第二章-第五節(jié)-數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置

重慶市教案專用箋（電子版）教學(xué)課題第五節(jié)數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置課程名稱數(shù)控機(jī)床與維護(hù)教學(xué)班級(jí)數(shù)控18課時(shí)數(shù)量2任課教師教學(xué)周數(shù)教學(xué)日期教材內(nèi)容分析本課內(nèi)容介紹數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀的形式教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：了解數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀的形式技能目標(biāo)：無實(shí)訓(xùn)態(tài)度目標(biāo)：端正學(xué)習(xí)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣教學(xué)重點(diǎn)了解數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀的形式教學(xué)難點(diǎn)了解數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀的形式教學(xué)模式任務(wù)引領(lǐng)型教學(xué)方法講授法教學(xué)環(huán)境與資源準(zhǔn)備1.多媒體2.教材配套課件教學(xué)過程設(shè)計(jì)說明教學(xué)步驟、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、設(shè)備運(yùn)用、教學(xué)板書等備注教學(xué)過程設(shè)計(jì)一自動(dòng)換刀裝置概述在數(shù)控機(jī)床上，實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)變換的裝置稱為自動(dòng)換刀裝置。并不是所有的數(shù)控機(jī)床都具有自動(dòng)換刀裝置，如數(shù)控銑床等。無自動(dòng)換刀功能的數(shù)控機(jī)床只能完成單工序的加工，在節(jié)省輔助時(shí)間，提高加工效率上只要體現(xiàn)在兩方面：一方面，通過刀具的快速自動(dòng)定位，提高了空程速度和省去了劃線工藝和時(shí)間；另一方面，由于批量加工一致性好，可以減少工作檢查時(shí)間。自動(dòng)換刀裝置的基本要求刀具存放數(shù)量多(刀庫(kù)有一定的容量),換刀時(shí)間短、刀具重復(fù)定位精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、可靠性高是對(duì)數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀裝置的基本要求。其中，特別是自動(dòng)換刀裝置的可靠性，對(duì)于自動(dòng)換刀機(jī)床來說顯得尤其重要。自動(dòng)換刀裝置的常見形式自動(dòng)換刀裝置的形式與機(jī)床種類、機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)布局、需要交換的刀具數(shù)量、數(shù)控系統(tǒng)等因數(shù)密切相關(guān)。在數(shù)控車床上，換刀裝置節(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形式比較單一，通常都使用回旋刀架進(jìn)行換刀。在加工中心上，須設(shè)計(jì)專門的自動(dòng)換刀裝置的刀庫(kù)，其刀具的交換方式通?？梢苑譃闊o機(jī)械手換刀和帶機(jī)械手換刀兩大類。無機(jī)械手換刀方式是通過刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，結(jié)合刀庫(kù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)交換的方法。這種換刀方式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，不需要專門的換刀機(jī)械手。但其缺點(diǎn)是刀具交換的時(shí)間長(zhǎng)，刀具數(shù)量不宜過多，刀庫(kù)的布局也收到局限，通常在小型加工中心上使用較多。機(jī)械手換刀是利用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)主軸和刀庫(kù)間刀具交換的方式。它可以克服無機(jī)械手換刀的缺點(diǎn)，刀具交換速度快，刀具數(shù)量多，刀庫(kù)布局靈活，使用范圍廣。但其結(jié)構(gòu)通常較復(fù)雜，制造成本高?；剞D(zhuǎn)刀架回轉(zhuǎn)刀架換刀是一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置。換刀動(dòng)作步驟如下：⒈刀架松開⒉刀架轉(zhuǎn)位⒊刀架定位⒋刀架夾緊加工中心刀庫(kù)的類型與布局加工中心目前最常見的刀庫(kù)形式主要有鼓式刀庫(kù)、鏈?zhǔn)降稁?kù)等幾種。1．鼓輪式刀庫(kù)鼓輪式刀庫(kù)又稱圓盤刀庫(kù)，其中最常見的形式有刀具軸線與鼓輪軸線平行式、布局和刀具軸線與鼓輪軸線傾斜式，鏈?zhǔn)降稁?kù)刀庫(kù)一般獨(dú)立安裝于機(jī)床側(cè)面；或安裝于頂部；刀庫(kù)鏈環(huán)可采用U形布置，無機(jī)械手換刀無機(jī)械手換刀一般是利用刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀具交換。動(dòng)作步驟如下：1．主軸定向準(zhǔn)停2．刀庫(kù)向右運(yùn)動(dòng)3．主軸箱上升4．刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)，將下一步需要的刀具轉(zhuǎn)到主軸下5．主軸箱下降，將刀具插入機(jī)床的主軸6．刀庫(kù)快速向左返回，將刀庫(kù)從主軸下面移開五、機(jī)械手換刀機(jī)械手的形式和結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的機(jī)床，種類繁多，有鉤手、抱手、伸縮手、擦手等。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制可以通過氣動(dòng)、液壓、機(jī)械凸輪聯(lián)機(jī)構(gòu)等方式實(shí)現(xiàn)。圖2-34所示，是一種在加工中心上廣泛使用的機(jī)械凸輪聯(lián)動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)原理圖六、凸輪機(jī)械手換刀裝置凸輪機(jī)械手換刀裝置是目前加工中心中常用的機(jī)構(gòu)之一，與傳統(tǒng)的氣動(dòng)、液壓換刀機(jī)構(gòu)相比，它具有換刀速度快、換刀可靠、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。凸輪機(jī)械手換刀裝置通常由兩個(gè)凸輪以及相應(yīng)的機(jī)構(gòu)組成，一個(gè)平面凸輪通過連桿機(jī)構(gòu)，用來完成“裝刀”與“換刀”動(dòng)作。自動(dòng)換刀機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)自動(dòng)換刀的需要，主軸部件必須具有換刀相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。機(jī)械手手爪結(jié)構(gòu)在用機(jī)械手換刀的加工中心上，機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度與可靠直接影響到整機(jī)的效率和可靠性，在機(jī)械手“抓刀”（爪的夾緊/松開）裝置上，