1、2020/7/31，1，5章自動刀具更換設(shè)備，天津市工程師范學(xué)院，2020/7/31，2，5章自動刀具更換設(shè)備，5.1概述5.2刀柄刀具更換5.3刀具庫和機器人刀具更換5.4更換主軸刀具更換5.5自動更改5.1概述1，ATC刀具完成其他作業(yè)的加工工藝。自動刀具更換裝置應(yīng)具有刀具更換時間短、刀具重復(fù)位置精度高、刀具存儲量充分、安裝面積小、安全可靠的特點。第5章自動刀具更換設(shè)備，4，表5-1自動刀具更換設(shè)備類型，5，2，刀具選擇自動刀具選擇刀具庫中的刀具選擇通常包括選擇順序刀具2隨機選擇刀具，6，隨機選擇方法主要包括三種茄子編碼方法，(1)刀具編碼方法，(2)刀柄編碼方法，(3)使用的刀具不一定放

2、回原始刀柄。避免刀架中存儲的順序錯誤引起的事故，縮短刀具庫的運行時間，簡化自動刀具變更控制線。圖5-1刀具編碼方法、8，2刀具清單編碼方法、牙齒編碼方法將刀具放在與編號匹配的刀柄上，更改刀具時旋轉(zhuǎn)刀具庫，使每個刀柄依次通過刀柄，直到找到指定的刀柄，刀具庫停止旋轉(zhuǎn)。圖5-2刀片編碼方法、9，3編碼附件方法、編碼附件方法可分為編碼密鑰、編碼卡、編碼條、編碼盤等，其中應(yīng)用最多的是編碼密鑰。牙齒方法是，首先在每個工具上綁上表示相應(yīng)刀具編號的編碼鑰匙，然后在將每個工具保存在刀庫的刀座上時，將編碼鑰匙插入刀座旁邊的鑰匙孔，將鑰匙編號傳到刀座上，然后在刀座上編號。識別裝置可以識別鍵的編號，以便從鍵旁邊的刀座

3、中選擇工具。10，3，識別裝置，刀具(刀柄)識別裝置是自動刀具更換系統(tǒng)的重要組成部分，有一些常用的。1接觸工具識別裝置2非接觸工具識別裝置、11，1接觸工具識別裝置、圖5-3接觸工具識別裝置1-刀柄2-識別裝置3-接觸針腳4-編碼環(huán)、12，2非接觸工具識別裝置、非接觸工具識別裝置沒有機械直接接觸，沒有磨損，一般使用的是磁識別和光電識別。(1)非接觸式磁識別法(2)光纖刀具識別裝置，13，(1)非接觸式磁識別法編碼環(huán)的直徑相同，分別由感應(yīng)材料(如低碳鋼)和非導(dǎo)電材料(如黃銅、塑料等)制成，電子為面對兩束牙齒光纖的金屬表面是否有反射光，反射時(表面亮?xí)r)是否為“1”，在工具的一個拋光部位，按照二進

4、制定律，如果不涂黑或涂黑，可以對刀具進行編號。中間的小反射部分用于發(fā)送同步信號。15、圖5-5使用光纖刀具識別設(shè)備、16、4、可節(jié)目節(jié)目控制器(PC)進行隨機交換。由于電腦技術(shù)的發(fā)展，可以使用軟件刀代替現(xiàn)有的編碼和工具。在牙齒刀具選取和刀具變更方法中，您可以隨意直接與主軸上的刀具交換刀具庫中的刀具。也就是說，可以任意改變刀。主軸上更換的新刀具編號和返回到刀具庫的刀具編號都在PLC內(nèi)部相應(yīng)地存儲單元內(nèi)存。要使用隨機刀具更改控制方法，必須設(shè)置模擬刀具庫的數(shù)據(jù)表，其中PLC內(nèi)部的長度和表內(nèi)設(shè)置的數(shù)據(jù)與刀具庫中的位置數(shù)和刀具編號相對應(yīng)。牙齒方法主要由軟件完成線刀，消除菜刀設(shè)備穩(wěn)定性、可靠性引起的線刀失

5、誤。17，5.2刀架刀具更換，1，排氣刀架，圖5-6排刀具刀把布局，18，圖5-7快速交換板，19，2，經(jīng)濟型數(shù)字車床方形刀具刀把，經(jīng)濟型CNC車床方形刀具刀把是基于普通車床方形刀具刀把開發(fā)的自動刀具更換設(shè)備，刀具變更時為方形刀具要完成上述運動要求，必須具有相應(yīng)的機構(gòu)。下面以WZD4英寸刀架為例，說明了具體的結(jié)構(gòu)。圖5-8數(shù)字車床方形刀架結(jié)構(gòu)1-電動機2-耦合3-蝸桿軸4-蝸輪條5-刀架底座6-粗定位板7-刀架8-球銷9軸零件加工時，可更換為四重旋轉(zhuǎn)刀架。兩層尺寸安裝相同，更換刀架很方便。旋轉(zhuǎn)刀架的運動是按照數(shù)字控制命令進行的，液壓系統(tǒng)通過電磁方向閥和順序閥進行控制。牙齒操作分為四個步驟：(1

6、)刀柄提升(2)刀柄旋轉(zhuǎn)(3)刀柄壓縮(4)旋轉(zhuǎn)液壓缸重置，22。圖5-9普通轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔1-活塞2-轉(zhuǎn)塔3，4-位置桿5-離合器6-活塞7-齒輪8-齒條9，10-銷11-推桿12-接觸13-板，23，5.3刀倉容量，24，1，磁帶倉格式，圖5-10磁盤庫，25，圖5-11鏈磁帶倉，26，磁盤庫結(jié)構(gòu)，27，磁盤庫結(jié)構(gòu)圖表，28，THK6370自動工具更改，圖5工具運行要順暢。5、刀片上的刀具清單排列6、其他需要注意的問題，30存儲量太小，無法滿足復(fù)雜零件的加工要求。因此，刀具庫容量必須通過將一組相似零件所需的所有刀具裝入刀具庫來減少裝載每個刀具所需的安裝時間。據(jù)國內(nèi)外300多種刀庫儲存容量統(tǒng)計

7、，普通刀庫的儲存量為10-40種，比較合適，41-60種刀具基本可以滿足大部分零件的加工要求。不到10個超過60個很少。圖5-14刀具數(shù)量統(tǒng)計圖表，31，2，最小化刀具選擇時間(例如刀具選擇時間與加工時間重疊)，根據(jù)刀具庫中所選刀具的位置確定刀具庫正向或反向，從而縮短刀具選擇時間。，32，3，刀具庫運動速度必須適合旋轉(zhuǎn)運動的刀具庫。其動作間歇，方向經(jīng)常變化，所以啟動停止要平穩(wěn)，沒有沖擊，可以準(zhǔn)確地停在預(yù)定位置。這需要對刀具庫的直徑、存儲刀具的重量和數(shù)量以及刀具庫的旋轉(zhuǎn)速度有適當(dāng)?shù)南拗?，因為轉(zhuǎn)動慣量大小不能太大。目前國內(nèi)外鏈?zhǔn)降稁斓木€速度達到100-8mm/s，圓盤刀庫的轉(zhuǎn)速大部分為-/S。刀具

8、庫中可自動交換刀具的最大刀具直徑為315mm，最大刀具長度為500mm，最大刀具重量為100kg。33，4，由于工具運行要順暢，經(jīng)常需要安裝輔助支撐和引導(dǎo)裝置。為鏈條雜志設(shè)置刀柄運動軌道時，圓盤雜志可以在刀片外側(cè)邊緣附近用滾動軸承支撐。34，5、刀具庫中的刀具清單排列、常規(guī)刀具清單間距相等、如有必要，可使用等距排列。刀具直徑大小，大多數(shù)刀具清單安裝小直徑刀具，以小間距對齊。幾把刀架以大間距排列，裝大直徑的工具。35，6，其他需要注意的問題，如刀具要在刀座上穩(wěn)定夾緊，刀庫防塵，頭屑及安全防護等，必須考慮。36，3，機器人，機器人手臂的形式和種類自動工具更換數(shù)控機床中，機器人手臂的形式也是多種多樣

9、的。圖5-15所示的幾種茄子形式很常見。(1)單臂雙爪旋轉(zhuǎn)機器人(2)單臂雙爪旋轉(zhuǎn)機器人(3)單臂雙爪旋轉(zhuǎn)機器人手臂圖5-15機器人形態(tài)，38，一般為刀具更換機器人，()單臂雙爪機器人，又稱扁擔(dān)機器人，是目前加工中心中使用較多的機械手臂。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，可采取液壓缸移動、活塞固定。或活塞移動，液壓缸固定結(jié)構(gòu)。手臂的旋轉(zhuǎn)運動是通過活塞的運動驅(qū)動齒條齒輪傳動實現(xiàn)的。機械手臂的徐璐其他旋轉(zhuǎn)角度因活塞的可調(diào)節(jié)行程而得到保證。39，圖5-16凸輪更換機器人1-刀柄2-十字軸3-電動機4-圓柱槽凸輪(臂上/下)5-拉桿6-錐齒輪7-凸輪滾子(平臂旋轉(zhuǎn))8-主軸框9-換刀臂，41，圖4-17雙臂單爪交叉機器人

10、，圖5-17雙臂單爪交叉機器人，42，(3)缺點是刀柄精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在線調(diào)整的相關(guān)精度要求高，機器手臂接近加工區(qū)域。43，44，3爪形式，(1)鉗手的杠桿爪，(2)刀庫爪，45，圖5-19鉗機器人爪1-臂2-鎖銷3-退4-彈簧5-;彈簧5-；液壓缸向外推機械爪(圖5-21中的一對上爪)，在爪的銷軸3牙齒支架的導(dǎo)槽2內(nèi)滑動，爪以銷4為中心擺動，爪以特寫方式抓住刀具。當(dāng)液壓缸縮回時(圖5-21的下爪)，支架2的導(dǎo)槽張開爪，松開刀具。抓刀的動作由機械機構(gòu)完成，也可以自行上鎖，所以工作安全可靠。47，圖5-21機器人原理圖1-液壓缸2-支架導(dǎo)槽3-針4-針，48，5機器人驅(qū)動機構(gòu)，圖5-23機

11、器人手臂和爪原理圖，49，50，4，刀具更換裝置刀具的更換方式一般分為兩個茄子類別，具有機器人交換器和機器人交換。沒有51，1機器人交換，沒有機器人交換的方法是利用刀具庫和機床主軸的相對運動進行刀具交換。XH754英寸水平加工中心是使用這些刀具更換設(shè)備的示例。牙齒機床主軸在柱的y方向上上下移動，工作臺橫向運動為z軸，縱向移動為x軸。鼓輪雜志位于機床頂部，有30個安裝刀具位置，可安裝29個工具。圖5-24刀具更換過程，52，2機器人刀具更換方法應(yīng)用最廣。這是因為機器人刀具交換非常靈活，可以減少刀具更換時間。機器人手臂的結(jié)構(gòu)形式多樣，所以換刀運動也不同。53，5.4更換主軸交換器和更換主軸交換器，

12、1，更換主軸交換器更換主軸交換器主軸交換器是使用帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機床的相對簡單的交換方法。牙齒主軸磁頭實際上是圖5-26所示的刀架磁帶倉。54，圖5-26更換主軸交換器1-齒輪2，3，7-行程開關(guān)4，5-液壓缸6-蝸輪8-蝸桿9，10-齒輪11-插槽輪12-齒輪，55，塔式8圖5，57，圖5-28自動更換主軸箱1-操作主軸箱2，3，4，5，6，7-備用主軸箱8-機械手9-刀具庫10-主軸箱庫11，12-汽車，58，切換縮短應(yīng)重點調(diào)查機器、液壓(或氣動)故障、現(xiàn)場設(shè)備操作員。故障判斷出現(xiàn)在大多數(shù)故障(電路或反饋因素)中，因為ATC設(shè)備通過響應(yīng)信號控制PLC可節(jié)目節(jié)目控制器。由于要通過電路分析及

13、信號1動作位置限制等相關(guān)鏈路的綜合分析來判斷故障位置，所以困難很大。60，1，刀庫和換刀機器人維護，(1)嚴(yán)禁超量，長刀具裝入刀具庫，防止機器人換刀時刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞。(2)順序選取刀具方法要求刀具在刀具庫中的放置順序正確。在其它刀具選取方法中，也要確保交換的刀具與所需的刀具相匹配，以防止錯誤的刀具引起事故。(3)手動將刀放入刀庫時，要牢牢地安裝在位置上。檢查刀片的鎖定是否可靠。(4)經(jīng)常檢查刀具庫的零返回位置是否正確，確認機床主軸更換刀具點位置是否到位，并及時調(diào)整。否則，刀具變更操作將無法完成。(5)注意保持刀柄和刀柄清潔。(6)開機時，首先要騰出鞘和機械臂，確保各部分工作正常，特別是各行程開關(guān)和螺線管閥門工作正常。確認機器人液壓系統(tǒng)的壓力正常，工具機械手臂鎖緊，發(fā)現(xiàn)狀態(tài)不正常時要及時處理。61，2，刀刃的故障，(1)刀刃不能轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動，刀刃不能轉(zhuǎn)動的原因是連接電機軸和蝸桿軸的輪軸松了。應(yīng)確認變頻器故障、變頻器的I/o電壓正常。PLC不控制輸出。這可能是介面主板上的繼電器故障。機械連接太緊，或者黃油粘糊糊的。柵格電壓過低(必須大于370V)。刀庫不能正確旋轉(zhuǎn)的原因