大型刀库及自动换刀装置的研制

转， 从而实现储刀及任意选 刀
功 能 。采 用 伺 服 电机 驱 动 ， 有 效 地 解 决 了 刀 库 刀 仓 驱 动 力 不 足 的 问 题 ，提 高 了旋 转 速
缩 同时 ， 提 小的差距。 随着重型机床（ 如落地铣镗床 、 龙门机床等 ） 需 度 ， 短 了选 刀 时 间 ，
求量 的增大 ， 大型刀库 的需求量也必将大幅度地增加 ， 这 高 了定 位 准 停 的 准 确 性 和 稳
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理论 ， 砷发 ， 设计 ／ 造 翻
大型刀 库及自 动换刀 装置的 研制
谭 光恒 ｆ 尔滨 量 具 刃 具 有 限 责 任 公 司 ， 尔滨 １ ０ ４ ） 哈 哈 ５ ０ ０
１ 问题 的提 出
毂 带 动 该 封 闭 的链 式 刀 仓 旋
目前 国 内加 工 中心 的 刀 库 主 要 由 台湾 生 产 厂 家 生 产 ， 大 多 数 是伞 式 、 笠式 和 圆盘式 等 中小 型 刀 库 ， 绝 斗 大 型刀 库进 入 大陆 市场 的很 少 ，且 刀具 重 量及 换 刀时 间 等 方面 难 以满 足机 床 主机 厂 的要求 ，在可 靠性 方 面也 有 不
的运 行 速 度 ， 可能 地缩 短换 刀 时 间 ； 对采 用液 压 马达 尽 相
在研 制过 程 中 ， 们 主要 开展 了 以下几方 面工 作 ：１ 我 （） 采 用先进 的设计 思想 ， 键件 采用有 限元 分析 ， 化设计 ； 关 优 （） ２ 采用 全新 的 运 动传 动结 构 ， 求 结构 小 ， 量 轻 ， 作 力 重 Ｔ ｌ 稳定 ；３ 采用 伺服 驱 动技 术 ， 根据 不 同 的刀具 重 量 ， （） 可 调 整运动速度 ， 缩短运 动时间 ；４开展 可靠性研究 工作 ， （） 建立 可靠性评 定体 系 ， 设计 与制造 工艺 ， 改进 提高工 作可靠 性 。 ２ 大型 刀库 及 自动换 刀装 置的 构成
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理 论 ， 发 ， 殳 ， 造 研 ｉ计 镧
立 、 卧 转 换 装 置 见 图 ５ ，采 用 专 门设 计 的齿 轮 齿
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条 摆动 油 缸 实 现 ， 有 转 矩 具 大 、 积小 ， 体 重量 轻 、 位 准 定 确、 可靠 性 高 及外 形 美 观 等
大型链 式 刀库 及 自 动换 刀装置 构 成主要 包
驱动 行走 部 件 的 台湾产 品 ， 刀点 定 位精 度 高 ， 换 启动 和准 停平 稳 ， 靠性 高且 耐用 。 可
２３ 自动换 刀装 置 ．
如图 ３ 图 ４所示 ， 、 自动换 刀装 置通 过抓 刀爪 打 开 、 夹 紧、 抓刀 爪臂 伸 出 、 回及 分 度旋 转等 ， 现刀 具 的更换 ； 缩 实
２ ． 链 式刀 仓部件
链式刀 仓 由 ６ ０个 压 铸 铝 合金 链 环 （ ２ 图 ） 通 过心 轴 连接成 封 闭 的
链式 结 构 ，采 用 轨迹 轴 承作 为支 撑 ，围绕 刀 仓
主 体 导 轨 槽 移 动 ， 用 采 伺 服 电机 、 速 器 、 轮 减 链
４ ｉ ０ 机械工程师 ２１ 年第７ ００ 期
品 已迫在 眉 睫。
为此 ， 我们 承担 了黑龙 江 省重 点科 技 攻关 项 目《 档 高 数控 机床 用大 型 刀库 及 自动换 刀 装 置》 经过 近 三年 的努 ．
力， 圆满地 完成 了课 题研 制任 务 。
采 用伺 服 电机 、 减速 器 、 同步齿 型带 、 轮及 齿条 ， 齿 实 现输 送 刀具 自刀仓 到换 刀 点 的功能 ，由于 采用 了伺 服 电 机驱 动 ， 可 以灵 活地 控制 行 走速 度 ， 过数 控 系统 内置 故 通 的 （ 外挂 的 ）Ｌ 或 Ｐ Ｃ编 程处 理 ， 置 伺 服电 机 的不 同转 速 ， 设 从而 改变 行 走部 件 的运 动速 度 ，提 供相 应 的用 户设 定操 作界 面 ， 户可 以 方便 地根 据 刀具 重量 的 不 同 ， 用 设定 合适
特点。 自动 换 刀 装 置 全 部 动 作 由液 压 系统 驱 动 。
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图 ６ 链五
２４ 液 压 系 统 ．
布 材 料 ， 受 力 的关 键 件 应力 分 布 均 匀 ， 除应 力 相对 集 使 消 中 的隐 患 ，以此 提高 关 键件 的抗 疲 劳性 ，采用 最 少 的材
加 工 中 心 及 镗 铣 加 工 中 心 自带 液 压 系 统 为 中 压 系 统 ， 本 刀 库 设 计 采 用 的 是 高 压 系 统 ，故 需 自带 一 个 独 立 的
液 压 系统 ， 与 用 户 的 沟 通 过 程 中 ， 户 觉 得 这 样 更 方 在 用 便些 。
料， 实现 最 大 的承 载力 。 ５ 大型 刀 库及 自动换 刀 装 置可 靠性 研 究 该可 靠 性试 验 主要研 究 内容包 括 ：关键 件 抗 拉 强度 破 坏 性 试 验 、 劳 强 度 试 验 、 键 零 部 件 单 因 素试 验 、 疲 关 整
为 自动 换 刀 系 统 提 供 动 力 源 ， 般 情 况 下 ， 门 式 一 龙
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矛 盾严 重 阻碍 了我 国高档 数控 机床 的发展 。 因此 ， 快 定 性 ， 大 幅度 地 延 长链 环 及 加 可
２２ 行 走 部 件 ．
Hale Waihona Puke 葺 旨弱 矗 开发 高档 数 控机 床用 刀库产 品 ， 别 是大 型 、 标 刀库 产 换 刀装 置 的使用 寿命 。 特 非
该 装置 可 以 同时满 足 立式 及 卧式 机床 主 轴 的 自动 换 刀需
括链 式 刀仓 部件 、行 走
部件、 自动换 刀装置 、 液
求 。 以实现 龙 门铣 床及 大 型镗 铣 床更 换 主轴 附件 后对 自
动换 刀要 求 。
压 系统 及 自带伺 服及 控 制 系统 ， 图 １ 见 。