機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)9

1、一、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置、類型和應(yīng)滿足的基本要求二、機(jī)床的幾種典型刀架三、機(jī)床刀架及其轉(zhuǎn)位、定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四、帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置 3.4 機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置設(shè)計(jì)五、刀具編碼和識(shí)別裝置（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。刀庫(kù)和機(jī)械手組成的自動(dòng)換刀裝置，成為加工中心的主要特征。3.4.1 機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置的功能、類型和應(yīng)滿足的要求（二）機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置的類型按安裝刀具的數(shù)目分：?jiǎn)蔚都芎投嗟都馨唇Y(jié)構(gòu)形式分：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)力分：手動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架和自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架（三）機(jī)床刀架應(yīng)滿足的要求滿足工藝過

2、程所提出的要求；在刀架、刀庫(kù)上牢固地安裝刀具，精確調(diào)整刀具位置；刀架、刀庫(kù)、換刀機(jī)械手都應(yīng)有足夠的剛度；可靠性高；刀架和自動(dòng)換刀裝置的換刀時(shí)間盡量短，提高生產(chǎn)率；操作方便和安全。3.4.1 機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置的功能、類型和應(yīng)滿足的要求（一）回轉(zhuǎn)刀架回轉(zhuǎn)刀架式換刀是一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置。在回轉(zhuǎn)刀架各刀座安裝或夾持著各種不同用途的刀具，通過回轉(zhuǎn)刀架的轉(zhuǎn)位實(shí)現(xiàn)換刀?；剞D(zhuǎn)刀架可在回轉(zhuǎn)軸的徑向和軸向安裝刀具。3.4.2 機(jī)床的幾種典型刀架回轉(zhuǎn)刀架 圖示為螺母升降轉(zhuǎn)位刀架，電動(dòng)機(jī)經(jīng)彈簧安全離合器到蝸輪副帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，螺母舉起刀架使上齒盤與下齒盤分離，隨即帶動(dòng)刀架旋轉(zhuǎn)到位，然后給系統(tǒng)發(fā)信號(hào)螺母反轉(zhuǎn)鎖緊

3、。彈簧安全離合器蝸輪副螺母轉(zhuǎn)位刀架端齒盤定位電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝信號(hào)盤上齒盤開合下齒盤n3.4.2 機(jī)床的幾種典型刀架（一）回轉(zhuǎn)刀架（一）回轉(zhuǎn)刀架回轉(zhuǎn)刀架和其上的刀具布置大致有以下幾種類型：（1）單回轉(zhuǎn)刀架：外圓類、內(nèi)孔類刀具混合放置。3.4.2 機(jī)床的幾種典型刀架（2）雙回轉(zhuǎn)刀架：分別布置外圓和內(nèi)孔類刀具。上刀架的回轉(zhuǎn)軸與主軸平行，用于裝外圓類刀具；下刀架的回轉(zhuǎn)軸與主軸垂直，用于裝內(nèi)孔類刀具。3.4.2 機(jī)床的幾種典型刀架（3）雙排回轉(zhuǎn)刀架：外圓類、內(nèi)孔類刀具分別布置在刀架的一側(cè)面?；剞D(zhuǎn)刀架的回轉(zhuǎn)軸與主軸傾斜，每個(gè)刀位上可裝兩把刀具，用于加工外圓和內(nèi)孔。3.4.2 機(jī)床的幾種典型刀架回轉(zhuǎn)刀架的工位數(shù)最

4、多可達(dá)20多個(gè)，但最常用的是8、10、12和16工位4種。工位數(shù)越多，刀間夾角越小，非加工位置刀具與工件相碰而產(chǎn)生干涉的可能性就越大，因此在刀架布刀時(shí)要給予考慮，避免發(fā)生干涉現(xiàn)象。3.4.2 機(jī)床的幾種典型刀架(二）轉(zhuǎn)塔刀架數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)塔刀架上裝有主軸頭，轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)更換主軸頭實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。在轉(zhuǎn)塔各個(gè)主軸頭上，預(yù)先安裝有各工序所需的旋轉(zhuǎn)刀具。圖示為數(shù)控鉆鏜銑床，其可繞水平軸轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)塔自動(dòng)換刀裝置上裝有8把刀具，但只有處于最下端 “工作位置”上的主軸與主傳動(dòng)鏈接通并轉(zhuǎn)動(dòng)。待該工步加工完畢，轉(zhuǎn)塔按照指令轉(zhuǎn)過一個(gè)或幾個(gè)位置，待完成自動(dòng)換刀后，再進(jìn)入下一步的加工。3.4.2 機(jī)床的幾種典型刀架徑一般小于

5、100mm。3.4.2 機(jī)床的幾種典型刀架（三）數(shù)控車床采用的排刀式刀架 在排刀式刀架上，各種不同的刀具排列夾持在一個(gè)快換臺(tái)板上，此臺(tái)板安裝在車削中心的刀架上，刀架能夠沿X和Z兩個(gè)方向移動(dòng)，使刀具可實(shí)現(xiàn)橫向、縱向及曲線走刀。換刀時(shí)，只需按程序控制使臺(tái)板沿X方向移動(dòng)一個(gè)刀位，讓下一把刀具進(jìn)入切削位置即可。 臺(tái)板上還可安裝帶動(dòng)力頭的動(dòng)力刀具，可以用來(lái)鉆偏心孔、銑槽、攻絲等。當(dāng)需要變換加工零件時(shí)，可以在機(jī)床外預(yù)先將一組刀具按工藝要求排列到另一塊臺(tái)板上，停機(jī)時(shí)能很快地?fù)Q上臺(tái)板，即可加工另一種工件。 這種刀架特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換刀動(dòng)作簡(jiǎn)潔迅速，但它只適合于小規(guī)格的機(jī)床，用于加工小直徑棒料，加工直排刀式刀

6、架（一）機(jī)床刀架的轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓（或氣動(dòng)）驅(qū)動(dòng)的活塞齒條齒輪轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)圓柱凸輪步進(jìn)式轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)伺服電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的刀架轉(zhuǎn)位（二）定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)刀架的定位機(jī)構(gòu)多采用錐銷定位和端面齒盤定位。定位的特點(diǎn)是定位精度高、重復(fù)定位精度好，定位剛性好，承載能力大。3.4.3 機(jī)床刀架及其轉(zhuǎn)位、定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）數(shù)控車床自動(dòng)換刀裝置數(shù)控車床的自動(dòng)換刀裝置主要采用回轉(zhuǎn)刀盤。3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置（一）數(shù)控車床自動(dòng)換刀裝置（二）加工中心自動(dòng)換刀裝置 加工中心有立式、臥式、龍門式等幾種。 加工中心上刀庫(kù)類型有鼓輪式刀庫(kù)、鏈?zhǔn)降稁?kù)、格子箱式刀庫(kù)和直線刀庫(kù)等。 換刀機(jī)械手分為單臂單手

7、式、單臂雙手式和雙手式機(jī)械手。3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置盤式刀庫(kù)鏈?zhǔn)降稁?kù)3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置刀庫(kù)類型斗笠式刀庫(kù)結(jié)構(gòu)汽缸刀盤電機(jī)機(jī)架（固定在機(jī)床立柱上）刀盤移動(dòng)導(dǎo)軌刀夾分度輪自動(dòng)換刀裝置3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置庫(kù)結(jié)構(gòu)鏈輪鏈條兼刀套張緊輪導(dǎo)輪3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置鏈?zhǔn)降断湫偷稁?kù)線型刀庫(kù)3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置JCS013加工中心自動(dòng)換刀裝置3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置（三）鏈?zhǔn)降稁?kù)的構(gòu)成鏈?zhǔn)降稁?kù)有一個(gè)主動(dòng)鏈輪，帶動(dòng)裝有刀套的鏈條。采用SK型懸掛式鏈條的鏈?zhǔn)降稁?kù)的各種布局形式3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置刀套鏈條刀柄支撐板3.4.4 帶

8、有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置鏈?zhǔn)降稁?kù)結(jié)構(gòu)刀套（三）鏈?zhǔn)降稁?kù)的構(gòu)成刀庫(kù)的準(zhǔn)停需要采取的措施：定位盤準(zhǔn)停由液壓缸推動(dòng)的定位銷，插入定位盤的定位槽內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)刀套的準(zhǔn)停。這種準(zhǔn)停方式的優(yōu)點(diǎn)：a.能有效地消除傳動(dòng)鏈反向間隙的影響；b.保護(hù)傳動(dòng)鏈，使其免受換刀的撞擊力；c.驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可不用制動(dòng)自鎖裝置。3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置常見的機(jī)械手形式3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置（四）換刀機(jī)械手1）單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手可以回轉(zhuǎn)不同的角度進(jìn)行自動(dòng)換刀，手臂上只有一個(gè)夾爪，不論在刀庫(kù)上或在主軸上，均靠這一個(gè)夾爪來(lái)裝刀及卸刀，因此換刀時(shí)間較長(zhǎng)。3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置2）單臂雙爪擺動(dòng)式機(jī)械手手臂上有兩個(gè)

9、夾爪，兩個(gè)夾爪有所分工，一個(gè)夾爪只執(zhí)行從主軸上取下“舊刀”送回刀庫(kù)的任務(wù)，另一個(gè)夾爪則執(zhí)行由刀庫(kù)取出“新刀”送到主軸的任務(wù)，其換刀時(shí)間較上述單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手要短。3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置手臂兩端各有一個(gè)夾爪，兩個(gè)夾爪可同時(shí)抓取刀庫(kù)及主軸上的刀具，回轉(zhuǎn)180后又同時(shí)將刀具放回刀庫(kù)及裝入主軸。換刀時(shí)間較以上兩種單臂機(jī)械手均短，是最常用的一種形式。圖右邊的一種機(jī)械手在抓取刀具或?qū)⒌毒咚腿氲稁?kù)及主軸時(shí)，兩臂可伸縮。3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置3）單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手4）雙機(jī)械手相當(dāng)于兩個(gè)單臂單爪機(jī)械手，相互配合起來(lái)進(jìn)行自動(dòng)換刀。其中一個(gè)機(jī)械手從主軸上取下“舊刀”送回刀庫(kù)；另一個(gè)機(jī)械手由

10、刀庫(kù)中取出“新刀”裝入機(jī)床主軸。3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置5）雙臂往復(fù)交叉式機(jī)械手兩手臂可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并交叉成一定的角度。一個(gè)手臂從主軸上取下“舊刀”送回刀庫(kù)，另一個(gè)機(jī)械手由刀庫(kù)中取出“新刀”裝入主軸。整個(gè)機(jī)械手可沿某導(dǎo)軌直線移動(dòng)或繞某個(gè)轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與主軸間的換刀運(yùn)動(dòng)。3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置6）雙臂端面夾緊式機(jī)械手只是在夾緊部位上與前幾種不同。前幾種機(jī)械手均靠夾緊刀柄的外圓表面以抓取刀具，這種機(jī)械手則夾緊刀柄的兩個(gè)端面。3.4.4 帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置拉桿銷緊螺母編碼環(huán)3.4.5 刀具編碼和識(shí)別裝置1、編碼方式刀具編碼方式、刀座編碼方式、編碼附件方式刀柄刀具編碼刀座編碼塊刀座識(shí)別裝置刀座編碼代碼突起彈性接觸片鑰匙代碼凹凸處彈性接觸片鑰匙代碼凹凸處炭刷炭刷代碼突起導(dǎo)向突起編碼鑰匙編碼環(huán)刀具識(shí)別裝置觸針刀柄3.4.5 刀具編碼和識(shí)別裝置2、刀具（刀套）識(shí)別裝置