数控加工工艺及设备教学课件作者第二版赵长明刘万菊课件第二章节1课件幻灯片.ppt

图1-2-61 双臂机械手结构 2．带机械手交换刀具方式 图1-2-62 夹刀爪 二、刀库 1．刀库的类型 按刀库结构形式可分为圆盘式刀库、斗笠式刀库、伞式刀库、链式刀库和箱型式刀库等。圆盘式刀库结构简单，应用也较多。箱型式刀库的结构也比较简单，有箱型和线型两种。按设置部位的不同，刀库可以分为顶置式、侧置式、悬挂式和落地式等多种类型。按交换刀具还是交换主轴，刀库可分为普通刀库（简称刀库）和主轴箱刀库。 图1-2-63 圆盘式刀库 图1-2-64 斗笠式刀库 图1-2-65 伞式刀库 图1-2-66 链式刀库（一） 图1-2-67 链式刀库（二） 图1-2-68 箱型刀库 图1-2-69 线型刀库 2．刀库的容量 确定刀库的容量首先要考虑加工工艺的需要。各种加工所必需的刀具数量是：4把铣刀可完成工件95％左右的铣削工艺，10把孔加工刀具可完成70％的钻削工艺，因此14把刀的容量就可完成70％以上工件的钻铣工艺。如果从完成工件的全部加工所需的刀具数目统计，则80％的工件（中等尺寸，复杂程度一般）完成全部加工任务所需的刀具数为40种以下。所以对于一般的中、小型立式加工中心，配有14~40把刀具的刀库就能够满足70％~95％工件的加工需要。 3．刀库的选刀方式 目前，加工中心刀库使用的选刀方式有顺序选刀和任意选刀两种。 顺序选刀是在加工之前，将加工零件所需刀具按照工艺要求依次插入刀库的刀套中，顺序不能有差错。加工时按顺序调刀。 随着数控系统的发展，目前绝大多数的数控系统都具有刀具任选功能。任选刀具的换刀方式可以有刀套编码、刀具编码和记忆选刀等方式。 图1-2-70 刀具刀柄尾部编码环编码 1-编码环；2-锁紧螺钉；3-拉紧螺杠 三、实例 JCS-018A加工中心的自动换刀装置 1．自动换刀工作过程 （1）刀套下转90° （2）机械手转75° （3）刀具松开 （4）机械手拔刀 （5）交换两刀具位置 （6）机械手插刀 （7）刀具夹紧 （8）液压缸复位 （9）机械手反转75° （10）刀套上转 90° 图1-2-71 自动换刀过程示意图 1-机械手；2-刀库；3-主轴；4-刀套；5-刀具 图1-2-72 JCS-018A机械手传动结构示意图 2．机械手传动过程 本机床上使用的换刀机械手为双臂回转式机械手。图1-2-72为机械手传动结构示意图，它是目前加工中心上用得较多的一种。这种机械手的拔刀、插刀动作大都由油缸完成。根据结构要求可以采取“油缸动、活塞固定”或“活塞动、油缸固定”的结构形式。它的手臂的回转动作通过活塞带动齿条齿轮传动来实现，并且活塞的可调行程来保证机械手臂的不同回转角度。 3．刀库结构 图1-2-73是本机床盘式刀库的结构简图。如图2-73a所示，当数控系统发出换刀指令后，直流伺服电动机1接通，其运动经过十字联轴节2、蜗杆4、蜗轮3传到如图2-73b所示的刀盘14，刀盘带动其上面的16个刀套13转动，完成选刀的工作。每个刀套尾部有一个滚子11，当待换刀具转到换刀位置时，滚子11进入拨叉7的槽内。同时气缸5的下腔通压缩空气（如图2-73a所示），活塞杆6带动拨叉7上升，放开位置开关9，用以断开相关的电路，防止刀库、主轴等有误动作。如图2-73b所示，拨叉 7在上升的过程中，带动刀套绕着销轴 12逆时针向下翻转 90°，从而使刀具轴线与主轴轴线平行。 刀套下转90°后，拨叉7上升到终点，压住定位开关10，发出信号使机械手抓刀。通过图2-73a中的螺杆8，可以调整拨叉的行程，而拨叉的行程又决定刀具轴线相对主轴轴线的位置。 图1-2-73 JCS-018A刀库结构简图 图1-2-73 JCS-018A刀库结构简图 第七节 辅助装置 一、数控机床的液压和气动系统 1．数控机床中的液压和气动装置功能 （1）自动换刀所需的动作。如机械手的伸、缩、回转和摆动以及刀具的松开和拉紧动作。 （2）主轴的自动松开、夹紧。 （3）机床运动部件的制动和离合器的控制，齿轮的拨叉挂档等。 （4）机床的润滑、冷却、防护罩、门的自动开关。 （5）工作台的松开夹紧，交换工作台的自动交换动作等。 （6）机床运动部件的平衡。如机床主轴箱的重力平衡、刀库机械手的平衡等。 2．数控机床中的液压装置 图1-2-74所示为数控车床液压系统原理图。液压系统采用单向变量液压泵，系统压力调整至4MPa，由压力表显示。泵出口的压力油经过单向阀进入控制油路。机床的卡盘夹紧与松开、夹盘夹紧力的高低压转换、回转刀架的松开与夹紧、刀架刀盘的正转反转、尾座套筒的伸出与退回动