數(shù)控機床原理、結(jié)構(gòu)與維修第5章

1、數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與故障檢修數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與故障檢修第第5 5章章 回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺與自動換刀系統(tǒng)學習目的與要求學習目的與要求n了解機床數(shù)控改造的條件；了解機床數(shù)控改造的條件；n理解定位銷式、鼠齒盤分度工作臺工作原理解定位銷式、鼠齒盤分度工作臺工作原理和用途；理和用途；n掌握數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺使用及其結(jié)構(gòu)；掌握數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺使用及其結(jié)構(gòu)；n了解數(shù)控機床常用的自動換刀裝置的類型、了解數(shù)控機床常用的自動換刀裝置的類型、特點、適用范圍特點、適用范圍n理解回轉(zhuǎn)刀架換刀裝置、六角同轉(zhuǎn)刀架；理解回轉(zhuǎn)刀架換刀裝置、六角同轉(zhuǎn)刀架；n了解換刀裝置、工件交換系統(tǒng)。了解換刀裝置、工件交換系統(tǒng)。學習導引示例學習

2、導引示例 VMC-15加工中心自動換刀系統(tǒng)加工中心自動換刀系統(tǒng) n VMC-15加工中心具有可加工中心具有可安裝安裝21把刀具的刀庫，其結(jié)把刀具的刀庫，其結(jié)構(gòu)簡單，無須機械手交換刀具，構(gòu)簡單，無須機械手交換刀具，可提供可靠快速的刀具交換方可提供可靠快速的刀具交換方式。如圖式。如圖5-1所示為所示為VMC-15加工中心的刀庫結(jié)構(gòu)示意圖。加工中心的刀庫結(jié)構(gòu)示意圖。 刀庫自動換刀的動作過程如下：刀庫自動換刀的動作過程如下： 1)主軸上的主軸上的1號刀裝人刀庫中號刀裝人刀庫中的的1號刀位號刀位2）刀庫中的）刀庫中的5號刀具裝入主號刀具裝入主軸軸n 圖圖5-1 VMC-15加工中心的刀加工中心的刀厙結(jié)構(gòu)

3、不意圖厙結(jié)構(gòu)不意圖 圖圖5-1 VMC-15加工中心的刀厙結(jié)構(gòu)圖加工中心的刀厙結(jié)構(gòu)圖n 加工中心常用的回轉(zhuǎn)工作臺有加工中心常用的回轉(zhuǎn)工作臺有分度工作臺分度工作臺和和數(shù)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺控回轉(zhuǎn)工作臺。分度工作臺通常又有。分度工作臺通常又有定位銷式定位銷式和和鼠齒盤式鼠齒盤式兩種。分度工作臺的功用只是將工件轉(zhuǎn)兩種。分度工作臺的功用只是將工件轉(zhuǎn)位換面，和自動換刀裝置配合使用，工件一次安位換面，和自動換刀裝置配合使用，工件一次安裝能實現(xiàn)幾面加工。而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺除了分度裝能實現(xiàn)幾面加工。而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外，還能實現(xiàn)圓周進給運動。和轉(zhuǎn)位的功能之外，還能實現(xiàn)圓周進給運動。 n5.1 回轉(zhuǎn)

4、工作臺回轉(zhuǎn)工作臺n 分度工作臺的分度、轉(zhuǎn)位和定位工作是按照控制系統(tǒng)的指令自動進行的。分度工作臺只能完成分度運動，而不能實現(xiàn)圓周進給運動。由于結(jié)構(gòu)上的原因，通常分度工作臺的分度運動只限于完成規(guī)定的角度(如45、60或90等)，即在需要分度時，按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，將工作臺及其工件回轉(zhuǎn)規(guī)定的角度，以改變工件相對于主軸的位置，完成工件各個表面的加工。為滿足分度精度的要求，需要使用專門的定位元件。常用的定位方式有定位銷式、鼠齒盤定位和鋼球定位幾種。 n5.1.1定位銷式分度工作臺定位銷式分度工作臺n 圖圖5-2所示為臥式鏜銑床加工中心的定位銷式分度工作臺。這種所示為臥式鏜銑床加工中心的定位銷式分度工作臺

5、。這種工作臺的定位分度主要靠定位銷、定位孔來實現(xiàn)?；剞D(zhuǎn)分度時，工作工作臺的定位分度主要靠定位銷、定位孔來實現(xiàn)。回轉(zhuǎn)分度時，工作臺需經(jīng)過（臺需經(jīng)過（1）松開（）松開（2）回轉(zhuǎn)（）回轉(zhuǎn)（3）分度定位（）分度定位（4）夾緊四個過程。）夾緊四個過程。 n圖圖5-2 定位銷式分度工作臺的結(jié)構(gòu)定位銷式分度工作臺的結(jié)構(gòu)n1一分度工作臺一分度工作臺 2一錐套一錐套 3一螺釘一螺釘 4一支座一支座 5一消隙油缸一消隙油缸 6一定位孔襯套一定位孔襯套 7一定位銷一定位銷n8一鎖緊油缸一鎖緊油缸 9一大齒輪一大齒輪 10一長方形工作臺一長方形工作臺 11一活塞一活塞 12一彈簧一彈簧 13一油槽一油槽n14、19、

6、20-軸承軸承 15一螺栓一螺栓 16一活塞一活塞 17一中央液壓缸一中央液壓缸 18一油管一油管 21一底座一底座 22一擋塊一擋塊 運作運作n 5.1.2 齒盤定位式分度工作臺齒盤定位式分度工作臺 n1. 齒盤定位式分度工作臺工作原理齒盤定位式分度工作臺工作原理n齒盤嚙合、脫開相當于兩齒盤對研過程。齒盤嚙合、脫開相當于兩齒盤對研過程。 n2 多齒盤的特點多齒盤的特點n定位精度高，一般為士定位精度高，一般為士3。承載能力強承載能力強適用于多工位分度適用于多工位分度結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造比較困難，其齒形及形位公差要求很高，對齒盤的研結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造比較困難，其齒形及形位公差要求很高，對齒盤的研磨工序很費

7、工時，一般要研磨幾十小時以上，因此生產(chǎn)效率低、成本磨工序很費工時，一般要研磨幾十小時以上，因此生產(chǎn)效率低、成本也較高也較高n 【實例【實例5-1】 THK6370型數(shù)控臥式鏜銑床齒盤定位型數(shù)控臥式鏜銑床齒盤定位的分度工作臺的分度工作臺n 有一對分度齒盤、升夾液有一對分度齒盤、升夾液壓缸、蝸桿副等組成。分度壓缸、蝸桿副等組成。分度轉(zhuǎn)位動作包括：工作臺抬起，轉(zhuǎn)位動作包括：工作臺抬起，齒盤脫離嚙合，完成分度前齒盤脫離嚙合，完成分度前的準備工作（工作臺抬起）；的準備工作（工作臺抬起）；回轉(zhuǎn)分度，工作臺下降，齒回轉(zhuǎn)分度，工作臺下降，齒盤重新嚙合，完成定位夾緊。盤重新嚙合，完成定位夾緊。n 鼠牙盤式分度工

8、作臺主要由工作臺面、底座、分度液壓缸及鼠牙盤等零件組成，如圖5-4所示。鼠牙盤是保證分度精度的關(guān)鍵零件，每個齒盤的端面帶有數(shù)目相同的三角形齒，當兩個齒盤嚙合時，能夠自動確定軸向和徑向的相對位置。n鼠牙盤式分度工作臺作分度運動三個步驟：n 分度工作臺抬起 工作臺回轉(zhuǎn)分度分度工作臺下降 n5.1.3 鼠牙盤分度工作臺鼠牙盤分度工作臺n 圖圖5-4 鼠牙盤式分度工作臺鼠牙盤式分度工作臺1、2、15、16一推桿一推桿 3一下齒盤一下齒盤 4一上齒盤一上齒盤 5、13一推力軸承一推力軸承 6一活塞一活塞 7一工作臺一工作臺 8一齒條一齒條活塞活塞 9一升降液壓缸上腔一升降液壓缸上腔 10一升降液壓缸下腔

9、一升降液壓缸下腔 11一齒輪一齒輪 12一齒圈一齒圈 14、17一擋塊一擋塊 18一分度液一分度液壓缸右腔壓缸右腔 19一分度液壓缸左腔一分度液壓缸左腔 20、21一分度液壓缸進回油管道一分度液壓缸進回油管道 22、23一升降液壓缸進回油管道一升降液壓缸進回油管道三種不同生產(chǎn)類型的生產(chǎn)管理特點三種不同生產(chǎn)類型的生產(chǎn)管理特點1.5.1.4 帶有交換托盤式分度工作臺帶有交換托盤式分度工作臺n 【實例【實例5-2】 ZHS-K630型臥式加工中心帶有交換托盤式型臥式加工中心帶有交換托盤式分度工作臺分度工作臺n圖圖5-5 帶有托盤交換的分度工作臺帶有托盤交換的分度工作臺n1一活塞體一活塞體 2、5、1

10、6一液壓閥一液壓閥 3、4、8、9一油腔一油腔 6、7一鼠齒盤一鼠齒盤 10一托板一托板n11一液壓缸一液壓缸 12一定位銷一定位銷 13工作臺體工作臺體 14一齒圈一齒圈 15一齒輪一齒輪n分度工作原理：分度工作原理：上下上下齒盤相嚙合，可準確地齒盤相嚙合，可準確地定位，實現(xiàn)了工作臺的定位，實現(xiàn)了工作臺的分度?；剞D(zhuǎn)分度工作臺分度?；剞D(zhuǎn)分度工作臺根據(jù)編程命令可以正轉(zhuǎn)，根據(jù)編程命令可以正轉(zhuǎn)，也可以反轉(zhuǎn)，由于該齒也可以反轉(zhuǎn)，由于該齒盤有盤有360個，故最小分個，故最小分度單位為度單位為1。n 分度工作臺上的兩分度工作臺上的兩個托盤是用來交換工件個托盤是用來交換工件的。的。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的主要作用

11、是按照控制裝置的信號或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的主要作用是按照控制裝置的信號或指令作回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)回轉(zhuǎn)進給運動，以使數(shù)控機床完成指令作回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)回轉(zhuǎn)進給運動，以使數(shù)控機床完成指定的加工工序，如完成圓周進給運動，進行各種圓弧加指定的加工工序，如完成圓周進給運動，進行各種圓弧加工或曲面加工，它也可以進行分度工作。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺工或曲面加工，它也可以進行分度工作。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。 5.2.1 開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作 當轉(zhuǎn)臺做圓周分度運動時，先分度回轉(zhuǎn)再夾緊蝸輪，以當轉(zhuǎn)臺做圓周分度運動時，先分度回轉(zhuǎn)再夾緊蝸輪，以保證定位的可靠，并提高承受負載的能由于數(shù)控轉(zhuǎn)臺是

12、根保證定位的可靠，并提高承受負載的能由于數(shù)控轉(zhuǎn)臺是根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖信號來控制轉(zhuǎn)位角度，沒有其據(jù)數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖信號來控制轉(zhuǎn)位角度，沒有其他的定位元件。因此，對開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺的傳動精度要求高，他的定位元件。因此，對開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺的傳動精度要求高，傳動間隙應(yīng)盡量小。數(shù)控轉(zhuǎn)臺設(shè)有零點。傳動間隙應(yīng)盡量小。數(shù)控轉(zhuǎn)臺設(shè)有零點。 52數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 n 【實例【實例5-3】 JCS-013型自動換刀數(shù)控鏜銑床的型自動換刀數(shù)控鏜銑床的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺n JCS0l3數(shù)控回轉(zhuǎn)臺由傳數(shù)控回轉(zhuǎn)臺由傳動系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪動系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪夾緊裝置等組成。數(shù)控回轉(zhuǎn)工夾

13、緊裝置等組成。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺通過移動雙螺距漸厚蝸桿作臺通過移動雙螺距漸厚蝸桿的軸向位置來調(diào)節(jié)間隙的軸向位置來調(diào)節(jié)間隙 ，消除，消除蝸桿副傳動間隙；設(shè)有零點，蝸桿副傳動間隙；設(shè)有零點，使工作臺準確地停在零點位置使工作臺準確地停在零點位置上；可作任意角度的回轉(zhuǎn)和分上；可作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度度 。n 5.2.2 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 n圖圖5-10 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺n1一電液脈沖馬達一電液脈沖馬達 2、4一齒輪一齒輪 3一偏心環(huán)一偏心環(huán) 5一楔形拉緊銷一楔形拉緊銷 6一壓塊一壓塊7一螺母一螺母 8一鎖緊螺釘一鎖緊螺釘9一蝸桿一蝸桿 l0一蝸輪一蝸輪 11一調(diào)整套一調(diào)整套

14、 12、13一夾緊瓦一夾緊瓦 14一夾緊液壓缸一夾緊液壓缸 15一活塞一活塞 16一彈簧一彈簧17一鋼球一鋼球 1 8一光柵一光柵 19一撞塊一撞塊 20一感應(yīng)塊一感應(yīng)塊適用范圍：對已投產(chǎn)的企業(yè)確定生產(chǎn)類型時使用適用范圍：對已投產(chǎn)的企業(yè)確定生產(chǎn)類型時使用 5.3 刀架換刀裝置刀架換刀裝置 n 5.3.1自動換刀裝置的形式自動換刀裝置的形式表表5-1 自動換刀裝置的形式自動換刀裝置的形式形形 式式特特 點點適用范圍適用范圍轉(zhuǎn)塔式轉(zhuǎn)塔式回轉(zhuǎn)刀架回轉(zhuǎn)刀架多為順序換刀，換刀時間多為順序換刀，換刀時間短，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可容短，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可容納刀具較少納刀具較少各種數(shù)控車床，車削加工中心各種數(shù)控車床，

15、車削加工中心轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)塔頭順序換刀，換刀時間短，順序換刀，換刀時間短，刀具主軸都集中在轉(zhuǎn)塔頭刀具主軸都集中在轉(zhuǎn)塔頭上，結(jié)構(gòu)緊湊。但剛性較上，結(jié)構(gòu)緊湊。但剛性較差，刀具主軸數(shù)受限制差，刀具主軸數(shù)受限制數(shù)控鉆、鏜、銑床數(shù)控鉆、鏜、銑床刀庫式刀庫式刀具與主軸之刀具與主軸之間直接換刀間直接換刀換刀運動集中，運動部件換刀運動集中，運動部件少。但刀庫容量受限少。但刀庫容量受限各種類型的自動換刀數(shù)控機床。各種類型的自動換刀數(shù)控機床。尤其是對使用回轉(zhuǎn)類刀具的數(shù)尤其是對使用回轉(zhuǎn)類刀具的數(shù)控鏜銑床類立式、臥式加工心控鏜銑床類立式、臥式加工心機床。要根據(jù)工藝范圍和機床機床。要根據(jù)工藝范圍和機床特點，確定刀庫容量和自動

16、換特點，確定刀庫容量和自動換刀裝置形式刀裝置形式用機械手配合刀庫用機械手配合刀庫進行換刀進行換刀刀庫只有選刀運動，機械刀庫只有選刀運動，機械手進行換刀運動，刀庫容手進行換刀運動，刀庫容量大量大n5.3.2 刀具的選擇方式刀具的選擇方式n 1順序選擇刀具順序選擇刀具n 刀具按預(yù)定工序的先后順序插入刀庫的刀座中，使用時按順刀具按預(yù)定工序的先后順序插入刀庫的刀座中，使用時按順序轉(zhuǎn)到取刀位置。用過的刀具放回原來的刀座內(nèi)，也可以按加工序轉(zhuǎn)到取刀位置。用過的刀具放回原來的刀座內(nèi)，也可以按加工順序放人下一個刀座內(nèi)。順序放人下一個刀座內(nèi)。n 2任意選擇刀具任意選擇刀具n 這種方法根據(jù)程序指令的要求任意選擇所需

17、要的刀具，刀具這種方法根據(jù)程序指令的要求任意選擇所需要的刀具，刀具在刀庫中不必按照工件的加工順序排列，可以任意存放。每把刀在刀庫中不必按照工件的加工順序排列，可以任意存放。每把刀具具(或刀座或刀座)都編上代碼，自動換刀時，刀庫旋轉(zhuǎn)，每把刀具都編上代碼，自動換刀時，刀庫旋轉(zhuǎn)，每把刀具(或或刀座刀座)都經(jīng)過都經(jīng)過“刀具識別裝置刀具識別裝置”接受識別。接受識別。n 任意選擇法主要有三種編碼方式：任意選擇法主要有三種編碼方式： (1) 刀具編碼方式刀具編碼方式 (2) 刀刀座編碼方式座編碼方式 (3) 編碼附件方式編碼附件方式 n5.3.3 回轉(zhuǎn)刀架換刀回轉(zhuǎn)刀架換刀裝置裝置 n回轉(zhuǎn)刀架換刀裝置是回轉(zhuǎn)刀

18、架換刀裝置是一種簡單的自動換刀裝一種簡單的自動換刀裝置，常用于數(shù)控車床。置，常用于數(shù)控車床。n 1四方刀架換刀裝置：四方刀架換刀裝置：WZD4型刀架具體結(jié)構(gòu)，如型刀架具體結(jié)構(gòu)，如圖圖5-13所示。所示。n 2六角同轉(zhuǎn)刀架其換刀六角同轉(zhuǎn)刀架其換刀的過程為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)的過程為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架壓緊、位、刀架壓緊、 轉(zhuǎn)位液壓轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位等幾個步驟。缸復(fù)位等幾個步驟。n圖圖5-13 數(shù)控車床方刀架結(jié)構(gòu)數(shù)控車床方刀架結(jié)構(gòu)n1一電動機一電動機2一聯(lián)軸器一聯(lián)軸器3一蝸桿軸一蝸桿軸4一蝸輪絲杠一蝸輪絲杠 5一刀架底座一刀架底座6一粗定位盤一粗定位盤7一刀架體一刀架體8一球頭銷一球頭銷n9一轉(zhuǎn)位套一

19、轉(zhuǎn)位套 10一電刷座一電刷座 11一發(fā)信體一發(fā)信體 12一螺母一螺母 13、14一電刷一電刷 15一定位銷一定位銷【實例【實例5-4】 C K 3263系列數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架系列數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架n n 學生研讀學生研讀C K 3 2 6 3系列數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)與以下系列數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)與以下刀架內(nèi)容比較各自特點及其結(jié)果。刀架內(nèi)容比較各自特點及其結(jié)果。n5.3.4 多主軸轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置多主軸轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置 n (1) 脫開主軸脫開主軸 (2) 轉(zhuǎn)塔頭抬起轉(zhuǎn)塔頭抬起 (3) 轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位(4) 轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)塔頭定位壓緊頭定位壓緊 (5) 主軸傳動主軸傳動n 5.3.5 排刀式刀架排刀式刀架

20、n特點是，在使用上刀具布置和機床調(diào)整都較方便，可以根特點是，在使用上刀具布置和機床調(diào)整都較方便，可以根據(jù)具體工件的車削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具。據(jù)具體工件的車削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具。n 1鼓鼓(盤盤)式刀庫式刀庫n 在盤式刀庫結(jié)構(gòu)中，刀具可以沿主軸軸向、徑向、斜向安放，在盤式刀庫結(jié)構(gòu)中，刀具可以沿主軸軸向、徑向、斜向安放，刀具軸向安裝的結(jié)構(gòu)最為緊湊。盤式刀庫的刀具軸線與鼓刀具軸向安裝的結(jié)構(gòu)最為緊湊。盤式刀庫的刀具軸線與鼓(圓盤圓盤)軸線平行，刀具環(huán)行排列，分徑向、軸向兩種取刀方式，其刀座軸線平行，刀具環(huán)行排列，分徑向、軸向兩種取刀方式，其刀座(刀套刀套)結(jié)構(gòu)不同。這

21、種鼓式刀庫結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多，適用于刀結(jié)構(gòu)不同。這種鼓式刀庫結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多，適用于刀庫容量較小的情況。庫容量較小的情況。 54 刀庫自動換刀系統(tǒng)刀庫自動換刀系統(tǒng)圖圖5-21 鼓鼓(盤盤)式刀庫式刀庫n 2鏈式刀庫n 鏈式刀庫容量比盤式的要大，結(jié)構(gòu)也比較靈活和緊湊，常為軸向換刀。鏈環(huán)可根據(jù)機床的布局配置成各種形狀，也可將換刀位置刀座突出以利于換刀。一般當?shù)毒邤?shù)量在30120把時，多采用鏈式刀庫。n (1) 刀庫結(jié)構(gòu)n 主動鏈輪由伺服電動機通過蝸輪減速裝置驅(qū)動(根據(jù)需要，還可經(jīng)過齒輪副傳動)。確保刀套準確地停在換刀位置上采取定位盤準停等三種方式。 (2) 刀庫的轉(zhuǎn)位n 刀庫轉(zhuǎn)位機構(gòu)由伺服電動機

22、通過消隙齒輪帶動蝸桿，通過蝸輪使刀庫轉(zhuǎn)動。n 3格子盒式刀庫 n 固定型格子盒式刀庫 非固定型格子盒式刀庫 mnmnn n5.4.2 刀具交換機構(gòu)刀具交換機構(gòu) / n1利用刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)刀具交換n2采用機械手進行刀具交換n最常見的有如圖5-30所示的五種機械手的形式：n(a) 單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手(b) 單臂雙爪擺動式機械手(c)單臂雙 n爪回轉(zhuǎn)式機械手 (d) 雙機械手 (e)雙臂往復(fù)交叉式機械手(f) n雙臂端面夾緊機械手n 圖圖5-30 機械手的形式機械手的形式n5.4.3 機械手結(jié)構(gòu)原理機械手結(jié)構(gòu)原理n 1機械手的形式n單臂雙爪式機械手：圖5-32所示，通過活塞的運動帶動

23、齒條齒輪傳動來實現(xiàn)。這種機械手換刀動作可靠，換刀時間短。缺點是刀柄精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， n 單臂雙爪且手臂回轉(zhuǎn)軸與主軸成45的機械手 【實例【實例5-5】JCS013臥式加工中心雙臂單爪交叉型機械手臥式加工中心雙臂單爪交叉型機械手n圖5-32這種機械手的自動換刀過程，如圖5-34所示。 n n 圖圖5-35 鉗形機械手手爪鉗形機械手手爪 圖圖5-36 刀庫夾爪刀庫夾爪n1一手臂一手臂2一鎖銷一鎖銷3一止退銷一止退銷4一彈簧一彈簧 1一鎖銷一鎖銷 2一頂銷一頂銷 3一彈簧一彈簧n5一支點軸一支點軸6一手爪一手爪7一鍵一鍵8一螺釘一螺釘 4一支點軸一支點軸5一手爪一手爪6一擋銷一擋銷2手爪形式手

24、爪形式(1) 鉗形手的杠桿手爪（圖鉗形手的杠桿手爪（圖5-35） (2) 刀庫夾爪（圖刀庫夾爪（圖5-36 )3機械手結(jié)構(gòu)原理：機械手有兩對抓刀爪，分別由液壓缸驅(qū)機械手結(jié)構(gòu)原理：機械手有兩對抓刀爪，分別由液壓缸驅(qū)動其動作。動其動作。 4機械手的驅(qū)動機構(gòu)：氣缸通過桿帶動機械手臂升降。機械手的驅(qū)動機構(gòu)：氣缸通過桿帶動機械手臂升降。 n【實例【實例5-7】 JCS-018A加工中心的自動換刀裝置加工中心的自動換刀裝置 n 1自動換刀工作過程自動換刀工作過程(圖圖5-43) 刀套轉(zhuǎn)刀套轉(zhuǎn)90機械手轉(zhuǎn)機械手轉(zhuǎn)75刀具松開刀具松開 機械手拔刀機械手拔刀交換兩刀具位置交換兩刀具位置 機械手插機械手插刀刀 刀

25、具夾緊刀具夾緊液壓缸復(fù)位液壓缸復(fù)位 機械手反轉(zhuǎn)機械手反轉(zhuǎn)75，回到原始位置。，回到原始位置。 刀套帶著刀具向刀套帶著刀具向上翻轉(zhuǎn)上翻轉(zhuǎn)90，為下一次選刀做準備。，為下一次選刀做準備。n 2機械手傳動過程機械手傳動過程n 機械手的拔刀、插刀動作機械手的拔刀、插刀動作大都由油缸完成。根據(jù)結(jié)構(gòu)大都由油缸完成。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求可以采取要求可以采取“油缸動、活油缸動、活塞固定塞固定”或或“活塞動、油缸活塞動、油缸固定固定的結(jié)構(gòu)形式。的結(jié)構(gòu)形式。n圖圖5-43 自動換刀過程示意圖自動換刀過程示意圖n1一機械手；一機械手；2一刀庫；一刀庫；3一主軸；一主軸；n 4一刀套；一刀套；5一刀具一刀具n圖圖5-44 J

26、CS一一018A刀庫結(jié)構(gòu)簡圖刀庫結(jié)構(gòu)簡圖n1一電動機一電動機 2一十字聯(lián)軸節(jié)一十字聯(lián)軸節(jié) 3一蝸輪一蝸輪 4一蝸桿一蝸桿 5一汽缸一汽缸 6一活塞桿一活塞桿 7一撥叉一撥叉n8一螺桿一螺桿 9一位置開關(guān)一位置開關(guān) 10一定位開關(guān)一定位開關(guān) 11一滾子一滾子 12一銷軸一銷軸 13一刀套一刀套 4一刀盤一刀盤n 圖圖5-45所示為本所示為本機床盤式刀庫的結(jié)構(gòu)簡機床盤式刀庫的結(jié)構(gòu)簡圖。圖。如圖如圖5-44 (a)所示，所示，當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，直流伺服電動機令后，直流伺服電動機1接通，其運動經(jīng)過十接通，其運動經(jīng)過十字聯(lián)軸節(jié)字聯(lián)軸節(jié)2、蝸桿、蝸桿4、蝸輪蝸輪3傳到如圖傳到如

27、圖5-44 (b)所示的刀盤所示的刀盤 .n3刀庫結(jié)構(gòu)刀庫結(jié)構(gòu)【實例【實例5-75-7】 帶刀庫自動換刀系統(tǒng)實例帶刀庫自動換刀系統(tǒng)實例n TH6350臥式加工中心的自動換刀系統(tǒng)臥式加工中心的自動換刀系統(tǒng)由鏈式刀庫和換刀機械手組成由鏈式刀庫和換刀機械手組成 n 1刀庫刀庫 該機床的鏈式方刀庫置于機床左側(cè)，該機床的鏈式方刀庫置于機床左側(cè)，通過地腳螺釘及調(diào)整裝置，使刀庫與機通過地腳螺釘及調(diào)整裝置，使刀庫與機床的相對位置能保持準確的換刀。床的相對位置能保持準確的換刀。 刀庫刀庫存刀數(shù)有存刀數(shù)有30、40、60把三種。圖把三種。圖5-46刀庫的結(jié)構(gòu)：刀庫的結(jié)構(gòu)： (1) 刀具鎖緊裝置刀具鎖緊裝置(2)

28、刀刀庫回零庫回零 (3) 手動換刀裝置手動換刀裝置 n圖圖5-46 刀庫部分傳動結(jié)構(gòu)刀庫部分傳動結(jié)構(gòu)n1一刀套一刀套 2一聯(lián)接板一聯(lián)接板 3一鏈條一鏈條 4一鏈條張緊裝置一鏈條張緊裝置 5一伺服電動機一伺服電動機 n 6一聯(lián)軸器一聯(lián)軸器 7一蝸桿一蝸桿 8一蝸輪一蝸輪 9、1 0一齒輪一齒輪 11一鏈輪一鏈輪n1) 編刀號編刀號 鉆頭為鉆頭為00、鏜刀為、鏜刀為05、銑、銑刀為刀為15、鉸刀為、鉸刀為45。n 2) 裝刀具裝刀具 00號刀裝上主軸，號刀裝上主軸，05、1 5、45號分別裝人刀庫號分別裝人刀庫0、2 9、28三個位置，如圖三個位置，如圖5-48所示。所示。n3) 將刀號輸入刀套地

29、址和主軸上的刀將刀號輸入刀套地址和主軸上的刀號地址，見表號地址，見表5-2。n 4) 起動機床進行加工，機床執(zhí)行鉆起動機床進行加工，機床執(zhí)行鉆孔程序后接到孔程序后接到M06指令，便進行換刀。指令，便進行換刀。 換刀后，主軸上換刀后，主軸上00到了到了0號刀套上，號刀套上，0號刀套上的號刀套上的05號刀換到了主軸上號刀換到了主軸上. 2刀具的選擇方式刀具的選擇方式圖圖5-48 刀具在刀庫和主軸上的位置刀具在刀庫和主軸上的位置(鉆孔鉆孔)n該機床的選刀方式為任意選刀。刀具號和刀庫上的存刀位置地址該機床的選刀方式為任意選刀。刀具號和刀庫上的存刀位置地址對應(yīng)地記憶在計算機存儲器內(nèi)或可編程序控制器的存儲

30、器內(nèi)。設(shè)對應(yīng)地記憶在計算機存儲器內(nèi)或可編程序控制器的存儲器內(nèi)。設(shè)有一工件需有一工件需4把刀具進行鉆、鏜、銑、鉸加工，選刀過程如下：把刀具進行鉆、鏜、銑、鉸加工，選刀過程如下：5) 機床在執(zhí)行鏜孔程序后接到機床在執(zhí)行鏜孔程序后接到T15指令，刀庫便將裝有指令，刀庫便將裝有15號刀的號刀的29號刀套旋轉(zhuǎn)到換刀位置，再接到號刀套旋轉(zhuǎn)到換刀位置，再接到M06指令，便進行換刀。換指令，便進行換刀。換刀后主軸上的刀后主軸上的05號刀到號刀到29號刀套上，號刀套上，2 9號刀套上的號刀套上的15號刀換到號刀換到主軸上。主軸上。6) 機床在執(zhí)行銑削加工程序后接到機床在執(zhí)行銑削加工程序后接到T45指令，刀庫便將

31、有指令，刀庫便將有45號刀的號刀的刀套刀套28旋轉(zhuǎn)到換刀位置，再接到旋轉(zhuǎn)到換刀位置，再接到M06指令，便進行換刀。換刀指令，便進行換刀。換刀后主軸上的后主軸上的15號刀換到為號刀換到為28號刀套上，號刀套上，28號刀套上的號刀套上的45號刀換號刀換到了主軸上。到了主軸上。n 3機械手機械手 該機床采用回轉(zhuǎn)式雙臂機械手該機床采用回轉(zhuǎn)式雙臂機械手 (1) 機械手手臂的回轉(zhuǎn)機械手手臂的回轉(zhuǎn) (2) 機械手座的轉(zhuǎn)向機械手座的轉(zhuǎn)向 表表5-2 刀套地址和刀號表刀套地址和刀號表地地 址址輸入二位輸入二位BCD數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)說說 明明0號刀套號刀套000001010號刀套上已裝入號刀套上已裝入05號刀號刀29號刀

32、套號刀套0001010129號刀套上已裝入號刀套上已裝入15號刀號刀26號刀套號刀套0100010128號刀套上已裝入號刀套上已裝入45號刀號刀主軸主軸00000000主軸上的刀具是主軸上的刀具是00號刀號刀5.5 5.5 輔助機構(gòu)輔助機構(gòu) 5.5.1工件交換系統(tǒng)和工件交換系統(tǒng)和FMC的工件交換裝置的工件交換裝置n1. 工件交換系統(tǒng)工件交換系統(tǒng) H400教學型加工中心工作臺交換系統(tǒng)可分為工作臺抬起、交換、夾緊三個過程。教學型加工中心工作臺交換系統(tǒng)可分為工作臺抬起、交換、夾緊三個過程。n 2. 柔性制造單元柔性制造單元(FMC)的工件交換裝置的工件交換裝置n【實例【實例5-9】 具有托板交換工作

33、站的柔性制造系統(tǒng)具有托板交換工作站的柔性制造系統(tǒng)(FMS) 圖圖5-59柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)(FMS) 由由4臺臺ZHS-K63加工中心組成。加工中心組成。n圖圖5-59 FMS(柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng))n1一機床一機床 2一可交換托板一可交換托板 3一托板運輸一托板運輸 4一托板站一托板站 5.5.2 5.5.2 排屑裝置排屑裝置 排屑裝置的作用是將排屑裝置的作用是將切屑從加工區(qū)域排出數(shù)控切屑從加工區(qū)域排出數(shù)控機床之外機床之外 .圖圖5-60排屑裝排屑裝置主要有三種。置主要有三種。n (a)平板鏈式排屑裝置平板鏈式排屑裝置: 切屑用鏈帶帶出機床切屑用鏈帶帶出機床,能能排除各種形狀的切屑

34、排除各種形狀的切屑 n(b)刮板式排屑裝置刮板式排屑裝置:帶有帶有刮板鏈板。用于輸送各種刮板鏈板。用于輸送各種材料的短小切屑。材料的短小切屑。n(c)螺旋式排屑裝置螺旋式排屑裝置:溝槽溝槽中的切屑即由螺旋桿推動中的切屑即由螺旋桿推動連續(xù)向前運動，最終排入連續(xù)向前運動，最終排入切屑收集箱。切屑收集箱。n圖圖5-60 排屑裝置排屑裝置n(a)平板鏈式平板鏈式 (b)刮板式刮板式 (c)螺旋式螺旋式n為了避免由于操作、編程出錯，使機床進給坐標軸發(fā)生為了避免由于操作、編程出錯，使機床進給坐標軸發(fā)生碰撞而損壞機床、刀具、工件等，一般在數(shù)控機床進給碰撞而損壞機床、刀具、工件等，一般在數(shù)控機床進給電動機與絲

35、杠連接之間裝有過載離合器。當機床發(fā)生碰電動機與絲杠連接之間裝有過載離合器。當機床發(fā)生碰撞過載時，它能自動脫開并切斷伺服驅(qū)動電源。撞過載時，它能自動脫開并切斷伺服驅(qū)動電源。n數(shù)控機床的超程限位保護一般有硬限位和軟限位兩種雙數(shù)控機床的超程限位保護一般有硬限位和軟限位兩種雙重保護。硬限位靠行程開關(guān)碰撞機械撞塊后，自動切斷重保護。硬限位靠行程開關(guān)碰撞機械撞塊后，自動切斷進給驅(qū)動電源。進給驅(qū)動電源。n數(shù)控機床開機工作前首先必須回機床參考點，以建立機數(shù)控機床開機工作前首先必須回機床參考點，以建立機床坐標系。為此，數(shù)控機床上的行程開關(guān)分為超程限位床坐標系。為此，數(shù)控機床上的行程開關(guān)分為超程限位開關(guān)與回參考點

36、開關(guān)兩類。開關(guān)與回參考點開關(guān)兩類。n5.5.3 過載保護、超程限位和回機床參考點裝置過載保護、超程限位和回機床參考點裝置5.5 5.5 自動換刀裝置的常見故障與維修自動換刀裝置的常見故障與維修 1. 刀庫及換刀機械手的維護刀庫及換刀機械手的維護n(1) 嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止在機械手換刀時掉刀或刀嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止在機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞。具與工件、夾具等發(fā)生碰撞。n (2) 順序選刀方式必須注意刀具放置在刀庫中的順序要正確。其他選刀順序選刀方式必須注意刀具放置在刀庫中的順序要正確。其他選刀方式也要注意所換刀具是否與所需刀具一致，防止換錯刀具導致事故發(fā)方式也要注意所換刀具是否與所需刀具一致，防止換錯刀具導致事故發(fā)生。生。n (3) 用手動方式往刀庫上裝刀時，要確保裝到位、裝牢靠。檢查刀座上用手動方式往刀庫上裝刀時，要確保裝到位、裝牢靠。檢查刀座上的鎖緊是否可靠。的鎖緊是否可靠。n (4) 經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機床主軸回換刀點位置是經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機床主軸回換刀點位置是否