数控机床的刀具与工件交换装置.

第九章 数控机床的刀具与工件交换装置
9.1 自动换刀装置的形式 9.2 刀库 9.3 刀具的选择方式 9.4 刀具交换装置 9.5 带刀库的自动换刀装置实例 9.6 柔性制造单元的工件交换装置
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第九章 数控机床的刀具与工件交换装置
学习要求:
1. 了解交换装置的结构形式；
2. 掌握交换装置的特点；
3. 了解刀库的形式及刀具识别装置； 4. 熟悉设计刀库时应考虑的主要问题。
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任意选择法须对刀具编码，编码方式主要有三种：
（1）刀具编码方式
（2）刀座编码方式 （3）编码附件方式
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（1）刀具编码方式 这种方式是采用特殊的刀柄结构进行编码。 由于每把刀具都有自己的代码，因此，可以存 放于刀库的任一刀座中。 刀库中的刀具在不同的工序中也就可重复使用， 用过的刀具也不一定放回原刀座中，这对装刀和选 刀都十分有利，刀库的容量也可相应地小减小，而 且还可避免由于刀具存放在刀库中的顺序差错而造 成的事故。
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2．链式刀库 这种刀库是在环形链条上装有许多刀座，其结构有 较大的灵活性，存放刀具的数量也较多，选刀和取 刀动作十分简单。当链条较长时，可以增加支撑链 轮数目，使链条折叠回饶，提高空间利用率。一般 刀具数量在30~120把。
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3．格子式刀库 这种刀库具有纵横排列十分整齐的很多格子，每个 格子中均有一个刀座，可储存一把刀具，这种刀库 可将其单独安置于机床外，由机械手进行选刀及换 刀。这种刀库选刀及取刀动作复杂，应用最少。
1升降活塞 2刀架 3固定件 4配合件 5端齿离合器 6转位活塞 7空 套齿轮 8齿条 9固定插销 10活动插销 11推杆 12触头
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9.1 自动换刀装置的形式
二、更换主轴换刀 机床的主轴头就是一个转塔刀 库。 工作原理： 将所需刀具的主轴转到工作位置 （由行程开关组实现主轴号的选 定），同时接通主传动。转位动 作：脱开主传动；转塔头抬起； 转塔头转位；转塔头定位夹紧； 主轴传动重新接通。
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9.1 自动换刀装置的形式
功能： 储备一定数量的刀具； 自动交换刀具。 要求： 换刀时间短； 刀具重复定位精度高； 刀具储存量足够； 结构紧凑； 安全可靠。
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9.1 自动换刀装置的形式
一、回转刀架换刀
常用于数控车床：
四方、六方刀架或圆盘式轴向装刀刀架。 数控车床六方刀架工作原理： 1）刀架抬起 2）刀架转位 3）刀架压紧 4）转位油缸复位
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2．任意选择方式 采用任意选择方式的自动换刀系统中必须有刀具识 别装置。这种方式是根据程序指令的要求来选择所 需要的刀具，刀具在刀库中不必按照工件的加工顺 序排列，可任意存放。每把刀具（或刀座）都编上 代码，自动换刀时，刀库旋转，每把刀具（或刀座） 都经过“刀具识别装置”接受识别。当某把刀具的 代码与数控指令的代码相符合时，该把刀具被选中， 并将刀具送到换刀位置，等待机械手来抓取。 优点： 刀库中刀具的排列顺序与工件加工顺序无关， 相同的刀具可重复使用。因此，刀具数量比顺序选 择法的刀具可少一些，刀库也相应的小一些。
工作原理：
主轴箱库存若干 备用主轴箱，由两小 车运输。
适用场合： 加工箱体类零件， 可提高生产率。
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9.1 自动换刀装置的形式
四、带刀库的自动换刀系统
组成 ：刀库、选刀机构、 刀具交换机构、刀具在主轴上 的自动装卸机构。 工作原理：
特点：
主轴刚性增强，有利于精 密加工和重切削加工。
应用广泛
图 9－5
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9.1 自动换刀装置的形式
四、带刀库的自动换刀系统
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9.2 刀库类型及刀具的选择与识别
一 刀库形式

刀库是自动换刀装置中主要部件之一，其容量及具 体结构对数控机床的设计有很大影响。
根据刀库所需要的容量、选刀及取刀方式，可以将 刀库设计成多种形式。 1．盘形刀库

2．链式刀库
3．格子式刀库
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1）刀架抬起
3）刀架压紧
1升降活塞 2刀架 3固定件 4配合件 5端齿离合器 6转位活塞 7空套齿轮 8齿条 9固定插销 10活动插销
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刀架转位
1升降活塞 2刀架 3固定件 4配合件 5端齿离合器 6转 位活塞 7空套齿轮 8齿条 9固定插销 10活动插销
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转位油缸复位
10与9 反靠 周向定位， 3与4锥面轴 向定位
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二

设计刀库时应考虑的主要问题
合理确定刀库的容量
尽量缩短选刀时间 刀库运动速度适宜 刀库运行平稳 刀库在刀座中的排列 其它
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9.3

刀具的选择方式
按数控装置的刀具选择指令，从刀库中挑选各工序
所需要的刀具的操作，称为自动换刀。目前 有顺 序选择和任意选择两种方式。
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1．顺序选择方式 刀具的顺序选择方式是将刀具按加工工序的顺序， 依次放人刀库的每一个刀座内。每次换刀时，刀库 按顺序转动一个刀座的位置，并取出所需要的刀具。 已经使用过的刀具可以放回原来的刀座内，也可以 按顺序放入下一个刀座内。 不需要刀具识别装置，而且驱动控制也较简单，可 以直接由刀库的分度来实现。因此，刀具的顺序选 择方式具有结构简单，工作可靠等优点。 更换不同工件时，须重新排列刀库中的刀具顺序。 刀库中的刀具在不同的工序中不能重复使用，相应 地增加了刀具的数量和刀具的容量，降低了刀具和 刀库的利用率。此外，装刀时必须十分谨慎，如果 刀具不按顺序装在刀库，将会造成严重事故。
9.2 刀库类型及刀具的选择与识别
1．盘形刀库

盘形刀库为最常用的一种形式，每一刀座均可存放 一把刀具。盘形刀库的储存量一般为15~40把。
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当需要更多数量的刀具时，可采用图（e）所示的 鼓轮弹仓式（又成刺猬式）刀库，其结构十分紧凑， 在相同的空间内，它的刀库容量最大。

图(g)为多层盘形刀库。它们虽然也具有结构紧凑 的特点，但选刀和取刀的动作较多，故较少应用。
TK-5525型数控转塔式镗铣床
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9.1 自动换刀装置的形式
二、更换主轴换刀
特点:
缩短换刀时间；提高了换 刀可靠性； 主轴数目会影响主轴系统 的刚度。
适用机床：
工序较少、精度要求不高 的数控钻床、铣床等
TK-5525型数控转塔式镗铣床
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9.1 自动换刀装置的形式
三、更换主轴箱换刀
类似组合机床，采 用多主轴的主轴箱 。