刀庫類型及刀具的選擇與識別

刀庫類型及及刀具的選選擇與識別別首先要把加加工過程中中要用的全全部刀具分分別安裝在在標準的刀刀柄上，在在機床外進進行尺寸預預調整后，，插入刀庫庫中。換刀刀時根據(jù)選選刀指令在在刀庫誰選選刀，由刀刀具交換裝裝置從刀庫庫和主軸上上取出刀具具，進行刀刀具交換，，然后將新新刀具裝入入主軸，將將用過的刀刀放回刀庫庫。這種換刀裝裝置和轉塔塔主軸頭相相比，由于于機床主軸軸箱內只有有一根主軸軸，在結構構上可以增增加主軸的的剛性，有有利于精密密加工和重重切削加工工。刀庫中中刀具的數(shù)數(shù)目可根據(jù)據(jù)工藝要求求和機床的的結構布局局而定，數(shù)數(shù)量可較多多以實現(xiàn)復復雜零件的的多工序加加工，從而而提高了機機床的適應應性和加工工效率。此此外，刀庫庫可布置在在遠離加工工區(qū)的地方方，從而消消除了它與與工件相干干擾的可能能性。采用這種自自動換刀系系統(tǒng)，需要要增加刀具具的自動夾夾緊、放松松機構、刀刀具運動及及定位機構構，常常還還需要有清清潔刀柄及及刀孔、刀刀座的裝置置，因而結結構復雜。。換刀過程程動作多、、換刀時間間長。同時時，影響換換刀工作可可靠性因素素是也較多多。二．刀庫類類型及刀具具的選擇與與識別（一）刀刀庫類型刀庫是自動動換刀裝置置中主要部部件之一，，其容量及及具體結構構對數(shù)控機機床的設計計有很大影影響。根據(jù)刀庫所所需要的容容量、選刀刀及取刀方方式，可以以將刀庫設設計成多種種形式。圖圖7-42所示為常常見的幾種種刀庫形式式。1． 盤形形刀庫盤形刀庫為為最常用的的一種形式式，每一刀刀座均可存存放一把刀刀具。盤形形刀庫的儲儲存量一般般為15~40把。。盤形刀庫庫的種類葚葚多，圖7-42A~D是單單盤式刀庫庫，為適應應機床主軸軸的布局，，刀庫的刀刀具軸線可可以按不同同的方向配配置，圖7-42D是刀可以以作90度度翻轉的圓圓盤刀庫，，采用這種種結構能簡簡化取刀動動作。單盤盤式刀庫的的結構簡單單，取刀也也較方便，，因此應用用最為廣泛泛。當需要更多多數(shù)量的刀刀具時，可可采用圖7-42E所示的鼓鼓輪彈倉式式（又成刺刺猬式）刀刀庫，其結結構十分緊緊湊，在相相同的空間間內，它的的刀庫容量量最大，圖圖7-42G為多層層盤形刀庫庫。它們雖雖然也具有有結構緊湊湊的特點，，但選刀和和取刀的動動作較多，，故較少應應用。2．鏈式刀刀庫這種刀庫是是在環(huán)形鏈鏈條上裝有有許多刀座座，如圖7-42F所示，其其結構有較較大的靈活活性，存放放刀具的數(shù)數(shù)量也較多多，選刀和和取刀動作作十分簡單單。當鏈條條較長時，，可以增加加支撐鏈輪輪數(shù)目，使使鏈條折疊疊回饒，提提高空間利利用率。一一般刀具數(shù)數(shù)量在30~120把。3．格子式式刀庫這種刀庫具具有縱橫排排列十分整整齊的很多多格子，每每個格子中中均有一個個刀座，可可儲存一把把刀具，如如圖7-42B所示示。這種刀刀庫可將其其單獨安置置于機床外外，由機械械手進行選選刀及換刀刀。這種刀刀庫選刀及及取刀動作作復雜，應應用最少。。（二）選刀刀方式按數(shù)控裝置置的刀具選選擇指令，，從刀庫中中挑選各工工序所需要要的刀具的的操作，稱稱為自動換換刀。目前前，在刀庫庫中選擇刀刀具通常有有順序選擇擇和任意選選擇兩種方方式。1．順序選選擇方式刀具的順序序選擇方式式是將刀具具按加工工工序的順序序，依次放放人刀庫的的每一個刀刀座內。每每次換刀時時，刀庫按按順序轉動動一個刀座座的位置，，并取出所所需要的刀刀具。已經(jīng)經(jīng)使用過的的刀具可以以放回原來來的刀座內內，也可以以按順序放放入下一個個刀座內。。采用這種種方式不需需要刀具識識別裝置，，而且驅動動控制也較較簡單，可可以直接由由刀庫的分分度來實現(xiàn)現(xiàn)。因此，，刀具的順順序選擇方方式具有結結構簡單，，工作可靠靠等優(yōu)點。。但由于更更換不同工工件時，必必須重新排排列刀庫中中的刀具順順序。刀庫庫中的刀具具在不同的的工序中不不能重復使使用，因而而必須相應應地增加刀刀具的數(shù)量量和刀具的的容量，這這樣就降低低了刀具和和刀庫的利利用率。此此外，裝刀刀時必須十十分謹慎，，如果刀具具不按順序序裝在刀庫庫，將會造造成嚴重事事故。2．任意選選擇方式采用任意選選擇方式的的自動換刀刀系統(tǒng)中必必須有刀具具識別裝置置。這種方方式是根據(jù)據(jù)程序指令令的要求來來選擇所需需要的刀具具，刀具在在刀庫中不不必按照工工件的加工工順序排列列，可任意意存放。每每把刀具（（或刀座））都編上代代碼，自動動換刀時，，刀庫旋轉轉，每把刀刀具（或刀刀座）都經(jīng)經(jīng)過“刀具具識別裝置置”接受識識別。當某某把刀具的的代碼與數(shù)數(shù)控指令的的代碼相符符合時，該該把刀具被被選中，并并將刀具送送到換刀位位置，等待待機械手來來抓取。任意選擇刀刀具法的優(yōu)優(yōu)點是刀庫庫中刀具的的排列順序序與工件加加工順序無無關，相同同的刀具可可重復使用用。因此，，刀具數(shù)量量比順序選選擇法的刀刀具可少一一些，刀庫庫也相應的的小一些。。任意選擇法法必須對刀刀具編碼，，以便識別別。編碼方方式主要有有三種：（1）刀具具編碼方式式這這種方式式是采用特特殊的刀柄柄結構進行行編碼。由由于每把刀刀具都有自自己的代碼碼，因此，，可以存放放于刀庫的的任一刀座座中。這樣樣刀庫中的的刀具在不不同的工序序中也就可可重復使用用，用過的的刀具也不不一定放回回原刀座中中，這對裝裝刀和選刀刀都十分有有利，刀庫庫的容量也也可相應地地小減小，，而且還可可避免由于于刀具存放放在刀庫中中的順序差差錯而造成成的事故。。刀具編碼的的具體結構構如圖7-43所示示。在刀柄柄1后端的的拉桿4上上套裝著等等間隔的編編碼環(huán)2，，由鎖緊螺螺母3固定定。編碼環(huán)環(huán)既可以是是整體的，，也可由圓圓環(huán)3組成成。編碼環(huán)環(huán)直徑有大大小兩種，，大直徑的的為二進制制的“1””，小直徑徑為“0””。通過這這兩種圓環(huán)環(huán)的不同排排列，可以以得到一系系列代碼。。例如由六六個大小直直徑的圓環(huán)環(huán)便可組成成能區(qū)別63種刀具具。通常全全部為0的的代碼不用用，以避免免與刀座中中沒有刀具具的狀況相相混淆。為為了便于操操作者的記記憶和識別別，也可采采用二一八八進制編碼碼來表示，，（2）刀座座編碼方式式這這種編碼碼方式對刀刀庫中每個個刀座都進進行編碼，，刀具也編編號，并將將刀具放到到與其號碼碼相符合的的刀座中。。換刀時刀刀庫旋轉，，使各個刀刀座依次經(jīng)經(jīng)過識刀器器，直至找找到規(guī)定的的刀座，刀刀庫便停止止旋轉。由由于這種編編碼方式取取消了刀柄柄中的編碼碼環(huán)，使刀刀柄結構大大為簡化。。因此，刀刀具識別裝裝置的位置置不受刀柄柄尺寸的限限制，而且且可以放在在較適當?shù)牡奈恢?。另另外，在自自動換刀過過程中必須須將用過的的刀具放回回原來的刀刀座中，增增加了換刀刀的動作。。與順序選選刀的方式式相比，刀刀座編碼的的突出移動動是刀具在在加工過程程中可以重重復使用。。圖7-44所示為圓圓盤刀庫的的刀座編碼碼裝置。在在圓盤的圓圓周上均布布若干個刀刀座，起外外側邊緣上上裝有相應應的刀座編編碼塊1，，在刀庫的的下放裝有有固定不動動的刀座識識別裝置2。刀座編編碼的識別別與上述刀刀具編碼的的識別原理理完全相同同（3）編編碼附件方方式編編碼附附件方式可可分為編碼碼鑰匙、編編碼卡片、、編碼桿和和編碼盤等等，其中應應用最多的的是編碼鑰鑰匙。這種種方式是先先給刀具都都縛上一把把表示該刀刀具號的編編碼鑰匙，，當把個刀刀具尊放倒倒戈刀庫中中時。識別別裝置可以以通過識別別刀具上的的號碼來選選取該鑰匙匙旁邊的刀刀具。編碼鑰匙的的形狀如圖圖7-45所示，鑰鑰匙的兩邊邊最多可帶帶有22個個方齒，圖圖中除導向向用的兩個個方外，共共有20個個圖中中可區(qū)別9999刀刀具。圖7-46為編碼碼鑰匙孔的的剖面圖，，鑰匙沿著著水平方向向的鑰匙縫縫插入鑰匙匙孔座，然然后順時針針方向旋轉轉90度，，處于鑰匙匙代碼突起起6的第第一彈簧片片5被撐起起，表示代代碼“1””，處于代代碼凹出的的第二彈簧簧片3保持持原狀，表表示代碼““0”。由由于鑰匙上上每個凹凸凸部分的旁旁邊均有相相應的炭刷刷4或1，，故可將鑰鑰匙各個凸凸凹部分識識別出來，，即識別書書相應的刀刀具。這種編碼方方式稱為臨臨時性編碼碼，因為從從刀座中取取出刀具時時，刀座中中的編碼鑰鑰匙也取出出，刀庫中中原來編碼碼隨之消失失。因此，，這種方式式具有更大大的靈活性性。采用這這種編碼方方式用過的的刀具不必必放回原來來的刀座。。（三）刀具具識別裝置置刀具識別裝裝置是可任任意選擇刀刀具的自動動換刀系統(tǒng)統(tǒng)中重要組組成部分，，常用的有有以下幾種種。1．接觸式式刀具識別別裝置接觸式刀具具識別裝置置的識別原原理如圖7-47所所示。在刀刀柄上裝有有兩種直徑徑不同的編編碼環(huán)，規(guī)規(guī)定大直徑徑的環(huán)表示示二進制的的“1”，，小直徑的的環(huán)為“0”，圖中中有5個編編碼環(huán)4，，在刀庫附附近固定一一刀具識別別裝置2，，從中伸出出觸針3，，觸針數(shù)量量與刀柄上上的編碼環(huán)環(huán)個數(shù)相等等。每個探探針與應該該繼電器相相聯(lián)，當蓖蓖麻換是大大直徑時與與觸針接觸觸，繼電器器通電，其其數(shù)碼為““1”。當當編碼環(huán)是是小直徑時時與觸針白白接觸，繼繼電器不通通電其數(shù)碼碼為“0””。當各繼繼電器讀出出的數(shù)碼與與所小刀具具的編碼一一致時，由由控制裝置置發(fā)出信號號，使刀庫庫停轉，等等待換刀。。接觸式刀刀具識別別裝置的的結構簡簡單，但但由于觸觸針有磨磨損，故故壽命較較短、可可靠性較較差，且且難于快快速換刀刀。2．接觸觸式刀具具識別裝裝置非接觸式式刀具識識別裝置置沒有機機械直接接接觸，，因而無無磨損、、無噪聲聲、壽命命長、反反應速度度快。適適應于高高速、換換刀頻繁繁的工作作場合。。常用的的有磁性性識別和和光電識識別法。。非接觸式式磁性識識別法磁磁性識別別法是利利用磁性性材料和和非磁性性材料感感應強弱弱不同，，通過感感應線圈圈讀取代代碼。編編碼環(huán)的的直徑相相等、分分別由導導磁材料料（如軟軟鋼）和和非導磁磁材料（（如黃銅銅、塑料料）等制制成，規(guī)規(guī)定前者者編碼為為“1””，后者者編碼為為“0””。圖7-48所示為為一種用用于刀具具編碼的的磁性識識別裝置置。圖中中刀柄1上裝有有非導磁磁材料編編碼環(huán)4和導磁磁材料編編碼環(huán)相相對應的的有一組組檢測線線圈6組組成的非非接觸式式識別裝裝置3。。在檢測測線圈6的一次次線圈6的一次次線圈5中輸入入交流電電壓時，，如編碼碼環(huán)為導導磁材料料，則磁磁感應較較強，在在二次線線圈7中中產(chǎn)生較較大的感感應電壓壓。如編編碼環(huán)為為非導磁磁材料，，則磁感感應較弱弱，在二二次線圈圈中線圈圈感應的的電壓較較弱。利利用感應應電壓的的強弱，，就能識識別刀具具的號碼碼。當編編碼的號號碼與指指令刀號號相符時時，控制制電路發(fā)發(fā)出信號號。使刀刀庫停止止運轉，，等待換換刀。2）非接接觸式光光電識別別法非非接觸觸式光電電識別法法是利用用光導纖纖維良好好的光傳傳導特性性，采用用多束光光導纖維維構成閱閱讀頭。。用靠近近的二束束光導纖纖維來閱閱讀二進進制碼的的一位時時，其中中一束將將電源投投到能反反光或不不能反光光（被涂涂黑）的的金屬表表面另一一束光導導纖維將將反射光光送至光光電轉換換元件轉轉換成電電信號，，以判斷斷銷9卡緊緊，同時時缸體3與壓盤盤4的錐錐面接觸觸刀架在在新的位位置定位位并夾緊緊，這時時端齒離離合器與與空套齒齒輪脫開開。（4）轉轉位液壓壓缸復位位刀刀架壓壓緊之后后，壓力力油從D孔進入入轉位液液壓缸右右腔，活活塞6帶帶動齒條條復位。。由于此此時端齒齒離合已已脫開，，所以齒齒條帶動動齒輪7在軸上上空轉。。如果定位位和壓緊緊動作正正常，推推開11與相應應的銖頭頭12接接觸出信信號表示示換刀過過程已經(jīng)經(jīng)結束，，可以以進進行切削削加工。。2．多主主軸轉塔塔頭換刀刀裝置在帶有旋旋轉刀具具的數(shù)控控鏜銑床床中，常常用多主主軸轉塔塔頭換刀刀裝置。。通個多多主軸轉轉塔頭的的轉位來來換刀是是一種比比較簡單單的換刀刀方式。。這種機機床的主主軸轉塔塔頭就是是一個轉轉塔刀庫庫，轉塔塔頭有臥臥式和立立式兩種種。圖7—38所示是是數(shù)控轉轉塔式鏜鏜銑床的的外觀圖圖，八方方形轉塔塔頭上裝裝有八根根主軸，，每根主主軸上裝裝有一把把刀具。。根據(jù)工工序的要要求按順順序自動動換刀，，同時接接通主傳傳動。不不處在工工作位置置的主軸軸便與主主傳動脫脫開。轉轉塔頭的的轉位（（即換刀刀）由槽槽輪機構構來實現(xiàn)現(xiàn)，其結結構如圖圖7—39所示示，每次次換刀包包括下類類動作：：（1）脫脫開主軸軸傳動壓壓缸4卸壓，，彈簧推推動齒輪輪1向上上與主軸軸上的齒齒輪12脫開。。（2）轉轉塔頭抬抬起當當齒齒輪1脫脫開后，，固定在在其上的的支板接接通行程程開關3，控制制電磁閥閥，使壓壓油進進入壓壓缸5的的左腔，，壓缸缸活塞帶帶動轉塔塔頭向右右移動，，直至活活塞與壓壓缸端端部相接接觸。固固定在轉轉塔頭體體上的鼠鼠牙盤10便脫脫開。（3）轉轉塔頭轉轉位當當鼠牙牙盤脫開開后，行行程開關關發(fā)出信信號啟動動轉位電電動機，，經(jīng)蝸桿桿8和蝸蝸輪6帶帶動槽輪輪機構的的主軸曲曲拐使槽槽輪11轉過45。。并由槽槽輪機構構的圓弧弧來完成成主軸頭頭的分度度位置粗粗定位。。主軸號號的選定定是通過過行程開開關組來來實現(xiàn)。。若處于于加工位位的主軸軸不是所所需要的的，轉位位電動機機句續(xù)回回轉，帶帶動轉塔塔頭間歇歇地再轉轉45，，直至至選中主主軸為止止。主軸軸選好后后，由行行程開關關7關停停轉位電電動機。。（4）轉轉塔頭定定位壓緊緊通通過電電磁閥使使壓力油油進入壓壓缸5的右腔腔，轉塔塔頭向左左返回，，由鼠牙牙盤10精定位位。并利利用壓壓缸5右腔的的油壓作作用力，，將轉塔塔頭可靠靠地壓緊緊。（5）主主軸轉動動重新接接通由由電電磁閥控控制壓力力油進入入壓缸缸4，壓壓縮彈簧簧使齒輪輪1與主主軸上的的齒輪12嚙合合。此時時轉塔頭頭轉位、、定位動動作全部部完成。。