第4章自動(dòng)換刀裝置4.1ATC刀具自動(dòng)換刀4.2刀庫(kù)4.3機(jī)械手4.4自動(dòng)換刀裝置4.5刀庫(kù)自動(dòng)換刀過程與換刀實(shí)例4.1ATC刀具自動(dòng)換刀裝置4.1ATC刀具自動(dòng)換刀裝置的基本要求為完成對(duì)工件的多工序加工而設(shè)置的存儲(chǔ)及更換刀具的裝置稱為自動(dòng)換刀裝置。自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求為：①刀具換刀時(shí)間短且換刀可靠②刀具重復(fù)定位精度高③足夠的刀具儲(chǔ)存量④刀庫(kù)占地面積小下一頁返回4.1ATC刀具自動(dòng)換刀裝置4.1.2刀具的選擇方式按數(shù)控裝置的刀具選擇指令，從刀庫(kù)中將所需要的刀具轉(zhuǎn)換到取刀位置，稱為自動(dòng)選刀。在刀庫(kù)中，選擇刀具通常采用兩種方法。1.順序選刀在加工之前，將加工零件所需刀具按照工藝要求集資插入刀庫(kù)的刀套中，順序不能不差錯(cuò)，加工時(shí)按順序調(diào)刀稱為順序選刀。加工不同的工件時(shí)必須重新調(diào)整刀庫(kù)中的刀具順序，因而操作十分繁瑣，而且加工同一工件中各工序的刀具不能重復(fù)使用。這樣就會(huì)增加刀具的數(shù)量，而且由于刀具的尺寸誤差也容易造成加工精度的不穩(wěn)定。其優(yōu)點(diǎn)是刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)和控制都比較簡(jiǎn)單。因此這種方式適合加工指較大、工件品種數(shù)量較少的中小型自動(dòng)換刀數(shù)按機(jī)床。返回上一頁下一頁4.1ATC刀具自動(dòng)換刀裝置2.任選刀具這種方法根據(jù)程序指令的要求任意選擇所需要的刀具，刀具在刀庫(kù)中不必按照工件的加工順序排列，可以任意存放。每把刀具都編上代碼，自動(dòng)換刀時(shí)，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)，每間刀具都經(jīng)過“刀具識(shí)別裝置”接受識(shí)別。當(dāng)某把刀具的代碼與數(shù)控指令的代碼相符合時(shí)，該把刀具被選中，刀庫(kù)將刀具送到換刀位置，等待機(jī)械手來抓取。任意選擇刀具法的優(yōu)點(diǎn)是刀庫(kù)中刀具的排列順序與工件加工順序無關(guān)，相同的刀甚至可重復(fù)使用。因此，刀具數(shù)量比順序選刀的刀具可以少一些，刀庫(kù)也相應(yīng)的小一些。返回上一頁4.2刀庫(kù)刀庫(kù)是自動(dòng)換刀裝置的主要部件，其容量、布局以及具體結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)有很大的影響。刀庫(kù)中的刀具的定位機(jī)構(gòu)是用來保證要倒換的每一把刀具或刀套都能準(zhǔn)確地停在換刀位置上。采用電動(dòng)機(jī)或液壓系統(tǒng)為刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力。根據(jù)刀庫(kù)所需要的容量和取刀的方式，可以將刀庫(kù)設(shè)計(jì)成多種形式。4.2.1刀庫(kù)的類型刀庫(kù)的功能是儲(chǔ)存加工工序所需要的各種刀具，并按程序指令把將要用的刀具準(zhǔn)確地送到換刀位置，并接受從主軸送來的已用刀具。刀庫(kù)的儲(chǔ)存量一般在8~64把范圍內(nèi)，多的可達(dá)100~200把。1.鼓（盤）式刀庫(kù)在盤式刀庫(kù)結(jié)構(gòu)中，刀具可以沿主軸軸向、徑向、斜向安放，刀具軸向安裝的結(jié)構(gòu)最為緊湊。但為了換刀時(shí)刀具與主軸同向，有的刀庫(kù)中的刀具需在換刀位置作900翻轉(zhuǎn)。下一頁返回4.2刀庫(kù)在恨庫(kù)容量較大時(shí)，為在存取方便的同時(shí)保持結(jié)構(gòu)緊湊，可采取彈倉(cāng)式結(jié)構(gòu)，目前大量的刀庫(kù)安裝在機(jī)床立柱的頂面或側(cè)面。在刀庫(kù)容量較大時(shí)，也有安裝在單獨(dú)的地基上，以隔離刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)造成的振動(dòng)。盤式刀庫(kù)的刀具軸線與鼓軸線平等刀具環(huán)行排列，分徑向、軸向兩種取刀方式，其刀座結(jié)構(gòu)不同。這種鼓式刀庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單應(yīng)用較多，適用于刀庫(kù)容量較小的情況。為增加刀庫(kù)空間利用率，可采用雙環(huán)或多環(huán)排列刀具的形式。但鼓直徑增大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就增加，選刀時(shí)間也較長(zhǎng)。如圖4-6（a）、（b）所示為鼓式刀庫(kù)。返回上一頁下一頁4.2刀庫(kù)2.鏈?zhǔn)降稁?kù)如圖4-7所示為鏈?zhǔn)降稁?kù)，通常刀具容量比盤式的要大，結(jié)構(gòu)也比較靈活和緊湊，常為軸向換刀。鏈環(huán)可根據(jù)機(jī)床的布局配置成各種形狀，也可將換刀位置刀座突出以利于換刀。另外還可以采用加長(zhǎng)鏈帶方式加大刀庫(kù)的容量，也可采用鏈帶折疊加繞的方式提高空間利用率，在要求刀具容量很大時(shí)還可以采用多條鏈帶結(jié)構(gòu)。3.格子盒式刀庫(kù)（1）固定型格子盒式刀庫(kù)刀具分幾排直線排列，由縱橫向移動(dòng)的取刀機(jī)械手完成選刀運(yùn)動(dòng)，將選取的刀具送到固定的換刀位置刀座上，由換刀機(jī)械手交換刀具。由于刀具排列密集，空間利用率高，刀庫(kù)容量大。返回上一頁下一頁4.2刀庫(kù)（2）非固定型格子盒式刀庫(kù)可換主軸箱的加工中心刀庫(kù)由多個(gè)刀匣組成，可直線運(yùn)動(dòng)，刀匣可以從刀庫(kù)中垂直提出。4.2.2刀庫(kù)的容量刀庫(kù)的容量首先要考慮加工工藝的分析的需要。一般情況下，并不是刀庫(kù)中的刀具越多越好，太大的容量會(huì)增加刀庫(kù)的尺寸和占地面積，使選刀過程時(shí)間增長(zhǎng)。例如，立式加工中心的主要工藝為鉆、銑。下一頁返回上一頁4.2刀庫(kù)統(tǒng)計(jì)了15000種工件，按成組技術(shù)分析，各種加工刀具所必需的刀具數(shù)的結(jié)果是：4把刀的容量就可以完成95%左右的銑削工藝，10把孔加工刀具可完成70%的鉆削工藝，因此，14把刀的容量就可完成70~以上的工件鉆削工藝。如果從完成工件的全部加工所需的刀具數(shù)目統(tǒng)計(jì)，所得結(jié)果是80%的工件完成全部加工任務(wù)所需的刀具數(shù)在40種以下，所以一般的中小型立式加工中心配14~30把刀具的刀庫(kù)就能夠滿足70%~95%的工件加工需要。上一頁下一頁返回4.2刀庫(kù)4.2.3刀庫(kù)結(jié)構(gòu)1.圓盤式刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)如圖4-9（a）、（b）所示為圓盤式刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)圖，可容納40把刀具，如圖4-9（a）為刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)裝置，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，通過蝸桿4蝸輪5、端齒離合器2和3帶動(dòng)與圓盤13相連的軸1轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖4-9（b）所示，圓盤13上均勻分布40個(gè)刀座9，其外側(cè)邊緣上有相應(yīng)的40個(gè)刀座編碼板8。在刀庫(kù)的下方裝有固定不動(dòng)的刀座號(hào)讀取裝置7。當(dāng)圓盤13轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刀座號(hào)板8依次經(jīng)過刀座號(hào)讀取裝置，并讀出各刀座的編號(hào)，與輸入指令相比較，當(dāng)找到所要求的刀座號(hào)時(shí)，即發(fā)出信號(hào)，液壓缸6右腔進(jìn)入高壓油，使端齒離合器2和3脫開，使圓盤13處于浮動(dòng)狀態(tài)。下一頁返回上一頁4.2刀庫(kù)庫(kù)同時(shí)液壓缸12前腔的高高壓油通路被被切斷，并使使其與回油箱箱連通，在彈彈簧10的作作用下，液壓壓缸12的活活塞桿帶著定定位V形塊14使圓盤13定位，以以便換刀裝置置換刀。這種種方法，裝置置比較簡(jiǎn)單，，總體布局比比較緊湊，但但圓盤直徑較較大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣慣量大，且由由于刀庫(kù)離主主軸較遠(yuǎn)，因因此，要采用用中間援裝置置來換刀。2.鏈?zhǔn)綆?kù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)如圖4-10所示為方形鏈鏈?zhǔn)降稁?kù)的典典型結(jié)構(gòu)示意意圖。主動(dòng)鏈鏈輪由伺服電電動(dòng)機(jī)通過蝸蝸輪減速裝置置驅(qū)動(dòng)。這種種傳動(dòng)方式，，不僅在鏈?zhǔn)绞降稁?kù)中采用用，其他形式式的刀庫(kù)傳動(dòng)動(dòng)中，也多采采用。下一頁上一頁返回4.2刀庫(kù)庫(kù)4.2.4刀刀庫(kù)的轉(zhuǎn)位位刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)構(gòu)同伺服電動(dòng)動(dòng)機(jī)通過消隙隙齒輪1、2帶動(dòng)蝸輪4使刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，如圖4-12所示。蝸桿為為右旋以導(dǎo)程程式蝸桿，可可以用軸向移移動(dòng)的方法來來調(diào)整蝸輪副副的間隙。壓壓蓋5內(nèi)孔螺螺紋與套6相相配合，轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)套6即可調(diào)調(diào)整蝸桿的軸軸向位置，也也就調(diào)整了蝸蝸輪副的間隙隙。調(diào)整好后后用螺母7鎖鎖緊。刀庫(kù)的最大轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角為1800，根據(jù)所換刀刀具的位置決決定正轉(zhuǎn)或反反轉(zhuǎn)、由控制制系統(tǒng)自動(dòng)判判別，以使找找刀路徑最短短。每次轉(zhuǎn)角角大小由位置置控制系統(tǒng)控控制，進(jìn)行粗粗定位，最后后由定位銷精精確定位。返回上一頁4.3機(jī)械械手4.3.1機(jī)機(jī)械手的形形式與種類1.單臂單單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)機(jī)械手（圖4-14（（a））這種機(jī)械手的的手臂可以回回轉(zhuǎn)不同的角角度進(jìn)行自動(dòng)動(dòng)換刀，手臂臂上只有一個(gè)個(gè)夾爪，不論論在刀庫(kù)上或或在主軸上，，均靠這一個(gè)個(gè)夾爪來裝刀刀及卸刀，因因此換刀時(shí)間間較長(zhǎng)。2.單臂雙雙爪擺動(dòng)式機(jī)機(jī)械手（圖4-14（（b））這種機(jī)械手的的手臂上有兩兩個(gè)夾爪，兩兩上夾爪有所所分工，一個(gè)個(gè)夾爪只執(zhí)行行從主軸上取取下“舊刀””送回刀庫(kù)的的任務(wù)。另一一個(gè)夾爪則執(zhí)執(zhí)行由刀庫(kù)取取出“新刀””送到主軸的的任務(wù)。其換換刀時(shí)間較上上述單爪回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式機(jī)械手要要少。下一頁返回4.3機(jī)械械手3.單臂雙雙爪回轉(zhuǎn)式機(jī)機(jī)械手（圖4-14（（c））這種機(jī)械手的的手臂兩端各各有一個(gè)夾爪爪，兩個(gè)夾爪爪可同時(shí)抓取取刀庫(kù)及主軸軸上的刀具，，回轉(zhuǎn)1800后，又同時(shí)將將刀具放回刀刀庫(kù)及裝入主主軸。換刀時(shí)時(shí)間較以上兩兩種單臂機(jī)械械手均短，是是最常用的一一種形式。圖圖（c）右邊邊的一種機(jī)械械手在抓取刀刀具或?qū)⒌毒呔咚腿氲稁?kù)及及主軸時(shí)，兩兩臂可伸縮。。4.雙機(jī)械械手（圖4-14（（d））這種機(jī)械手相相當(dāng)于兩個(gè)單單爪機(jī)械手，，相互配合起起來進(jìn)行自動(dòng)動(dòng)換刀。其中中一個(gè)機(jī)械手手從主軸上取取下“舊刀””送回刀庫(kù)；；另一個(gè)機(jī)械械手由刀庫(kù)里里取出“新刀刀”裝入機(jī)床床主軸。下一頁返回上一頁4.3機(jī)械械手5.雙臂往往復(fù)交叉機(jī)械械手（圖4-14（（e））這種機(jī)械手的的兩手臂可以以往復(fù)運(yùn)動(dòng)，，并交叉成一一定的角度。。一個(gè)手臂從從主軸上取下下“舊刀”送送回刀庫(kù)，另另一個(gè)手臂由由刀庫(kù)取出““新刀”裝入入主軸。整個(gè)個(gè)機(jī)械手可沿沿某導(dǎo)軌直線線移動(dòng)或繞某某個(gè)轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)刀刀庫(kù)與主軸間間的運(yùn)刀運(yùn)動(dòng)動(dòng)。6.雙臂端端兩夾緊機(jī)械械手（圖4-14（（f））這種機(jī)械手只只是在夾緊部部位上與前幾幾種不同。前前幾種機(jī)械手手均靠夾緊刀刀柄的外圓表表面以抓取刀刀具，這種機(jī)機(jī)械手則夾緊緊刀柄的兩個(gè)個(gè)端面。下一頁返回上一頁4.3機(jī)械械手4.3.2常常用換刀機(jī)機(jī)械手1.單臂雙雙爪式機(jī)械手手單臂雙爪式機(jī)機(jī)械手，也叫叫扁擔(dān)式機(jī)械械手，它是目目前加工中心心上用得較多多的一種。這這種機(jī)械手的的拔刀、插刀刀動(dòng)作，大都都由液壓缸來來完成。根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)要求，，可以采取液液壓缸動(dòng)，活活塞固定；或或活塞動(dòng)，液液壓缸固定的的結(jié)構(gòu)形式。。而手臂的回回轉(zhuǎn)動(dòng)作，則則通過活塞的的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)齒齒條齒輪傳動(dòng)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。機(jī)機(jī)械手臂的不不同回轉(zhuǎn)角度度，由活塞的的可調(diào)行程來來保證。2.雙臂單單爪交叉型機(jī)機(jī)械手由北京機(jī)床研研究所開發(fā)和和生產(chǎn)的JCS013臥臥式加工中心心，所用換刀刀機(jī)械手就是是雙臂單爪交交叉型機(jī)械手手，如圖4-16所示。下一頁返回上一頁4.3機(jī)械械手3.單臂雙雙爪且手臂回回轉(zhuǎn)軸與主軸軸成450的機(jī)械手機(jī)械手結(jié)構(gòu)如如圖4-17所示。這種機(jī)械手換換刀動(dòng)作可靠靠，換刀時(shí)間間短。缺點(diǎn)是是刀柄精度要要求高，結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜，聯(lián)機(jī)機(jī)調(diào)整的相關(guān)關(guān)精度要求高高，機(jī)械手離離加工區(qū)較近近。4.3.3手手爪形式1.鉗形手手的杠桿手爪爪如圖4-18所示。圖中的的鎖銷2在彈彈簧作用下，，其大直徑外外圓頂著止退退銷3，杠桿桿手爪6就能能夠擺動(dòng)、放放開，刀具就就能裝入和取取出。這種手手爪均為直線線運(yùn)動(dòng)抓刀。。下一頁返回上一頁4.3機(jī)械械手2.刀庫(kù)夾夾爪刀庫(kù)夾爪既起起著刀套作用用，又起著手手爪的作用。。如圖4-19所示為刀庫(kù)夾夾爪圖。4.3.4機(jī)機(jī)械手結(jié)構(gòu)構(gòu)原理如圖4-20所示，機(jī)械手手結(jié)構(gòu)及工作作原理如下。。機(jī)械手有兩對(duì)對(duì)抓刀爪，分分別由液壓缸缸1驅(qū)動(dòng)其動(dòng)動(dòng)作。當(dāng)液壓壓缸推動(dòng)機(jī)械械手抓刀爪外外伸時(shí)，抓刀刀爪上的銷軸軸3在支架上上的導(dǎo)向槽2向滑動(dòng)，使使抓刀繞銷4擺動(dòng)，抓刀刀爪合攏抓住住刀具；當(dāng)液液壓缸間縮時(shí)時(shí)，支架2上上的導(dǎo)向槽迫迫使抓刀爪張張開，放松刀刀具。由于抓抓刀動(dòng)作由機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，且能自鎖鎖，因此工作作安全可靠.下一頁返回上一頁4.3機(jī)械械手4.3.5機(jī)機(jī)械手的驅(qū)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖4-21所示為機(jī)械手手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)。汽缸1通通過桿6帶動(dòng)動(dòng)機(jī)械手臂升升降。當(dāng)機(jī)械械手在上邊位位置時(shí)，液壓壓缸4通過齒齒條2、齒輪輪3、傳動(dòng)盤盤5、桿6帶帶動(dòng)機(jī)械手臂臂回轉(zhuǎn)；當(dāng)機(jī)機(jī)械手在下邊邊位置時(shí)，汔汔缸7通過齒齒條9、齒輪輪8、傳動(dòng)盤盤5和桿6，，帶動(dòng)手臂回回轉(zhuǎn)。如圖4-22所示為機(jī)械手手臂和手爪結(jié)結(jié)構(gòu)圖。手臂臂的兩端各有有一手爪。刀刀具被帶彈簧簧1的活動(dòng)銷銷4緊靠著固固定爪5。鎖鎖緊銷2被彈彈簧3彈起，，使活動(dòng)銷4被鎖位，不不能后退，這這就保證了在在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)動(dòng)過程中，手手爪中的刀具具不會(huì)被甩出出。當(dāng)手臂在在上方位置從從裙位置轉(zhuǎn)過過750時(shí)鎖昆鎖2被被擋塊壓下，，活動(dòng)鎖4就就可以活動(dòng)，，使得機(jī)械手手可以抓住主主軸和刀套中中的刀具。返回上一頁4.4自動(dòng)動(dòng)換刀裝置4.4.1數(shù)數(shù)控車床刀刀架1.數(shù)控車車床四方刀架架數(shù)控車床四方方刀架可以安安裝四把不同同的刀具，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位信號(hào)由加加工程序指定定。如圖4-23所示為L(zhǎng)D4B型刀架的的外形尺寸。。在數(shù)控車床刀刀架安裝和高高度完成后，，刀架的工作作順序應(yīng)按照照如圖4-24所示的步驟完完成工作要求求，同時(shí)需要要相應(yīng)的輔助助機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。2.數(shù)控車床床六角回轉(zhuǎn)刀刀架如圖4-26為數(shù)控車床六六角回轉(zhuǎn)刀架架，它適用于于盤類零件的的加工。在加加工軸類零件件時(shí)，可以用用四方回轉(zhuǎn)刀刀架。由于兩兩者底部安裝裝尺寸相同，，更換刀架十十分方便。如圖4-26所示的數(shù)控車車床六角回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)刀架的全部部動(dòng)作由液壓壓系統(tǒng)通過電電磁換向閥和和順序閥進(jìn)行行控制，它的的動(dòng)作分為以以下四個(gè)步驟驟。下一頁返回4.4自動(dòng)動(dòng)換刀裝置3.盤形自動(dòng)動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架如圖4-27（（a）所示為CK7815型數(shù)數(shù)控車床采用用的BA200L刀架結(jié)結(jié)構(gòu)圖。該刀刀架可配置12位、8位位刀盤。A、、B型回轉(zhuǎn)刀刀盤的外切刀刀可使用25mmX150mm標(biāo)準(zhǔn)、刀具具和刀桿截面面為25mmX25mm的可可調(diào)刀具，C型可用尺寸寸為20mmX20mmX125mm的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)刀具。鏜刀刀桿直徑最大大為32mm。4.電動(dòng)機(jī)機(jī)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)塔塔刀架如圖4-28所示是一咱電電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的的轉(zhuǎn)塔刀架的的結(jié)構(gòu)圖。定定位用的是三三齒盤結(jié)構(gòu)，，如圖4-28（（a）所示。定齒盤盤3用螺釘及及定位銷固定定在刀架體4上。動(dòng)齒盤盤2用螺釘及及定位銷緊固固在中心軸套套1上，齒盤盤2、3對(duì)面面有一個(gè)可軸軸向移動(dòng)的齒齒盤5，齒長(zhǎng)長(zhǎng)為以上二者者之和。其沿沿軸向右移動(dòng)動(dòng)，合齒定位位、夾緊；其其沿軸向右移移時(shí)，松開脫脫齒。下一頁返回上一頁4.4自動(dòng)動(dòng)換刀裝置5.液壓驅(qū)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔刀刀架如圖4-29所示是數(shù)控車車床的液壓驅(qū)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)塔刀架架結(jié)構(gòu)示意圖圖。轉(zhuǎn)塔刀架架用液壓缸夾夾緊，液壓馬馬達(dá)驅(qū)動(dòng)分度度，端齒盤副副定位。6.車削中心心用動(dòng)力刀架架如圖4-30所示為意大利利公司生產(chǎn)的的適用于全功功能數(shù)控車床床及車削中心心的動(dòng)力轉(zhuǎn)塔塔刀架。刀盤盤上既可以安安裝各種非動(dòng)動(dòng)力輔助刀夾夾夾持刀具進(jìn)進(jìn)行加工，還還可安裝動(dòng)力力刀夾進(jìn)行主主動(dòng)切削，配配合主機(jī)完成成車、銑、鉆鉆、鏜等各種種復(fù)雜工序，，實(shí)現(xiàn)加工程程序自動(dòng)化、、高效化。下一頁返回上一頁4.4自動(dòng)動(dòng)換刀裝置4.4.2加加工中心自自動(dòng)換刀裝置置加工中心自動(dòng)動(dòng)換刀裝置的的形式通常分分為由刀庫(kù)與與機(jī)床主軸的的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)實(shí)現(xiàn)刀具交換換和采用機(jī)械械手交換刀具具兩類。自動(dòng)動(dòng)換刀裝置的的形式和它們們的具體結(jié)構(gòu)構(gòu)對(duì)機(jī)床的生生產(chǎn)率和工作作可靠性有直直接的影響。。1.轉(zhuǎn)塔式式自動(dòng)換刀裝裝置用轉(zhuǎn)塔實(shí)現(xiàn)換換刀是最早的的自動(dòng)換刀方方式，如圖4-32所示，轉(zhuǎn)塔是是由若干與銑銑床動(dòng)力頭相相連接的主軸軸組成。在運(yùn)運(yùn)動(dòng)程序之前前將刀具分別別裝入主軸，，需要哪把刀刀具時(shí)，轉(zhuǎn)塔塔就軒到相應(yīng)應(yīng)的位置。下一頁返回上一頁4.4自動(dòng)動(dòng)換刀裝置2.1800回轉(zhuǎn)式找刀裝裝置最簡(jiǎn)單的換刀刀裝置是1800回轉(zhuǎn)式找刀裝裝置，如圖4-33所示。接到換換刀指令后，，機(jī)床控制系系統(tǒng)便將主軸軸控制到指定定換刀位置；；與此同時(shí)，，刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)動(dòng)到適當(dāng)位置置，換刀裝置置回轉(zhuǎn)并同時(shí)時(shí)與主軸、刀刀具庫(kù)的刀具具相配合；們們桿從主軸刀刀具上卸掉，，換刀裝置將將刀具從各自自的位置上取取下；換刀裝裝置回轉(zhuǎn)1800并將主軸刀具具與刀具庫(kù)刀刀具帶走；換換刀裝置回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，刀刀具庫(kù)重新調(diào)調(diào)整其位置，，以接受從主主軸取下的刀刀具；接下來來，換刀裝置置將要換上的的妯具與卸下下的刀具分別別裝入主軸和和刀辦庫(kù)；最最后，換刀裝裝置轉(zhuǎn)回原““待命”位置置。至此，換換刀完成，程程序繼續(xù)運(yùn)行行。這種換刀刀裝置的主要要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單、涉及及的運(yùn)動(dòng)少、、換刀快。主主要缺點(diǎn)是刀刀具必須存入入在與主軸平平等的頰內(nèi)，，與側(cè)置后置置刀具庫(kù)相比比之下，切屑屑及切削液易易進(jìn)入切夾，，因此必須對(duì)對(duì)刀具另加防防護(hù)。下一頁頁返回上一頁頁4.4自自動(dòng)換換刀裝裝置3.回回轉(zhuǎn)插插入或或換刀刀裝置置回轉(zhuǎn)插插入式式找刀刀裝置置，是是回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式換換刀裝裝置的的改進(jìn)進(jìn)形式式?；鼗剞D(zhuǎn)插插入機(jī)機(jī)構(gòu)是是換刀刀裝置置與傳傳遞桿桿的組組合。。如圖4-34為回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)插入入式找找刀裝裝置的的工作作原理理，其其應(yīng)用用在臥臥式加加工中中心上上。這這種換換刀裝裝置的的結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)與1800回轉(zhuǎn)式式找刀刀裝置置基本本相同同。4.二二軸軸轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)式換換刀裝裝置如圖4-35所示是是二軸軸轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)式換換刀裝裝置的的工作作原理理。這這種換換刀裝裝置可可用于于側(cè)置置或后后置式式刀具具庫(kù)，，共結(jié)結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)最最適用用于立立式加加工中中心。。下一頁頁返回上一頁頁4.4自自動(dòng)換換刀裝裝置5.無無機(jī)機(jī)械手手交換換刀具具方式式無機(jī)械械手交交換刀刀具方方式是是利用用刀庫(kù)庫(kù)與機(jī)機(jī)床主主軸的的相對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)來實(shí)實(shí)現(xiàn)刀刀具交交換，，要么么刀具具庫(kù)直直接移移到主主軸位位置，，要么么主軸軸直接接移至至刀具具庫(kù)。。這種種換刀刀方式式結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單單，成成本低低，換換刀的的可靠靠性較較高。。這種種換刀刀系統(tǒng)統(tǒng)多為為中、、小型型加工工中心心采用用。XH754型臥臥式加加工中中心就就是采采用這這種換換刀方方式。。如圖4-36所示為為XH754型型臥式式加工工中心心換刀刀過程程。6.機(jī)機(jī)械手手換刀刀采用機(jī)機(jī)械手手進(jìn)行行刀具具交換換方式式在加加工中中心中中應(yīng)用用最為為廣泛泛。機(jī)機(jī)械手手是當(dāng)當(dāng)主軸軸上的的民具具完成成一個(gè)個(gè)工步步后，，把這這一工工步的的刀具具送回回刀庫(kù)庫(kù)，并并把下下一工工步所所需要要的刀刀具從從刀庫(kù)庫(kù)中取取出來來裝入入主軸軸繼續(xù)續(xù)進(jìn)行行加工工的功功能部部件。。下一頁頁返回上一頁頁4.4自自動(dòng)換換刀裝裝置對(duì)機(jī)械械手的的具體體要求求是迅迅速可可靠，，準(zhǔn)確確協(xié)調(diào)調(diào)。由由于不不同的的加工工中心心的刀刀庫(kù)與與主軸軸的相相對(duì)位位置不不同，，所以以各種種加工工中心心所使使用的的換刀刀機(jī)械械手也也不盡盡相同同。從從手臂臂的類類型來來看，，有單單臂、、雙臂臂機(jī)械械手，，最常常用的的有如如圖4-14所示的的幾種種結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式。對(duì)于立立式加加工中中心，，小型型加工工中心心一般般是刀刀庫(kù)移移動(dòng)實(shí)實(shí)現(xiàn)換換刀；；一些些大型型的加加工中中心，，換刀刀過程程與上上述有有所不不同，，由于于大型型機(jī)床床的刀刀具庫(kù)庫(kù)太大大，移移動(dòng)不不方便便，所所以是是主軸軸移動(dòng)動(dòng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)卸、、裝刀刀具，，或使使用機(jī)機(jī)械手手實(shí)現(xiàn)現(xiàn)換刀刀。如如圖4-15所示為為機(jī)械械手臂臂和手手爪的的結(jié)構(gòu)構(gòu)，如如圖4-37所示為為機(jī)械械手換換刀的的工作作過程程。返回上一頁頁4.5刀刀庫(kù)自自動(dòng)換換發(fā)過過程與與換刀刀實(shí)例例4.5.1刀刀庫(kù)自自動(dòng)換換刀過過程如圖4-38所示為為VMC-15加工工中心心刀庫(kù)庫(kù)結(jié)構(gòu)構(gòu)示意意圖。。1.刀刀具具自動(dòng)動(dòng)換刀刀的動(dòng)動(dòng)作過過程如果把把主軸軸上的的6號(hào)號(hào)刀換換成8號(hào)刀刀，其其過程程如下下：（1））主軸軸上的的6號(hào)號(hào)九裝裝入刀刀庫(kù)中中的6號(hào)刀刀位①主軸軸箱回回零，，即位位于換換刀位位置。。②主軸軸停止止轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，且且軸向向定位位停止止。③數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)出出換刀刀信號(hào)號(hào)，電電動(dòng)機(jī)機(jī)6轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，，通過過槽輪輪套3帶動(dòng)動(dòng)馬氏氏槽輪輪10間歇歇轉(zhuǎn)位位，直直至6號(hào)空空刀位位對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)主軸軸方向向，接接近開開關(guān)5發(fā)出出的位位信號(hào)號(hào)，電電動(dòng)機(jī)機(jī)6停停止轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。。下一頁頁返回4.5刀刀庫(kù)自自動(dòng)換換發(fā)過過程與與換刀刀實(shí)例例④得到到接近近開關(guān)關(guān)的5的信信號(hào)同同時(shí)，，電動(dòng)動(dòng)機(jī)19啟啟動(dòng)，，通過過帶輪輪20，15及及傳動(dòng)動(dòng)帶21，，帶動(dòng)動(dòng)杠桿桿12轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)。由由于杠杠桿12前前的銷銷子插插入支支架13的的長(zhǎng)槽槽中，，而支支架13又又與電電動(dòng)機(jī)機(jī)6的的支架架8由由螺釘釘固定定為一一體，，為此此杠桿桿12的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)使使刀盤盤11的6號(hào)刀刀位裝裝刀槽槽中，，此時(shí)時(shí)接近近開關(guān)關(guān)16發(fā)出出信號(hào)號(hào)，表表示裝裝刀完完畢。。⑤主軸軸中的的松刀刀汽缸缸作用用，放放松6號(hào)刀刀具，，主軸軸箱上上移至至特定定位置置。這這樣完完成了了主軸軸上的的6號(hào)號(hào)刀裝裝入刀刀庫(kù)的的全部部動(dòng)作作。（2））將刀刀庫(kù)中中的8號(hào)刀刀具裝裝入主主軸①主軸軸箱上上移后后發(fā)出出信號(hào)號(hào)，電電動(dòng)機(jī)機(jī)6轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，，馬氏氏槽輪輪10轉(zhuǎn)位位，由由于數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)設(shè)設(shè)置刀刀號(hào)為為順時(shí)時(shí)針排排序，，因此此這時(shí)時(shí)馬氏氏槽輪輪10逆時(shí)時(shí)針轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)至8號(hào)刀刀位，，即8號(hào)刀刀具位位于主主軸下下端，，接近近開關(guān)關(guān)5發(fā)發(fā)出到到位信信號(hào)，，電動(dòng)動(dòng)機(jī)6停止止轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)。下一頁頁返回上一頁頁4.5刀刀庫(kù)自自動(dòng)換換發(fā)過過程與與換刀刀實(shí)例例②主軸軸箱下下移，，使8號(hào)刀刀具的的刀柄柄插入入主軸軸孔內(nèi)內(nèi)，放放松汽汽缸，，則刀刀具靠靠碟彈彈簧的的恢復(fù)復(fù)力夾夾緊于于主軸軸中。。③由汽汽缸的的放松松發(fā)出出信號(hào)號(hào)，使使電動(dòng)動(dòng)機(jī)19反反向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，，刀庫(kù)庫(kù)移至至原位位，同同時(shí)刀刀庫(kù)軸軸向防防護(hù)門門關(guān)閉閉，接接近開開關(guān)16發(fā)發(fā)出刀刀庫(kù)歸歸位信信號(hào)，，整個(gè)個(gè)換刀刀過程程結(jié)束束。2.刀刀庫(kù)庫(kù)自動(dòng)動(dòng)換刀刀系統(tǒng)統(tǒng)的特特點(diǎn)①刀庫(kù)庫(kù)中刀刀盤的的轉(zhuǎn)位位采用用馬氏氏槽輪輪機(jī)構(gòu)構(gòu)，使使其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位呈呈現(xiàn)每每一刀刀位的的間歇歇轉(zhuǎn)位位，結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，，定位位準(zhǔn)確確。②換刀刀時(shí)刀刀盤可可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)雙向向任意意轉(zhuǎn)位位，以以最短短的路路徑雙雙向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位選選刀，，縮短短換刀刀的輔輔助時(shí)時(shí)間。。下一頁頁返回上一頁頁4.5刀刀庫(kù)自自動(dòng)換換發(fā)過過程與與換刀刀實(shí)例例③利用用可編編程控控制器器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)隨機(jī)機(jī)換刀刀。即即由PLC對(duì)刀刀庫(kù)中中刀座座進(jìn)行行編碼碼，一一旦設(shè)設(shè)定好好刀號(hào)號(hào)，其其刀庫(kù)庫(kù)中刀刀位的的排序序存入入數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)的存存儲(chǔ)器器，關(guān)關(guān)機(jī)也也不會(huì)會(huì)丟失失，只只有重重新設(shè)設(shè)定刀刀號(hào)才才能更更改前前一次次設(shè)定定的刀刀號(hào)。。換刀刀時(shí)根根據(jù)刀刀座的的編號(hào)號(hào)來選選取刀刀座中中相應(yīng)應(yīng)的刀刀具。。④具有有刀庫(kù)庫(kù)的超超重保保護(hù)，，為保保證刀刀具的的可靠靠夾持持，對(duì)對(duì)刀具具的質(zhì)質(zhì)量做做了規(guī)規(guī)定，，當(dāng)?shù)兜稁?kù)攜攜帶帶帶刀具具一起起的質(zhì)質(zhì)量超超過給給定量量時(shí)，，則碟碟