链式刀库
加工中心40刀刀库（链式刀库）-说明书
加工中心40刀刀库(链式刀库)-说明书第一章绪论本章首先从数控机床的发展历程引出加工中心的发展趋势,再具体到本次设计针对的刀库的任务要求,明确了本设计任务的主要内容。
引言1952年世界上出现了第一台数控机床,使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
1958年第一台加工中心问世,它将多工序(铣、钻、镗、铰、攻丝等)加工集于一身;适应加工多品种和大批量的工件;增加机床功能(自动换刀、自动换工件、自动检测等),使自动化程度和加工效率上了一个新台阶;使无人化(或长时间无人操作)加工成为现实。
90年代以来,数控加工技术得到迅速的普及及发展,数控加工中心在制造业得到越来越广泛的应用。
目前国内企业生产制造的加工中心主要是面向生产领域,其结构复杂、精度高、封闭性强,价格昂贵。
加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。
加工中心是数控机床的代表,是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备,受到世界各工业发达国家的高度重视,技术迅速发展,品种和数量大幅度增加,成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。
加工中心简介加工中心的发展简史1952年世界上出现第一台数控机床,使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
它用易于修改的数控加工程序进行控制,因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性,容易适应加工件品种的变化,进行多品种加工。
它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制,因为有更高的自动化程度和加工效率,大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工的状况。
数控机床能实现两坐标以上联动的功能,其效率和精度比用手工和样板控制加工复杂零件要高得多。
1958年第一台加工中心在美国卡尼、特雷克(Kearney&Trecker)公司问世。
现代加工中心的内容是什么?第一,它是在数控镗床或数控铣床的基础上增加自动换刀装置,可使工件在一次装卡中,能够自动更换刀具,自动完成工件上的铣削、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝等工序的数控机床。
链刀、盘式。斗笠式刀库
链式、盘式、斗笠刀库刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人为主的生产方式。
藉由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、搪孔、攻牙等。
一、圆盘式刀库圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。
操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。
1. 制造成本低。
主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。
装配调整比较方便，维护简单。
一般机床制造厂家都能自制。
2. 每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。
并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。
只要机床不关机，当前刀号就被记忆。
刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。
如要换10号刀，刀库是顺时针转。
机床关机后刀具记忆清零。
3. 固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。
4. 圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过20把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数量多达60把。
)圆盘刀库。
如图7.1(b)-(g)所示，存刀量少则6把-8把，多则50把-60把，有多种形式。
图7.1(b)所示刀库，刀具径向布置，占有较大空间，一般置于机床立柱上端。
图7.1(c)所示刀库，刀具轴向布置，常置于主轴侧面，刀库轴心线可垂直放置，也可以水平放置，较多使用。
图7.1(d)所示刀库，刀具为伞状布置，多斜放于立柱上端。
认识刀库与机械手的结构
机械故障
所谓机械故障，就是指机械系统(零件、组件、部件、整台设备乃至一系列的设备组 合)因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。数控机床机械故障的分类如表4—7所 示，其特点见表4—8
数控机床机械故障的分类
数控机床的特点
：数控机床常发生的故障为哪种？
任务巩固
一、填空题
1.无机械手换刀的方式是利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换。 2.刀库一般使用电动机或液压系统来提供转动动力，用刀具运动机构来保证换刀的可靠性，用定 位机构来保证更换的每一把刀具或刀套都能可靠地准停。 3.刀库的功能是储存加工工序所需的各种刀具，并按程序指令，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。 4.常见机械手的形式有单臂单爪回转式机械手、单臂双爪摆动式机械手、单臂双爪回转式机械手、 双机械手、双臂往复交叉式机械手及双臂端面夹紧机械手六种。
JCS-018A刀库结构图
3.链式库的结构
方形链式刀库示意图
刀套的准停 1—定位插锁 2—定位盘 3—链轮 4—手爪
：数控机床上常用的刀库还有哪几种形式？其结构是怎样的？
二、机械手
1.机械手的形式与种类
常见机械手实物
单臂单爪回转式机械手
单臂双爪摆动式机械手
单臂双爪回转式机械手
双机械手
双臂端面夹紧机械手 机械手形式
D.校核
6.目前在数控机床的自动换刀装置中，机械手夹持刀具的方法应用最多的是（ A ）。
A.轴向夹持
B.径向夹持
C.法兰盘式夹持
7.加工中心刀具交换装置有（ C ）等类型。
A.无机械手换刀 B.机械手换刀 C.A、B均正确 D.A、B均不正确
8.不同的加工中心，其换刀程序是不同的，通常选刀和换刀（ D ）进行。
链式刀库本体模态分析和优化设计
摘
要： 简要介 绍运 用 Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ和 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ进行链式刀库本体 的有 限元分析的方法。为 了达到设计轻量化 、 低成
本 的产 品的 目标 ， 对本体进行 了有预应力的模 态分析 ， 得 到 了本体应力、 应 变、 固有频 率等的仿真参数 ． 对本体 结构的 机械强度和 固有频率进行 了校核 ， 分析得到 了本体的危险位置 ， 并且根据分析的结果对本体进行 了轻量化设 计。结果 表 明， 在保证 满足本体设计要 求的情 况下， 显著减轻 了本体的质量 ， 同时给 出了本体 的优化 方案 ， 为同类结构的设 计和
ｍ ａ ｇ ａ ｚ ｉ ｎ ｅ ， ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｏ ｆｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ， ｌ ｏ ｗ ｃ ｏ ｓ ｔ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｗ ａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ － ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｍ ｏ ｄ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ． ｅ ６ ｏ ’ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒａ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｆｔ ｏ 胁ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ， ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｎ ， ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ｌｆ ａ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ， ｅ ｔ ｃ ｗ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ｃ ｈ ｎｉ ａ ｃ ｌ ａ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｔｕ ａ ｒ ａ ｌ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｆ ｏ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ｈ ｅ ｃ ｋ ｅ ｄ ． Ａ ｎ ｄ ｃｃ ａ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｆ ｏ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｄ ｙ ｗ ａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ Ｏ Ｕ ｔ ａ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｓｅ ａ ｆｇ ｏ ｕ ｒａ ａ ｎ ｔ ｅ ｅ ｔ Ｏ ｍ ｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｄ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｑ ｕ ｎｉ ｔ ｙ ｆｔ ｏ ｈ ｅ ｂ ｏ ｉ ｓ ５ ｃ ｎｔ ａ ｌ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍ ｅ ｔ ｉ ｍ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ｔ ａ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ Ｗ ｓ ａ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍ ｉ ｎ ｅ ｄ ， ｎｄ ａ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ
加工中心刀库形式
加工中心刀库形式13数控技术一田磊 135307127摘要：加工中心有立式、卧式、龙门式等多种，其自动换刀装置的形式更是多种多样，换刀的原理及结构的复杂程度也各不相同，除利用刀库进行换刀外，还有自动更换主轴箱、自动更换刀库等形式。
利用机械手实现换刀，是目前加工中心大量使用的换刀方式。
由于有了刀库，机床只要有一个固定的主轴夹持刀具，有利于提高主轴刚度。
独立的刀库，大大增加了刀具的存储数量，有利于扩大机床的功能，并能较好地隔离各种影响加工精度的因素。
刀库用于存放刀具，它是自动换刀装置中的主要部件之一。
根据刀库存放刀具的数目和取刀方式，刀库可设计成不同类型。
关键词：加工中心自动换刀刀具刀库AbstractMachining center has a vertical, horizontal, gantry, etc, the automatic tool change device form is varied, the principle of tool change and the complexity of the structure are different, in addition to the use of knife library for tool change, and automatically change the spindle box, automatically change the knife library, etc. Using manipulator to realize too change, is the way of tool change is widely used in machining center. Library with the knife, as long as there is a fixed axis machine tool clamping tool, to improve the spindle stiffness. Independent of knife library, greatly increases the storage quantity of cutting tool, which helps to expand the function of machine tool, and can be well isolated various factors that affect the machining accuracy. Knife library to hold the cutting tool, it is one of the main components of automatic tool change device. According to the number of inventory to put the knives and take knife, knife library can be designed into different types.Keywords:processing center automatic tool change the cutting tool knife library1、引言自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。
加工中心刀库形式
加工中心刀库形式摘要：加工中心有立式、卧式、龙门式等多种，其自动换刀装置的形式更是多种多样，换刀的原理及结构的复杂程度也各不相同，除利用刀库进行换刀外，还有自动更换主轴箱、自动更换刀库等形式。
利用机械手实现换刀，是目前加工中心大量使用的换刀方式。
由于有了刀库，机床只要有一个固定的主轴夹持刀具，有利于提高主轴刚度。
独立的刀库，大大增加了刀具的存储数量，有利于扩大机床的功能，并能较好地隔离各种影响加工精度的因素。
刀库用于存放刀具，它是自动换刀装置中的主要部件之一。
根据刀库存放刀具的数目和取刀方式，刀库可设计成不同类型。
关键词：加工中心自动换刀刀具刀库AbstractMachining center has a vertical, horizontal, gantry, etc, the automatic tool change device form is varied, the principle of tool change and the complexity of the structure are different, in addition to the use of knife library for tool change, and automatically change the spindle box, automatically change the knife library, etc. Using manipulator to realize too change, is the way of tool change is widely used in machining center. Library with the knife, as long as there is a fixed axis machine tool clamping tool, to improve the spindle stiffness. Independent of knife library, greatly increases the storage quantity of cutting tool, which helps to expand the function of machine tool, and can be well isolated various factors that affect the machining accuracy. Knife library to hold the cutting tool, it is one of the main components of automatic tool change device. According to the number of inventory to put the knives and take knife, knife library can be designed into different types.Keywords:processing center automatic tool change the cutting toolknife library1、引言自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。
20 刀架刀库类故障
3.刀具的选择方式 (3)
刀座编码选择(3) • 临时性编码，也称钥匙编码，它采用了一种专用 的代码钥匙，并在刀座旁设专用的代码钥匙孔。 编码时先按加工程序的规定给每一把刀具系上表 示该刀具号码的代码钥匙，在刀具任意放入刀座 的同时，将对应的代码钥匙插入该刀座旁的代码 钥匙孔内，通过钥匙把刀具的代码记到该刀座上， 从而给刀座编上了代码。
3.刀具的选择方式 (4)
任意选刀（1） • 就是利用软件选刀。它代替了传统的编码环和识 刀器，在这种选刀与换刀方式中，刀库上的刀具 与主轴上的刀具直接交换，即随机任意选刀换刀。 • 主轴上换上的新刀号及还回刀库中的刀具号，均 在计算机 ( 或可编程序控制器 ) 内部相应的存储单 元记忆，不论刀具放在哪个地址，都始终能跟踪 记忆。 • 这种刀具选择方式需在计算机内部设置一个模拟 刀库的数据表，其长度和表内设置的数据与刀库 的刀座位置数和刀具号相对应。这种方法主要用 软件完成选刀，从而消除了由于识刀装置的稳定 性、可靠性所带来的选刀失误。
7.经济型数控车床刀架越位故障
①反靠装置不起作用，应检查反靠定位销是否灵活， 弹簧是否疲劳 ②反靠棘轮与螺杆连接销是否折断 ③使用的刀具是否太长
8.刀塔部位故障 ①刀塔转位异常 a.刀塔抬起、落下开关信号不正常（更换开关） b.转塔记数开关信号不正常（调整开关位置） c. 传动凸轮磨损（拆修转塔刀架机械，更换凸轮） d. 转塔卡紧的机械系统故障（调整转塔卡紧的机 械系统） e.松开转塔的输入信号有问题 ②刀号不对 a.刀位开关松动（调整刀位开关位置） b.到位开关损坏（更换） c.刀号串（调整刀号）
3.刀具的选择方式 (1)
顺序选择(2) • 顺序选择方式具有结构简单，工作可靠等优点。 • 由于刀库中的同一规格的刀具在不同的工序中 不能重复使用，因而必须相应的增加刀具的数 量和刀库的容量，这样就降低了刀具和刀库的 利用率。 • 人工装刀操作必须十分谨慎，如果刀具在刀库 中的顺序发生差错，将会造成设备或质量事故。
第二代链条式刀库安全操作及保养规程
第二代链条式刀库安全操作及保养规程刀具是机械加工中不可或缺的工具之一，而对于刀具的使用与保养也是非常重要的。
在这里我们介绍第二代链条式刀库的安全操作及保养规程。
一、安全操作手册1.1 入门准备在开始使用前，要确定所有部件是否完好，确认刀具是否固定牢固。
检查所有部件是否清洁并无损坏。
检查链条式刀库安装是否正确，是否有任何异物。
确认该设备的电源电压符合当地电源电压。
1.2 基本操作要领1.确定刀库上所有刀具和刀头的状况，选择所需的刀具和刀头进行操作。
2.确保每次使用前均清洁刀具和刀头。
3.确认切削深度和切削速率适宜后，打开刀库后盖并选择所需刀具和刀头。
4.滑动刀台便可完成刀具更换，并调整刀头的距离和角度。
5.确认刀具和刀头的稳固固定。
1.3 额外的安全操作在运行和操作链条式刀库时，请务必注意以下事项：1.确认没有任何人员靠近链条式刀库，并保持安全距离。
2.避免将手伸入链条式刀库内部或触摸其中任何活动部件。
3.确认刀具和刀头在操作期间不会受损或脱落，并在发现异常情况时停止工作并检查原因。
4.在停止使用链条式刀库后，请关闭电源。
二、保养检查手册为确保您的第二代链条式刀库正常运行并寿命长久，我们提供以下保养检查手册。
2.1 操作期间保养1.常规清洁：在日常操作期间，请保持设备的外部干净整洁，防止杂物进入设备内部。
2.轴承润滑：在日常操作期间，十分重要的是要定期润滑链条式刀库的轴承，以防止因磨损而导致的故障。
润滑周期取决于使用的频率，但在使用前后加油是必要的。
3.切削和刀具磨损：要注意观察切削质量及刀具磨损程度，并根据需要进行更换。
2.2 定期保养1.加油：使用过程中，应定期为设备添加适量的润滑油，以保证轴承能够正常工作。
2.更换刀头和刀具：刀具和刀头磨损到一定程度后，需要及时更换。
不及时更换会影响切削质量，缩短设备的使用寿命。
3.常规维护：在更换刀头和刀具时，及时对设备进行常规的维护和保养工作，以确保设备寿命长久。
加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试
加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ﻩ加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试一、实训目的( 1 )了解加工中心的各种刀库形式;( 2 ）了解机械手换刀的基本动作组成；（ 3 )掌握加工中心自动换刀程序的编写与调试运行;二、预习要求认真阅读加工中心组成、换刀装置、自动换刀程序的编写等章节内容。
三、实训理论基础1 .加工中心的刀库形式加工中心刀库的形式很多,结构各异。
常用的刀库有鼓轮式和链式刀库两种。
图 11－１鼓轮式刀库（ a )径向取刀形式（ b ）轴向取刀形式 ( c ）径向布置形式（ d ）角度布置形式鼓轮式刀库结构简单,紧凑，应用较多。
一般存放刀具不超过３2 把。
见图 11-１。
径向取刀形式( a )多用于使用斗笠式刀库的立式加工中心和使用角度布置的机械手换刀装置的加工中心;形式( b ）应用比较广泛,可用于立式和卧式加工中心，换刀可用机械手或直接主轴移动式换刀。
由于从布局设计方面的考虑，鼓轮式刀库一般都采用侧向安装的结构形式，若用于机械手平行布置的加工中心时，刀库中的刀袋(座）通常在换刀工作位可作９0 o 翻转。
形式( c ）多用于小型钻削中心;形式( d ）一般用于专用加工中心。
链式刀库多为轴向取刀，适于要求刀库容量较大的加工中心。
见图１１-2 。
图 1１－2 链式刀库2 .自动换刀装置及其动作分解斗笠式刀库换刀装置我们已经在实训 4 中接触过，在此就不再赘述。
对于刀库侧向布置、机械手平行布置的加工中心,其换刀动作分解见图１1-３。
换刀时，Tｘｘ指令的选刀动作和Ｍ６指令的换刀动作可分开使用。
图 1１-３平行布置机械手的换刀过程图1１-4 角度布置机械手的换刀过程对于刀库侧向布置、机械手角度布置的加工中心，其换刀动作分解见图 11-4 。
机械手换刀装置的自动换刀动作如下:（1)主轴端: 主轴箱回到最高处( Z 坐标零点)，同时实现“主轴准停”。
加工中心刀库控制与管理
1. 制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得
到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、
上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都
能自制。
2. 每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距
离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。并以此为计数基准，
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整理课件
图a.自动换刀过程示意图例
图b.自动换刀过程详解图例
11
整理课件
刀套结构示意图
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整理课件
JCS-018A上使用的换刀机械手为回转式 单臂双手机械手，其动作全部由液压驱 动。如图所示，主要由以下部件构成： 驱动装置 分别是机械手回转75°的液 压缸18，用于拔刀、装刀的液压缸15， 交换刀具的（机械手旋转180°）液压缸 20。 传动装置 齿轮4、11，齿条17、19，连 接盘5，传动盘10，机械手臂轴16。其中 只有传动盘与轴16为花键连接，并能随 轴16上下移动，能够直接随轴16旋转， 其余的齿轮或连接盘必须借助于传动盘 才能够旋转。 行程控制装置 包括挡环2、6、12，行 程开关1、3、7、9、13、14。 执行机构 机械手21
17
整理课件
选刀和换刀原理补充
JCS-018A加工中心采用卧式圆盘刀库，软件选刀，由机械手实现换刀。
JCS-018A的主轴通过端面键带动刀具旋转，采用电气式主轴准停装置，通过 压缩空气对装刀位置进行吹扫。
圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从 1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后， 不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。
机械加工中心链式刀库设计
机械加工中心链式刀库设计简介本文档旨在介绍机械加工中心链式刀库的设计原理和相关要点。
机械加工中心是一种多功能的数控机床，具有高精度、高速度和高灵活性的特点。
设计原理链式刀库是机械加工中心常用的刀具管理系统之一。
其设计原理如下：1. 链条结构：链式刀库通过链条将各个刀位连接起来，形成一个闭合循环的结构。
链条由高强度材料制成，具有足够的承载能力和耐磨性。
链条结构：链式刀库通过链条将各个刀位连接起来，形成一个闭合循环的结构。
链条由高强度材料制成，具有足够的承载能力和耐磨性。
2. 刀位安装：每个刀位固定在链条上的一个环状槽中，通过螺栓或夹紧装置固定在位置上。
刀位的数量可以根据需求进行调整，增加或减少链条上的刀位数目。
刀位安装：每个刀位固定在链条上的一个环状槽中，通过螺栓或夹紧装置固定在位置上。
刀位的数量可以根据需求进行调整，增加或减少链条上的刀位数目。
3. 链条传动：链条运行时，可以通过链条传动装置实现链条的运动。
在链式刀库设计中，通常采用伺服电机、减速器和链轮等来带动链条的运转。
链条传动：链条运行时，可以通过链条传动装置实现链条的运动。
在链式刀库设计中，通常采用伺服电机、减速器和链轮等来带动链条的运转。
设计要点在设计机械加工中心链式刀库时，需要注意以下要点：1. 刀具容量：根据加工需求和刀具种类确定刀库的刀位容量。
刀位容量应满足机械加工中心的生产要求，同时考虑机床结构和尺寸的限制。
刀具容量：根据加工需求和刀具种类确定刀库的刀位容量。
刀位容量应满足机械加工中心的生产要求，同时考虑机床结构和尺寸的限制。
2. 刀位布局：合理安排刀位的位置，使得刀具易于调取和更换。
根据加工工序的需要，将常用的刀具安排在靠近工作台的位置，提高切换效率。
刀位布局：合理安排刀位的位置，使得刀具易于调取和更换。
根据加工工序的需要，将常用的刀具安排在靠近工作台的位置，提高切换效率。
3. 刀位标识：给每个刀位进行清晰的标识，便于操作人员识别和调取刀具。
链式刀库自动换刀装置及其液压控制系统的设计与分析
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｔ ｏ ｏ ｌ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ
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气 开关 监控 。液 压及 电气控 制 的 自动换 刀装 置换 刀 时
图 １ 自动换 刀装置结构 图
（ ４ ） 机 械手 交换 刀具— — １ ８ ０ 。 油缸 回转 ；
（ ５ ） 机 械手 插刀— — 插 、 拔 刀油 缸移 动 ； （ ６ ） 机 械手 松刀 、 离 开主轴 —— 抓刀 油缸 平移 ；
场， 液 压结 构 的 自动 换 刀装 置依 然 占有重 要地 位 。
（ ７ ） 机 械手 转至 待机 位—— 转臂 油缸 移动 。
＿ ＿ — —
１ 自动 换 刀 装 置 工 作 原 理
链 式刀 库 自动换 刀 装 置 （ 如图 １ 所示 ） 的 功 能 是
将 刀具 从刀 库 中取 出插人 主 轴锥 孔 中或把 刀具 从 主轴
上 取下 送 回 刀库 中 。当 主 轴 处 于 换 刀 位 置 时 ， 油缸 ４
将 动 换刀 装置 从 待 机位 置 转 到 与 主 轴 平 行 位 置 ， 由
Ｌ Ｉ Ｙ ｏ ｎ ｇ ｊ ｕ ｎ ， ｗＵ ｌ ｉ ， Ｆ Ａ Ｎ Ｃ ｈ ｕ ｎ ｈ ｏ ｎ ｇ ， ＷＡ Ｎ Ｇ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ （ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｔ ｏ ｏ ｌ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ １ ４ １ ， Ｃ Ｈ Ｎ）
机械制造装备设计第三章习题答案
第三章典型部件设计1.主轴部件应满足那些基本要求？答：主轴部件应满足的基本要求有旋转精度、刚度、抗振性、温升热变形和精度保持性等。
主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。
旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度。
主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力来定义，主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。
主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动的能力。
主轴部件的振动会直接影响工件的表面加工质量，刀具的使用寿命，产生噪声。
主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的能力，必须提高其耐磨性。
2.主轴轴向定位方式有那几种？各有什麽特点？适用场合答：（1）前端配置两个方向的推力轴承都分布在前支撑处；特点：在前支撑处轴承较多，发热大，升温高；但主轴承受热后向后伸，不影响轴向精度；适用场合：用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。
（2）后端配置两个方向的推力轴承都布置在后支撑处；特点：发热小、温度低，主轴受热后向前伸长，影响轴向精度；适用范围：用于普通精度机床、立铣、多刀车床。
（3）两端配置两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支撑处；特点：这类配置方案当主轴受热伸长后，影响轴承的轴向间隙，为避免松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀；适用范围：用于短主轴，如组合机床。
（4）中间配置两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧；特点：此方案可减少主轴的悬伸量，使主轴热膨胀后向后伸长，但前支撑结构复杂，温升可能较高。
3.试述主轴静压轴承的工作原理答：主轴静压轴承一般都是使用液体静压轴承，液体静压轴承系统由一套专用供油系统、节流器和轴承三部分组成。
静压轴承由供油系统供给一定压力油，输进轴和轴承间隙中，利用油的静压压力支撑载荷、轴颈始终浮在压力油中。
所以，轴承油膜压强与主轴转速无关，承载能力不随转速而变化。
加工中心刀库分类、特点及典型故障分析
••AC..松装刀置机调构整回不退当故或障加。工误差过大而造成拨叉位置不正确。
••BD..限刀位具开超关重安。装不正确或调整不当而造成反馈信号错误。
5.刀具夹紧后松不开
•A.松锁的弹簧压合过紧或碟簧断裂，导致刀杆伸 缩量不够。
刀库故障
1.刀库不能转动的原因可能有：
•①联接电机轴与蜗杆轴的联轴器松动；
•②变频器故障，应检查变频器的输入、输出电压是 否正常； •2•.③ 刀库PL转C无不控到制位输的出原，因可可能能是有接：口板中的继电器失效； •3••.④ 刀电套动机不机械能转连夹动接紧故过刀障紧具，；原传因动可机能构是误差。 ••⑤A.电刀网套电上压的过调低整。螺钉松动。
⑷经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换 刀点位置是否到位，发现问题要及时调整，否则不能完成换 刀动作。
⑸要注意保持刀具刀柄和刀套的清洁。 ⑹开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作 是否正常，特别是行程开关和电磁阀能否正常动作。检查机 械手液压系统的压力是否正常，刀具在机械手上锁紧是否可 靠，发现不正常时应及时处理。
(5)主轴系统有问题，刀具是靠碟簧通过拉杆和弹簧卡头而将刀具柄尾端 的拉钉拉紧的；松刀时，液压缸的活塞杆顶压顶杆，顶杆通过空心螺钉 推动拉杆，一方面使弹簧卡头松开刀具的拉钉，另一方面又顶动拉钉， 使刀具右移而在主轴锥孔中变“松”。
主轴系统不松刀的原因有以下5点： ①刀具尾部拉钉的长度不够，致使液压缸虽已运动到位，而仍未将刀具 顶“松”； ②拉杆尾部空心螺钉位置起了变化，使液压缸行程满足不了“松刀”的 要求； ③顶杆出了问题，已变形或磨损； ④弹簧卡头出故障，不能张开： ⑤主轴装配调整时，刀具移动量调得太小，致使在使用过程中一些综合 因素导致不能满足“松刀”条件。
刀库是数控机床中的重要组成部分
刀库是数控机床中的重要组成部分，主要用于存放加工过程中需要的刀具。
在使用时，刀库能够根据程序的指令自动更换刀具，从而提高加工效率。
本文将介绍刀库的基本知识，包括其分类、结构、工作原理以及维护方法。
一、刀库的分类刀库的分类方式有多种，根据其结构特点和使用方式，可以分为以下几类：1.链式刀库链式刀库是一种常见的刀库类型，其结构类似于链条式输送机。
刀具沿着链条上的插槽放置，通过链条的移动实现刀具的更换。
这种刀库的容量较大，适用于大型数控机床。
2.圆盘式刀库圆盘式刀库是一种较小的刀库，通常用于小型数控机床。
其结构类似于一个圆盘，刀具沿着圆周排列，通过圆盘的旋转实现刀具的更换。
3.机械手刀库机械手刀库是一种自动化程度较高的刀库，通过机械手或机器人等装置实现刀具的更换。
这种刀库的结构复杂，成本较高，但能够提高机床的自动化程度和加工精度。
二、刀库的结构不同类型的刀库结构有所不同，但通常包括以下组成部分：1.刀具存放部分：用于存放刀具的装置，如链条或圆盘上的插槽、机械手抓取刀具的夹具等。
2.驱动部分：用于驱动刀库运动的装置，如链条驱动器、电机、齿轮等。
3.换刀部分：用于实现刀具更换的装置，如机械手、换刀器等。
4.传感器部分：用于检测刀具位置和数量的传感器，如光电传感器、限位开关等。
三、刀库的工作原理不同类型的刀库工作原理也有所不同，以下是常见的几种刀库的工作原理：1.链式刀库链式刀库的工作原理是通过链条驱动器驱动链条转动，将需要更换的刀具移动到换刀位置。
然后，机械手或换刀器将旧刀具从主轴取下，再将新刀具装载到主轴上。
2.圆盘式刀库圆盘式刀库的工作原理是通过电机驱动圆盘旋转，将需要更换的刀具移动到换刀位置。
然后，机械手或换刀器将旧刀具从主轴取下，再将新刀具装载到主轴上。
3.机械手刀库机械手刀库的工作原理是通过机械手或机器人装置实现刀具的自动更换。
机械手能够自动识别和抓取刀具，通过高精度的定位和运动控制系统实现快速、准确的换刀操作。
刀库类型及刀具的选择与识别
为了改善主轴结构的工艺性，整个主轴部件装在套 筒内，只要卸去螺钉，就可将整个主轴部件抽出。 这种换刀装置存储刀具的数量少，适用于加工较 简单的工件，其优点在于省去了自动松、夹，卸刀、 装刀以及刀具搬运等一系列的复杂操作，从而缩短 了换刀时间，并提高了换刀的可靠性。但是由于空 间位置的限制，使主轴部件结构不能设计得十分坚 实，因而影响了主轴系统的刚度。为了保证主轴的 刚度，必须限制主轴数目，否则将使结构尺寸大大 增加。因此，转塔主轴头通常只适应于工序较少， 精度要求不太高的机床，例如数控钻床、铣床等。
（3）转塔头转位 当鼠牙盘脱开后，行程开关发出 信号启动转位电动机，经蜗杆8和蜗轮6带动槽轮机 构的主轴曲拐使槽轮11转过45 。并由槽轮机构的圆 弧来完成主轴头的分度位置粗定位。主轴号的选定 是通过行程开关组来实现。若处于加工位的主轴不 是所需要的，转位电动机句续回转，带动转塔头间 歇地再转45 ，直至选中主轴为止。主轴选好后，由 行程开关7关停转位电动机。 （4）转塔头定位压紧 通过电磁阀使压力油进入 压缸5的右腔，转塔头向左返回，由鼠牙盘10精定 位。并利用 压缸5右腔的油压作用力，将转塔头可 靠地压紧。 （5）主轴转动重新接通 由电磁阀控制压力油进入 压缸4，压缩弹簧使齿轮1与主轴上的齿轮12啮合。 此时转塔头转位、定位动作全部完成。
编码钥匙的形状如图7-45所示，钥匙的两边最多可 带有22个方齿，图中除导向用的两个方外，共有20 个图中可区别9999刀具。 图7-46 为编码钥匙孔的剖面图，钥匙沿着水平方向 的钥匙缝插入钥匙孔座，然后顺时针方向旋转90度， 处于钥匙代码突起6 的第一弹簧片5被撑起，表示代 码“1”，处于代码凹出的第二弹簧片3保持原状，表 示代码“0”。由于钥匙上每个凹凸部分的旁边均有 相应的炭刷4或1，故可将钥匙各个凸凹部分识别出 4 1 来，即识别书相应的刀具。 这种编码方式称为临时性编码，因为从刀座中取出 刀具时，刀座中的编码钥匙也取出，刀库中原来编 码随之消失。因此，这种方式具有更大的灵活性。 采用这种编码方式用过的刀具不必放回原来的刀座。
毕业设计：盘式刀库及其自动换刀装置的设计说明书
1 绪论1.1数控加工中心自动换刀装置概述机床是制造机器的机器，机床工业的技术水平决定着装备制造业乃至整个国民经济的技术水平。
当今社会，数控机床几乎已经扩展到了所有加工领域，许多工厂为了适应产品的频繁更新、提高加工精度、降低生产成本、缩短产品交货周期和减轻劳动强度，在中等批量、甚至大批量生产中应用数控机床，并取得了良好的经济效益。
数控加工中心带有刀库和自动换刀装置，是能对工件按预定程序进行多工序加工的高度自动化的多功能的数字控制机床。
自动换刀装置（ATC）是加工中心的重要组成单元，其设计质量的好坏，直接影响加工中心的质量。
ATC由刀库和机械手组成，它的机构和运动复杂、性能要求高。
刀库的功能是储存刀具，并且按程序指令，把即将要用的刀具迅速、准确地送到换刀位置，因此刀库的位置、体积大小能否适合加工中心的整体设计，刀库的运动机构能否使刀库平稳运转并准确地停在换刀位置，运动过程有无干涉、卡死等现象，都是设计人员非常关心的问题。
机械手的功能是把刀库上的刀具送到主轴上，再把主轴上已用过的刀具送回刀库。
它的动作要求迅速而准确，所以对机构的结构、定位、运动、夹持力的大小等都有很高的要求，一旦有运动故障或定位、运动误差过大，都会造成换刀动作失败，掉刀。
当今时代，高速加工中心已成为加工行业未来的发展趋势。
高速功能部件如电主轴、高速丝杠和直线电动机的发展应用极大地提高了切削效率。
为了配合机床的高效率，作为加工中心的重要部件之一的自动换刀装置的高速化也相应成为高速加工中心的重要技术内容。
未来机床产业的发展，均以追求高速、高精度、高效率为目标。
随着切削速度的提高，切削时间的不断缩短，对换刀时间的要求也在逐步提高；换刀的速度已成为高等级机床的一项重要指标。
因此，对数控机床的刀库及其自动换刀装置的研究和发展有着重要的意义。
1.2国内外自动换刀装置设计的发展情况自动换刀系统是数控机床的重要组成部分。
刀具夹持元件的结构特性及它与机床主轴的联结方式，将直接影响机床的加工性能。
认识刀库与机械手的结构资料
刀库与机械手的常见故障及排除方法
刀库无法正确换刀
检查刀库的控制系统和传动系统是否正常，检查刀具是否正确安装， 同时检查机械手是否能够正确抓取刀具。
机械手运动不准确
检查机械手的控制系统和传动系统是否正常，检查各关节是否松动或 磨损，同时检查传感器是否正常工作。
刀库或机械手出现异常响声
可能是由于传动系统或控制系统出现故障，需要检查相关部件是否正 常工作，如轴承、链条等。
当需要更换刀具时，机械手会根 据程序指令从刀库中选取相应的 刀具，并将其安装到主轴上。
同时，机械手会将使用过的刀具 取回并放回刀库，以备后续使用 。
04
刀库与机械手的应用场景
刀库的应用场景
01
自动化生产线
刀库常用于自动化生产线中，为 机床提供各种刀具，实现高效、 精准的加工。
数控机床
02
03
加工中心
05
刀库与机械手的维护与保养
刀库的维护与保养
日常保养
定期清理刀库表面，检查刀库是否有磨损或损坏的零件，确保刀库 的稳定性和安全性。
定期保养
根据使用情况，定期对刀库进行全面检查，包括刀库的传动系统、 控制系统和刀具夹持系统等，确保刀库的正常运行。
更换易损件
定期检查并更换刀库中的易损件，如轴承、密封圈等，以延长刀库 的使用寿命。
刀库或机械手出现温度过高
可能是由于长时间高负荷工作或散热系统出现故障，需要检查散热系 统是否正常工作，同时注意控制工作时间和负载。
THANKS
机械手的维护与保养
日常保养
定期清理机械手表面，检查 机械手是否有磨损或损坏的 零件，确保机械手的稳定性
和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ全性。
定期保养
链式刀库工作原理【详解】
链式刀库工作原理内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.链式刀库的简介：链式刀库是数控机床里的一种刀库形式，刀具容量大，但刀库定位精度低。
和圆盘式导轨相比，链式刀库具有刀具容量大的优点，但传统链式刀库的链条式结构：刀具相当于放置在链条上，链条需要来回运动，没有办法实现全部链条的刚性支承；也就是说，对于链条式刀库来说，链条即是承载系统又是传动系统，这决定了链条式刀库存在着明显的缺陷：机械刚性差、传动间隙大，从而造成刀库定位精度差；为了提高定位精度，需要配套复杂的检控电路，才能实现快速和精确定位。
工作原理：SDL120数控链式刀库主要由蜗轮减速箱、链式刀具存储仓、机械手穿梭装置和机械手等部分组成。
该刀库链式存储仓由伺服电动机经圆柱蜗杆减速箱驱动，位置环开环控制，存储仓刀座依靠编码器进行刀具号译码，由模拟电子检控电路完成精确定位。
主要组成部分及其功能：链条及刀座部分链条上有120 个刀座，用于存放120 把刀具，整个链条由伺服电动机驱动。
1、模拟接近开关：输出电压(或电流)与物体和接近开关之间的距离为近似线性关系。
由于刀具的刀柄是圆形结构，两个接近开关为平行安装，所以当移动的刀柄随着链条的转动从某一方向经过两个接近开关时，两个接近开关各输出一个近似正弦规律变化的电压信号，两个信号存在着一个相位差。
2、比较电路：把两个模拟电压信号进行比较，并做出如下判断：输出比较结果先达到正最大值则刀库链正向转动：输出比较结果先达到负最大值则刀库链反向转动：输出比较结果由正负最大值转换为“0”，则该刀座位于两个接近开关正中位置，即刀库精确定位位置。
通过调整零位置窗的阈值大小，可调整刀座的定位精度。
窗口值偏大则定位精度低，偏小则导致刀库链抖动，无法完成定位，这正是不采用闭环控制的原因。
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摘要：链式刀库刀具容量大，但刀库定位精度低。
文章介绍了SDL120数控链式刀库的模拟电子检控电路及其控制方案，解决了链式刀库快速和精确定位的问题。
链式刀库的链条式结构，决定了刀库自身存在着明显的缺陷：机械刚性差、传动间隙大，从而造成刀库定位精度差，常引起机床故障。
我厂开发的SDL120数控链式刀库中，采用了模拟电子检控电路，很好地解决了链式刀库快速和精确定位的问题。
SDL120数控链式刀库的主要参数：刀具容量为120 把：刀具锥度为ISO50：最大刀具直径为250mm：最大刀具长度为500mm。
图1
图2
图3
SDL120数控链式刀库主要由蜗轮减速箱、链式刀具存储仓、机械手穿梭装置和机械手等部分组成。
该刀库链式存储仓由伺服电动机经圆柱蜗杆减速箱驱动，位置环开环控制，存储仓刀座依靠编码器进行刀具号译码，由模拟电子检控电路(图1)完成精确定位。
各部分功能简述如下
链条及刀座部分链条上有120 个刀座，用于存放120 把刀具，整个链条由伺服电动机驱动。
模拟接近开关
输出电压(或电流)与物体和接近开关之间的距离为近似线性关系。
由于刀具的刀柄是圆形结构，两个接近开关为平行安装，所以当移动的刀柄随着链条的转动从某一方向经过两
个接近开关时，两个接近开关各输出一个近似正弦规律变化的电压信号，两个信号存在着一个相位差，如图2 所示。
比较电路
把两个模拟电压信号进行比较，并做出如下判断：输出比较结果先达到正最大值则刀库链正向转动：输出比较结果先达到负最大值则刀库链反向转动：输出比较结果由正负最大值转换为“0”，则该刀座位于两个接近开关正中位置，即刀库精确定位位置。
通过调整零位置窗的阈值大小，可调整刀座的定位精度。
窗口值偏大则定位精度低，偏小则导致刀库链抖动，无法完成定位，这正是不采用闭环控制的原因。
逻辑处理电路
逻辑处理电路是刀库定位控制的核心，主要完成如下功能：计算最佳找刀路径：控制链条正反转及起停：快速找到要求刀座的精定位区：控制精确定位及输出定位完成信号。
通信接口电路
用于逻辑处理电路和机床PLC之间进行信息交换。
如机床PLC给出的找刀指令、定位指令、抓刀指令、放刀指令、机械手控制指令和要求的刀号等，逻辑单元提供定位完成信号、刀座有刀信号、机械手到位信号等。
手动控制电路
主要用于操作者进行刀具更换、调整以及生产调试和机床维护。
给定电路
完成把来自逻辑控制电路的给定信号和手动控制电路的给定信号转换成伺服驱动要求的给定信号。
伺服驱动电路及电动机
用于驱动刀库链的转动。
我们选用了SIEMENS 611A系列的伺服系统及其相应电动机。