机床数控技术及应用64.pptx

6.4.1自动换刀装置的分类
3.带刀库的自动换刀装置
目前大量使用的是带有刀库的自动换刀装置。由于有刀库，加工中心 只需要一个夹持刀具进行切削的主轴。当需要某一刀具进行切削加工时， 将该刀具自动地从刀库交换到主轴上，切削完毕后又将用过的刀具自动地 从主轴上放回刀库。
由于换刀过程是在各个部件之间进行的，所以要求参与换刀的各部件 的动作必须准确协调。这种换刀方式的主轴不像转塔式换刀机构那样受限 制，因此主轴刚度可以提高，还有利于提高加工精度和加工效率。而且刀 具的存储容量增多，有利于加工复杂零件。刀库还可离开加工区，消除了 很多不必要的干扰。带有刀库的自动换刀装置可分为无机械手换刀装置和 有机械手换刀装置两类。
机械手换刀是利用机械手实现主轴和刀库间刀具交换的方 式。它可以克服无机械手换刀的缺点，刀具交换速度快， 刀具数量多，刀库布局灵活，使用范围广。但其结构通常 较复杂，制造成本高。
6.4.1自动换刀装置的分类
6.4.1自动换刀装置的分类
（1）刀架抬起 当数控装置发 出换刀指令后，电动机 1起动 正转，并经联轴器 2使蜗杆 3 转动，从而带动蜗轮丝杠4转动。 刀架体 7的内孔加工有螺纹与 丝杠联结，蜗轮4与丝杠为整体 结构。当蜗轮开始转动时，由 于刀架底座5和刀架体 7上的端 面齿处于啮合状态，且蜗轮丝 杠轴向固定，因此刀架体 7抬 起。
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（2）刀架转位 当刀架抬起至 一定的距离后，端面齿脱，转 位套9用销钉与蜗轮丝杠4联结， 随蜗轮丝杠一同转动。当端面 齿完全脱开时，转位套正好转 过 160，球头销 8在弹簧力的 作用下进入转位套9的槽中，带 动刀架体转位 ；
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（3）刀架定位 刀架体7转动时 带动电刷座 10转动，当转到程 序指定的位置时，粗定位销 15 在弹簧力的作用下进入粗定位 盘6的槽中进行粗定位，同时电 刷13接触导体使电动机1反转。 由于粗定位槽的限制，刀架体 7不能转动，使其在该位置垂直 落下，刀架体7和刀架底座5上 的端面齿啮合实现精确定位 ；
6.4 自动换刀装置
自动换刀装置的作用 无自动换刀功能的数控机床只能完成单工序的加工，如车、 钻、铣等。因此，其加工效率的提高受到一定的限制，特别 是对于占辅助时间较长的刀具交换和刀具尺寸调整、对刀等 还需要手动完成。 目前，自动换刀装置已广泛用于镗铣床、铣床、钻床、车床、 组合机床及其他机床上。使用自动换刀装置再配合精密数控 转台、不仅扩大了数控机床的使用范围，还可使加工效率得 到了大大提高，同时，由于零件一次安装可以完成多工序加 工，减少了零件安装定位次数和装夹误差，从而进一步提高 了加工精度。
6.4.1自动换刀装置的分类
自动换刀装置根据其组成结构可分为回转刀架式、转塔式、无机 械手式和有机械手式自动换刀装置。 回转刀架式：在数控车床上，由于工件安装于主轴上，刀具 只需在刀架上进行交换即可，它不涉及到主轴和刀架间的刀 具交换问题，因此，换刀装置结构简单，形式比较单一，通 常都使用回转刀架进行换刀。
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（4）刀架压紧 刀架精确定位 后，电动机1继续反转，夹紧刀 架，当两端面齿增加到一定夹 紧力时，电动机停止转动，从 而完成一次换刀过程。
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2.转塔式自动换刀装置 在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴 头换刀是一种简单的换刀方式，主轴头通 常有卧式和立式两种，而且常用转塔的转 位来更换主轴头以实现自动换刀，各个主 轴头上预先装有各工序加工所需要的旋转 刀具，当收到换刀指令时，各主轴头依次 转到加工位置，并接通主运动使相应的主 轴带动刀具旋转，而其他处于不加工位置 上的主轴都与主运动脱开。
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无机械手的换刀装置一般把刀库放在主轴箱可以运动到的位置， 即整个刀库或刀库的某一刀位能移动到主轴箱可以到达的位置。 刀库中刀具的存放方向一般与主轴箱的装刀方向一致。换刀时通 过主轴和刀库的相对运动执行换刀动作，利用主轴取走或放回刀 具。
无机械手换刀装置的优点是结构简单，成本低，换刀的可靠 性也较高。其缺点是由于结构所限刀库的容量不大，且换刀时间 较长（一般需要10～20s）。因此，多为中、小型加工中心采用。
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转塔主轴头换刀方式的主要优点是： 省去了自动松夹、卸刀装刀、夹紧 以及刀具搬运等一系列复杂的操作， 明显地减少了换刀时间，提高了换 刀的可靠性；
转塔主轴头换刀方式的缺点是： 但是由于结构上的原因和空间位置 的限制，主轴的数目不可能很多。 因此，转塔主轴头换刀通常只适用 于工序较少、精度要求不太高在数控机床上，实现刀具自动交换的装置称为自动换刀装置。
自动换刀装置所必须具备的功能 必须能够存放一定数量的刀具； 换刀时间短； 刀具重复定位精度高； 结构简单、制造成本低、可靠性高是对数控机床自动换刀装 置的基本要求。 其中，特别是自动换刀装置的可靠性，对于自动换刀机床来 说显得尤其重要。
6.4.1自动换刀装置的分类
有机械手的换刀装置一般由机械手和刀库组成。其刀库的配置、 位置及数量的选用要比无机械手的换刀系统灵活得多。它可以根据不 同得要求配置不同形式得机械手，可以采用单臂、双臂机械手，或采 用配置主机械手和辅助机械手得形式。
它能够配备多至数百把刀具得刀库，换刀时间可缩短到几秒甚 至零点几秒。因此目前大多数加工中心都配有带机械手的换刀装置。 由于刀库位置和机械手换刀动作的不同，其自动换刀装置的结构形式 也多种多样。
6.4.1自动换刀装置的分类
在加工中心上，由于刀具被安装于主轴上，换刀必须在主轴 和刀库之间进行，为此，必须设计专门的自动换刀装置和刀 库，其刀具的交换方式通常可以分为无机械手换刀和带机械 手换刀两大类。
无机械手换刀方式是通过刀库与机床主轴的相对运动，结 合刀库的回转运动，实现刀具自动交换的方法。这种换刀 方式的特点是结构简单，动作可靠，不需要专门的换刀机 械手。但其缺点是刀具交换的时间较长，刀具数量不宜过 多，刀库的布局也受到局限，通常在小型加工中心上使用 较多。