数控机床与编程 教学课件 作者 刘书华 第六章.ppt

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1、第一节　数控刀具系统第二节　自动换刀系统第三节　数控夹具系统第四节　回转工作台第六章数控加工系统的工艺装备一、数控机床对刀具的要求第一节数控刀具系统(1)适应高速切削要求，具有良好的切削性能。(2)高的可靠性。(3)较高的尺寸耐用度。(4)高精度。(5)可靠的断屑及排屑措施。(7)自动且快速的换刀。(8)具有刀具工作状态监测装置。(9)刀具标准化、模块化、通用化及复合化。二、数控机床所用刀具材料的类型及选择1．刀具材料应具备的性能(1)较高的硬度和耐磨性。(2)足够的强度和韧性示。(3)较高的耐热性。(4)较好的导热性。(5)良好的工艺性。2

2、．高速钢高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的热稳定性、高的强度（抗弯强度一般为硬质合金2～3倍，为陶瓷的5～6倍）和韧性（较硬质合金和陶瓷高十几倍）、一定的硬度（63～69HRC）和耐磨性。3．硬质合金硬质合金是由难熔金属碳化物（如TiC、WC、TaC、NbC等）和金属粘结剂（如Co、Ni等）经粉末冶金方法制成的。硬质合金的硬度（89～93HRA）、耐磨性都很高，其切削性能比高速钢高得多，刀具耐用度可提高几倍到几十倍。4．涂层刀具涂层刀具是在韧性较好的硬质合金基体上或高速钢刀具基体上，涂覆一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而获

3、得的。涂层刀具有比基体高得多的硬度、抗氧化性能、抗粘结性能以及低的摩擦系数，因而有高的耐磨性和抗月牙洼磨损能力，且可降低切削力及切削温度。5．陶瓷刀具材料陶瓷刀具材料是在陶瓷基体中添加各种碳化物、氮化物、硼化物和氧、氮化物等并按照一定生产工艺制成的。它具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和化学稳定性等独特的优越性。三、数控车床刀具在数控车削加工中，广泛采用不重磨机夹可转位车刀。机夹可转位车刀由刀杆、不重磨刀片、刀垫和夹固元件组成，如图6－1所示。1．刀柄加工中心的刀柄是加工中心必备的辅具，在刀柄上可安装不同的刀具，存放在刀库中，供加工时选用。图6－2为刀柄结构示意图。2．加

4、工中心的工具系统(1)整体式结构整体式结构的铣镗类工具系统(如我国的TSG82系统)，把刀柄和夹持刀具的工作部分做成一体，使用时选用不同的品种和规格的刀柄，装上对应的刀具就可以使用，其优点是使用方便、可靠。(2)模块式结构模块式结构是把工具的柄部和工作部分分开，制成各种系列化的模块，然后通过不同的模块组装成所需要的工具。五、刀具的预调1．刀具轴向尺寸的预调有些刀具，如钻头、丝锥、立铣刀、端铣刀等，通常与JT(ST)-J刀柄及其相应的接长杆组装，来实现其轴向尺寸的预调功能。图6－5是麻花钻与JT－J刀柄和ZB－M接长杆的组装图。2．刀具径向尺寸的预调孔加工的孔径因零件

5、不同而异，这就要求数控加工用的辅具能适应这种要求。图6－7是一种径向尺寸可调整的镗刀块结构，刀片的径向位置利用螺钉进行调整。3．刀具预调仪在数控机床上加工复杂形状的零件，一般要使用预调仪(对刀仪)，测出刀具的实际尺寸或与名义尺寸的偏差。图6－9所示为一种光学数显刀具预调仪。转塔式自动换刀装置又分回转刀架式和转塔头式二种。回转刀架式用于各种数控车床和车削中心机床。转塔头式多用于数控钻、镗、铣床。第二节自动换刀系统一、转塔式自动换刀装置1．回转刀架换刀回转刀架换刀是一种简单的自动换刀装置。在回转刀架各刀座安装或夹持各种不同用途的刀具，通过回转刀架的转位实现换刀。1)一个

6、回转刀架，外圆类、内孔类刀具混合放置，如图6－10所示。2)两个回转刀架，分别布置外圆和内孔类刀具。如图6－11所示。3)双排回转刀架，外圆类、内孔类刀具分别布置在刀架的一侧面，如图6－12所示。2．转塔头式换刀使用旋转刀具的数控机床采用转塔转位更换主轴头，在转塔的各主轴头上根据加工的工序预先安装所用刀具，转塔依次转位，就可实现自动换刀。图6－17为卧式八轴转塔头结构。转塔头的转位过程如图6－18所示。二、刀库式自动换刀装置刀库式自动换刀装置是由刀库和刀具交换机构组成。在具有刀库的加工中心上，其换刀方式又可按有、无机械手分为：有机械手换刀和无机械手换刀两类。(一)无机械

7、手的换刀系统图6－19所示为一种卧式加工中心无机械手换刀系统的换刀过程。（二）有机械手的换刀系统它是由刀库、机械手(有的加工中心还有运刀装置)结合共同完成自动刀具交换的，也是在加工中心上用得最为普遍的，比无机械手的换刀系统更灵活，其换刀时间可缩短到2s以下。图6－21为自动换刀工作原理图。1．刀库刀库是一个储存加工所需的各种刀具的仓库，加工中心的换刀位置都是设计成固定的，对应刀库上某一固定刀位，刀库要具备运送刀具，作分度运动达到换刀位置及准确定位的功能，才能使换刀可靠。2．刀库选刀方式刀库选刀方式有顺序选择和任意选择二