機(jī)床自動(dòng)換刀裝置.doc

第一章、刀架和自動(dòng)換刀裝置設(shè)計(jì)一、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置的功能、類(lèi)型和應(yīng)滿(mǎn)足的要求(一) 機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置的功能 機(jī)床上的刀架是安放刀具的重要部件，許多刀架還直接參與切削工作，如臥式車(chē)床上的四方刀架、轉(zhuǎn)塔車(chē)床的轉(zhuǎn)塔刀架、回輪式轉(zhuǎn)塔車(chē)床的回輪刀架、自動(dòng)車(chē)床的轉(zhuǎn)塔刀架和天平刀架等。這些刀架既安放刀具，而且還直接參與切削，承受極大的切削力，所以它往往成為工藝系統(tǒng)中的較薄弱環(huán)節(jié)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床的刀架也有了許多變化，特別是數(shù)控車(chē)床上采用電(液)換位的自動(dòng)刀架，有的還使用兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀盤(pán)。加工中心則進(jìn)一步采用了刀庫(kù)和換刀機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)了大容量存儲(chǔ)刀具靜自動(dòng)交換刀具的功能，這種刀庫(kù)安放刀具的數(shù)量從幾十把到上百把，自動(dòng)交換刀具的時(shí)間從十幾秒減少到幾秒甚至零點(diǎn)幾秒。這種刀庫(kù)和換刀機(jī)械手組成的自動(dòng)換刀裝置，就成為加工中心的主要特征。(二)機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置的類(lèi)型按照安裝刀具的數(shù)目可分為單刀架和多刀架。例如自動(dòng)車(chē)床上的前、后刀架和天平刀架。按結(jié)構(gòu)形式可分為方刀架、轉(zhuǎn)塔刀架、回輪式刀架等；按驅(qū)動(dòng)刀架轉(zhuǎn)位的動(dòng)力可分為手動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架和自動(dòng)(電動(dòng)和液動(dòng))轉(zhuǎn)位刀架。 自動(dòng)換刀裝置的刀庫(kù)和換刀機(jī)械手，驅(qū)動(dòng)都是采用電氣或液壓自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。目前自動(dòng)換刀裝置主要用在加工中心和車(chē)削中心上，但在數(shù)控磨床上自動(dòng)更換砂輪，電加工機(jī)床上自動(dòng)更換電極，以及數(shù)控沖床上自動(dòng)更換模具等，也日漸增多。數(shù)控車(chē)床的自動(dòng)換刀裝置主要采用回轉(zhuǎn)刀盤(pán)，刀盤(pán)上安裝812把刀。有的數(shù)控車(chē)床采用兩個(gè)刀盤(pán)，實(shí)行四坐標(biāo)控制，少數(shù)數(shù)控車(chē)床也具有刀庫(kù)形式的自動(dòng)換刀裝置。圖3122a是一個(gè)刀架上的回轉(zhuǎn)盤(pán)，刀具與主軸中心平行安裝，回轉(zhuǎn)刀盤(pán)既有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又有縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(S縱)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(S橫)。固3122b為刀盤(pán)中心線(xiàn)相對(duì)于主軸中心線(xiàn)傾斜的回轉(zhuǎn)刀盤(pán)，刀盤(pán)上有68個(gè)刀位，每個(gè)刀位上可裝兩把刀具，分別加工外圓和內(nèi)孔。圖3122c裝有兩個(gè)刀盤(pán)的數(shù)控車(chē)床，刀盤(pán)1的回轉(zhuǎn)中心與主軸中心線(xiàn)平線(xiàn)，用于加工外圓l刀盤(pán)2的回轉(zhuǎn)中心線(xiàn)與主軸中心線(xiàn)垂直，用以加工內(nèi)表面。圖3122d安裝有刀庫(kù)的數(shù)控車(chē)床，刀庫(kù)可以是回轉(zhuǎn)式或鏈?zhǔn)剑ㄟ^(guò)機(jī)械手交換刀具。圖3122e是帶鼓輪式刀庫(kù)的車(chē)削中心，圖中3為回轉(zhuǎn)刀盤(pán)，上面裝有多把刀具，4是鼓輪式刀庫(kù)，其上可裝68把刀，5是機(jī)械手，可將刀庫(kù)中的刀具換到刀具轉(zhuǎn)軸6上去，6可由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)進(jìn)行銑削加工，7為回轉(zhuǎn)頭，可交換采用回轉(zhuǎn)刀盤(pán)3和刀具轉(zhuǎn)軸6，輪翻進(jìn)行加工。 (三)機(jī)床刀架自動(dòng)換萬(wàn)裝置應(yīng)滿(mǎn)足的要求 1) 滿(mǎn)足工藝過(guò)程所提出的要求。機(jī)床依靠刀具和工件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成工件表面，而工件的表面形狀和表面位置的不同，要求刀架和刀庫(kù)上能夠布置足夠多的刀具，而且能夠方便而正確地加工各工件表面，為了實(shí)現(xiàn)在工件的一次安裝中完成多工序加工，所以要求刀架、刀庫(kù)可以方便地轉(zhuǎn)位。 2) 在刀架、刀庫(kù)上要能牢固地安裝刀具，在刀架上安裝刀具時(shí)還應(yīng)能精確地調(diào)整刀具的位置，采用自動(dòng)交換刀具時(shí)，應(yīng)能保證刀具變換前后都能處于正確位置。以保證刀具和工件問(wèn)準(zhǔn)確的相對(duì)位置。刀架的運(yùn)動(dòng)精度將直接反映到被加工工件的幾何形狀精度和表面粗糙度上，為此，刀架的運(yùn)動(dòng)軌跡必須準(zhǔn)確，運(yùn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，刀架運(yùn)轉(zhuǎn)的終點(diǎn)到位應(yīng)準(zhǔn)確。而且這種精度保持性要好，以便長(zhǎng)期保持刀具的正確位置。 3) 刀架、刀庫(kù)、換刀機(jī)械手都應(yīng)具有足夠的剛度。由于刀具的類(lèi)型、尺寸各異，重量相差很大，刀具在自動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中方向變換較復(fù)雜，而且有些刀架還直接承受切削力。考慮到采用新型刀具材料和先進(jìn)的切削用量，所以刀架刀庫(kù)和換刀機(jī)械手都必須具有足夠的剛度，以使切削過(guò)程和換刀過(guò)程平穩(wěn)。 4) 可靠性高。由于刀架和自動(dòng)換刀裝置在機(jī)床工作過(guò)程中，使用次數(shù)很多，而且使用頻率也高，所以必須充分重視它的可靠性。5) 刀架和自動(dòng)換刀裝置是為了提高機(jī)床自動(dòng)化而出現(xiàn)的，因而它的換刀時(shí)間應(yīng)盡可能縮短，以利于提高生產(chǎn)率。目前自動(dòng)換刀裝置的換刀時(shí)間統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表318，而且還在進(jìn)一步縮短。 6) 操作方便和安全。刀架是工人經(jīng)常操作的機(jī)床部件之一，因此它的操作是否方便和安全，往往是評(píng)價(jià)刀架設(shè)計(jì)好壞的指標(biāo)。刀架上應(yīng)便于工人裝刀和調(diào)刀，切屑流出方向不能朝向工人，而且操作調(diào)整刀架的手柄(或手轱)要省力，應(yīng)盡量設(shè)置在便于操作的地方。二、機(jī)床刀架及其轉(zhuǎn)位、定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) (一) 機(jī)床上的刀架刀架是機(jī)床的重要組成部分，用于夾持切削用的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)與性能體現(xiàn)了機(jī)床的設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平。圖3125是臥式車(chē)床的四方刀架，當(dāng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1通過(guò)銷(xiāo)子2帶動(dòng)軸套3、4和端面凸輪5回轉(zhuǎn)，抬起定位銷(xiāo)7繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1，由銷(xiāo)子8帶動(dòng)四方刀架轉(zhuǎn)位。轉(zhuǎn)位后靠彈簧10將鋼球9壓在刀架坐的圓錐孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)方刀架粗定位，然后，順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手柄1，端面凸輪被復(fù)位，定位銷(xiāo)7在彈簧6的作用下，重新插入另一定位孔內(nèi)完成精定位，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1，則依靠螺紋夾緊刀架。 為了提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，人們經(jīng)常采用自動(dòng)上、下料，自動(dòng)裝卸工件，自動(dòng)交換刀具等措施。臥式車(chē)床刀架只能裝四把刀，加上尾架也最多裝五把刀。而有些零件加工表面很多，需要更多的刀具才能完成。因而出現(xiàn)了將尾架去掉，在此位置上安裝能縱向移動(dòng)的多工位轉(zhuǎn)塔刀具，這樣在轉(zhuǎn)塔上可裝六把刀具，加上前刀架、后刀架，這樣就可使刀具增加到10把以上，形成轉(zhuǎn)塔車(chē)床，這樣工件在一次安裝中，就可以加工完更多的表面(圖3126)只不過(guò)這種轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位換刀一般由液壓來(lái)完成的。圖3127是半自動(dòng)轉(zhuǎn)塔車(chē)床的轉(zhuǎn)塔刀架裝配圖，轉(zhuǎn)塔刀架鞍座1在進(jìn)給油缸活塞2的驅(qū)動(dòng)下沿床身三角形導(dǎo)軌和平導(dǎo)軌作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 轉(zhuǎn)位時(shí)鞍座退回床身尾部，松夾油缸的下腔進(jìn)高壓油，活塞12帶動(dòng)刀架體5抬起，端面齒盤(pán)7、8脫離嚙合，同時(shí)端面齒形離合器10結(jié)合。轉(zhuǎn)位時(shí)由油缸活塞14上的齒條，帶動(dòng)轉(zhuǎn)位齒輪9，離合器10、軸I、刀架體5轉(zhuǎn)位。調(diào)整活塞桿14上的檔塊位置(圖中未顯示)可以控制刀架體正確地轉(zhuǎn)過(guò)60或120。轉(zhuǎn)位后由彈簧銷(xiāo)6粗定位，最后松夾油缸上腔通壓力油、刀架體隨即被壓下，端面齒盤(pán)在新的位置嚙合，完成精定位，重復(fù)定位精度較高。這時(shí)當(dāng)上腔通以20kgcm。壓力油時(shí)，將產(chǎn)生6.5t夾緊力，足夠滿(mǎn)足切削工作的需要。刀架上可以安裝六組刀具、順序轉(zhuǎn)位，依次參加切削，也可間隔安裝三組刀具進(jìn)行切削實(shí)現(xiàn)三工步或六工步兩種半自動(dòng)循環(huán)。 刀架轉(zhuǎn)位的同時(shí)，通過(guò)軸1下端的齒艷傳動(dòng)軸V上的齒輪，再經(jīng)一對(duì)錐齒輪傳動(dòng)六角花軸11(總傳動(dòng)比為1：1)，六角花軸11六個(gè)面上的擋塊，可分別控制相應(yīng)的六組刀具縱向進(jìn)給韻極限位置。數(shù)控機(jī)床是一種高度自動(dòng)化的機(jī)床，它的刀架一般都采用自動(dòng)(電氣或液壓)轉(zhuǎn)位方式。 圖3128所示為一般經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床采用的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，轉(zhuǎn)位時(shí)，微電機(jī)通過(guò)齒輪，蝸桿蝸輪帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使絲杠螺母連同方刀架一起上升，使端面齒脫離嚙合。當(dāng)螺母上升到一定高度時(shí)，粗定位銷(xiāo)插人斜面槽，粗定位開(kāi)關(guān)發(fā)信號(hào)，停轉(zhuǎn)、控制系統(tǒng)將該位置的編碼與所需刀具編碼加以比較，如相同，則選定此位，控制系統(tǒng)指令電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，由于斜面銷(xiāo)的棘輪作用，方刀架只能下降而不能轉(zhuǎn)動(dòng)。使端面齒輪嚙合(即精定位)。當(dāng)方刀架下降到底后，電動(dòng)機(jī)仍繼續(xù)回轉(zhuǎn)，使方刀架被壓緊。當(dāng)壓緊力(彈簧力)到達(dá)預(yù)定值(一般為切削力的兩倍)時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，整個(gè)過(guò)程結(jié)束。 (二)機(jī)床刀架的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)從前面介紹的幾種刀架結(jié)構(gòu)看，臥式車(chē)床采用手柄進(jìn)行雙向自動(dòng)分度旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸、端面凸輪、銷(xiāo)子帶動(dòng)方刀架轉(zhuǎn)位；轉(zhuǎn)塔車(chē)床轉(zhuǎn)塔刀架則采用油缸活塞齒條、齒輪、轉(zhuǎn)動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。 1液壓(或氣動(dòng))驅(qū)動(dòng)的活塞齒條齒輪轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu) 這種由液動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)調(diào)速范圍大、緩沖制動(dòng)容易，轉(zhuǎn)位速度可調(diào)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)尺寸較小，制造容易，因而應(yīng)用較廣泛，而轉(zhuǎn)位角度大小可由活塞桿上的限位檔塊(圖3127)來(lái)調(diào)整。也有采用氣動(dòng)的，氣動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度可調(diào)，但運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，有沖擊，結(jié)構(gòu)尺寸大，驅(qū)動(dòng)力小。故一般多用在非金屬切削的自動(dòng)化機(jī)械和自動(dòng)線(xiàn)的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中。 2圓柱凸輪步進(jìn)式轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)這種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)依靠凸輪輪廓強(qiáng)制刀架作轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全取決于凸輪輪廓形狀，如圖3一132所示。圓桂凸輪是在圓周面上加工出一條兩端有頭的凸起輪廓，從動(dòng)回轉(zhuǎn)盤(pán)(相當(dāng)于刀架體)端面有多個(gè)柱銷(xiāo)，銷(xiāo)子數(shù)量與工位數(shù)相等。當(dāng)圓柱凸輪按固定的旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，B銷(xiāo)先進(jìn)人凸輪輪廓的曲線(xiàn)段，速時(shí)凸輪開(kāi)始驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)位，與此同時(shí)A銷(xiāo)與凸輪輪廓脫離，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)180。時(shí)轉(zhuǎn)位動(dòng)作終止。B銷(xiāo)接觸的凸輪輪廓由曲線(xiàn)段過(guò)渡到直線(xiàn)段，同時(shí)與B銷(xiāo)相鄰的C銷(xiāo)開(kāi)始與凸輪的直線(xiàn)輪廓的另一側(cè)面接觸。此時(shí)即使凸輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)盤(pán)也不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在此間歇階段B銷(xiāo)和C銷(xiāo)同時(shí)與凸輪直線(xiàn)輪廓兩側(cè)接觸，限制了回轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)刀架即處于預(yù)定位狀態(tài)，至此全部分度(轉(zhuǎn)位)動(dòng)作完成。由于凸輪是一個(gè)兩端開(kāi)口的非閉合曲線(xiàn)輪廓，所以當(dāng)凸輪正反轉(zhuǎn)時(shí)均可帶動(dòng)刀盤(pán)作正反兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)。這種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位速度高、精度較低，運(yùn)動(dòng)特性可以自由設(shè)計(jì)選取但制造較困難、成本較高，結(jié)構(gòu)尺寸較大。這種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)可以通過(guò)控制系統(tǒng)中的邏輯電路或PC程序來(lái)自動(dòng)選擇回轉(zhuǎn)方向。以縮短轉(zhuǎn)位輔助時(shí)間。 3伺服電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的刀架轉(zhuǎn)位 現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，可以采用直線(xiàn)(或交流)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿、蝸輪(消除間隙)實(shí)現(xiàn)刀架轉(zhuǎn)位，轉(zhuǎn)位的速度和角位移均可通過(guò)半閉環(huán)反饋進(jìn)行精確控制加以實(shí)現(xiàn)，如圖3133所示。 (三) 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 目前在刀架的定位機(jī)構(gòu)中多采用錐銷(xiāo)定位和端面齒盤(pán)定位。由于圓柱銷(xiāo)和斜面銷(xiāo)定位時(shí)容易出現(xiàn)間隙，圓錐銷(xiāo)定位精度較高，它進(jìn)人定位孔時(shí)一般靠彈簧力或液壓力、氣動(dòng)力，圓錐銷(xiāo)磨損后仍可以消除間隙，以獲得較高的定位精度。 1端齒盤(pán)定位 端齒盤(pán)定位由兩個(gè)齒形相同的端面齒盤(pán)相嚙合而成(圖3134)，由于嚙合時(shí)各個(gè)齒的誤差相互抵償，起著誤差均化的作用，定位精度高。 齒盤(pán)的齒形角一般有2等于90和60兩種。齒盤(pán)的齒數(shù)z的選擇應(yīng)根據(jù)所要求的分度數(shù)以及齒盤(pán)外徑D的大小來(lái)確定。齒形半角a和齒數(shù)z與齒頂半角的關(guān)系 一般齒盤(pán)外徑均在100800mm之間。且參數(shù)z、齒形角 ，外徑D，定位基準(zhǔn)孔徑d，重合厚度均已標(biāo)準(zhǔn)化。 2端齒盤(pán)定位的特點(diǎn) (1) 定位精度高 由于端齒盤(pán)定位齒數(shù)多，且沿圓周均布，向心多齒結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)研齒的齒盤(pán)其分度精度一般可達(dá)士3”左右，最高可達(dá)0.4”以上，一對(duì)齒盤(pán)嚙合時(shí)具有自動(dòng)定心作用。所以中心軸的回轉(zhuǎn)精度、間隙及磨損對(duì)定心精度幾乎沒(méi)有影響，對(duì)中心軸的精度要求低，裝置容易。 (2) 重復(fù)定位精度好 由于多齒嚙合相當(dāng)于上下齒盤(pán)齒的反復(fù)磨合對(duì)研，越磨合精度越高，重復(fù)定位精度也越好。 (3)定位剛性好，承載能力大兩齒盤(pán)多齒嚙合。由于齒盤(pán)齒部強(qiáng)度高，并且一般齒數(shù)嚙合率不少于90，齒面嚙合長(zhǎng)度不少于60，故定位剛性好，承載能力大。 三、自動(dòng)換刀裝置的工作原理和構(gòu)成 (一)自動(dòng)換刀裝置的工作原理 具有鉆、鏜、銑功能的數(shù)控鏜銑床，為了使工件能在一次安裝中實(shí)現(xiàn)工序高度集中、加工完最多的工件表面，且盡量節(jié)省輔助時(shí)間，一般在其上配置刀庫(kù)，并由機(jī)械手進(jìn)行自動(dòng)換刀，形成帶自動(dòng)交換刀具裝置的數(shù)控鏜銑床，通稱(chēng)加工中心。初期曾采用轉(zhuǎn)塔頭式的換刀方式，如圖3135，它的電動(dòng)機(jī)、變速箱、轉(zhuǎn)塔頭做成一體，結(jié)構(gòu)緊湊：變速箱工作時(shí)的振動(dòng)和熱量都直接傳到轉(zhuǎn)塔上來(lái)，而且每把刀都需要一個(gè)主軸，所以它的刀具數(shù)量、尺寸、結(jié)構(gòu)都受到很多限制。采用單獨(dú)存儲(chǔ)刀具的刀庫(kù)，刀具數(shù)量可以增多，以滿(mǎn)足加工復(fù)雜零件的需要，這時(shí)的加工中心只需一個(gè)夾持刀具進(jìn)行切削的主軸，所以制造難度也比轉(zhuǎn)塔刀架低。小型加工中心有采用無(wú)機(jī)械手換刀的方式，如XH754(圖3136)。它的刀庫(kù)在立柱的正前方上部，刀庫(kù)中刀具的存放方向與主軸方向一致。換刀時(shí)主軸箱帶著主軸沿立柱導(dǎo)軌上升至換刀位置，主軸上的刀具正好進(jìn)入刀庫(kù)的某一個(gè)刀具存放位置(刀具被夾持住)。隨后主軸內(nèi)夾刀機(jī)構(gòu)松開(kāi)，刀庫(kù)順著主軸方向向前移動(dòng)，從主軸中拔出刀具，然后刀庫(kù)回轉(zhuǎn)，將下一步所需的刀具，轉(zhuǎn)到與主軸對(duì)齊的位置；刀庫(kù)退回，將新刀具插人主軸中刀具隨即被夾緊，主軸箱下移，開(kāi)始新的加工。這種自動(dòng)換刀系統(tǒng)，刀庫(kù)整體前后移動(dòng)不僅刀具數(shù)量少(30把)，而且刀具尺寸也較小，這種刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)是在工步與工步之間進(jìn)行的，即旋轉(zhuǎn)所需的輔助時(shí)間與加工時(shí)間不重合。這種刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)是由伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪、蝸桿、蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)刀庫(kù)(圖3137)。為了消除齒側(cè)間隙而采用雙片齒輪。蝸桿、蝸輪采用單頭雙導(dǎo)程蝸桿(左齒面導(dǎo)程9.6133mm，右齒面導(dǎo)程為9.2363mm)消除蝸桿蝸輪嚙合間隙，壓蓋5和軸承套6之問(wèn)用螺紋聯(lián)接。轉(zhuǎn)動(dòng)套6就可使蝸桿軸向移動(dòng)以調(diào)整間瞎，螺母7用于在調(diào)整后鎖緊，刀庫(kù)的最大轉(zhuǎn)角180。在控制系統(tǒng)中有一個(gè)自動(dòng)判別機(jī)能，決定刀庫(kù)正反轉(zhuǎn)，以使轉(zhuǎn)角最小。刀庫(kù)及轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)裝在一個(gè)箱體內(nèi)，用滾動(dòng)導(dǎo)軌支承在立柱頂部，用油缸驅(qū)動(dòng)箱體的前移和后退。圖3138為刀庫(kù)中刀具存儲(chǔ)方向與主軸方向在空間相差90的自動(dòng)換刀系統(tǒng)。20把刀的圓盤(pán)刀庫(kù)的伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)十字滑塊聯(lián)軸節(jié)、蝸桿、蝠輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。機(jī)床加工時(shí)，刀庫(kù)子先按程序中的“T”指令將準(zhǔn)備換的刀具轉(zhuǎn)到刀庫(kù)最下端的位置；加工完畢，氣缸4的話(huà)塞桿帶動(dòng)撥叉5上升，撥動(dòng)刀套6的右部滾子，使刀套、刀具旋轉(zhuǎn)90、刀頭向下。圖3-139為換刀機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。換刀時(shí)主軸箱上升至換刀位置，機(jī)械手由油缸活塞齒條2、齒輪3、傳動(dòng)盤(pán)4、桿5帶動(dòng)回轉(zhuǎn)75。兩手分別抓住主軸和刀套中的刀具撥出。在氣缸活塞齒條7、齒輪6，傳動(dòng)盤(pán)4、桿5帶動(dòng)手臂回轉(zhuǎn)180。氣缸1使刀臂上升，將新刀具插人主軸，舊刀具插入刀套中。主軸內(nèi)的央緊機(jī)構(gòu)自動(dòng)夾緊刀具，在油缸活塞齒條2的作用下，手臂反方向回轉(zhuǎn)75?；卦?。在圖3138中氣缸4的作用下，刀套向上轉(zhuǎn)90，與刀庫(kù)同向。整個(gè)換刀過(guò)程約為610s。圖3-140中機(jī)械手手臂的兩端各有一個(gè)手爪。刀具被彈簧的活動(dòng)銷(xiāo)4頂靠在固定爪5中。鎖緊銷(xiāo)2被彈簧3彈起，使活動(dòng)銷(xiāo)4被鎖住，不能后退，這就保證了在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，手爪中的刀具不會(huì)被甩出。當(dāng)手臂處于上換刀位置的75時(shí)，鎖緊銷(xiāo)2被檔塊壓下，活動(dòng)銷(xiāo)4就可以活動(dòng)，使得機(jī)械手可以抓住(或放開(kāi))主軸或刀套中的刀具。圖3-141所示為臥式加工中心的自動(dòng)換刀裝置，它的刀庫(kù)中的刀具與主軸同方向，刀庫(kù)有60把刀，其自動(dòng)換刀過(guò)程如圖所示。從以上幾種自動(dòng)換刀裝置可以看出，刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)方式一般采用液壓和電氣兩種方式。小型刀庫(kù)可直接由蝸桿蝸輪傳動(dòng)，大型刀庫(kù)還需采用鏈條傳動(dòng)。采用蝸桿蝸輪傳動(dòng)時(shí)，可以使伺服電動(dòng)機(jī)工作在最佳狀態(tài)下(不采用伺服電動(dòng)機(jī)的低速段工作)。有時(shí)為了結(jié)構(gòu)上的原因，還在蝸桿蝸輪后再加一對(duì)齒輪。在圓盤(pán)式刀庫(kù)上，為了提高刀庫(kù)的轉(zhuǎn)位分度精度，一般采用單頭雙導(dǎo)程蝸桿，以便在使用中隨時(shí)調(diào)整蝸桿蝸輪的傳動(dòng)間隙，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)位分度，保證刀庫(kù)工作的可靠性。刀庫(kù)的刀套運(yùn)動(dòng)線(xiàn)速度影響選刀效率，但是過(guò)快的線(xiàn)速度又影響刀庫(kù)工作的可靠性，一般推薦采用V=2230mmin。(二)鏈?zhǔn)降稁?kù)的構(gòu)成 1鏈?zhǔn)降稁?kù)的類(lèi)型鏈?zhǔn)降稁?kù)是目前用得最多的一種形式。由一個(gè)主動(dòng)鏈輪，帶動(dòng)裝有刀套的鏈條。圖3142為方形鏈?zhǔn)降稁?kù)的典型結(jié)構(gòu)示意圖。主動(dòng)鏈輪由直流(交流)伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)蝸桿、蝸輪減速裝置驅(qū)動(dòng)(根據(jù)結(jié)構(gòu)需要有時(shí)還可加一對(duì)齒輪副)。這種傳動(dòng)方式，不僅在鏈?zhǔn)降稁?kù)中采用，在其它形式的刀庫(kù)傳動(dòng)中，也多有采用。導(dǎo)向輪一般都作成光輪，圓周表面硬化處理。兼起張緊輪作用的左側(cè)兩個(gè)導(dǎo)向輪。其輪座必須帶導(dǎo)向槽(或?qū)蜴I)，以免松開(kāi)螺釘時(shí)，輪座位置歪扭，給張緊調(diào)節(jié)帶來(lái)麻煩， 目前我國(guó)一些廠(chǎng)家采用日本椿本鏈條公司生產(chǎn)的裝有刀套的刀庫(kù)專(zhuān)用鏈條來(lái)裝備刀庫(kù)，效果很好。考慮到刀具重量和刀庫(kù)工作的平穩(wěn)性，推薦采用： 1)帶導(dǎo)向輪的SK04型鏈條。 2)HP型鏈條，它是一種套筒式鏈條，其輥?zhàn)颖旧砭褪堑短?，。?duì)于上述鏈條，采用時(shí)應(yīng)確定刀柄號(hào)和拉釘種類(lèi)、刀套間距、定位安裝位置、刀套號(hào)標(biāo) 牌位置。鏈?zhǔn)搅?kù)的結(jié)構(gòu)形式很多；圖3143所示為采用SK型懸掛式鏈條組成的鏈?zhǔn)降稁?kù)，這種刀庫(kù)只能是刀套“外轉(zhuǎn)型”，故當(dāng)?shù)稁?kù)為方形時(shí)，就不能充分利用中間空間。圖3144是采用HP型套筒式鏈條組成的條種形式刀庫(kù)，這種刀庫(kù)形式在刀套“內(nèi)轉(zhuǎn)”時(shí)，不發(fā)生刀套之間的干涉，故刀庫(kù)空間利用率比懸掛式高。 2刀庫(kù)的準(zhǔn)停與回零 如果刀套不能準(zhǔn)確地停在換刀位置上，將會(huì)使換刀機(jī)械手抓刀不準(zhǔn)，以致在換刀時(shí)容易發(fā)生掉刀現(xiàn)象。因此，刀套的準(zhǔn)停問(wèn)題，將是影響換刀操作可靠性的重要因素之一。 第二章、自動(dòng)托盤(pán)交換裝置有的加工中心為進(jìn)一步縮短非切削時(shí)間，配有兩個(gè)自動(dòng)交換工作臺(tái)托盤(pán)，一個(gè)安裝在工作臺(tái)上進(jìn)行加工，另一個(gè)則位于工作臺(tái)外進(jìn)行裝卸工件。當(dāng)完成一個(gè)托盤(pán)上的工件加工后，便自動(dòng)交換托