛。 双手式：换刀时间短，结构复杂。 单臂单手式：卸下主轴旧刀 装回刀库 取新刀 插入主轴。 单臂双手式：同时取出新刀，卸下旧刀 刀具交换 放回旧刀，插入新刀（整个过程，主轴必须停） 双手式：从刀库取新刀 前进 卸旧刀 ，装新刀（只有这个过程，主轴停） 后退 放回旧刀 4.机床刀具自动换刀装置应满足的要求P162 二、数控机床的刀架结构及工作原理 1、排刀式刀架 2、转位式刀架 三、刀库型自动换刀装置P172 1.无机械手换刀方式（图3-136） 2.有机械手换刀方式 编码选刀方式（图3-141） 新刀T09 ，旧刀T05 ，预用刀T46 随机选刀方式（用得很普遍）（图3-152） 四、识刀（选刀）装置 刀具交换过程： 1选刀：把新刀转T指令 刀库动作 到换刀位置 2换刀：把新刀到装进主轴，把旧刀放回刀库（机械手动作） （一）顺序选刀 P187 概念：按照工艺要求依次将所用的刀具插入刀库的刀套中，顺序不能错，加工时按顺序调刀。 特点：更换不同的工件时必须重新排列刀库中的刀具顺序，因而操作十分繁琐，而且在加工同一工件中各工序的刀具不能重复使用。 结论：现在不使用。 （二）任意选刀（常用） 1.刀具编码方式选刀（图3-157） 刀库中的刀具可以任意选择，每把刀具都有自己的编码，通过刀具识别装置选刀。接触式：凸为1，凹为0。有6个大小直径不同的圆环组成，因此有26-1＝63种刀具，全为0的不准使用。 2 刀套编码方式 概念：对每个刀套进行编码，刀具也编号，并将刀具放到与其号码相符的刀套中。换刀时刀库旋转，使各个刀套依次经过识刀器，直到找到规定的刀套。 特点：1）取消了刀柄中的编码环，简化了刀柄结构。 2）在自动换刀过程中必须将用过的刀具放回原来的刀套中，增加了换刀动作。 3）刀具在加工过程中可以重复使用。 如图3-158刀套编码块＋刀套识别装置。 3.编码附件方式 分为编码钥匙，编码卡片，编码杆和编码盘等。应用最多的是编码钥匙，各刀具都有编码钥匙。用过的刀具必须放回原来的刀套中。 (五)刀具（刀套）识别装置 1.接触式刀具识别装置 大直径的环用1表示， 小直径的环用0表示。 每个触针与一个继电器 相联系，通电为1， 否则为0 2.非接触式刀具识别装置 1）非接触式磁性识别法 利用磁性材料和非磁性材料感应强弱不同，通过感应线圈读取代码。规定导磁材料的编码为1，非导磁材料的编码为0。 2）光学纤维刀具识别装置 金属表面有反射光时为1，无反射时为0。 3.利用PC实现随机换刀 特点：采用刀座编号方式。用完的旧刀具不必放回原来的刀座（对号入座） 原理：PC内