机床数控技术跟运用6-4资料.ppt

6.4 自动换刀装置 自动换刀装置的作用 无自动换刀功能的数控机床只能完成单工序的加工，如车、钻、铣等。因此，其加工效率的提高受到一定的限制，特别是对于占辅助时间较长的刀具交换和刀具尺寸调整、对刀等还需要手动完成。 目前，自动换刀装置已广泛用于镗铣床、铣床、钻床、车床、组合机床及其他机床上。使用自动换刀装置再配合精密数控转台、不仅扩大了数控机床的使用范围，还可使加工效率得到了大大提高，同时，由于零件一次安装可以完成多工序加工，减少了零件安装定位次数和装夹误差，从而进一步提高了加工精度。 6.4 自动换刀装置 自动换刀装置 在数控机床上，实现刀具自动交换的装置称为自动换刀装置。 自动换刀装置所必须具备的功能 必须能够存放一定数量的刀具； 换刀时间短； 刀具重复定位精度高； 结构简单、制造成本低、可靠性高是对数控机床自动换刀装置的基本要求。 其中，特别是自动换刀装置的可靠性，对于自动换刀机床来说显得尤其重要。 6.4.1自动换刀装置的分类 自动换刀装置根据其组成结构可分为回转刀架式、转塔式、无机械手式和有机械手式自动换刀装置。 回转刀架式：在数控车床上，由于工件安装于主轴上，刀具只需在刀架上进行交换即可，它不涉及到主轴和刀架间的刀具交换问题，因此，换刀装置结构简单，形式比较单一，通常都使用回转刀架进行换刀。 6.4.1自动换刀装置的分类 在加工中心上，由于刀具被安装于主轴上，换刀必须在主轴和刀库之间进行，为此，必须设计专门的自动换刀装置和刀库，其刀具的交换方式通常可以分为无机械手换刀和带机械手换刀两大类。 无机械手换刀方式是通过刀库与机床主轴的相对运动，结合刀库的回转运动，实现刀具自动交换的方法。这种换刀方式的特点是结构简单，动作可靠，不需要专门的换刀机械手。但其缺点是刀具交换的时间较长，刀具数量不宜过多，刀库的布局也受到局限，通常在小型加工中心上使用较多。 机械手换刀是利用机械手实现主轴和刀库间刀具交换的方式。它可以克服无机械手换刀的缺点，刀具交换速度快，刀具数量多，刀库布局灵活，使用范围广。但其结构通常较复杂，制造成本高。 6.4.1自动换刀装置的分类 6.4.1自动换刀装置的分类 6.4.1自动换刀装置的分类 6.4.1自动换刀装置的分类 6.4.1自动换刀装置的分类 6.4.1自动换刀装置的分类 6.4.1自动换刀装置的分类 6.4.1自动换刀装置的分类 3.带刀库的自动换刀装置 目前大量使用的是带有刀库的自动换刀装置。由于有刀库，加工中心只需要一个夹持刀具进行切削的主轴。当需要某一刀具进行切削加工时，将该刀具自动地从刀库交换到主轴上，切削完毕后又将用过的刀具自动地从主轴上放回刀库。 由于换刀过程是在各个部件之间进行的，所以要求参与换刀的各部件的动作必须准确协调。这种换刀方式的主轴不像转塔式换刀机构那样受限制，因此主轴刚度可以提高，还有利于提高加工精度和加工效率。而且刀具的存储容量增多，有利于加工复杂零件。刀库还可离开加工区，消除了很多不必要的干扰。带有刀库的自动换刀装置可分为无机械手换刀装置和有机械手换刀装置两类。 6.4.1自动换刀装置的分类 无机械手的换刀装置一般把刀库放在主轴箱可以运动到的位置，即整个刀库或刀库的某一刀位能移动到主轴箱可以到达的位置。刀库中刀具的存放方向一般与主轴箱的装刀方向一致。换刀时通过主轴和刀库的相对运动执行换刀动作，利用主轴取走或放回刀具。 无机械手换刀装置的优点是结构简单，成本低，换刀的可靠性也较高。其缺点是由于结构所限刀库的容量不大，且换刀时间较长（一般需要10～20s）。因此，多为中、小型加工中心采用。 6.4.1自动换刀装置的分类 有机械手的换刀装置一般由机械手和刀库组成。其刀库的配置、位置及数量的选用要比无机械手的换刀系统灵活得多。它可以根据不同得要求配置不同形式得机械手，可以采用单臂、双臂机械手，或采用配置主机械手和辅助机械手得形式。 它能够配备多至数百把刀具得刀库，换刀时间可缩短到几秒甚至零点几秒。因此目前大多数加工中心都配有带机械手的换刀装置。由于刀库位置和机械手换刀动作的不同，其自动换刀装置的结构形式也多种多样。 6.4.2 刀库 刀库用来存储加工刀具及辅助工具。由于多数加工中心的取送刀位置都是在刀库中得某一固定刀位，因此刀库还需要有使刀具运动及定位的机构，以保证换刀的可靠进行。使刀具运动的动力可采用伺服电动机。 刀具的定位机构用来保证要更换的每一把刀具和刀套都能准确地停在换刀位置上，其控制部分可以采用简易位置控制器，或类似半闭环进给系统的伺服位置控制，也可以采用电气和机械相结合的销定位方式