刀具自动化概述
自动化制造系统-刀具自动化
适合于高硬度材料的去毛刺。
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4、电化学法
由于加工设备中的切屑和冷却液是混合在一起的，而且一般都是利用冷却液的大流量冲刷将切屑带出加工区域，所以切屑和冷却液的处理往往一起考虑。
许多AMS有切屑排除、集中运输和切削液集中供给及处理系统。
切屑的处理包括三个方面的内容： 把切屑从加工区域清除出去； 把切屑输送到系统以外； 把切屑从冷却液中分离出去。
刀具自动化
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第一节 自动化刀具的内容
自动化刀具由刀具组装预调站、刀具进出站、刀具输 送装置和刀具库组成。
自动化刀具的组成
刀具室工作包括刀具组装和刀具预调，这些工作主要
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由人来完成，负责对用过的刀具进行重磨，对废弃的刀具
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进行处理，对新刀具进行刀具与刀柄组装、编码和登记
交换。
中央刀具库：
中央刀库是整个系统刀具的存储区，一般刀具容量比
较大，采用链式刀库、鼓式刀库、排架式刀库等等，这些
刀库的容量都很大。
第四节 刀具的存储及刀具库
中央刀库一般自带换刀机械手，可使运输装置上 的刀具与刀库刀具进行自动交换。
链式中央刀库由链条连接各个刀位上的刀座夹，
由链轮带动链条转动，实现刀座换位来选刀换刀。
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过去的刀具编码采用在刀柄上安装编码环，使刀柄结构复杂，而且编码数据不能太多。随着条形码技术的应用，使复杂的刀具编码得以实现。
接触式编码刀柄
刀具经过装配、预调和编码后，首先放到刀具进出站的刀具托架上，托架上装有刀具识别装置，可对刀具进行“有无刀具”和“刀具进出”的识别。
简述数控加工中心的工作特点。
简述数控加工中心的工作特点。
1.引言1.1 概述概述数控加工中心是利用计算机控制系统对工件进行加工的一种先进设备。
与传统的机械加工方式相比，数控加工中心具有更高的精度、更快的加工速度和更广泛的加工能力。
数控加工中心通过在计算机程序中输入相应的加工路径和参数，通过自动化的控制系统驱动刀具和工件进行加工操作，实现对工件的精确加工。
数控加工中心的工作特点数控加工中心具有以下几个显著的工作特点：1. 高度自动化：数控加工中心通过计算机程序的输入和控制系统的运行，实现了对加工过程的全面自动化控制。
在加工过程中，只需要设置加工路径和参数，然后由计算机控制系统自动执行加工操作，大大降低了人工操作的需求。
2. 高精度加工：数控加工中心采用数字化控制方式，通过精确控制刀具和工件的运动轨迹和加工参数，实现对工件的精确加工。
相比传统的机械加工方式，数控加工中心具有更高的加工精度和重复性。
3. 多功能加工：数控加工中心具有多种加工功能，能够完成不同形状、不同材质的工件加工。
通过更换刀具和调整加工参数，可以实现钻孔、铣削、镗削、切割等多种加工操作，提高了加工的灵活性和效率。
4. 高效率加工：数控加工中心在自动化控制的基础上，还具备高速加工的能力。
通过提高切削速度和进给速度，加工中心能够在较短的时间内完成较多的加工任务，提高了加工的效率和生产能力。
5. 灵活性和可调性：数控加工中心可以根据不同的加工需求进行灵活的设置和调整。
通过调整刀具的刃具半径、加工速度、进给速度等参数，可以实现对不同尺寸、不同形状工件的加工操作，满足多样化的生产需求。
总结而言，数控加工中心具有高度自动化、高精度加工、多功能加工、高效率加工以及灵活性和可调性等工作特点。
随着科技的不断发展和应用的不断推广，数控加工中心在各个行业的应用范围将会更加广泛，为工业生产带来更大的便利和效益。
在未来的发展中，数控加工中心有望实现更高精度、更高速度和更多样化的加工能力，为工业制造提供更强大的支撑。
四川大学制造科学与工程学院本科课程《机械制造系统自动化
四川大学制造科学与工程学院本科课程《机械制造系统自动化》教学大纲课程编号：Course Code: 302081020302081020课程类型：Course Type:选修课Elective课程名称：Course Name: 机械制造系统自动化Mechanical Manufacturing Automation授课对象：Audience:本科三年级学生Junior学时/学分：CreditHours/Credits 32/232/2授课语言：Language ofInstruction中文ChineseMandarin先修课程：Prerequisite: 机械原理、机械设计、机械制造基础Mechanical Principles, Mechanical DesignFundamental of Mechanical Manufacturing开课院系：Course offered by:机械工程系Department ofMechanicalEng.适用专业：机械设计制造及其自动化专业Intended for: Mechanical Design, Manufacturing andAutomation大纲执笔人：Edited by: 徐雷Xu Lei大纲审核人：Inspected by:李翔龙Li Xianglong一、课程简介随着科技进步以及机电一体化技术、计算机辅助技术和信息技术的发展，当今世界机械制造业已进入自动化时代。
机械制造自动化是企业实现自动化生产、参与市场竞争的基础。
对机械制造过程各个环节自动化技术的了解，掌握现代机械制造的新手段、新方法、新技术，是适应现代工业企业对机械类专业人才培养需求以及自身适应能力增强的必然要求。
本课程围绕机械制造全过程，系统讲授各种自动化技术、方法和实际应用，包括设备、装置、手段、方式、过程和系统等内容。
通过该课程的学习，满足学生系统掌握有关机械制造自动化方面的基本原理，了解机械制造系统中各主要单元和系统的自动化方法，以及典型自动化装置的工作原理和特点，提高其应用管理能力的需求。
机械制造自动化技术复习资料
机械制造自动化技术复习资料一、单项选择题〔每题1分，共15题，总分15分〕1、自18世纪中叶瓦特创造蒸汽机而引发工业革命以来，自动化技术就伴随着机械化得到了迅速开展，大约经历了 C 开展阶段。
A 二个B 三个C 四个D 五个★2、 B 是零件整个机械加工工艺过程自动化的根本问题之一，是机械制造厂实现零件加工自动化的根底。
A 物流供输的自动化B 加工设备的自动化C 刀具的自动化D 检测过程的自动化★3、组合机床自动线是针对 D 零件的全部加工与加工工序，专门设计制成的由假设干台组合机床组成的自动生产线。
A 一组B 多组C 多个D 一个★4、柔性自动线是按照 A 加工对象确定工艺过程，选择适宜的数控加工设备与物料储运系统而组成的。
A 成组B 成套C 成型D 成双★5、在自动控制系统中，传递及转换装置的作用是将指令控制装置所发出的指令信息传送到 B 。
A 指令存储装置B 执行机构C 数控装置D 计算机6、在机械加工过程中，工件处于等待与传输状态的时间占A 。
A 95%B 50%C 5%D 25%7、小型旋转体零件〔如圆柱滚子〕在自动线上的输送方式常采用 D 。
A 搬运机械手输送B 有轨导向小车输送C 无轨导向小车输送D 料槽自重输送8、实现产品装配自动化的首要任务是 A 。
A 研究自动装配的构造工艺性B 研究自动装配的工艺过程C 设计自动装配设备D 制造自动装配设备★9、当执行制造过程的 C 均由机械〔机器〕来完成，那么可以认为这个制造过程是“自动化〞了。
A 根本动作B 控制动作C 根本动作及其控制机构的动作D 辅助动作10、不属于物料储运过程自动化技术范畴的技术是 C 。
A 工件储运自动化技术B 刀具储运自动化技术C 零部件供给自动化技术D 夹具储运自动化技术★11、加工中心是指具有 C 的数控加工设备。
A 刀具库B 刀具自动交换机构C 刀具库及刀具自动交换机构D 托盘交换器12、对于工件外表粗糙度的检测，目前生产中并非广泛使用的方法 A 。
数控机床自动换刀装置
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数控机床自动换刀装置 的结构与设计
刀库设计
刀库容量
根据数控机床的加工需求， 合理设计刀库容量，确保 能够存放足够数量的刀具。
刀具存放方式
采用合适的刀具存放方式， 如刀具架、刀具套等，以 便于刀具的存取和管理。
刀库布局
根据数控机床的整体布局 和加工要求，合理布置刀 库的位置和方向，以提高 换刀效率和加工精度。
例如，在发动机缸体的加工中，需要使用不同种类的刀具进行粗加工、半精加工和精加工。数控机床 自动换刀装置可以在加工过程中自动识别需要更换的刀具，并快速、准确地完成换刀操作，保证了加 工过程的连续性和稳定性。
应用案例二：航空航天业
航空航天业对零部件的加工精度和效率要求极高，数控机床自动换刀装置在航空 航天业中也有着广泛的应用。例如，在飞机机身和机翼的制造中，需要使用大型 五轴数控机床进行加工，而大型五轴数控机床的换刀时间较长，影响了加工效率 。
数控机床自动换刀装置的应用，可以大大缩短换刀时间，提高加工效率。同时， 由于航空航天业对零部件的加工精度要求极高，数控机床自动换刀装置的精确性 和稳定性也得到了充分验证，为航空航天业的发展提供了有力支持。
应用案例三：模具制造业
模具制造业是数控机床自动换刀装置的重要应用领域 之一。在模具的制造过程中，需要使用不同种类的刀 具进行粗加工、半精加工和精加工。数控机床自动换 刀装置的应用，可以大大提高模具的加工效率和精度 。
分类与比较
按换刀方式分类
数控机床自动换刀装置可分为机械手换刀和机器人换刀两种 方式。机械手换刀方式具有结构简单、成本低等优点，但换 刀速度较慢；机器人换刀方式具有换刀速度快、精度高等优 点，但结构复杂、成本较高。
按刀库类型分类
数控机床自动换刀装置可分为固定刀库和旋转刀库两种类型 。固定刀库具有容量大、换刀速度快等优点，但结构复杂、 成本较高；旋转刀库具有结构简单、成本低等优点，但容量 较小、换刀速度较慢。
第四章刀具自动化
2．刀具运送装置
▪ 当刀库容量较大，布置得离机床主轴较远时，就 需要安排两只机械手和刀具运送装置来完成新旧 刀具的交换工作：
▪ 一只机械手靠近刀库，称后机械手，完成拔刀和 插刀的动作；
镗铣类数控机床工具系统
/cp.php?catid=52&nowmenuid=337&cpath=0052:
弹簧夹头刀杆
三面刃铣刀刀柄 可转位面铣刀刀柄
快换工具系统
双头微调镗杆
第二节 排屑自动化
▪ 一、切屑形成原理 ▪ 二、排屑装置类型 ▪ 1．带式排屑装置 ▪ 2．刮板式排屑装置 ▪ 3．螺旋排屑装置 ▪ 三、切屑及切削液处理装置 ▪ 1．带刮板式排屑装置的处理装置 ▪ 2．负压式纸带过滤装置
的位置；若采用显微投影仪，则让刀尖的横刃与水平线相切、 侧刃与垂直线相切(如图所示)；若采用接触式测微仪，则让 千分表的测头与刀尖接触指示出预定值； ▪ (5)察看显示器上的x、Z数值，若符合要求，则操作计算机记 录该数据。
刀具监控
▪ 1．刀具直接监控 ▪ (1)图像匹配法。 ▪ (2)接触法。 ▪ 2．刀具间接监控 ▪ 其常见方法有: ▪ (1)工件表面质量监测 ▪ (2)切削温度监测 ▪ (3)超声波监测 ▪ (4)振动监测 ▪ (5)切削力监测 ▪ (6)功率监测 ▪ (7)声发射监测 ▪ 3．刀具破损声发射监测
第四章刀具自动化
１．自动化刀具的特点
▪ 1)刀具的切削性能必须稳定可靠，应具有高的耐用 度和可靠性；
▪ 2)刀具应能可靠地断屑或卷屑； ▪ 3)刀具应具有较高的精度； ▪ 4)刀具结构应保证其能快速或自动更换和调整； ▪ 5)刀具应配有其工作状态的在线检测与报警装置； ▪ 6)应尽可能地采用标准化、系列化和通用化的刀具，
机械数控加工过程刀具高效使用及优化措施分析
机械数控加工过程刀具高效使用及优化措施分析摘要：机床在加工精度、生产效率和加工产品的稳定性等方面具有普通机床无法比拟的生产加工优势。
数控加工具有越来越广泛的应用前景。
本文研究了数控加工过程中刀具的合理使用控制。
分析了钻井原理、工具的特点和工具的控制技术在加工中的应用，并讨论了数控加工过程中刀具的控制技术和措施，从而大大提高数控加工的工作效率。
关键词：机械数控加工；工具；使用控制1、数控刀具概述数控刀具是制造中切削工具的一种，是在机械制造业中用来进行切削工艺的工具类型，其效率与普通刀具相比更高，数控刀具的结构包括切削所用的刀片、固定刀具的刀柄以及刀杆。
数控技术的逐渐成熟，使其在机械自动化中的应用变得越来越广泛，数控刀具就是在这种背景下产生的。
数控刀具与传统的切削刀具相比，刀刃的可靠程度与质量有了相当大的进步，并且数控刀具可以根据切削的具体需求，通过自动换刀装置来变换切削刀具的类型，可以提高切削作业的效率和精度。
数控刀具的使用使得加工企业可以与刀具生产商进行直接的需求沟通，提供给生产商具体的切削数值、切削类型等数据，这样刀具生产商就可以根据刀具需求方的实际需求来提供专门的刀具类型和问题解决方案，从而促进了刀具的生产和销售的发展。
但是数控刀具的使用条件较传统刀具相比较为复杂，这在一定程度上限制了数控刀具的使用范围的扩大。
2、机械数控加工过程刀具高效使用方法数控刀具的选择是否合理，会对数控加工质量带来很大影响。
其中最主要的影响表现为工艺加工的精确度存在差异。
另外还会对数控刀具造成严重损坏，导致数控刀具出现不同程度的磨损，造成数控刀具的耐用性和精确度受到影响，最终无法有效确保数控加工的质量。
因此选择刀具时，相关工作人员应该充分考虑到刀具选择对数控加工工艺各方面的影响因素，根据具体的加工情况选择刀具，确保选择的数控刀具满足加工的基本要求。
2.1选择合适的工具在数控加工中，选择合适的刀具是非常重要的。
不同的零件和材料具有不同的切削性能，所选用的刀具也不同。
刀具库的发展趋势
刀具库的发展趋势
刀具库的发展趋势可以归纳为以下几个方面：
1. 自动化和智能化：随着科技的不断进步，刀具库将越来越智能化和自动化。
通过采用机器人、自动摆放系统和智能管理软件，刀具库可以实现自动化的刀具的存放、检索、更换和管理。
这样可以节省人工成本，提高工作效率和生产效率。
2. 数据化管理：刀具库将趋向于数据化管理。
通过采集刀具使用的数据，可以实时监控刀具的磨损情况和寿命，及时预警刀具的更换。
同时，也可以分析和优化刀具的使用和维护策略，提高刀具的利用率和寿命。
3. 精确度和稳定性：随着工艺的不断提高和工件材料的创新，对刀具的精度和稳定性要求越来越高。
因此，刀具库也需要不断提升其精确度和稳定性，确保刀具的质量和效果。
4. 绿色环保：在刀具库的设计和运行中，也越来越注重环保和能源节约。
例如，采用节能的照明系统、高效的空调系统和循环利用的冷却液系统等，减少对环境的影响。
5. 多功能和高效互联：刀具库不仅可以存放刀具，还可以用于存放其他工具和配件。
此外，刀具库也将与其他工厂的设备和系统进行互联，实现信息共享和协同工作，进一步提高生产效率和工作效率。
总的来说，刀具库的发展趋势是向着自动化、智能化、数据化、精确度和稳定性提高、绿色环保和高效互联的方向发展。
通过不断创新和技术进步，刀具库将为制造业提供更加高效、可靠和可持续的刀具管理解决方案。
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BIG-PLUS刀柄是锥度为7:24的双面定位刀
柄。通过拉杆与拉钉，使主轴锥孔弹性
扩张，实现双面定位。
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刀具自动化概述(PPT58页)
刀柄与刀具连接
高速切削的刀柄和刀具的连接方式主要有高精度弹簧夹头、
热缩夹头、高精度液压膨胀夹头。
采用具有一定锥度的锥套（弹簧 夹头）作为夹紧单元，利用拉杆 或螺母使套锥内径缩小而夹紧刀 具。
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刀具自动化概述(PPT58页)
自动化刀具的装夹机构
工具系统的结构形式：整体式、模块式
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刀具自动化概述(PPT58页)
自动化加工设备的刀具和机床的联接，必须要由与机床主 轴孔相适应的工具柄部、与工具柄部相联接的工具装夹部分和 各种刀具部分来实现。
刀柄与机床主轴连接 刀柄与刀具相连
刀具自动化
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刀具作为机械工艺装备的重要组成部分之一，刀具的自 动化程度将影响整个机械制造系统的先进性。
刀具自动化：是加工设备在切削过程中自动完成 选刀、换刀、对刀、走刀等工作过程。
第一节 刀具的自动装夹 第二节 自动化换刀系统 第三节 排屑自动化
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一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
类型：分为标准刀具和专用刀具两大类。
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀具自动化概述(PPT58页)
刀柄与机床主轴连接
优点一，不自锁，拆卸方便
➢BT刀柄（日本标准）：锥度7:24，仅依靠锥面（单面）定位，
通过拉钉和主轴内的拉刀装置固定在主轴上。
优点二，只需将锥角加工 到高精度即可保证配合定 心精度高，成本较低，使 用可靠。
缺点，在高速旋转时定位 精度降低，运行不稳定。
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刀具自动化概述(PPT58页)
自动化刀具的装夹机构
数控工具系统的结构形式：整体式、模块式
主要看刀柄 与工作部分 是否分开的
刀柄与各种工作部分组装成不同规 格的工具，以最少的工具库满足不 同零件加工要求。
刀具自动化概述(PPT58页)
不同品种和规格的工作部分都必须 加工出一个能与机床连接的柄部， 使得工具品种繁多、管理不便
可能提高刀具的专用化程度，以取得最佳的效益。 在以数控机床、加工中心为主体构成的柔性自动化
加工系统中，为了提高加工的适应性，同时考虑到 加工设备的刀库容量有限，应尽量减少使用专用刀 具，而选用通用标准刀具、刀具标准组合件或模块 式刀具。
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刀具自动化概述(PPT58页)
一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
自动化刀具的装夹机构
作用：充分发挥自动化加工设备应有的效率，实现 快速自动换刀。 实现刀具与机床的连接
方法：必须要配备一套标准的装夹机构，建立一套 标准的工具系统。 工具系统由刀柄、接杆和夹头组成。
工具系统：是刀具与机床的接口，并力求刀具的刀 柄与接杆实现标准化、系列化、通用化。
刀柄：刀具与机床的连接
特点：切削刃多，效率高。
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刀具自动化概述(PPT58页)
一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
带沉孔、带后刀角刀片的刀具：
断屑可靠、切屑流出不受阻碍。
图5—3 带沉孔带后角刀片的钻头
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刀具自动化概述(PPT58页)
一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
图5—10 弹簧夹头
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刀柄与刀具连接
高速切削的刀柄和刀具的连接方式主要有高精度弹簧夹头、 热缩夹头、高精度液压膨胀夹头。
利用夹头热胀冷缩的物理原理夹 紧刀具，结构简单，夹紧力大， 动平衡度和回转精度高。
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刀具自动化概述(PPT58页)
一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
可转位刀具：
a) 可转位面铣刀 b) 可转位立铣刀 图5—2 可转位刀具结构
将带有若干个切削刃口及具 有一定几何参数的多边形刀 片，用机械夹固方法加紧在 刀体上的一种刀具。当在使 用过程中一个切削刃磨钝了 后，只要将刀片的夹紧松开 ，转位或更换刀片，使新的 切削刃进入工作位置，再经 夹紧就可以继续使用。
标准刀具—又包含通用标准刀具、刀具标准组合件（图5-1）
和模块式刀具等三种形式。
组合成 刀具
组合车刀的优点
a刀体可稳固的固定在刀柄 底部的支撑面上；
b刀头伸出长度短，提高其 刚度；
c能和其它刀具夹头相配、 实现刀具自动更换
图5—1 新型组合车刀
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一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
选用： 在以自动生产线为代表的刚性自动化生产中，应尽
选用刀具的原则：
1）为了提高刀具的耐用度和可靠性，应尽量选用各 种高性能、高效率、长寿命的刀具材料制成的刀具； 2）应选用机夹可转位刀具的结构； 3）带沉孔、带后角刀片的刀具可优先作为自动化加 工刀具； 4）为了集中工序，提高生产率及保证加工精度，应 尽可能采用复合刀具。
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接杆：刀柄与夹头的连接
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自动化刀具的装夹机构
工具系统的分类：
• 镗铣类数控机床用工具系统（简称”TSG”系统）
• 车床类数控机床用工具系统（简称“BTS”系统） 它们都是由与机床主轴孔相适应的工具柄部（刀
柄）、与工具柄部 相联接的工具装夹部分（接杆） 和各种刀具部分组成（夹头）
实心长刀柄，重量大
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刀柄与机床主轴连接
为了克服BT刀柄仅靠单面定位导致的不利因素，宜采用双面
约束过定位——除了刀柄锥面定位，还增加端面定位。
高速切削刀柄
➢HSK刀柄（德国标准） ➢BIG-PLUS刀柄（日本标准）
HSK刀柄采用了锥度1:10的空心短锥柄结构 ，在拉紧力的作用下，中空刀柄弹性变形， 实现锥面（径向）和法兰端面（轴向）双面 定位。
复合刀具：多个工序的刀具（同类或不同类）组合到一把 刀上，可以同时加工（一次成型）或按先后顺序加工两个或两 个以上的表面，也可以完成一个表面的多道工步或多道工序加 工。 减少换刀次数，加工效率高
图5—4 侧铣和面铣复合加工刀具
图5—动化概述(PPT58页)
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