认识刀库与机械手的结构
械手结构的设计和分析
机械手腕部的结构分析
机器手手腕的自由度数，应根据作业需要来设计。机器手手腕自由度数目愈多，各关节的运动角度愈大，则机器手腕部的灵活性愈高，机器手对对作业的适应能力也愈强。
机器手手腕要与末端执行器相联，因此，要有标准的联接法兰，结构上要便于装卸末端执行器。
机器手的手腕机构要有足够的强度和刚度，以保证力与运动的传递。
为了减轻机器手运动部分的惯量，提高机器手的控制精度，一般腰部回转运动部分的壳体是由比重较小的铝合金材料制成，而不运动的基座是用铸铁或铸钢材料制成。
腰部结构要便于安装、调整。
机械手腰座结构的设计要求分析
机械手腰座结构的具体采用方案
腰座回转的驱动形式要么是电机通过减速机构来实现，要么是通过摆动液压缸或液压马达来实现，目前的趋势是用前者。因为电动方式控制的精度能够很高，而且结构紧凑，不用设计另外的液压系统及其辅助元件。考虑到腰座是机器手的第一个回转关节，对机械手的最终精度影响大，故采用电机驱动来实现腰部的回转运动。一般电机都不能直接驱动，考虑到转速以及扭矩的具体要求，采用大传动比的齿轮传动系统进行减速和扭矩的放大。
直角坐标机器手结构
圆柱坐标机器手的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，这种机器手构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空间是一个圆柱状的空间。
圆柱坐标机器手结构
球坐标机器手的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，这种机器手结构简单、成本较低，但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。
03
机械手腰座结构的分析
腰部的回转运动要有相应的驱动装置，它包括驱动器。驱动装置一般都带有速度与位置传感器，以及制动器。
腰座要有足够大的安装基面，以保证机器手在工作时整体安装的稳定性。
认识刀库与机械手的结构资料课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
• 机械手的基本结构
• 刀库与机械手的维护与保养 • 刀库与机械手的发展趋势
01
刀库的基本结构
刀库的类型
圆盘式刀库
链式刀库
线性刀库
其他类型
刀具安装在圆盘上，通 过旋转圆盘来选择刀具。
刀具安装在链条上，通 过链条的移动来选择刀具。
01
刀库与机械手的配 合使用
刀库与机械手的连接方式
刚性连接
通过刚性连接件将刀库与机械手 牢固地连接在一起，保证两者之 间的相对位置精度。
柔性连接
采用弹性材料或柔性结构作为连 接件，允许刀库与机械手之间有 一定的相对运动。
刀库与机械手的协同工作
同步控制
通过精确的控制系统，确保刀库与机 械手在运动过程中保持同步，避免碰 撞和干扰。
01
02
03
刀库的清洁
定期清理刀库，确保没有 灰尘和杂物，以防止对刀 库的运行造成影响。
检查刀库转动
检查刀库的转动是否顺畅， 如果发现有卡滞或转动不 灵活的情况，应及时处理。
紧固螺丝
定期检查并紧固刀库的螺 丝，确保刀库的稳定性和 安全性。
机械手的维护与保养
润滑关节
定期对机械手的关节进行 润滑，以减少磨损和摩擦， 保持机械手的灵活性。
可能是由于润滑不足或关节部件磨损， 需要加注润滑油或更换磨损部件。
01
刀库与机械手的 发 展趋势
新型刀库的发展趋势
智能化
新型刀库趋向于智能化，通过引入传 感器、控制器等智能设备，实现刀库 的自动控制和智能管理。
高效化
为了提高加工效率，新型刀库通常采 用快速换刀、多刀位设计等技术，缩 短换刀时间和减少等待时间。
数控机床结构结构图
可编程控制器
数控车床 数控车床的工艺用途 的组成 数控车床的组成
影响车床布局形式的因素
操作面板
输入输出设备 CNC装置
伺服单元、驱动装置和测量装置
PLC、机床I/O电路和装置 机床主机
数控车床 主轴箱和尾座的布局形式 水平床身配置水平滑板
数 的布局 床身和导轨的布局形式
倾斜床身配置倾斜滑板 水平床身配置倾斜滑板
按照技术水平的高低分类 1.数显及打字型 2.带有小型电子计算机
进行数据处理型 3.计算机数字控制型
其他分类方法 大型、中型、小型；精密型、生产型
三
三坐标测量 机的构成
坐
三坐标测量机的主体 三坐标测量机的测量系统 三坐标测量机计算机控制系统和软件
标
三坐标测量机
直接测量方法 程序测量方法
测 的测量方式
床概述 数控冲床的工作原理
数控冲床的
数控冲床的组成
主机
数控装置
冲 组成与结构 数控冲床的结构
床
典型数
ZX数控冲床 性能特点
技术参数
控冲床
伺服复合小型精密钣金加工冲床
主要特点 技术参数
三坐标测 量机概述
三坐标测量机的功能 按照工作方式分类 1.点位测量法 2.连续扫描测量方式 三坐标测量机的类型 按照结构形式分类 1.悬臂式 2.桥式 3.龙门式 4.立柱式 5.坐标镗床式
冷却润滑技术（冷却
轨
数控机床导轨的类型与特点 滚动导轨
静压导轨
数控机床自动排 屑装置
平面链式排屑装置 刮板式排屑装置 螺旋式排屑装置 磁性排屑器
摩擦阻力小
位置检测装置
位置检测装置的要求（4点） 数字式与模拟式
的要求与类型
机械手的组成部分
机械手的组成2009-4-29 来源：阅读：495次我要收藏工业机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。
1.执行机构（1）手部既直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型（多为回转型，因其结构简单）。
手部多为两指（也有多指）；根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。
传力机构形式教多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜槭杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。
（2）腕部是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。
手腕有独立的自由度。
有回转运动、上下摆动、左右摆动。
一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。
目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小（一般小于2700）,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭距。
因此在要求较大回转角的情况下，采用齿条传动或链轮以及轮系结构。
（3）臂部手臂部件是机械手的重要握持部件。
它的作用是支撑腕部和手部（包括工作或夹具），并带动他们做空间运动。
臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。
如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。
因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。
手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。
因此，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。
（4）行走机构有的工业机械手带有行走机构，我国的正处于仿真阶段。
2.驱动机构驱动机构是工业机械手的重要组成部分。
加工中心机床结构剖析及各部分功能实验
加工中心机床结构剖析及各部分功能实验一、实验目的（1）了解加工中心机床的基本组成、结构特点；（2）了解加工中心机床的各部分功能；（3）了解加工中心机床的基本运动；（4）了解加工中心机床的加工对象及其用途。
二、实验内容（1）介绍加工中心机床的特点及类型；（2）介绍加工中心机床的基本组成及其功能；（3）介绍加工中心机床的基本运动；（4）介绍加工中心机床的典型零件及加工范围。
三、实验设备加工中心机床一台四、实验概述1. 加工中心机床的概述、组成与结构加工中心的种类繁多，按照机床形态一般可分为立式加工中心、卧式加工中心、龙门式加工中心和万能式加工中心；按照换刀的形式可分为带刀库、机械手的加工中心，无机械手的加工中心和回转刀架式加工中心。
对不同的机型，它们的操作面板和外形结构有所不同，但基本操作方法与原理相同。
本实验参考机床是日本牧野机床厂生产的立式加工中心FNC86-A，控制系统为FANUC16型，其结构和外形见图1-22。
图1-22 立式加工中心FNC86-A外形结构图2. 加工中心的组成、结构与各部件的功能立式加工中心是专门用于连续、高速、高精度加工的数控机床。
工件只需一次装夹即可完成多种工序的加工，如铣削加工、镗削加工、钻削加工和螺纹加工等。
立式加工中心主要由以下几部分组成：自动换刀装置（ATC）、床身、机床控制器（MTC）、主轴控制器（DSK）、液压系统、自动主轴温控器、数字控制器（CNC）等，如图1-22所示。
加工中心有各种类型，虽然外形结构各异，但总体上都是由以下几部分组成。
（1）基础部件。
基础部件由床身、立柱和工作台等大件组成，是加工中心结构中的基础部件。
这些大件有铸铁件，也有焊接的钢结构件，它们要承受加工中心的静载荷以及加工时的切削负载，因此必须具备更高的静、动刚度，也是加工中心质量和体积最大的部件。
工作台尺寸与外形如图1-23所示。
图1-23 工作台尺寸与外形（2）主轴部件。
主轴部件是由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。
机械手的组成
机械手的组成机械手是一种能够模拟人类手臂运动的机械装置，由多个组成部件构成。
这些组成部件相互协作，使机械手能够完成各种复杂的任务。
下面我们来详细介绍一下机械手的组成。
1. 机械手臂：机械手臂是机械手的核心部件，通常由多个关节连接而成。
每个关节都可以实现转动或者伸缩，从而使机械手臂能够在三维空间内完成各种运动。
机械手臂的长度和关节数量可以根据具体需求进行设计和调整，以适应不同的工作环境和任务。
2. 末端执行器：末端执行器是机械手的“手指”，用于具体操作物体。
常见的末端执行器有夹爪、吸盘、钳子等。
不同的末端执行器适用于不同的任务，例如夹爪适用于抓取物体，吸盘适用于吸附物体等。
3. 控制系统：控制系统是机械手的大脑，用于控制机械手的运动和执行任务。
控制系统通常由计算机、控制器和传感器等组成。
计算机负责处理和分析任务相关的数据，控制器负责发送指令控制机械手的运动，传感器负责感知周围环境和物体的位置、力量等信息，以便机械手能够做出准确的动作。
4. 传动系统：传动系统用于传递控制信号和能量，使机械手的各个部件能够协调运动。
传动系统通常由电机、减速器、传动带、链条等组成。
电机提供动力，减速器用于减小电机转速并增加扭矩，传动带和链条用于传递动力和运动。
5. 传感器：传感器是机械手感知和获取外界信息的重要组成部分。
常见的传感器包括光电传感器、力传感器、视觉传感器等。
光电传感器可以用于检测物体的存在和位置，力传感器可以用于测量机械手对物体施加的力量，视觉传感器可以用于识别物体和环境。
6. 控制算法：控制算法是机械手实现精确运动和执行任务的关键。
控制算法可以根据具体任务和环境进行设计和优化，以实现机械手的高效运动和准确操作。
以上是机械手的主要组成部分。
机械手的应用非常广泛，可以用于工业生产、医疗手术、物流仓储等领域。
随着科技的不断进步和创新，机械手的功能和性能也在不断提升，为人类带来了更多的便利和效益。
相信在未来，机械手将会发展成为更加智能和灵活的机器人助手，为人类创造更多的价值。
毕业设计(论文)-加工中心机械换刀手结构设计
西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 I 页本科毕业设计（论文）加工中心机械换刀手结构设计摘要机械手是自动换刀装置中交换刀具的主要工具，它担负着把刀库上的刀具送到主轴上，再把主轴上已用过的刀具返回刀库上的任务。
机械手的目的是为了使加工中心能够更快的的工作，使加工中心能够得到更加充分的利用，以实现其的价值所在；再者，由于使用了机械手，减少由于人工换刀带来的低生产效率和容易出事故的弊端。
加工中心的自动换刀装置，通常是由刀库和机械手组成，它是加工中心的象征。
因此各加工中心制造厂家都在下大力研制动作迅速、可靠性高的自动换刀装置，以求在激烈的竞争中取得好效益。
自动换刀装置是加工中心的核心内容，各厂家都在保密，极少公开有关资料，尤其机械手部分更是如此。
本次设计思路是利用机械手的运动来实现加工中心的换刀。
机械手的运动由三种运动组成即：旋转、升降和手爪的自锁。
机械手的旋转运动主要负责交换刀具，其驱动装置由两相互啮合的齿轮传动来实现，动力则由步进电机驱动提供，控制步进电机的每秒脉冲数，就可以准确的控制其位置。
机械手的升降运动主要负责拔刀、插刀，其驱动装置由齿轮齿条啮合把旋转运动变为直线运动，同样控制步进电机的每秒脉冲数和实现对三相中的任意一相一直保持通电以实现抱闸。
其手爪自锁主要利用电磁感应来实现，顶杆后面用弹簧连接用于在断电后能自由返回到原来的位置。
关键词：机械手；加工中心；电磁感应；刀具AbstractThe machine hand is the main tool in the install of automatic tool change,which shoulder carrying the knife onto the principal axis,then,put the have been used knife of the principal axis return to the tool. Purpose of the machine hand is in oder to making the central machining work more quickly and be used more fully.In other hand,using machine hand can improve the low produce efficiency and reducing the accident. The automatc tool change install of the central machining ,is usually composing of the machine hand and tool,which is the symbol of the central machining . So the central machining maker study the automatic tool change on the quickly move and good reliability .Vigorously, in oder to gain huge benefit in the intense competition market.The automatic tool change is the core content to the central machining, so allthe maker are all keeping secret and do not open,especially the machine hand.In my graduation design,the main thinking is using the machine hand to complete exchanging the knife.movement of the machine hand is make up by three kind movement.The whirling of the machine hand is in charge of exchanging the knife。
盘式刀库机构分析
盘式刀库机构分析1盘式刀库机构组成盘式刀库机构主要由动力传动装置，刀盘，机械手等主要部件组成。
1.1动力传动装置主要由交流伺服电机经过减速机构，带动齿圈，使之与齿圈通过螺栓连结的12个工位刀盘旋转。
可以通过数控系统对电机进行控制，实现需要的转速。
1.2刀盘设计刀盘通过螺栓与齿圈连接固定，由刀库的传动装置驱动齿圈，带动刀盘旋转，实现自动换刀过程的选刀和定位。
刀盘有12个工位，每个工位安装一组2个刀夹定位块，每组定位块上均可放置所需的刀夹，刀具。
1.3机械手设计机械手由机械手臂和手指2部分组成。
机械手臂在液压的控制下带动机械手指进行工作。
推拉油缸右端的送刀进油口来油时，推动活塞带动机械手手臂将刀架所需更换的刀夹从刀库中送出，此时左端的取刀进油口回油。
同时，液压油经导向杆内的油孔作用于机械手手臂的小活塞上，推动手指钩，完成勾住刀夹的动作。
推拉油缸左端的取刀进油口来油时，推动活塞带动机械手臂将刀架不需要的刀夹取回刀库，此时右端的送刀进油口回油。
2工作原理盘式刀库的工作主要由机械手臂的3个位置（1.机械手臂在刀盘旋转的时候的位置；2.从刀盘取刀到将刀具送回刀盘的位置；3.将刀具从车床上取出及将刀具送到车床的位置）和机械手指的放松和夹紧2种状态来实现的。
机械手臂的定位通过位置判断开关来实现，通过无触点式接近开关来控制机械手臂的移动。
换刀过程开关包括机械手初始位置判断开关，取刀到位判断开关，送刀到位判断开关3部分，选用无触点式接近开关。
3个开关通过调整用安装支架固定在刀库连接板上，因结构需要，共用1个感应块，感应块分3个感应区域，每个区域对应1个开关。
在结构上，把3个开关固定在与机身相连的滑轨上，以螺栓连接固定。
需要调整时只需将螺栓松开将开关在滑轨上移动后再固定就可以实现初始位置，取刀位置和送刀位置的调整。
而且在取，送刀的过程中直接利用无触点式接近开关直接发出信号，配合反应迅速的液压系统，可以实现取，送刀动作在控制上的精确执行，完成整个换刀过程。
数控机床结构结构图
冷却润滑技术（冷却
轨
数控机床导轨的类型与特点 滚动导轨
静压导轨
数控机床自动排 屑装置
平面链式排屑装置 刮板式排屑装置 螺旋式排屑装置 磁性排屑器
摩擦阻力小
位置检测装置
位置检测装置的要求（4点） 数字式与模拟式
的要求与类型
位置检测装置的分类（）
增量式与绝对式
数控机床
直接测量与间接测量
数 控 机
位置检测 装置
概述
加工中心特点
加工精度高
适应性强 生产效率高 经济效益好 劳动强度低，工作条件好
1.基础部件
有利于生产管理的现代化 2.主轴组件
加工中心的 基本构成
3.控制系统
4.伺服系统
5.自动换刀装置 6.自动托盘更换系统
7.辅助系统
加 工 中
加工中心 的分类
按加工范围分类
车削、钻削、镗铣、磨削、电火花
按加工中心的布局方式分类
极间介质的消电离 绝缘作用
电火花加
数 工概述
工作液介 质的作用
压缩放电通道的作用 高压作用
冷却作用 消电离作用
控
脉冲电源
数控电切削加 间隙自动调整装置
电
工设备组成
机床本体 工作液及其循环系统
加
数控系统
数控电火花成型机床
工 机 床
数控电火花 成型机床
数控电切削加工设备类型 数控线切割机床
机床的结构形式
数控工
机床热变形控制与补偿
机床的主要构成
1.床身 2.砂轮架座 3.砂轮主轴部件 4.纵向工作台 5.操纵台 6.液压系统 7.冷却和吸雾系统 8.机床密封罩
具磨床
主要技术参数 机床的运动及机床坐标系的建立
机械手的简单构成
机械手的简单构成机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。
手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。
运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。
运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。
为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。
自由度是机械手设计的关键参数。
自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。
一般专用机械手有2～3个自由度。
控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。
同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。
控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。
机械手的执行机构分为手部、手臂、躯干；1、手部手部安装在手臂的前端。
手臂的内孔中装有传动轴，可把运用传给手腕，以转动、伸曲手腕、开闭手指。
机械手手部的构造系模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节3种。
手指的数量又可分为二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。
可根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和大小的夹头以适应操作的需要。
所谓没有手指的手部，一般都是指真空吸盘或磁性吸盘。
2、手臂手臂的作用是引导手指准确地抓住工件，并运送到所需的位置上。
为了使机械手能够正确地工作，手臂的3个自由度都要精确地定位。
3、躯干躯干是安装手臂、动力源和各种执行机构的支架。
机械手所用的驱动机构主要有4种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。
其中以液压驱动、气压驱动用得最多。
1、液压驱动式液压驱动式机械手通常由液动机（各种油缸、油马达）、伺服阀、油泵、油箱等组成驱动系统，由驱动机械手执行机构进行工作。
通常它的具有很大的抓举能力（高达几百千克以上），其特点是结构紧凑、动作平稳、耐冲击、耐震动、防爆性好，但液压元件要求有较高的制造精度和密封性能，否则漏油将污染环境。
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
机器人手部结构详解
拨杆杠杆式手爪
滑槽式手爪
重力式手爪
2．电磁吸盘(1)：
电磁吸盘的结构：
主要由磁盘、防尘盖、线圈、壳体等组成。
工作原理：
夹持工件：
线圈通电→空气间隙的存在→线圈产生大的电感和启 动电流→周围产生磁场（通电导体一定会在周围产生 磁场）→吸附工件
放开工件：
线圈断电→磁吸力消失→工件落位
当手爪夹紧和松开物体时，手指作回转运动。当 被抓物体的直径大小变化时，需要调整手爪的位 置才能保持物体的中心位置不变。
平动型：
手，手指姿态不变，作平动。
平移型：
当手爪夹紧和松开工件时，手指作平移运动，并 保持夹持中心的固定不变，不受工件直径变化的 影响。
2．电磁吸盘(2)：
适用范围：
适用于用铁磁材料做成的工件；不适合于 由有色金属和非金属材料制成的工件。
适合于被吸附工件上有剩磁也不影响其工 作性能的工件。
适合于定位精度要求不高的工件。
适合于常温状况下工作。铁磁材料高温下 的磁性会消失。
电磁吸盘图例:
3．真空式吸盘：
构成:
由真空泵、电磁阀、电机和吸盘等构成。
3．手部是一个独立的部件：
工业机器人通常分为三个大的部件： 机身、手臂（含手腕）、手部。手部 对整个机器人完成任务的好坏起着关 键的作用，它直接关系着夹持工件时 的定位精度、夹持力的大小等。
4．手部的通用性比较差：
工业机器人的手部通常是专用装置：一 种手爪往往只能抓住一种或几种在形状、 尺寸、重量等方面相近的工件；一种工 具只能执行一种作业任务。
回转型图例：
压缩弹簧
拉伸弹簧
平动型图例：
动作分解：
作业：
用作图法分析当主 动件左移才处于某 个位置时，手指所 处的位置。
机床结构图
主轴部件结构图7815型数控车床主轴部件结构图32型数控铣床主轴部件结构图THK6380加工中心主轴部件结构图主轴准停装置原理图进给传动部件结构图坐标轴进给传动系统结构布置形式电动机与丝杠直联式步进电动机与丝杠的联接向整法圆柱薄片齿轮周向弹簧错齿调整法简图圆柱薄片齿轮可调拉簧错齿调整法简图斜齿轮垫片、压簧调整锥齿轮弹簧调整法齿轮齿条啮合齿侧隙消除法结构简图滚珠丝杠结构螺纹滚道的结构形式简图垫片调整式的滚珠丝杠螺母副纹调整式的滚丝杠螺母副齿差调整式的滚珠丝杠螺母副导轨部件结构图直线滚动导轨副结构滚动导轨预加负载的方法直线滚动导轨副的固定滚动导轨块理轨理工作台部件结构图多齿盘分度工作台结构图带交换托盘的多齿盘分度工作台数控分度工作台加工中心回转工作台工作台夹紧构夹紧环联轴器结构图刀架和机械手部件结构图立式四方刀架结构回转刀架刀库种类链式刀库换刀位置各种链式刀库单臂单手式机械手手臂和手爪结构加工中心自动换刀装置向与向滑台回转立柱与机械手回转运动机械手臂结构图换刀装置各部分位置关系图检测装置结构图直线感应同步器结构。
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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。
(2)两手呈180°的回转式单臂双爪机械手 1)两手不伸缩的回转式单臂双爪机械手
l-刀库 2-换刀位置的刀座 3-机械手 4-机床主轴 两手不伸缩的回转式单臂双手机械手
2)两手伸缩的回转式单臂双爪机械手
1—机床主轴 2—主轴中刀具 3—刀库中刀具 4—刀库 5—机械手
刀具轴线与鼓(盘)轴线夹角为直角的刀库
双臂往复交叉式机械手
2.常用换刀机械手的结构
(1)单臂双爪式机械手 1)机械手的结构与动作过程
l、3、7、9、13、14-位置开关 2、6、12-挡环 4、11-齿轮 5-连接盘8-销子 10-传动盘 15、18、20-液压缸 16-轴17、19-齿条 2l-机械手
JCS-018A机械手传动结构示意图
二、刀库的结构
1.斗立式刀库的结构
2.圆盘式刀库的结构
l-直流伺服电动机 2-十字联轴器 3-蜗轮4-蜗杆 5-气缸6-活塞杆 7-拨叉8-螺杆 9-位置开关10-定位开关 11-滚子12-销轴 13-刀套14-刀盘
斗立式刀库的结构
JCS-018A刀库结构简图
1-弹簧 2-螺纹套 3-球头销钉 4-刀套 5、7-滚子 6-销轴
常见刀库实物图
床身
任务目标
1 会看刀库与机械手装配图 2 掌握机械手换刀与无机械手换刀的工作过程 3 掌握常用刀库、机械手的工作原理
任务实施
在教师的带领下到工厂中参观。详细观察常见刀库与机械手的种类；机械 手换刀与无机械手换刀的工作过程。
一、刀具交换
1.无机械手换刀 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。XH754型卧式加工
二、选择题
1.一般的中、小型立式加工中心配有（ B ）把刀具的刀库就能够满足70%～95%的工件加工需
要。
A.12~16 B. 14～30 C.14~36
2.刀库的最大转角为（ C ），根据所换刀具的位置决定正转或反转，由控制系统自动判别，
以使找刀路径最短。
A.90° B.120° C. 1800
3)剪式手爪的回转式单臂双手机械手
取刀
送刀
剪式机械手换刀链式刀库
1—刀库：2—剪式手抓；3—机床主轴；4—伸缩臂；5—伸缩与回转机构；6—手臂摆动机构
(3)两手互相垂直的回转式单臂双手机械手
1-刀库2-齿条 3-齿轮4-抓刀活塞 5-手臂托架6-机床主轴 7-抓刀动块8-销子 9-抓刀定块 10、12-小齿轮 11-弹簧13、14-小齿条
数控机床机械系统装调与维修一体化教程 主编：韩鸿鸾
模块四 自动换刀装置装调与维修 任务二 认识刀库与机械手的结构
1
任务引入
2
任务目标
3
任务实施
4
知识内容
5
任务拓展
6
任务巩固
数控加工刀具的交换，除用刀架外，还可以用刀库换刀。 刀库的动力：用电动机或液压系统来提供转动动力，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。 刀库的功能：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。 刀库的储存量：一般在8～64把范围内，多的可达100～200把，甚至更多，刀库的容量首先 要考虑加工工艺的需要。
中心就是采用这类刀具交换装置的实例。
特点： 1.结构简单、紧凑，不会影响 加工精度，影响机床的生产率 。 2.因刀库尺寸限制，装刀数量 不能太多。常用于小型加工中 心。
换刀过程
2.机械手换刀
换刀分解动作示意图
：各种刀具交换方式各有什么特点？无机械手换刀与机构手换刀从换刀动作来看还 有哪些不同的形式？
两手互相垂直的回转式单臂双手机械手
(4)两手平行的回转式单臂双手机械手
1-液压缸 2-导向槽 3-销子 4-销轴
机械手手爪结构
3.机械手的驱动机构
1—升降气缸 2—齿条 3—齿轮 4—液压缸 5—传动盘 6—杆7—转动气缸 8—齿轮9—齿条
数控机床上常用的机械手还有哪几种形式？其结构是怎样的？
D.分开
9.在采用ATC后，数控加工的辅助时间主要用于（ A ）。
A.工件安装及调整 B.刀具装夹及调整 C.刀库的调整
三、判断题（正确的划“√”，错误的划“×”）
1.（×）无机械手换刀主要用于大型加工中心。 2.（×）刀库回零时，可以从一个任意方向回零，至于是顺时针回转回零还是逆时针回转回零， 由设计人员定。 3.（×）单臂双爪摆动式机械手两个夹爪可同时抓取刀库及主轴上的刀具，回转1800后，又同时 将刀具放回刀库及装入主轴。 4.（√）双臂端面夹紧机械手夹紧刀柄的两个端面进行换刀。 5.（√）凸轮联动式单臂双爪机械手机械手手臂的回转和插刀、拔刀的分解动作是联动的，部分 时间可重叠，从而大大缩短了换刀时间。 6.（√）刀库是自动换刀装置最主要的部件之一，圆盘式刀库因其结构简单，取刀方便而应用最 为广泛。
1-齿轮 2-轴 3-连接盘 4、6-销子 5-传动盘 7-齿条 8-活塞杆
机械手传动结构局部视图
2)机械手抓刀部分的结构
机械手臂和手爪 l-手臂2、4-弹簧3-锁紧销5-活动销6-锥销7-手爪8-长销
凸轮式换刀机械手
1—刀套 2—十字轴 3—电动机 4—圆柱槽凸轮(手臂上下) 5—杠杆 6—锥齿轮 7—凸轮滚子(平臂旋转) 8—主轴箱 9—换刀手臂
3.加工中心的自动换刀装置由驱动机构、（ A ）组成。
A.刀库和机械手 B.刀库和控制系统C.机械手和控制系统 D.控制系统
4.圆盘式刀库的安装位置一般在机床的（ A ）上。
A.立柱
B.导轨
C.工作台
二、选择题
5.加工中心换刀可与机床加工重合起来，即利用切削时间进行（ B ）。
A.对刀
B.选刀
C.换刀
三、机械爪
1.钳形机械手手爪
1—手臂 2—锁销 3—止 退销4—弹簧 5—支点轴6—手 爪 7—键 8—螺钉
钳形机械手手爪
2.刀库夹爪 刀库夹爪既起着刀套作用，又起着手爪的作用。
刀库夹爪 1—锁销2—顶销 3—弹簧4—支点轴5—手爪6—挡销
：数控机床上常用的机械爪还有哪几种形式？其结构是怎样的？
任务拓展