数控机床机械结构第4章课件.ppt

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1、第4章自动换刀装置4.1ATC刀具自动换刀4.2刀库4.3机械手4.4自动换刀装置4.5刀库自动换刀过程与换刀实例4.1ATC刀具自动换刀装置4.1ATC刀具自动换刀装置的基本要求为完成对工件的多工序加工而设置的存储及更换刀具的装置称为自动换刀装置。自动换刀装置应当满足的基本要求为：①刀具换刀时间短且换刀可靠②刀具重复定位精度高③足够的刀具储存量④刀库占地面积小下一页返回4.1ATC刀具自动换刀装置4.1.2刀具的选择方式按数控装置的刀具选择指令，从刀库中将所需要的刀具转换到取刀位置，称为自动选刀。在刀库中，选择刀具通常采用两种方法。1.顺序选刀在加工之前，将加工零件所需刀具按照工艺要求集

2、资插入刀库的刀套中，顺序不能不差错，加工时按顺序调刀称为顺序选刀。加工不同的工件时必须重新调整刀库中的刀具顺序，因而操作十分繁琐，而且加工同一工件中各工序的刀具不能重复使用。这样就会增加刀具的数量，而且由于刀具的尺寸误差也容易造成加工精度的不稳定。其优点是刀库的驱动和控制都比较简单。因此这种方式适合加工指较大、工件品种数量较少的中小型自动换刀数按机床。返回上一页下一页4.1ATC刀具自动换刀装置2.任选刀具这种方法根据程序指令的要求任意选择所需要的刀具，刀具在刀库中不必按照工件的加工顺序排列，可以任意存放。每把刀具都编上代码，自动换刀时，刀库旋转，每间刀具都经过“刀具识别装置”接受识别。当

3、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，刀库将刀具送到换刀位置，等待机械手来抓取。任意选择刀具法的优点是刀库中刀具的排列顺序与工件加工顺序无关，相同的刀甚至可重复使用。因此，刀具数量比顺序选刀的刀具可以少一些，刀库也相应的小一些。返回上一页4.2刀库刀库是自动换刀装置的主要部件，其容量、布局以及具体结构对数控机床的设计有很大的影响。刀库中的刀具的定位机构是用来保证要倒换的每一把刀具或刀套都能准确地停在换刀位置上。采用电动机或液压系统为刀库转动提供动力。根据刀库所需要的容量和取刀的方式，可以将刀库设计成多种形式。4.2.1刀库的类型刀库的功能是储存加工工序所需要的各种刀具，并

4、按程序指令把将要用的刀具准确地送到换刀位置，并接受从主轴送来的已用刀具。刀库的储存量一般在8~64把范围内，多的可达100~200把。1.鼓（盘）式刀库在盘式刀库结构中，刀具可以沿主轴轴向、径向、斜向安放，刀具轴向安装的结构最为紧凑。但为了换刀时刀具与主轴同向，有的刀库中的刀具需在换刀位置作900翻转。下一页返回4.2刀库在恨库容量较大时，为在存取方便的同时保持结构紧凑，可采取弹仓式结构，目前大量的刀库安装在机床立柱的顶面或侧面。在刀库容量较大时，也有安装在单独的地基上，以隔离刀库转动造成的振动。盘式刀库的刀具轴线与鼓轴线平等刀具环行排列，分径向、轴向两种取刀方式，其刀座结构不同。这种鼓式

5、刀库结构简单应用较多，适用于刀库容量较小的情况。为增加刀库空间利用率，可采用双环或多环排列刀具的形式。但鼓直径增大，转动惯量就增加，选刀时间也较长。如图4-6（a）、（b）所示为鼓式刀库。返回上一页下一页4.2刀库2.链式刀库如图4-7所示为链式刀库，通常刀具容量比盘式的要大，结构也比较灵活和紧凑，常为轴向换刀。链环可根据机床的布局配置成各种形状，也可将换刀位置刀座突出以利于换刀。另外还可以采用加长链带方式加大刀库的容量，也可采用链带折叠加绕的方式提高空间利用率，在要求刀具容量很大时还可以采用多条链带结构。3.格子盒式刀库（1）固定型格子盒式刀库刀具分几排直线排列，由纵横向移动的取刀机械手

6、完成选刀运动，将选取的刀具送到固定的换刀位置刀座上，由换刀机械手交换刀具。由于刀具排列密集，空间利用率高，刀库容量大。返回上一页下一页4.2刀库（2）非固定型格子盒式刀库可换主轴箱的加工中心刀库由多个刀匣组成，可直线运动，刀匣可以从刀库中垂直提出。4.2.2刀库的容量刀库的容量首先要考虑加工工艺的分析的需要。一般情况下，并不是刀库中的刀具越多越好，太大的容量会增加刀库的尺寸和占地面积，使选刀过程时间增长。例如，立式加工中心的主要工艺为钻、铣。下一页返回上一页4.2刀库统计了15000种工件，按成组技术分析，各种加工刀具所必需的刀具数的结果是：4把刀的容量就可以完成95%左右的铣削工艺，10

7、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~以上的工件钻削工艺。如果从完成工件的全部加工所需的刀具数目统计，所得结果是80%的工件完成全部加工任务所需的刀具数在40种以下，所以一般的中小型立式加工中心配14~30把刀具的刀库就能够满足70%~95%的工件加工需要。上一页下一页返回4.2刀库4.2.3刀库结构1.圆盘式刀库的结构如图4-9（a）、（b）所示为圆盘式刀库的结构图，可容纳40把刀具，如