数控机床原理及应用教学作者何伟第六讲课件幻灯片.ppt

刀具交换装置 无机械手换刀 通过刀库和机床主轴的相对运动（刀库移至主轴处换刀或主轴运动到刀库换刀位置换刀）实现的刀具交换。 换刀时，必须先将用过的刀具送回刀库，然后再从刀库中取出新刀具，这两个动作不可能同时进行，因此换刀时间较长。 刀具交换装置 如图为鼓轮式刀库，刀具沿鼓轮的径向放置的无机械手换刀过程，刀库上有一位置不放刀，其换刀步骤如下： 1-立柱 2-刀库 3-主轴箱 如图a示，当某工步工作结束后执行换刀指令时，主轴准停，主轴箱上升。这时刀库上的换刀空位正好处在交换位置，装夹刀具的卡爪打开。 如图b示，主轴箱上升到极限位置，被更换的刀具刀杆进入刀库空位，同时主轴内拉刀机构放松刀具。 刀具交换装置 如图c示，刀库油缸将刀盘向左推，从主轴锥孔中将刀拔出。 如图d示，刀库旋转，按照程序指令要求将待换刀具转到最下面的位置，同时压缩空气将主轴锥孔吹净。 如图e示，刀库退回，同时将新刀插入主轴锥孔。主轴内拉刀机构将刀杆拉紧。 如图f示，主轴下降到加工位置后启动，开始下一工步的加工。 刀具交换装置 机械手换刀 机械手换刀过程 如图a示，机械手抓刀爪伸出，抓住刀库中的待换刀具。 如图b示，机械手带着待换刀具绕竖直轴逆时针方向旋转90°，使刀具与主轴平行，同时另一端抓住主轴上的刀具，主轴松开刀具。 如图c示，拔刀油缸推动机械手前移，将刀具从主轴锥孔内拔出。 如图d示，机械手绕自身轴旋转180°，交换两把刀具。 如图e示，油缸拉回机械手，将新刀具装入主轴，主轴将刀具锁住。 如图f示，机械手绕竖直轴顺时针旋转90°，将刀具放回刀库的相应刀座中。同时抓刀爪缩回，松开刀库上的刀具，恢复到初始状态。 刀具交换装置 刀具交换装置 机械手形式 单臂单爪回转式机械手 单臂双爪回转式机械手 双臂回转式机械手 双机械手 双臂往复交叉式机械手 双臂端面夹紧式机械手 刀具交换装置 单臂单爪回转式机械手 如图a示，这种机械手的手臂可以回转不同的角度进行自动换刀，由于其手臂上只有一个卡爪，不论在刀库上或在主轴上，均靠这个卡爪来装、卸刀具，因此换刀时间较长。 单臂双爪回转式机械手 如图b示，这种机械手的手臂上有两个卡爪，两个卡爪有所分工：一个卡爪只从主轴上取下“旧刀”送回刀库；另一个卡爪则由刀库取出“新刀”送到主轴。换刀时间比单爪回转式机械手要少。 刀具交换装置 双臂回转式机械手 这种机械手的两臂上各有一个卡爪，两个卡爪可同时抓取刀库及主轴上的刀具，回转180°后又同时将刀具放回刀库及装入主轴。 换刀时间比前面两种单臂机械手均短，是最常用的一种形式。如图c示，右边的机械手在抓取或将刀具送入刀库及主轴上，两臂可伸缩。 双机械手 如图d示，这种机械手相当于两个单臂单爪机械手，它们互相配合进行自动换刀。其中一个机械手从主轴上取下“旧刀”送回刀库，另一个从刀库中取出“新刀”装入机床主轴。 刀具交换装置 双臂往复交叉式机械手 如图e示，这种机械手的两手臂可以往复运动，并交叉成一定的角度。一个手臂从主轴上取下“旧刀”送回刀库，另一个手臂从刀库中取出“新刀”装入主轴。整个机械手可沿某导轨作直线移动或绕某个转轴作回转运动，以实现刀库与主轴间的运刀动作。 双臂端面夹紧式机械手 如图f示，这种机械手只是在夹紧部位上与前几种不同。前几种机械手均靠夹紧刀柄的外圆表面来抓取刀具，这种机械手则是靠夹紧刀柄的两个端面来抓取的。 刀具交换装置 刀具的夹持 在换刀过程中，机械手抓住刀柄后既要快速回转，又要作拔、插刀具的动作，同时还要保证刀柄键槽的角度位置对准主轴上的驱动键，因此，刀具必须牢固地装在刀柄上，同时机械手也必须紧紧地抓牢刀柄，这样才能保证整个换刀的过程的顺利进行。 刀具必须装在标准刀柄内，我国提出了TSG刀具系统，并制定了刀柄标准，其中有直柄和锥柄两大类，分别用于圆柱形主轴孔和圆锥形主轴孔，如图示。 刀具交换装置 1-螺孔 2-刀柄定位及夹持部位 3-机械手抓拿部位 4-键槽 （a）圆锥刀柄 （b）圆柱刀柄 螺孔1用来安装可调节拉杆，供拉紧刀柄用，键槽4用来传递切削扭矩 刀具交换装置 在换刀过程中，为了避免刀具转动、被甩出或脱落，机械手的夹持部分要十分可靠，并保证有适当的夹紧力，其活动爪要有锁紧装置。 机械手夹持刀具的方法有以下两种： 柄式夹持 法兰盘式夹持 刀具交换装置 柄式夹持 又称轴向夹持或V形槽夹持。 刀柄前端有供机械手夹持用的V形