機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化培訓(xùn)課程課件

1、機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)MechanicalManufacturingAutomationTechnologyE-mail：2839699741本課程的主要內(nèi)容第一章 機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)概述第二章機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化第三章制造過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)第四章 物料傳輸自動(dòng)化第五章 自動(dòng)化檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)第六章 裝配自動(dòng)化第七章 轎車換擋器半自動(dòng)裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例2機(jī)械制造設(shè)備自動(dòng)化概述 切削加工自動(dòng)化金屬板材成形加工自動(dòng)化機(jī)械制造自動(dòng)線第二章 機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化32.1 制造設(shè)備自動(dòng)化意義、方法與分類制造設(shè)備自動(dòng)化的概念： 是指在加工過(guò)程中所用的加工設(shè)備能夠高效、精密、可靠地自動(dòng)進(jìn)行加工，此外還應(yīng)能進(jìn)一步集中工

2、序和具有一定的柔性。高效：生產(chǎn)率要達(dá)到一定高的水平；精密：加工精度高（精度穩(wěn)定性高），成品可以達(dá)到完全互裝配，不必再分組選配；可靠：設(shè)備故障率低，除班間休息之外可以達(dá)到常年不停生產(chǎn)，利用班間休息時(shí)間計(jì)劃換刀；集中工序：在一臺(tái)設(shè)備或一個(gè)自動(dòng)化加工系統(tǒng)中完成一個(gè)工件由毛坯到總裝前的全部工序；柔性：適應(yīng)產(chǎn)品的更換。 42.1 制造設(shè)備自動(dòng)化意義與分類制造設(shè)備的加工過(guò)程自動(dòng)化輔助時(shí)間生產(chǎn)率改善工人的勞動(dòng)條件減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。1、制造設(shè)備自動(dòng)化的意義5制造設(shè)備的自動(dòng)化是零件整個(gè)機(jī)械加工工藝過(guò)程自動(dòng)化的基本問(wèn)題之一，是機(jī)械制造廠實(shí)現(xiàn)零件加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)。 單臺(tái)制造設(shè)備的自動(dòng)化能較好地滿足零件加工過(guò)程中某

3、個(gè)或幾個(gè)工序的加工半自動(dòng)化和自動(dòng)化的需要，為多機(jī)床管理創(chuàng)造了條件，是建立自動(dòng)生產(chǎn)線和過(guò)渡到全盤自動(dòng)化的必要前提，是機(jī)械制造業(yè)更進(jìn)一步向前發(fā)展的基礎(chǔ)。62- 意義、方法和分類2、制造設(shè)備自動(dòng)化的方法制造設(shè)備自動(dòng)化裝卸工件自動(dòng)化加工過(guò)程自動(dòng)化機(jī)床加工循環(huán)自動(dòng)化其它一些輔助動(dòng)作自動(dòng)化7實(shí)現(xiàn)制造設(shè)備自動(dòng)化的途徑主要有：對(duì)于現(xiàn)有設(shè)備（通用）進(jìn)行自動(dòng)化改裝，以實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化條件：被改造的機(jī)床必須具有足夠的精度和剛度自動(dòng)化機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)必須穩(wěn)定可靠改裝工作量小設(shè)計(jì)、制造、采用專用或?qū)ｉT的自動(dòng)化加工設(shè)備采用數(shù)控加工設(shè)備82- 意義、方法和分類全（半）自動(dòng)單機(jī)組合機(jī)床自動(dòng)線CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床）FMC（柔性制

4、造單元）3、自動(dòng)化加工設(shè)備分類92-2單機(jī)工作自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化的方法采用通用自動(dòng)化或半自動(dòng)化機(jī)床實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化采用組合機(jī)床實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化采用通用機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化改裝實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化10 普通機(jī)床的工作行程運(yùn)動(dòng)是由機(jī)床來(lái)完成的，但空行程運(yùn)動(dòng)的全部或大部分則必須由工人來(lái)操作，此外工人還需根據(jù)工件加工工藝的要求，發(fā)出相應(yīng)的操作指令，加工出所需形狀和尺寸的工件，這類機(jī)床必須在工人看管操作下才能完成加工過(guò)程。 11 如機(jī)床能自動(dòng)完成所有工作行程和空行程運(yùn)動(dòng)，并能根據(jù)加工工藝要求，自動(dòng)地控制各運(yùn)動(dòng)的先后順序，以及控制各運(yùn)動(dòng)部件的位移量或運(yùn)動(dòng)軌跡，即在沒(méi)有工人直接參與的情況下，自動(dòng)地按規(guī)定的程序進(jìn)行動(dòng)作，完

5、成整個(gè)加工循環(huán)，這樣的機(jī)床，稱為自動(dòng)化機(jī)床。flash122.2.1 實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化的方法采用通用自動(dòng)化或半自動(dòng)化機(jī)床實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化采用組合機(jī)床實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化采用專用機(jī)床實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化采用通用機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化改裝實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化13自動(dòng)化機(jī)床有自動(dòng)和半自動(dòng)之分。兩者的區(qū)別在于： 自動(dòng)機(jī)床在一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束后，能自動(dòng)卸下加工完的工件，裝上待加工的坯件，并繼續(xù)進(jìn)行同樣的工作循環(huán)，直至裝在機(jī)床上的一批坯件加工完為止； 半自動(dòng)機(jī)床能自動(dòng)地完成除上料和卸工件以外的一切切削和輔助運(yùn)動(dòng)的機(jī)床。需人工裝卸自動(dòng)循環(huán)的實(shí)現(xiàn)；2.2.2 采用通用自動(dòng)化或半自動(dòng)化機(jī)床實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化14特點(diǎn)：提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)

6、強(qiáng)度，而且還可保證工件質(zhì)量穩(wěn)定，精度一致性好。此外，機(jī)床自動(dòng)化還能減少設(shè)備數(shù)量，縮減生產(chǎn)面積，減少在制品數(shù)量。自動(dòng)化機(jī)床所需機(jī)構(gòu)： 它具有能代替手工操作的各種自動(dòng)化空行程機(jī)構(gòu)； 它具有能代替工人控制機(jī)床工作過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)。15自動(dòng)化單機(jī)的控制方式及適用范圍凸輪式特點(diǎn)：用專門設(shè)計(jì)制造的凸輪或靠模控制刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，并利用凸輪軸使多個(gè)不同運(yùn)動(dòng)能協(xié)同動(dòng)作。適用范圍：少品種，大批量應(yīng)用機(jī)床：?jiǎn)屋S縱切自動(dòng)車床、仿形車床品種變換程度：每月一次到數(shù)次16自動(dòng)化單機(jī)的控制方式及適用范圍非凸輪式特點(diǎn)：用電氣、電氣伺服、液壓、絲杠副等非凸輪機(jī)構(gòu)控制刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡及多個(gè)不同運(yùn)動(dòng)的協(xié)同動(dòng)作。適用范圍：多品種，中批

7、量應(yīng)用機(jī)床：臥式多軸自動(dòng)車床、單軸轉(zhuǎn)塔自動(dòng)車床、立式多軸半自動(dòng)車床、多刀半自動(dòng)車床品種變換程度：一日一次17自動(dòng)化單機(jī)的控制方式及適用范圍數(shù)字控制式特點(diǎn)：用數(shù)字形式控制刀具或機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡及多個(gè)數(shù)控坐標(biāo)軸之間的必要聯(lián)動(dòng)。適用范圍：多品種，中小批量應(yīng)用機(jī)床：各種數(shù)控機(jī)床品種變換程度：一日數(shù)次18車削自動(dòng)化設(shè)備分類自動(dòng)化程度：自動(dòng)加工棒料毛坯半自動(dòng)加工件料毛坯主軸數(shù)目：多軸多個(gè)主軸同時(shí)夾持多個(gè)工件旋轉(zhuǎn)，多把刀具同時(shí)加工，生產(chǎn)效率高，但主軸轉(zhuǎn)位時(shí)存在定位誤差單軸單根主軸 19車削自動(dòng)化設(shè)備分類主軸放置形式：臥式加工棒料毛坯立式加工直徑大而重的件料毛坯工藝方法：橫切刀具只作橫向進(jìn)給，加工形狀簡(jiǎn)單、尺寸

8、較小的銷軸類零件縱切加工盤套類和細(xì)長(zhǎng)的階梯軸類零件 20車削自動(dòng)化設(shè)備分類加工方式：平行多把刀具同時(shí)加工，加工表面形狀比較簡(jiǎn)單的零件順序加工形狀復(fù)雜、需要多把刀具輪流進(jìn)行加工的零件（大多具有內(nèi)孔或螺紋）21(1)機(jī)床的用途、總布局與工作循環(huán)） 用途： 主要用于大批大量生產(chǎn)中，加工形狀比較復(fù)雜、需用多把刀具順序地進(jìn)行加工的工件?？蛇M(jìn)行車削工作，鉆、擴(kuò)、鉸孔，攻、套內(nèi)外螺紋以及切斷等。還可通過(guò)安裝各種特殊附件，以進(jìn)行車螺紋、銑槽和鉆橫孔等工作。一般只能加工冷撥棒料。2、單軸轉(zhuǎn)塔自動(dòng)車床22） 總布局： 前刀架：用于成形車削和滾花等； 后刀架：用于切槽、倒角等； 上刀架：用于切斷等； 轉(zhuǎn)塔刀架：用于

9、完成檔料、車內(nèi)外圓、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻內(nèi)螺紋、套外螺絲等。23）工作循環(huán)： 送料和夾料 各刀架順序工作，按加工工藝要求依次加工工件各表面。 轉(zhuǎn)塔刀架的運(yùn)動(dòng)循環(huán)： 快速趨近工件（快進(jìn)）工作進(jìn)給（工進(jìn)）快速退回（快退）轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位；其在一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)中，轉(zhuǎn)塔刀架可完成六次工作循環(huán)。前、后、上刀架的工作循環(huán)：快進(jìn)工進(jìn)快退；加工一個(gè)工件，它們只能完成一次工作循環(huán)。 切斷和接料24）所需運(yùn)動(dòng)工作行程運(yùn)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，前、后、上刀架橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)塔刀架縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；空行程運(yùn)動(dòng)前、后、上刀架橫向快進(jìn)和快退運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)塔刀架縱向快進(jìn)、快退運(yùn)動(dòng)，送料和夾料運(yùn)動(dòng)，接料運(yùn)動(dòng)，以及操縱控制運(yùn)動(dòng)等。252.2.3 采用

10、組合機(jī)床 實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化 組合機(jī)床是以已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。 組合機(jī)床既保留專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，又像通用機(jī)床那樣具有部件通用化、可調(diào)整改裝以適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)尺寸的工件加工等特點(diǎn)。26 組合機(jī)床的組成 組合機(jī)床的通用部件按其所起作用的不同一般分為下面五類：（1）動(dòng)力部件 是用于傳遞動(dòng)力 實(shí)現(xiàn)工作運(yùn)動(dòng)、為刀具提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 。如各種類型的切削頭、滑臺(tái)和動(dòng)力箱等。（2）支承部件 如底座、立柱等。（3）輸送部件 如多工位的工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)鼓輪等。（4）控制部件 如液壓元件、控制擋鐵、

11、行程開(kāi)關(guān)、操縱臺(tái)等。（5）輔助部件 如冷卻潤(rùn)滑裝置、排屑裝置、機(jī)械板手等。27 根據(jù)加工零件形狀及工藝要求，組合機(jī)床還需采用少量的專用部件，如根據(jù)工件孔位、孔距、孔數(shù)不同而設(shè)計(jì)制造的多軸箱，以及根據(jù)工件的具體結(jié)構(gòu)和定位基準(zhǔn)不同而設(shè)計(jì)制造的夾具等。28 組合機(jī)床的組成 側(cè)底座立柱底座立柱多軸箱動(dòng)力箱滑臺(tái)中間底座夾具29組合機(jī)床加工方式 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或

12、特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。30組合機(jī)床的配置型式 1.單工位組合機(jī)床 這類組合機(jī)床的特點(diǎn)是工件僅在一個(gè)工作位置上加工。 2. 多工位組合機(jī)床 這類組合機(jī)床的特點(diǎn)是工件能在幾個(gè)工位上進(jìn)行加工。31組合機(jī)床的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 1. 組合機(jī)床的特點(diǎn) 組合機(jī)床與通用機(jī)床或一般專用機(jī)床相比，主要有如下優(yōu)點(diǎn)： 1) 設(shè)計(jì)和制造的周期短。 2) 對(duì)產(chǎn)品變化或更新有較強(qiáng)的適應(yīng)性。 3) 具有較高的工作可靠性。 4) 工序集中，生產(chǎn)效率高。 5) 機(jī)床的維護(hù)和修理都比較方便。3

13、2組合機(jī)床的缺點(diǎn)： 1）在機(jī)床改裝時(shí)，少量專用部件和零件不能重復(fù)利用，因此有一定的損失。 2）在組成各種類型的組合機(jī)床時(shí)，所選用的通用部件不一定完全適用。 2. 組合機(jī)床的應(yīng)用范圍 組合機(jī)床最適于箱體類零件（如各種變速箱的箱體、氣缸體、電機(jī)座、儀器儀表殼體等 ）的加工。近年來(lái)，軸類、盤套類、叉類等零件也越來(lái)越多地采用組合機(jī)床加工。 33組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展：采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和 可換主軸箱 或轉(zhuǎn)塔式主軸箱 、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性； 納入柔性制造系統(tǒng)等。 34主要用來(lái)帶動(dòng)各種主軸部件進(jìn)給，也可以帶動(dòng)夾具和工件，作移動(dòng)工作臺(tái)用。

14、1滑臺(tái) 2動(dòng)力箱 3多軸箱 4銑削頭 5鏜車頭 6鉆削頭 組合機(jī)床的幾種通用部件（一）動(dòng)力滑臺(tái) 1. 動(dòng)力滑臺(tái)的功用352. 滑臺(tái)的典型工作循環(huán)SQ 快進(jìn) SW 工進(jìn) SR 快退 a) 一次工作進(jìn)給循環(huán)b) 二次工作進(jìn)給循環(huán)362. 滑臺(tái)的典型工作循環(huán)c) 超越工作進(jìn)給循環(huán) d) 雙向工作進(jìn)給循環(huán) 372. 滑臺(tái)的典型工作循環(huán) e) 分級(jí)工作進(jìn)給循環(huán) 38 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng) 液壓動(dòng)力滑臺(tái)由液壓缸驅(qū)動(dòng)，在電氣和機(jī)械裝置的配合下可以完成各種自動(dòng)工作循環(huán)。組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)多種不同的工作循環(huán)，其中一種比較典型的工作循環(huán)是：快進(jìn) 一工進(jìn)二工進(jìn)死擋鐵停留快退停止。39 （二）動(dòng)力箱齒輪

15、傳動(dòng)動(dòng)力箱的結(jié)構(gòu) 1動(dòng)力箱箱體 2驅(qū)動(dòng)軸 3齒輪 動(dòng)力箱是為主軸箱的刀具提供切削主運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置,與動(dòng)力滑臺(tái)和主軸箱配套使用由動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 40 （三）單軸頭 頂置式主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置與各種單軸頭頭體配套的情況 鉆削頭 b) 攻螺紋頭 c) 鏜削頭 d) 鏜車頭 e)銑削頭 f) 多軸可調(diào)頭 1主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置 2單軸頭頭體 41 （四）回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是組合機(jī)床的一種輸送部件，用于多工位組合機(jī)床。 齒盤定位式液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理 結(jié)構(gòu)示意 b)液壓傳動(dòng)原理 1臺(tái)面 2上齒盤 3下齒盤 4底座 5壓緊液壓缸 6牙嵌離合器 7齒輪 8齒條液壓缸 9、10電磁閥 42 組合機(jī)床自動(dòng)線

16、某一組合機(jī)床自動(dòng)線的組成示意圖。圖19-12 組合機(jī)床自動(dòng)線 1中央操縱臺(tái) 2工件輸送裝置 3轉(zhuǎn)位臺(tái) 4翻轉(zhuǎn)臺(tái) 5液壓站 6排屑裝置 43數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)： 主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)； 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)床工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)； 換刀運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)加工中心更換刀具連續(xù)加工所需的運(yùn)動(dòng)。2.3 數(shù)控機(jī)床及加工中心442.3 .1 數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)功用： 傳遞動(dòng)力：傳遞切削加工所需要的動(dòng)力 傳遞運(yùn)動(dòng)：傳遞切削加工所需要的運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)控制：控制主運(yùn)動(dòng)的大小方向開(kāi)停 組成： 動(dòng)力源：電機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng)：定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速裝置 運(yùn)動(dòng)控制裝置: 離合器、制動(dòng)器等 執(zhí)行件：主軸 45 主軸轉(zhuǎn)速更高； 變速范圍更寬；

17、10010000 提供的動(dòng)力更強(qiáng)。 一般NC 機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)功率在 3.7 kw250kw 之 間。 1. 數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)性能要求： 主運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)變速、準(zhǔn)停； C軸控制； 同步速度控制。2.數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)功能：2.3 .1 數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)46與普通機(jī)床相比較，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：(1)采用直流或交流主軸電動(dòng)機(jī) 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般采用直流或交流主軸電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍廣，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，因此主軸箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。 （2）轉(zhuǎn)速高、功率大、變速范圍廣 數(shù)控機(jī)床適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件、小批量和形狀復(fù)雜工件，為了適應(yīng)各種不同材料的加工以及各種不同的加工方法，數(shù)控

18、機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)要有較寬的轉(zhuǎn)速范圍及相應(yīng)的輸出力矩，以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。 （3）主軸變速迅速可靠 數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。由于數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)采用了可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速的電動(dòng)機(jī)，機(jī)械變檔一般又采用液壓缸推動(dòng)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)，因此變速穩(wěn)定可靠。 （4）主軸部件性能好 主軸部件直接裝夾刀具對(duì)工件進(jìn)行切削加工，對(duì)加工質(zhì)量及刀具壽命有很大影響，并且在加工過(guò)程中不進(jìn)行人工調(diào)整，因此主軸部件必須具有良好的回轉(zhuǎn)精度、結(jié)構(gòu)剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性、耐磨性。 3、 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)471)帶有變速齒輪的主傳

19、動(dòng)系統(tǒng)（分段無(wú)級(jí)變速） 數(shù)控機(jī)床在實(shí)際生產(chǎn)中，并不需要在整個(gè)變速范圍內(nèi)均為恒功率。 一般要求在中、高速段為恒功率傳動(dòng)，在低速段為恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)。 為了確保數(shù)控機(jī)床主軸低速時(shí)有較大的轉(zhuǎn)矩和主軸的變速范圍盡可能大，有的數(shù)控機(jī)床在交流或直流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，即解決電機(jī)驅(qū)動(dòng)和主軸傳動(dòng)功率的匹配問(wèn)題，使之成為分段無(wú)級(jí)變速。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的配置方式根據(jù)數(shù)控機(jī)床的類型與大小，其主傳動(dòng)主要有以下四種形式。48 4、主傳動(dòng)系統(tǒng)的配置方式這種傳動(dòng)主要應(yīng)用在大、中型數(shù)控機(jī)床通過(guò)使用雙聯(lián)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)二級(jí)變速。常用的變速操縱方式： 液壓撥叉 電磁離合器 49例：TND360型數(shù)控車床作用：慢速對(duì)刀和手動(dòng)調(diào)整

20、機(jī)床50電磁離合器變速電磁離合器能簡(jiǎn)化變速機(jī)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，它是通過(guò)安裝在傳動(dòng)軸上的離合器的吸合和分離的不同組合來(lái)改變齒輪的傳動(dòng)路線，實(shí)現(xiàn)主軸變速的。51電磁離合器種類： 摩擦片式 牙嵌式兩種無(wú)滑環(huán)摩擦片式電磁離合器特點(diǎn)：可在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速、具有過(guò)載保護(hù)功能，但尺寸大、摩擦發(fā)熱大。52牙嵌式電磁離合器特點(diǎn)：傳遞扭矩大、尺寸小，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，可用于內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈中。532)帶有定比傳動(dòng)的主傳動(dòng)系統(tǒng) 主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)定比傳動(dòng)傳遞給主軸。 定比傳動(dòng)多采用帶（同步齒形帶和三角帶）傳動(dòng)，也有采用齒輪傳動(dòng)的。適用于高速、低轉(zhuǎn)距特性的主軸，電動(dòng)機(jī)本身的調(diào)速就能夠滿足要求，且?guī)鲃?dòng)平穩(wěn)，可避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振

21、動(dòng)與噪聲。這種傳動(dòng)主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)速高、變速范圍不大的數(shù)控車床和中、小型加工中心。 54多楔帶：兼有v帶和平帶的優(yōu)點(diǎn)，既有平帶柔軟、強(qiáng)韌的特點(diǎn)，又有v帶緊湊、高效等優(yōu)點(diǎn)。55同步帶是利用帶齒與帶輪的嚙合同步傳動(dòng)力的一種新型傳動(dòng)帶。不僅具有帶傳動(dòng)的特點(diǎn)，適用于大中心距傳遞，而且又具有齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)，能夠保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。56 用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)系統(tǒng) 高速時(shí)電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)使主軸旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)平穩(wěn)。 低速時(shí)，另一個(gè)電動(dòng)機(jī)通過(guò)二級(jí)齒輪降速，擴(kuò)大變速范圍，使恒功率區(qū)增大，克服了低速時(shí)轉(zhuǎn)距不夠且電動(dòng)機(jī)功率不能充分利用的缺陷，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 57583)調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸傳動(dòng) 數(shù)控機(jī)床 采用

22、直流或交流主軸伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 電動(dòng)機(jī)與主軸通過(guò)聯(lián)軸器連接。交流主軸電動(dòng)機(jī)及交流變頻驅(qū)動(dòng)裝置（籠型感應(yīng)交流電動(dòng)機(jī)配置矢量變換變頻調(diào)速系統(tǒng)），由于沒(méi)有電刷不產(chǎn)生火花，所以使用壽命長(zhǎng)，且性能已達(dá)到直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的水平，甚至在噪聲方面還有所降低。因此，目前應(yīng)用較為廣泛。59 精密聯(lián)軸器連接：結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高，但主軸的轉(zhuǎn)速和扭矩與電機(jī)完全一致，低速性能的改善是其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。604)、 電主軸 主軸與電機(jī)制成一體，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸即為機(jī)床主軸 。電主軸組成：空心軸轉(zhuǎn)子、帶繞組的定子、 速度檢測(cè)元件。61優(yōu)點(diǎn)：主軸部件結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣量小，可提高啟動(dòng)、停止響應(yīng)特性，利于控制振動(dòng)和

23、噪聲。大大簡(jiǎn)化了主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了所謂 “零傳動(dòng)”，使傳動(dòng)精度大大提高，在高速數(shù)控機(jī)床大量采用。缺點(diǎn):電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)和熱量將直接影響到主軸，因此，主軸組件的整機(jī)平衡、溫度控制和冷卻是內(nèi)裝式主軸電機(jī)的關(guān)鍵問(wèn)題。62機(jī)床主軸的幾種結(jié)構(gòu)形式 機(jī)床主軸的端部一般用于安裝刀具、夾持工件或夾具。在結(jié)構(gòu)上，應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、安裝可靠、連接牢固、裝卸方便，并能傳遞足夠的扭矩。目前，主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀都已標(biāo)準(zhǔn)化。63 機(jī)床主軸的幾種結(jié)構(gòu)形式 （a）數(shù)控車床主軸端部 （b）銑、鏜類機(jī)床主軸端部 （c）外圓磨床砂輪主軸端部 （d）內(nèi)圓磨床砂輪主軸端部 （e）鉆床與普通鏜床錘桿端部 （f）數(shù)控鏜床主軸端部64

24、 當(dāng)主軸停止時(shí)，控制其停于固定位置（定位于圓周上特定角度）稱為“主軸準(zhǔn)?！薄ⅰ爸鬏S定位”、“主軸定向”準(zhǔn)停指令： M19或M06主軸定向的用途加工中心自動(dòng)換刀精鏜后退刀背鏜車床上工件定位 主軸典型控制功能1. 主軸準(zhǔn)停裝置65 在自動(dòng)換刀的數(shù)控加工中心上，由于刀具裝在主軸上，切削時(shí)切削轉(zhuǎn)矩不可能僅靠錐孔的摩擦力來(lái)傳遞，通常是通過(guò)刀桿的端面鍵來(lái)傳遞的，因此在主軸前端設(shè)置一個(gè)端面鍵，當(dāng)?shù)毒哐b入主軸時(shí)，刀柄上的鍵槽必須與端面鍵對(duì)準(zhǔn)，才能順利換刀； 這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位于圓周上特定角度的功能。1）、為什么加工中心要有主軸準(zhǔn)停？ 主軸準(zhǔn)停是實(shí)現(xiàn)ATC (Auto tool changing)過(guò)程的重

25、要環(huán)節(jié)662）加工精密坐標(biāo)孔 在加工精密的坐標(biāo)孔時(shí)，由于每次都能在主軸的固定圓周位置換刀，故能保證刀尖與主軸相對(duì)位置的一致性，從而減少被加工孔的尺寸分散度（提高刀具重復(fù)定位精度），這是主軸定向準(zhǔn)停裝置帶來(lái)的好處之一。673）、精鏜孔后退刀(Fine boring) 當(dāng)加工階梯孔或精鏜孔后退刀時(shí)，為防止刀具與小階梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔表面，必須先讓刀，再退刀。采用主軸準(zhǔn)停控制，使刀尖停在一個(gè)固定位置（X軸或Y軸上），以便主軸偏移一定尺寸后，使刀尖離開(kāi)工件表面進(jìn)行退刀。684）、背鏜（Counterboring） 通過(guò)小孔鏜大孔，主軸準(zhǔn)停控制，使刀尖停在一個(gè)固定位置（ X軸或Y軸上），以便主軸

26、偏移一定尺寸后，使刀尖能通過(guò)前壁小孔進(jìn)入箱體內(nèi)對(duì)大孔進(jìn)行鏜削。695)、車床上工件定位 當(dāng)在車削中心上加工工件規(guī)定部位上的 槽、孔或要求主軸定向停止后以便裝卸、檢測(cè)工件時(shí)，必須具有主軸定向停止或C 軸功能，即通過(guò)位置控制使主軸在不同角度上定位。70 主軸準(zhǔn)停控制的實(shí)現(xiàn)方式機(jī)械式準(zhǔn)停裝置：1-無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān) 2-感應(yīng)塊 3-凸輪定位盤（主軸）4-定位液壓缸 5-定向滾輪 6-定位活塞 M19 主軸減速無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)發(fā)信號(hào)主電機(jī)停轉(zhuǎn)，慣性空轉(zhuǎn)延時(shí)繼電器延時(shí)0.20.4秒后活塞在電磁閥作用下，將滾輪推入V型槽，同時(shí)行程開(kāi)關(guān)LS2發(fā)出應(yīng)答信號(hào)準(zhǔn)停結(jié)束可以進(jìn)行換刀等動(dòng)作。71電氣式準(zhǔn)停裝置：1-主軸 2-同步帶

27、 3-主軸電動(dòng)機(jī) 4-永久磁鐵 5-磁傳感器磁力傳感器準(zhǔn)停裝置 1）利用磁力傳感器檢產(chǎn)生準(zhǔn)停信號(hào)。2）利用主軸上光電脈沖產(chǎn)生準(zhǔn)停信號(hào)。72當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)或停止時(shí)，接收到數(shù)控裝置發(fā)來(lái)的準(zhǔn)停開(kāi)關(guān)信號(hào)量主軸立即減速或加速至某一準(zhǔn)停速度。主軸到達(dá)準(zhǔn)停速度且準(zhǔn)停位置到達(dá)時(shí)(即磁發(fā)體與磁傳感器對(duì)準(zhǔn)) 主軸立即減速至某一爬行速度。然后當(dāng)磁傳感器信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，主軸驅(qū)動(dòng)立即進(jìn)入磁傳感器作為反饋元件的位置閉環(huán)控制 目標(biāo)位置為準(zhǔn)停位置。準(zhǔn)停完成后，主軸驅(qū)動(dòng)裝置輸出準(zhǔn)停完成信號(hào)給數(shù)控裝置 從而可進(jìn)行自動(dòng)換刀(ATC)或其他動(dòng)作。磁傳感器準(zhǔn)停步驟為：73 編碼器準(zhǔn)停裝置（Electronic orientation） 利用裝

28、在主軸上的編碼器作為檢測(cè)元件，通過(guò)它們輸出的反饋信號(hào)，使主軸準(zhǔn)確地停在規(guī)定的位置上。7475例M03S1000/主軸以1000rmin正轉(zhuǎn)M19/主軸準(zhǔn)停于缺省位置M19S100/主軸準(zhǔn)停轉(zhuǎn)至100處S1000/主軸再次以1000rmin正轉(zhuǎn)M19S200/主軸準(zhǔn)停至200處 762. C軸控制與同步速度控制對(duì)應(yīng)Z軸的回轉(zhuǎn)軸（即繞主軸回轉(zhuǎn)）為C軸。 車削中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)與數(shù)控車床基本相同，只是增加了控制主軸回轉(zhuǎn)角度的C 軸坐標(biāo)功能、 以實(shí)現(xiàn)主軸定向停車和圓周進(jìn)給，并在數(shù)控裝置控制下實(shí)現(xiàn)C軸與進(jìn)給軸（Z軸或X軸）聯(lián)動(dòng)進(jìn)行插補(bǔ)控制，可以實(shí)現(xiàn)任意曲線的加工。 如：實(shí)現(xiàn)圓柱面上或端面上任意部位的鉆削、

29、銑削、攻絲及非圓柱或圓錐的異形回轉(zhuǎn)表面等加工。C軸控制與同步速度控制的功能：77 a）在圓柱面或端面上銑槽 b) 在圓柱面上銑螺旋槽 c） 在端面上銑螺旋槽 d) 銑直線或平面 加工這些表面需要哪些軸運(yùn)動(dòng)？聯(lián)動(dòng)？78由進(jìn)給伺服電機(jī) 控制主軸的回轉(zhuǎn)位置（轉(zhuǎn)角）； 由主軸電機(jī)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)主軸的位置（角度)由裝于主軸上（不是主軸電機(jī)）上的高分辨率編碼器檢測(cè)，主軸作為進(jìn)給伺服軸工作。C軸的控制方式：79C 軸回轉(zhuǎn)或分度：采用可嚙合和脫開(kāi)的精密蝸輪副結(jié)構(gòu)，由伺服電機(jī)8驅(qū)動(dòng)蝸桿4及主軸上的蝸輪9實(shí)現(xiàn)分度。當(dāng)機(jī)床處于銑削和鉆削狀態(tài)時(shí)，即主軸需通過(guò)C 軸回轉(zhuǎn)或分度時(shí)，蝸桿與蝸輪嚙合。該蝸桿蝸輪副由液壓缸驅(qū)動(dòng)完成

30、。C軸的分度精度由一個(gè)脈沖編碼器來(lái)保證，分度精度為0.01度。80 工作臺(tái)是數(shù)控機(jī)床的重要部件，為了提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率，擴(kuò)大其工藝范圍，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)除了沿坐標(biāo)軸X、Y、Z三個(gè)方向的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之外，還常常需要有分度運(yùn)動(dòng)和圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)作用: 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，從而加工出各種曲面和曲線等復(fù)雜的形狀?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)對(duì)于自動(dòng)換刀多工序的加工中心是必備的部件。2.3 .1 數(shù)控機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)812.4 刀具自動(dòng)化 刀具是金屬切削加工中不可缺少的工具之一，無(wú)論是普通機(jī)床，還是先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床、加工中心機(jī)床以及柔性制造系統(tǒng)，都必須通過(guò)刀具才能完成切削加工。 刀具

31、自動(dòng)化：是加工設(shè)備在切削過(guò)程中自動(dòng)完成選刀、換刀、對(duì)刀、走刀等工作過(guò)程。822.自動(dòng)化刀具的類型及選用類型：分為標(biāo)準(zhǔn)刀具和專用刀具兩大類。在以自動(dòng)生產(chǎn)線為代表的剛性自動(dòng)化生產(chǎn)中，應(yīng)盡可能提高刀具的專用化程度，以取得最佳的效益。 在以數(shù)控機(jī)床、加工中心為主體構(gòu)成的柔性自動(dòng)化加工系統(tǒng)中，為了提高加工的適應(yīng)性，同時(shí)考慮到加工設(shè)備的刀庫(kù)容量有限，應(yīng)盡量減少使用專用刀具，而選用通用標(biāo)準(zhǔn)刀具、刀具標(biāo)準(zhǔn)組合件或模塊式刀具。83常用的種類：可轉(zhuǎn)位車刀、高速鋼麻花鉆、機(jī)夾扁鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、鏜刀、立銑刀、面銑刀、絲錐和各種復(fù)合刀具等 84刀具的選用要考慮的因素有：刀具的使用條件；被加工工件材料與尺寸；刀具的斷屑

32、情況；刀具和刀片的生產(chǎn)供應(yīng)；刀具的結(jié)構(gòu)型式。85刀具的選用原則如下： 1）為了提高刀具的耐用度和可靠性，應(yīng)盡量選用各種高性能、高效率、長(zhǎng)壽命的刀具材料制成的刀具。 2）應(yīng)選用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu)。 3）為了集中工序，提高生產(chǎn)率及保證加工精度，應(yīng)盡可能采用復(fù)合刀具。 4）應(yīng)盡量采用各種高效刀具。 86二、自動(dòng)化刀具裝夾機(jī)構(gòu)自動(dòng)化刀具裝夾機(jī)構(gòu)的作用： 充分發(fā)揮自動(dòng)化加工設(shè)備應(yīng)有的效率，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)換刀。方法：必須要配備一套標(biāo)準(zhǔn)的裝夾機(jī)構(gòu)，建立一套標(biāo)準(zhǔn)的工具系統(tǒng)。工具系統(tǒng)： 是針對(duì)數(shù)控機(jī)床要求與之配套的刀具必須可快換、高效切削而發(fā)展起來(lái)的，是刀具與機(jī)床的接口。87工具系統(tǒng)的分類： 鏜銑類數(shù)控機(jī)床用工

33、具系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱”TSG”系統(tǒng)） 車床類數(shù)控機(jī)床用工具系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“BTS”系統(tǒng)）可同時(shí)適應(yīng)數(shù)控車削和數(shù)控鏜銑加工的工具系統(tǒng)。88 數(shù)控銑床、加工中心用刀具工具柄部自動(dòng)化刀具的組成：由與機(jī)床主軸孔相適應(yīng)的工具柄部、與工具柄部 相聯(lián)接的工具裝夾部分和各種刀具部分組成 在數(shù)控銑床、加工中心類機(jī)床上一般都采用7:24圓錐柄工具。 不自鎖，換刀比較方便，并且與直柄相比有較高的定心精度和較高的剛性。 對(duì)于有自動(dòng)換刀裝置的加工中心類機(jī)床，在加工工件時(shí)主軸上的工具要頻繁地更換，為了達(dá)到較高的換刀精度, 工具柄部必須有較高的制造精度89工具系統(tǒng)的組成： 主要由刀具的柄部（刀柄）、接桿（接柄）和夾頭等部分組成。 工具

34、系統(tǒng)中規(guī)定了刀具與裝夾工具的結(jié)構(gòu)、尺寸系列及其連接形式。更完善的工具系統(tǒng)還包括自動(dòng)換刀裝置、刀庫(kù)、刀具識(shí)別裝置和刀具自動(dòng)檢測(cè)裝置等。901.數(shù)控車削加工的刀具裝夾結(jié)構(gòu)車削加工的工具系統(tǒng)的組成： 由機(jī)床刀架、刀夾基座及其快換刀夾和預(yù)調(diào)刀頭等組成。 91 柄式夾持(軸向夾持)1-活動(dòng)爪 2-軸 3-擋銷 4-鎖緊銷 5-調(diào)整螺栓 6-彈簧柱塞 7-固定爪2數(shù)控鏜銑加工工具系統(tǒng) 刀具的夾持921-拉桿，2-刀柄 3-法蘭盤 4-帶洼形肩面 法蘭盤式夾持93ISO 7388及DIN 69871的A型拉釘 ISO 7388及DIN 69871的B型拉釘 MAS BT拉釘拉釘： 帶螺紋的零件，連接在各種工

35、具柄的尾端，作為鏜銑主軸拉刀固定用。942數(shù)控鏜銑加工工具系統(tǒng)數(shù)控鏜銑加工工具系統(tǒng)有整體和模塊兩種不同的結(jié)構(gòu)型式。整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：是工具的柄部與夾持工具的工作部分連成一體；因此不同品種和規(guī)格的工作部分都必須加工出一個(gè)能與機(jī)床連接的柄部；缺點(diǎn)：致使工具的規(guī)格、品種繁多，給生產(chǎn)、使用和管理都帶來(lái)不便。用途：用于刀具裝配中裝夾不改變，或不宜使用模塊式刀柄的場(chǎng)合。95鏜銑類整體式工具系統(tǒng)組成96 柄桿與刀具的聯(lián)接97模塊式工具系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：把工具的柄部和工作部分分割開(kāi)來(lái)，制成各種系列化的模塊，然后經(jīng)過(guò)不同規(guī)格的中間模塊，可組裝成一套套不同規(guī)格的工具。 既便于制造、使用與保管，又能以最少工具庫(kù)存來(lái)滿

36、足不同零件的加工要求，因而它代表了工具系統(tǒng)發(fā)展的 總趨勢(shì)。 各模塊的聯(lián)接采用短圓錐定位，中心螺釘拉緊。 屬于這類工具系統(tǒng)的還有德國(guó)的Komet公司的ABS工具系統(tǒng)，瑞典Sandvik公司的Varilock工具系統(tǒng)等。 98鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)組成99 模塊結(jié)構(gòu)的工具系統(tǒng)主柄聯(lián)接桿工作頭100 通過(guò)將基本刀柄、接桿和加長(zhǎng)桿(如需要)進(jìn)行組合，能組成很多種類的刀柄。101102TMG21工具系統(tǒng)103第二節(jié)自動(dòng)化換刀系統(tǒng)為了提高數(shù)控機(jī)床的加工效率，除了要提高切削速度，減少非切削時(shí)間也非常重要，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床正向著工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾可完成多道工序或全部工序加工的方向發(fā)展，這些多工序加工的數(shù)控機(jī)床

37、在加工過(guò)程中需使用多種刀具，因此必須有自動(dòng)換刀裝置，以便選用不同的刀具來(lái)完成不同工序的加工。能夠自動(dòng)地更換加工中所用刀具的裝置稱為自動(dòng)換刀裝置（Automatic Tool Changer,簡(jiǎn)稱ATC）。104 一、換刀裝置的類型和組成 1.主軸與刀庫(kù)合為一體的自動(dòng)換刀裝置 2.主軸與刀庫(kù)分離的自動(dòng)換刀裝置 二、刀庫(kù) 1.刀庫(kù)類型 2.刀具的選擇方式3.刀具運(yùn)送裝置 4.刀具的識(shí)別三、自動(dòng)化換刀機(jī)構(gòu) 1回轉(zhuǎn)刀架2.通過(guò)主軸換刀 3.利用機(jī)械手換刀105一、換刀裝置的類型和組成 常用的自動(dòng)換刀裝置有如下幾種形式： 1.主軸與刀庫(kù)合為一體的自動(dòng)換刀裝置(轉(zhuǎn)塔頭式換刀裝置) 若干根主軸安裝在一個(gè)可以

38、轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔頭上，每根主軸對(duì)應(yīng)裝有一把可以旋轉(zhuǎn)的刀具。 根據(jù)加工要求可以依次將裝有所需刀具的主軸轉(zhuǎn)到加工位置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀， 接通主運(yùn)動(dòng)，主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。106 水平轉(zhuǎn)軸自動(dòng)換刀裝置 其工序?yàn)椋?粗車外圓，2鉆孔，3精車外圓，4鏜孔，5外圓切槽，6內(nèi)孔切槽，7車螺紋， 8精鏜孔 每道工序所使用的是通用刀具。為實(shí)現(xiàn)刀具的預(yù)調(diào)和快速裝夾，應(yīng)具有專用刀夾和刀夾與主軸的連接基礎(chǔ)。107 多主軸轉(zhuǎn)塔頭結(jié)構(gòu)8軸立式轉(zhuǎn)塔頭10工位車削中心轉(zhuǎn)塔頭108 特點(diǎn)：主軸轉(zhuǎn)塔頭可看作是一個(gè)轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換刀時(shí)間短，僅為2s左右。但由于受到空間位置的限制，主軸數(shù)目不能太多，主軸部件的結(jié)構(gòu)剛度也有所下降，用途：

39、 只適用與工序較少，精度要求不太高的數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床等。1092.主軸與刀庫(kù)分離的自動(dòng)換刀裝置 刀庫(kù)式自動(dòng)換刀裝置組成：刀庫(kù)、刀具交換裝置以及主軸等組成。 配備有獨(dú)立的刀庫(kù)，存放較多的刀具，以適應(yīng)復(fù)雜零件的多工序加工；只有一根主軸，全部刀具都應(yīng)具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)刀柄，由主軸上的刀具自動(dòng)裝卸機(jī)構(gòu)來(lái)保證刀具的自動(dòng)更換；當(dāng)需要某一刀具進(jìn)行切削加工時(shí)，將該刀具自動(dòng)從刀庫(kù)交換到主軸上，切削完畢后又將用過(guò)的刀具自動(dòng)地從主軸上取下放回刀庫(kù) 裝夾裝置110刀庫(kù) 自動(dòng)換刀裝置 刀具傳送裝置識(shí)刀裝置 自動(dòng)換刀系統(tǒng)的組成：111刀庫(kù)是自動(dòng)換刀系統(tǒng)中最主要的裝置之一 功能： 貯存各種加工工序所需的刀具； 按

40、程序指令，快速、準(zhǔn)確地將刀庫(kù)中的空刀位和待用刀具送到預(yù)定位置； 接受主軸換下的刀具和便于刀具交換裝置進(jìn)行換刀。刀庫(kù)的容量、布局以及具體結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)控機(jī)床的總體布局和性能有很大影響。 二、刀庫(kù)主軸換刀1121.刀庫(kù)類型 常用刀庫(kù)有 盤式刀庫(kù) 鏈?zhǔn)降稁?kù) 格子式刀庫(kù)113 盤形刀庫(kù) 盤式刀庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，在鉆削中心上應(yīng)用較多。一般存放刀具數(shù)目較少。有徑向取刀式和 軸向取刀式114 各種鏈?zhǔn)降稁?kù)a）單環(huán)鏈?zhǔn)?（b）多環(huán)鏈?zhǔn)?（c）折疊鏈?zhǔn)?鏈?zhǔn)降稁?kù)115 鏈?zhǔn)降稁?kù) 鏈?zhǔn)降稁?kù)是在環(huán)形鏈條上裝有許多刀座，刀座的孔中裝夾各種刀具，鏈條由鏈輪驅(qū)動(dòng)。鏈?zhǔn)降稁?kù)有單環(huán)鏈?zhǔn)胶投喹h(huán)鏈?zhǔn)降葞追N。 當(dāng)鏈條較長(zhǎng)時(shí)，可以增加支承

41、鏈輪的數(shù)目，使鏈條折疊回繞，提高空間利用率。 116格子盒式刀庫(kù) 刀具分幾排直線排列，由縱、橫向移動(dòng)的取刀機(jī)械手完成選刀運(yùn)動(dòng)，將選取的刀具送到固定的換刀位置刀座上，有換刀機(jī)械手交換刀具。這種形式刀具排列密集，空間利用率高，刀庫(kù)容量大。 固定型格子盒式刀庫(kù)117 2.刀具的選擇 方式 按數(shù)控裝置的刀具選擇指令，從刀庫(kù)中挑選各工序所需要的刀具的操作稱為自動(dòng)選刀。 常用的選刀方式： 有順序選刀 任意選刀 118（1）順序選刀 將刀具按加工工序的順序，一次放入刀庫(kù)的每一個(gè)刀座內(nèi)，刀具順序不能搞錯(cuò)。使用時(shí)按加工順序指令一一取用。 當(dāng)加工工件改變時(shí)，刀具在刀庫(kù)上的排列順序也要改變。缺點(diǎn)：同一工件上的相同刀

42、具不能重復(fù)使用，因此刀具的數(shù)量增加，降低了刀具和刀庫(kù)的利用率，優(yōu)點(diǎn)：它的控制以及刀庫(kù)的運(yùn)動(dòng)等比較簡(jiǎn)單。119（2）任意選刀 預(yù)先把刀庫(kù)中每把刀具（或刀座）都編上代碼，按照編碼選刀。加工時(shí)，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(kù)中可以不按加工順序而任意存放，利用控制系統(tǒng)來(lái)識(shí)別、記憶所有的刀具和刀座。通用性較強(qiáng)，相同的刀具在工件一次裝夾中可重復(fù)使用 。1203.刀具運(yùn)送裝置 當(dāng)?shù)稁?kù)容量較大，布置得離機(jī)床主軸較遠(yuǎn)時(shí)，就需要安排兩只機(jī)械手和刀具運(yùn)送裝置來(lái)完成新舊刀具的交換工作。一只機(jī)械手靠近刀庫(kù)，稱后機(jī)械手，完成拔刀和插刀的動(dòng)作；另一只機(jī)械手靠近主軸，稱前機(jī)械手，也完成拔刀和插刀的動(dòng)作。

43、1214.刀具的識(shí)別 刀具的識(shí)別是指自動(dòng)換刀裝置對(duì)刀具的識(shí)別，通常可采用刀具編碼法和軟件記憶法。（1）刀具編碼法 采用了一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)，并對(duì)每把刀具進(jìn)行編碼。換刀時(shí)通過(guò)編碼識(shí)別裝置，根據(jù)換刀指令代碼，在刀庫(kù)中尋找所需要的刀具。122 在刀柄尾部的拉緊螺桿1上套裝著一組等間隔的編碼環(huán)3，并由鎖緊螺母2將它們固定。編碼環(huán)的外徑有大小兩種不同的規(guī)格，每個(gè)編碼環(huán)的大小分別表示二進(jìn)制數(shù)的“1”和“0”。通過(guò)對(duì)兩種圓環(huán)的不同排列，可以得到一系列的代碼。例如圖中的7個(gè)編碼環(huán)，就能夠區(qū)別出127種刀具（27-1）。123 編碼刀柄示意圖1-編碼環(huán) 2-鎖緊螺母 3-拉緊螺 每把刀具上都帶有專用的編碼系統(tǒng)， 刀具長(zhǎng)度加長(zhǎng)，制造困難，剛度降低，刀庫(kù)和機(jī)械手的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜。124125（2）軟件記憶法 由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展可以利用軟件選刀它代替了傳統(tǒng)的編碼環(huán)和識(shí)刀器。 在這種選刀與換刀的方式中，刀庫(kù)上的刀具能與主軸上的刀具任意地直接交換，即隨機(jī)換刀。主軸上換來(lái)的新刀號(hào)及還回刀庫(kù)上的刀具號(hào)，均在PLC內(nèi)部相應(yīng)地存儲(chǔ)單元記憶。隨機(jī)換刀控制方式需要在PLC內(nèi)部設(shè)置一個(gè)模擬刀庫(kù)的數(shù)據(jù)表，其長(zhǎng)度和表內(nèi)設(shè)置的數(shù)據(jù)與刀