刀库类型及刀具的选择与识别
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二．刀库类型及刀具的选择与识别 （一） 刀库类型 刀库是自动换刀装置中主要部件之一，其容量及具体结构对 数控机床的设计有很大影响。 根据刀库所需要的容量、选刀及取刀方式，可以将刀库设计 成多种形式。图7-42所示为常见的几种刀库形式。 1． 盘形刀库 盘形刀库为最常用的一种形式，每一刀座均可存放一把刀具。 盘形刀库的储存量一般为15~40把。盘形刀库的种类葚多， 图7-42A~D是单盘式刀库，为适应机床主轴的布局，刀库的 刀具轴线可以按不同的方向配置，图7-42D是刀可以作90度 翻转的圆盘刀库，采用这种结构能简化取刀动作。单盘式刀 库的结构简单，取刀也较方便，因此应用最为广泛。
3．格子式刀库 这种刀库具有纵横排列十分整齐的很多格子，每个 格子中均有一个刀座，可储存一把刀具，如图742B所示。这种刀库可将其单独安置于机床外，由 机械手进行选刀及换刀。这种刀库选刀及取刀动作 复杂，应用最少。 （二）选刀方式 按数控装置的刀具选择指令，从刀库中挑选各工序 所需要的刀具的操作，称为自动换刀。目前，在刀 库中选择刀具通常有顺序选择和任意选择两种方式。
任意选择法必须对刀具编码，以便识别。编码方式主要有三 种： （1）刀具编码方式 这种方式是采用特殊的刀柄结构进行 编码。由于每把刀具都有自己的代码，因此，可以存放于刀 库的任一刀座中。这样刀库中的刀具在不同的工序中也就可 重复使用，用过的刀具也不一定放回原刀座中，这对装刀和 选刀都十分有利，刀库的容量也可相应地小减小，而且还可 避免由于刀具存放在刀库中的顺序差错而造成的事故。 刀具编码的具体结构如图7-43所示。在刀柄1后端的拉杆4上 套装着等间隔的编码环2，由锁紧螺母3固定。编码环既可以 是整体的，也可由圆环3组成。编码环直径有大小两种，大 直径的为二进制的“1”，小直径为“0”。通过这两种圆环的 不同排列，可以得到一系列代码。例如由六个大小直径的圆 环便可组成能区别63种刀具。通常全部为0的代码不用，以 避免与刀座中没有刀具的状况相混淆。为了便于操作者的记 忆和识别，也可采用二一八进制编码来表示，
2．任意选择方式 采用任意选择方式的自动换刀系统中必须有刀具识 别装置。这种方式是根据程序指令的要求来选择所 需要的刀具，刀具在刀库中不必按照工件的加工顺 序排列，可任意存放。每把刀具（或刀座）都编上 代码，自动换刀时，刀库旋转，每把刀具（或刀座） 都经过“刀具识别装置”接受识别。当某把刀具的 代码与数控指令的代码相符合时，该把刀具被选中， 并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，相同的刀具可重复使用。因此， 刀具数量比顺序选择法的刀具可少一些，刀库也相 应的小一些。
（2）刀座编码方式 这种编码方式对刀库中每个刀座都进 行编码，刀具也编号，并将刀具放到与其号码相符合的刀座 中。换刀时刀库旋转，使各个刀座依次经过识刀器，直至找 到规定的刀座，刀库便停止旋转。由于这种编码方式取消了 刀柄中的编码环，使刀柄结构大为简化。因此，刀具识别装 置的位置不受刀柄尺寸的限制，而且可以放在较适当的位置。 另外，在自动换刀过程中必须将用过的刀具放回原来的刀座 中，增加了换刀的动作。与顺序选刀的方式相比，刀座编码 的突出移动是刀具在加工过程中可以重复使用。 图7-44所示为圆盘刀库的刀座编码装置。在圆盘的圆周上均 布若干个刀座，起外侧边缘上装有相应的刀座编码块1，在 刀库的下放装有固定不动的刀座识别装置2。刀座编码的识 别与上述刀具编码的识别原理完全相同（3）编码附件方式 编码附件方式可分为编码钥匙、编码卡片、编码杆和编码盘 等，其中应用最多的是编码钥匙。这种方式是先给刀具都缚 上一把表示该刀具号的编码钥匙，当把个刀具尊放倒戈刀库 中时。识别装置可以通过识别刀具上的号码来选取该钥匙旁 边的刀具。
1．顺序选择方式 刀具的顺序选择方式是将刀具按加工工序的顺序， 依次放人刀库的每一个刀座内。每次换刀时，刀库 按顺序转动一个刀座的位置，并取出所需要的刀具。 已经使用过的刀具可以放回原来的刀座内，也可以 按顺序放入下一个刀座内。采用这种方式不需要刀 具识别装置，而且驱动控制也较简单，可以直接由 刀库的分度来实现。因此，刀具的顺序选择方式具 有结构简单，工作可靠等优点。但由于更换不同工 件时，必须重新排列刀库中的刀具顺序。刀库中的 刀具在不同的工序中不能重复使用，因而必须相应 地增加刀具的数量和刀具的容量，这样就降低了刀 具和刀库的利用率。此外，装刀时必须十分谨慎， 如果刀具不按顺序装在刀库，将会造成严重事故。
刀库类型及刀具的选择与识别
首先要把加工过程中要用的全部刀具分 别安装在标准的刀柄上，在机床外进行 尺寸预调整后，插入刀库中。换刀时根 据选刀指令在刀库谁选刀，由刀具交换 装置从刀库和主轴上取出刀具，进行刀 具交换，然后将新刀具装入主轴，将用 过的刀放回刀库。
这种换刀装置和转塔主轴头相比，由于机床主轴箱 内只有一根主轴，在结构上可以增加主轴的刚性， 有利于精密加工和重切削加工。刀库中刀具的数目 可根据工艺要求和机床的结构布局而定，数量可较 多以实现复杂零件的多工序加工，从而提高了机床 的适应性和加工效率。此外，刀库可布置在远离加 工区的地方，从而消除了它与工件相干扰的可能性。 采用这种自动换刀系统，需要增加刀具的自动夹 紧、放松机构、刀具运动及定位机构，常常还需要 有清洁刀柄及刀孔、刀座的装置，因而结构复杂。 换刀过程动作多、换刀时间长。同时，影响换刀工 作可靠性因素是也较多。
当需要更多数量的刀具时，可采用图7-42E所示的 鼓轮弹仓式（又成刺猬式）刀库，其结构十分紧凑， 在相同的空间内，它的刀库容量最大，图7-42G为 多层盘形刀库。它们虽然也具有结构紧凑的特点， 但选刀和取刀的动作较多，故较少应用。 2．链式刀库 这种刀库是在环形链条上装有许多刀座，如图742F所示，其结构有较大的灵活性，存放刀具的数 量也较多，选刀和取刀动作十分简单。当链条较长 时，可以增加支撑链轮数目，使链条折叠回饶，提 高空间利用率。一般刀具数量在30~120把。
二．刀库类型及刀具的选择与识别 （一） 刀库类型 刀库是自动换刀装置中主要部件之一，其容量及具体结构对 数控机床的设计有很大影响。 根据刀库所需要的容量、选刀及取刀方式，可以将刀库设计 成多种形式。图7-42所示为常见的几种刀库形式。 1． 盘形刀库 盘形刀库为最常用的一种形式，每一刀座均可存放一把刀具。 盘形刀库的储存量一般为15~40把。盘形刀库的种类葚多， 图7-42A~D是单盘式刀库，为适应机床主轴的布局，刀库的 刀具轴线可以按不同的方向配置，图7-42D是刀可以作90度 翻转的圆盘刀库，采用这种结构能简化取刀动作。单盘式刀 库的结构简单，取刀也较方便，因此应用最为广泛。
3．格子式刀库 这种刀库具有纵横排列十分整齐的很多格子，每个 格子中均有一个刀座，可储存一把刀具，如图742B所示。这种刀库可将其单独安置于机床外，由 机械手进行选刀及换刀。这种刀库选刀及取刀动作 复杂，应用最少。 （二）选刀方式 按数控装置的刀具选择指令，从刀库中挑选各工序 所需要的刀具的操作，称为自动换刀。目前，在刀 库中选择刀具通常有顺序选择和任意选择两种方式。
任意选择法必须对刀具编码，以便识别。编码方式主要有三 种： （1）刀具编码方式 这种方式是采用特殊的刀柄结构进行 编码。由于每把刀具都有自己的代码，因此，可以存放于刀 库的任一刀座中。这样刀库中的刀具在不同的工序中也就可 重复使用，用过的刀具也不一定放回原刀座中，这对装刀和 选刀都十分有利，刀库的容量也可相应地小减小，而且还可 避免由于刀具存放在刀库中的顺序差错而造成的事故。 刀具编码的具体结构如图7-43所示。在刀柄1后端的拉杆4上 套装着等间隔的编码环2，由锁紧螺母3固定。编码环既可以 是整体的，也可由圆环3组成。编码环直径有大小两种，大 直径的为二进制的“1”，小直径为“0”。通过这两种圆环的 不同排列，可以得到一系列代码。例如由六个大小直径的圆 环便可组成能区别63种刀具。通常全部为0的代码不用，以 避免与刀座中没有刀具的状况相混淆。为了便于操作者的记 忆和识别，也可采用二一八进制编码来表示，
2．任意选择方式 采用任意选择方式的自动换刀系统中必须有刀具识 别装置。这种方式是根据程序指令的要求来选择所 需要的刀具，刀具在刀库中不必按照工件的加工顺 序排列，可任意存放。每把刀具（或刀座）都编上 代码，自动换刀时，刀库旋转，每把刀具（或刀座） 都经过“刀具识别装置”接受识别。当某把刀具的 代码与数控指令的代码相符合时，该把刀具被选中， 并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，相同的刀具可重复使用。因此， 刀具数量比顺序选择法的刀具可少一些，刀库也相 应的小一些。
（2）刀座编码方式 这种编码方式对刀库中每个刀座都进 行编码，刀具也编号，并将刀具放到与其号码相符合的刀座 中。换刀时刀库旋转，使各个刀座依次经过识刀器，直至找 到规定的刀座，刀库便停止旋转。由于这种编码方式取消了 刀柄中的编码环，使刀柄结构大为简化。因此，刀具识别装 置的位置不受刀柄尺寸的限制，而且可以放在较适当的位置。 另外，在自动换刀过程中必须将用过的刀具放回原来的刀座 中，增加了换刀的动作。与顺序选刀的方式相比，刀座编码 的突出移动是刀具在加工过程中可以重复使用。 图7-44所示为圆盘刀库的刀座编码装置。在圆盘的圆周上均 布若干个刀座，起外侧边缘上装有相应的刀座编码块1，在 刀库的下放装有固定不动的刀座识别装置2。刀座编码的识 别与上述刀具编码的识别原理完全相同（3）编码附件方式 编码附件方式可分为编码钥匙、编码卡片、编码杆和编码盘 等，其中应用最多的是编码钥匙。这种方式是先给刀具都缚 上一把表示该刀具号的编码钥匙，当把个刀具尊放倒戈刀库 中时。识别装置可以通过识别刀具上的号码来选取该钥匙旁 边的刀具。
1．顺序选择方式 刀具的顺序选择方式是将刀具按加工工序的顺序， 依次放人刀库的每一个刀座内。每次换刀时，刀库 按顺序转动一个刀座的位置，并取出所需要的刀具。 已经使用过的刀具可以放回原来的刀座内，也可以 按顺序放入下一个刀座内。采用这种方式不需要刀 具识别装置，而且驱动控制也较简单，可以直接由 刀库的分度来实现。因此，刀具的顺序选择方式具 有结构简单，工作可靠等优点。但由于更换不同工 件时，必须重新排列刀库中的刀具顺序。刀库中的 刀具在不同的工序中不能重复使用，因而必须相应 地增加刀具的数量和刀具的容量，这样就降低了刀 具和刀库的利用率。此外，装刀时必须十分谨慎， 如果刀具不按顺序装在刀库，将会造成严重事故。
刀库类型及刀具的选择与识别
首先要把加工过程中要用的全部刀具分 别安装在标准的刀柄上，在机床外进行 尺寸预调整后，插入刀库中。换刀时根 据选刀指令在刀库谁选刀，由刀具交换 装置从刀库和主轴上取出刀具，进行刀 具交换，然后将新刀具装入主轴，将用 过的刀放回刀库。
这种换刀装置和转塔主轴头相比，由于机床主轴箱 内只有一根主轴，在结构上可以增加主轴的刚性， 有利于精密加工和重切削加工。刀库中刀具的数目 可根据工艺要求和机床的结构布局而定，数量可较 多以实现复杂零件的多工序加工，从而提高了机床 的适应性和加工效率。此外，刀库可布置在远离加 工区的地方，从而消除了它与工件相干扰的可能性。 采用这种自动换刀系统，需要增加刀具的自动夹 紧、放松机构、刀具运动及定位机构，常常还需要 有清洁刀柄及刀孔、刀座的装置，因而结构复杂。 换刀过程动作多、换刀时间长。同时，影响换刀工 作可靠性因素是也较多。
当需要更多数量的刀具时，可采用图7-42E所示的 鼓轮弹仓式（又成刺猬式）刀库，其结构十分紧凑， 在相同的空间内，它的刀库容量最大，图7-42G为 多层盘形刀库。它们虽然也具有结构紧凑的特点， 但选刀和取刀的动作较多，故较少应用。 2．链式刀库 这种刀库是在环形链条上装有许多刀座，如图742F所示，其结构有较大的灵活性，存放刀具的数 量也较多，选刀和取刀动作十分简单。当链条较长 时，可以增加支撑链轮数目，使链条折叠回饶，提 高空间利用率。一般刀具数量在30~120把。