数控机床的辅助装置

• 刀库换刀按换刀过程中有无机械手参与分成有机械手换刀和无机械手 换刀两种情况。
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６.１ 加工中心自动换刀装置
• 有机械手的系统在刀库配置、与主轴的相对位置及刀具数量上都比较 灵活, 换刀时间短; 无机械手组成的自动换刀装置(Ａｕｔｏｍａｔｉ ｃ Ｔｏｏｌ Ｃｈａｎｇｅｒ, ＡＴＣ) 是加工中心的重要组成部分。 加工中心上所需要更换的刀具较多, 从几把到几十把, 甚至上百把, 故 通常使用刀库形式, 其结构比较复杂, 自动换刀装置种类繁多。 由于 加工中心上自动换刀比较多, 故对自动换刀装置的技术要求十分严格, 如要求定位精度高、动作平稳、工作可靠以及精度保持性等, 这些要 求都与加工中心的性能息息相关。
床, 换刀过程与上述有所不同, 由于大型机床的刀库太大, 移动不方便, 所以是主轴移动实现卸、装刀具, 或使用机械手实现换刀。
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６.１ 加工中心自动换刀装置
• ６.１.１ 加工中心刀库的形式
• 加工中心利用刀库实现换刀, 这是目前加工中心大量使用的换刀方式 。 由于有了刀库, 加工中心只需要一个固定主轴夹持刀具, 有利于提 高主轴刚度。 独立刀库大大增加了刀具的储存数量, 有利于扩大加工 中心的功能, 并能较好地隔离各种影响加工精度的干扰因素。
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６.１ 加工中心自动换刀装置
• １８０°回转式换刀装置既可用于卧式机床, 也可用于立式机床。 • ３. 回转插入式换刀装置 • 回转插入式换刀装置(最常用的形式之一) 是回转式换刀装置的改进形
式。 回转插入机构是换刀装置与传递杆的组合。 图６ －３ 所示为回 转插入式换刀装置的工作原理, 应用在卧式加工中心上的这种换刀装 置的结构设计与１８０°回转式换刀装置基本相同。 当接到换刀指 令时, 主轴移至换刀点, 刀库转到适当位置, 使换刀装置从其槽内取出 欲换上的刀具。 换刀装置转动并从位于机床一侧的刀具库中取出刀 具, 换刀装置回转至机床的前方, 在该位置将主轴上的刀具取下, 回转 １８０°将欲换下的刀具装入主轴。
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６.１ 加工中心自动换刀装置
• 与此同时, 刀库移至适当位置以接收从主轴取下的刀具。 换刀装置转 到机床的一侧, 并将从主轴取下的刀具放入刀具库的槽内。 这种装置 的主要优点是刀具存放在机床的一侧, 避免了切屑造成的主轴或刀夹 损坏的可能性。 与１８０°回转式换刀装置相比, 其缺点是换刀过程 中的动作多, 换刀所用的时间长。
• 从刀库中取出欲换上的刀具, 转向主轴, 并将刀具装入主轴, 然后返回 “等待” 位置, 换刀完成。
• ５. 主轴直接式换刀装置 • 主轴直接式换刀装置不同于其他形式的换刀装置。 在这种装置中, 要
么刀库直接移到主轴位置, 要么主轴直接移至刀库。 • 对于立式加工中心, 小型机床一般是刀库移动实现换刀; 一些大型机
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６.１ 加工中心自动换刀装置
• 转塔式换刀并不是拆卸刀具, 而是将刀具和刀夹一起换下, 所以这种换 刀方式很快。 目前ＮＣ 钻床等还在使用转塔式刀库。
• ２. １８０°回转式换刀装置 • 最简单的换刀装置是１８０°回转式换刀装置, 如图６ －２ 所示, 接
到换刀指令后, 机床控制系统便将主轴控制到指定换刀位置。 与此同 时, 刀具库运动到适当位置, 换刀装置回转并同时与主轴、刀具库的刀 具相配合, 拉杆卸下主轴刀具, 换刀装置将刀具从各自的位置上取下。 换刀装置回转１８０°并将主轴刀具与刀具库刀具带走。 换刀装置 回转的同时, 刀具库重新调整其位置, 以接收从主轴取下的刀具。
• 各种加工中心自动换刀装置的结构取决于机床的型式、工艺范围以及 刀具的种类和数量等。
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６.１ 加工中心自动换刀装置
• 换刀装置主要可以分为五种基本形式, 即转塔式、１８０°回转式、 回转插入式、二轴转动式和主轴直接式。 自动换刀的刀具可紧固在 专用刀夹内, 每次换刀时将刀夹直接装入主轴。
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６.１ 加工中心自动换刀装置
• 接下来, 换刀装置将要换上的刀具与卸下的刀具分别装入主轴和刀具 库。 最后, 换刀装置转回原“待命” 位置。 至此, 换刀完成, 程序继 续运行。
• 这种换刀装置的主要优点是结构简单, 涉及的运动少, 换刀快。 其主 要缺点是刀具必须存放在与主轴平行的平面内, 与侧置后置刀库相比, 切屑及切削液易进入刀夹, 因此必须对刀具另加防护。 若刀夹锥面上 有切屑会造成换刀误差, 甚至可能损坏刀夹与主轴。 有些加工中心使 用了传递杆, 并将刀具库侧置。 当换刀指令被调用时, 传递杆将刀库 的刀具取下, 转到机床前方, 并定位于与换刀装置配合的位置。
• １. 转塔式换刀装置 • 用转塔实现换刀是最早的自动换刀方式。 如图６ －１ 所示, 转塔是
由若干与铣床动力头(主轴箱) 相连接的主轴组成。 在运行程序之前 将刀具分别装入主轴, 需要哪把刀具时, 转塔就转到相应的位置。 • 这种装置的缺点是主轴的数量受到限制。 当使用数量多于主轴数的 刀具时, 操作者必须卸下已用过的刀具, 并装上后续程序所需要的刀具 。
第 ６ 章 数控机床的辅助装置
• ６.１ 加工中心自动换刀装置 • ６.２ 数控回转工作台 • ６.３ 分度工作台 • ６.４ 数控机床的液压与气动系统 • ６.５ 数控机床的润滑与冷却系统
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６.１ 加Βιβλιοθήκη Baidu中心自动换刀装置
• 加工中心有立式、卧式和龙门式等多种, 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。 利用刀库实 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 要一个固定主轴夹持刀具, 有利于提高主轴刚度。 独立的刀库大大增 加了刀具的储存数量, 有利于扩大机床的功能, 并能较好地隔离各种影 响加工精度的干扰。
• ４. 二轴转动式换刀装置 • 图６ －４ 所示为二轴转动式换刀装置的工作原理。 这种换刀装置可
用于侧置或后置式刀库, 其结构特点最适用于立式加工中心。 接到换 刀指令, 换刀机构从“等待” 位置开始运动, 夹紧主轴上的刀具并将 其取下, 转至刀库, 并将刀具放回刀库。
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６.１ 加工中心自动换刀装置