数控工具系统(改).ppt

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1、第九章：数控工具系统,9.1 概述 9.2 镗铣类数控工具系统 9.2.1 TSG工具系统 9.2.2 TMG工具系统 9.2.3 新型工具系统 9.2.3.1 概述 9.2.3.2 空心短锥工具系统典型结构及型号规格 9.2.3.3 空心短锥工具系统的检测 9.3.3.4 空心短锥工具系统的应用 9.3 数控车削工具系统 9.3.1 通用型数控车削工具系统的发展 9.3.2 个换刀具头部的数控车削工具系统的发展 9.4 刀具预调仪 9.4.1 刀具预调概述 9.4.2 刀具预调仪器的选用与管理 9.5 刀具管理系统 9.5.1 刀具管理系统的职能 9.5.2 典型刀具管理系统介绍 9.5.2

2、.1 AMS-TMS1.0 刀具管理系统 9.5.2.2 CCTMS 1.0刀具管理系统,9.1 概述,把通用性较强的刀具和配套装夹工具系列化、标准化，就成为通常所说的工具系统。也就是说，工具系统是针对数控机床要求与之配套的刀具必须可快换和高效切削而发展起来的，是刀具与机床的接口。除刀具本身外，还包括实现刀具快换所必需的定位、夹紧、抓拿及刀具保护等机构。 数控机床工具系统的要求： 1） 精度要求 2） 耐用度要求 3） 刚度要求 4） 断屑、卷屑和排屑要求 5） 装卸调整要求 6） 标准化、系列化和通用化,回目录,9.2 镗铣类数控工具系统,是镗铣类主轴到刀具之间的各种连接刀柄的总称，其主要作

3、用是连接主轴与刀具，使刀具达到所要求的位置与精度，传递切削所需扭矩及保证刀具的快速更换。 按结构可以分为 1：整体式结构（TSG工具系统） 刀具柄部与夹持刀具工作部分连成一体， 使得品种繁多，管理不便 2：模块式结构（TMG工具系统） 经济、灵活、快速、可靠，通用性强,回目录,9.2.1 TSG工具系统,TSG工具系统属于整体式结构，是专门为加工中心和镗铣类数控机床配套的工具系统。特点是锥柄和连杆连成一体；其优点是结构简单、整体刚性强、使用方便、工作可靠、更换迅速等；缺点是锥柄的品种和数量较多。 表示方法： 1）工具柄部形式一般采用7：24圆锥柄，常用形式有JT、BT和ST等三种 2）柄部尺寸

4、对锥柄表示相应ISO锥度号，对圆柱柄表示直径 3）工具用途代码表示工具的用途 4）工具规格表示工具的工作特性；eg 轮廓直径尺寸D和L/应用范围 5）工作长度表示工具的设计工作长度（锥柄大端直径处到端面的距离）,回目录,回目录, 7：24锥柄标准形式： JT 、 BT 、ST 工具系统拉钉有关标准 1）ISO标准A型拉钉-标准号ISO 7388/2-A，配用JT型刀柄 2）ISO标准B型拉钉标准号ISO 7388/2-B，配用JT型刀柄 3）日本标准MAS403拉钉 配用BT型刀柄 4）德国标准DIN 69872拉钉 配用JT型刀柄 ER型卡簧（DIN 6499） 其夹紧力不大，适用于直径在1

5、6mm以下的铣刀，大尺寸的铣刀采用KM型卡簧,回目录,回目录,回目录,回目录,回目录,回目录,回目录,回目录,回目录,回目录,回目录,9.2.2 TMG工具系统,模块式工具系统就是把工具柄部和工作部分分割开来，分别制成系列化的模块，在经过中间模块，组装成一套套不同用途、规格的模块式工具。主要由三个部分组成： 主柄模块-直接与机床主轴连接的工具模块 中间模块-为了加长工具轴向尺寸和更换连接直径的工具模块 工作模块-为了装夹各种切削刀具的模块 各种模块式工具系统之间的组要区别再也模块连接的定心方式和锁紧方式不同。,回目录,回目录,国内常见的镗铣类模块式工具系统有TMG10、TMG21和TMG28等

6、。这些型号的表示中前一位表示模块连接的定心方式；后一位表示模块连接的锁紧方式。 TMG10-短圆锥定心，轴向用中心螺钉拉紧，主要用于刀具组合后不经常拆卸或加工件具有一定批量的情况。 TMG21-单圆柱面定心，径向销钉锁紧。主要用于重型机械、机床等各种行业。 TMG28-单圆柱面定心。具有互换性好，连接的重复精度高，组装/拆卸方便，连接牢固可靠，结合刚性好，主要用于高效切削,TMG数控工具系统的类型及其特点,回目录,回目录,TMG模块型号的表示方法： 表达内容依顺序为：模块接口形式、模块所属种类、用途或有关特性参数。 模块连接的定心方式-即TMG类型代号的十位数字 （05） 模块连接的锁紧方式-

7、即TMG类型代号的个位数字 （06、TMG28为8） 模块所属种类-模块类别标示，一共有5种 柄部形式代号-标示锥柄形式 锥度规格-表示柄部尺寸（锥度号） 模块接口处直径-标示主柄模块和刀具模块接口处外 径 装在主轴上悬伸长度-是主柄圆锥大端直径只前端面 的距离或者是中间模块前端到其与中间模块接口处的距离,回目录,国外镗铣类模块式数控工具系统简介 1）NOVEX工具系统 2）ABS工具系统 3）WIDAFLEX UTS（KM）工具系统 4）MC工具系统 5）VARILOCK工具系统 6）CAPTO工具系统,回目录,镗铣类模块式数控工具系统的选用 首先，接口的连接精度、刚度要能满足使用要求。 所

8、选用的结构国内是否有生产厂家？ 在机床上使用时，模块接口是否需要拆卸？,回目录,9.2.3新型工具系统-空心短锥工具系统 9.2.3.1 概述： 特点： 定心精度高 静动态刚度高 （采用锥度和端面同时定位） 适合高速加工 重量轻，尺寸小，结构紧凑 清理污垢方便,回目录,9.2.3.2空心短锥工具系统典型结构及型号规格 典型结构 德国HSK工具系统 （DIN 69893） 美国KENNAMETAL公司的KM工具系统 日本日研（NIKKEN）公司的NC5工具系统 瑞典SANDVIK COROMANT公司的工具系统 型号规格,回目录,图示为HSK-A63刀柄及主轴锥孔，这是其中一种规格，锥度为1：1

9、0，锥体尾部有端面键槽以传递扭矩，锥体内孔有30o锥面，夹紧机构的夹爪钩在此面以拉紧刀柄。锥体与主轴锥孔有微小过盈，夹紧时薄壁锥体产生弹性变形，示锥体与端面同时靠紧。 HSK系统分为6种型号，刀柄上有供内冷却的冷却液孔,回目录,1）HSK工具系统的类型 HSK-A型 用于加工中心，转速超过40000r/min时，刀杆需要进行东平衡。 HSK-B型 B型圆柱部分直径比A型大一号，锥体直径比A型小 一号，适于径向切削力较大的工作条件。 HSK-C型 A型的变形，圆柱面上没有自动换刀用的沟槽 HSK-D型 B型的变形 ，圆柱面上没有自动换刀用的沟槽 HSK-E型 与A型相似，无端面键槽和圆柱面上的缺

10、口，靠摩擦力传递扭矩，动平衡性能好 HSK-F型 形状与E型相似，圆柱部分直径比E型大一号，锥体直径比E型小 一号，适于径向切削力较大的工作条件。,回目录,回目录,2）HSK的工作原理 德国GUHRING公司的工具系统,*安装刀柄时，两个键槽的深度不同，安装时应该与主轴孔内相应 的端键对应,回目录,回目录,德国GUHRING公司的工具系统手动夹紧装置,GUHRING公司手动夹紧装置扳手扭矩及夹紧力,回目录,德国MAPAL公司的工具系统,MAPAL公司夹紧扳手扭矩,回目录,美国KENNAMETAL公司的KM工具系统,KM工具系统刀柄的基本形状与HSK相似，但其夹紧机构不同， 下图是其中的一种形式

11、 KM系统的特点时转速高，精度高。最高转速可达50000r/min重复定位精度在0.002mm以内。静刚度和动刚度都比HSK系统高，但相比之下，KM系统刀柄显得单薄，有些零件的强度较差。,回目录,日本日研（NIKKEN）公司的NC5工具系统,日研公司开发的NC5工具系统如图所示。定位原理与其他系统相同，不同的时把1：10锥柄分成锥套和圆柱柄两部分套在一起，锥套端面有碟形弹簧，锥柄尾端是螺钉孔，用于安装拉钉。这种夹紧机构可靠简单,NC5刀柄重复定位精度；径向（X，Y）为0.003mm，轴向（Z）为0.002mm,回目录,瑞典SANSDVIK COROMANT公司的工具系统,公司的刀柄与以上集中锥

12、柄不同的是：锥柄不是圆锥形，而是三棱锥，其棱为圆弧形，锥度为1：20。它的特点是应力分散，分布合理，定心性好，精度高，适合高速旋转，转速为1500055000r/min，小径取大值,回目录,自动夹紧机构是用油缸和碟形弹簧驱动6个夹爪钩住刀柄,回目录,注：（ ）内尺寸为锥柄尺寸,回目录,9.2.3.3空心短锥工具系统的检测（以HSK-63为例） HSK刀柄圆锥的测量-锥度尺寸由两个截面上的直径确定 主轴锥孔的测量 HSK主轴与刀柄的配合-配合的最佳状态是在配合长度内，锥孔与锥柄有充分的过盈，紧密结合。配合的最差状态是大端有较小的过盈，小端出现间隙； 刀柄夹紧面（30o锥面）的测量-加工和检测比较

13、困难，需用专用量具检测，如图。,回目录,9.2.3.4空心短锥工具系统的应用,该工具系统是 一种最新的工具系统，该系统虽有诸多优点，适合高速、高精度加工需要，但也有其局限性，并不能完全取代目前所用的BT（7：24）锥度及ABS（圆柱+端面）等工具系统。 下面对几个具体问题进行分析： 连接精度和刚度 刀柄强度 刀柄动平衡 型号规格 造价问题,回目录,9.3 数控车削工具系统,数控车床工具系统是车床刀架与刀具之间的连接环节（包空各种装车刀的非动力刀夹及装钻头、铣刀的动力刀柄）的总称，它的作用是使刀具能快速更换和定位以及传递回转刀具所需的回转运动。通常是固定在回转刀架上，随之作进给运动或分度转位，并

14、从刀架或转塔刀架上获得自动回转所需的动力。 主要由两部分组成：一部分是刀具；另一部分是刀夹（夹刀器）。更完善的包括自动换刀装置、刀库、刀具识别装置和刀具自动自动检测装置。,回目录,9.3.1 通用型数控车削工具系统的发展,（1)圆柱柄的发展 与DIN69880相比，ISO10889有以下特点： ISO10889增加了d1=16mm和d1=25mm两种小规格柄部。 圆柱柄上90o齿形的尺寸及形位公差具体化了。 圆柱柄上90o齿形的齿数比DIN69880有所减少。 圆柱柄根部空刀形状改了，更便于车削。 圆柱柄根部增加了O形橡胶圈。 配合尺寸d2为16mm、20mm和25mm时，公差为H6；d2为3

15、080mm时，公差为H5。,回目录,圆柱柄的夹紧原理： 圆柱柄安装孔(右图)，内的齿形夹紧块的定位尺寸L3比圆柱柄上的齿形的定位尺寸L2长0.3mm压紧时齿形单面接触。,回目录,9.3.2更换刀具头部的数控车削工具系统的发展,共同优点是：换刀时所更换的体积和量都比过去小，这样使刀库，机械手尺寸比较紧凑，允许机床刀库有较大的容量，更适合与多品种、较复杂零件的加工。 BTS工具系统 FTS工具系统 CAPTO工具系统,回目录,9.4 刀具预调仪,9.4.1 概述 在使用CNC系统的刀具 直径和长度补偿功能时， 需要知道刀具测量直径和 测量长度（如图） 获得方法： 使用测量装置或采用 机床本身进行测

16、量,回目录,9.4.2 刀具预调仪的选用与管理,刀具预调仪的分类 按功能分为：镗铣类、车削类和综合类等三类； 按精度分为：普通级和精密级； 刀具预调仪的选用 选用应与数控机床相适应，精度应该根据加工零件的尺寸精度而定。 刀具预调仪的验收和管理,回目录,刀具预调仪的精度,回目录,9.5 刀具管理系统,9.5.1 刀具管理系统的职能,回目录,9.5.2 典型刀具管理系统,9.5.2.1 AMS-TMS1.0刀具管理系统 AMS-TMS1.0功能模块简介 1）计划与库存模块 2）调度模块 3）数据维护与查询统计模块,回目录,AMS-TMS1.0关键技术 1）刀具编码技术 2)数据库设计技术 3）刀具

17、配置策略与图形库的建立,回目录,9.5.2.2 CCTMS1.0刀具管理系统 CCTMS1.0是四川自贡长征机床厂数控制造车间刀具管理系统软件，该系统硬件的配置和软件设计原理与方法如下 硬件的组成与管理模式 1)硬件的组成,2)刀具模式 由两部分构成:一是刀具实体的管理,二是刀具信息的管理,回目录,CCTMS1.0的设计原理与工作方式 CCTMA1.0是为数控制造车间开发的刀具管理软件,它包括数据库及有关的数据库操作模块. 1)CCTMS1.0代码系统简介 CCTMS1.0选择分组码法作为设计代码的方法. CCTMS1.0的代码系统使用范围是:工艺室选配刀具,预调室和辅具的库存管理以及组装的在

18、线刀具管理. 设计对象主要是镗铣类数控机床进行各类加工所用的各种刀具,并对车、磨、齿轮等数控机床刀具均留有扩展码位。 辅具主要是针对整体式工具系统（如TSG82等）进行设计,同时考虑了模块式工具系统(如TMG10等)的扩展方案.,回目录,CCTMS1.0的代码系统由3种代码构成:刀具代码、辅具代码和工艺管理用代码。 刀具代码：由九位阿拉伯数字构成。 辅具代码：由5位阿拉伯数字构成。,回目录,2）主要数据库及各管理模块与功能 CCTMS1.0所使用的主要数据库 a.刀具体；b.辅具库；c.选定库；d.刀具手册库,回目录,CCTMS1.0的总体设计模块 按SD方法进行，共分三级，即主控模块、分控模块和执行模块 a.主控模块,回目录,b.分控模块 c.执行模块,回目录,