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1、第四章第四章 刀具自刀具自动动化化 刀具是金属切削加工中不可缺少的工具之一，刀具是金属切削加工中不可缺少的工具之一，无论是普通机床，还是先进的数控机床、加工中心无论是普通机床，还是先进的数控机床、加工中心机床以及柔性制造系统，都必须通过刀具才能完成机床以及柔性制造系统，都必须通过刀具才能完成切削加工。切削加工。刀具自动化：刀具自动化：是加工设备在切削过程中是加工设备在切削过程中自动完成自动完成选刀、换刀、对刀、走刀选刀、换刀、对刀、走刀等工作过程。等工作过程。12.自动化刀具的类型及选用自动化刀具的类型及选用类型：类型：分为分为标准刀具标准刀具和和专用刀具专用刀具两大类。两大类。在以在以自动生
2、产线自动生产线为代表的为代表的刚性自动化生产刚性自动化生产中，应尽中，应尽可能可能提高刀具的专用化程度提高刀具的专用化程度，以取得最佳的效益。，以取得最佳的效益。l 在以在以数控机床、加工中心数控机床、加工中心为主体构成的为主体构成的柔性自动化柔性自动化加工系统中加工系统中，为了提高加工的适应性，同时考虑到，为了提高加工的适应性，同时考虑到加工设备的刀库容量有限加工设备的刀库容量有限，应，应尽量减少使用专用刀尽量减少使用专用刀具具，而，而选用通用标准刀具选用通用标准刀具、刀具标准组合件或模块刀具标准组合件或模块式刀具式刀具。2p常用的种类：常用的种类：可转位车刀、高可转位车刀、高速钢麻花钻、机
3、速钢麻花钻、机夹扁钻、扩孔钻、夹扁钻、扩孔钻、铰刀、镗刀、立铰刀、镗刀、立铣刀、面铣刀、铣刀、面铣刀、丝锥和各种复合丝锥和各种复合刀具等刀具等 3p刀具的选用要考虑的因素有：刀具的选用要考虑的因素有：l刀具的使用条件；刀具的使用条件；l被加工工件材料与尺寸；被加工工件材料与尺寸；l刀具的断屑情况；刀具的断屑情况；l刀具和刀片的生产供应；刀具和刀片的生产供应；l刀具的结构型式。刀具的结构型式。4p刀具的选用原则如下：刀具的选用原则如下：1）为了）为了提高刀具的耐用度和可靠性提高刀具的耐用度和可靠性，应尽量选用应尽量选用各种高性能、高效率、长寿命的刀具材料制成的刀各种高性能、高效率、长寿命的刀具材
4、料制成的刀具。具。2）应选用机夹可转位刀具的结构应选用机夹可转位刀具的结构。3）为了集中工序，为了集中工序，提高生产率及保证加工精度，提高生产率及保证加工精度，应应尽可能采用复合刀具。尽可能采用复合刀具。4）应尽量采用各种高效刀具。应尽量采用各种高效刀具。5二、自动化刀具装夹机构二、自动化刀具装夹机构p自动化刀具装夹机构的作用：自动化刀具装夹机构的作用：充分发挥自动化加工设备应有的效率，实现快速充分发挥自动化加工设备应有的效率，实现快速自动换刀。自动换刀。p方法：方法：必须要配备一套标准的装夹机构，建立必须要配备一套标准的装夹机构，建立一套标准的一套标准的工具系统工具系统。p工具系统：工具系统
5、：是针对数控机床要求与之配套的是针对数控机床要求与之配套的刀具必须可快刀具必须可快换、高效切削换、高效切削而发展起来的，是而发展起来的，是刀具与机床的接刀具与机床的接口口。6工具系统的分类：工具系统的分类：l 镗铣类数控机床用工具系统（简称镗铣类数控机床用工具系统（简称”TSG”系统）系统）l 车床类数控机床用工具系统（简称车床类数控机床用工具系统（简称“BTS”系统）系统）l可同时适应数控车削和数控镗铣加工的工具系统。可同时适应数控车削和数控镗铣加工的工具系统。7 数控铣床、加工中心用刀具数控铣床、加工中心用刀具p工具柄部工具柄部p自动化刀具的组成：自动化刀具的组成：由与机床主轴孔相适应的由
6、与机床主轴孔相适应的工具工具柄部柄部、与工具柄部、与工具柄部 相联接的相联接的工具装夹部分工具装夹部分和各种和各种刀刀具具部分组成部分组成 在数控铣床、加工中心类机床上一般都采用在数控铣床、加工中心类机床上一般都采用7:247:24圆锥柄工具。圆锥柄工具。不自锁，换刀比较方便，并且与直柄相比有较不自锁，换刀比较方便，并且与直柄相比有较高的定心精度和较高的刚性。高的定心精度和较高的刚性。对于有自动换刀装置的加工中心类机床，对于有自动换刀装置的加工中心类机床，在加在加工工件时主轴上的工具要频繁地更换，为了达到较工工件时主轴上的工具要频繁地更换，为了达到较高的换刀精度高的换刀精度,工具柄部必须有较高
7、的制造精度工具柄部必须有较高的制造精度8p工具系统的组成：工具系统的组成：主要由主要由刀具的柄部刀具的柄部（刀柄）、（刀柄）、接杆接杆（接柄）和（接柄）和夹头夹头等部分组成。等部分组成。工具系统工具系统中规定了中规定了刀具刀具与与装夹工具装夹工具的的结构、尺寸结构、尺寸系列及其连接形式系列及其连接形式。p更完善的工具系统更完善的工具系统还包括还包括自动换刀装置自动换刀装置、刀库、刀库、刀具识别装置刀具识别装置和和刀具自动检测装置刀具自动检测装置等。等。91.数控车削加工的刀具装夹结构数控车削加工的刀具装夹结构车削加工的工具系统的组成：车削加工的工具系统的组成：由机床由机床刀架、刀架、刀夹基座刀
8、夹基座及其及其快换刀夹快换刀夹和和预调刀头预调刀头等组成。等组成。101112u 柄式夹持柄式夹持(轴向夹持轴向夹持)1-1-活动爪活动爪 2-2-轴轴 3-3-挡销挡销 4-4-锁紧销锁紧销 5-5-调整螺栓调整螺栓 6-6-弹簧柱塞弹簧柱塞 7-7-固定爪固定爪2数控镗铣加工工具系统数控镗铣加工工具系统 刀具的夹持刀具的夹持131-1-拉杆，拉杆，2-2-刀柄刀柄 3-3-法兰盘法兰盘 4-4-带洼形肩面带洼形肩面u 法兰盘式夹持法兰盘式夹持14ISO 7388ISO 7388及及DIN 69871DIN 69871的的A A型拉钉型拉钉 ISO 7388ISO 7388及及DIN 698
9、71DIN 69871的的B B型拉钉型拉钉 MAS BTMAS BT拉钉拉钉拉钉：拉钉：带螺纹的零件，连接在各种工具柄的尾带螺纹的零件，连接在各种工具柄的尾端，作为镗铣主轴拉刀固定用。端，作为镗铣主轴拉刀固定用。152数控镗铣加工工具系统数控镗铣加工工具系统p数控镗铣加工工具系统数控镗铣加工工具系统有有整体整体和和模块模块两种不同的结两种不同的结构型式。构型式。l整体式结构的特点：整体式结构的特点：是是工具的柄部工具的柄部与与夹持夹持工具工具的的工工作部分作部分连成一体；因此连成一体；因此不同品种和规格的不同品种和规格的工作部分工作部分都必须加工出一个能都必须加工出一个能与机床连接与机床连接
10、的的柄部柄部；l缺点：缺点：致使工具的规格、品种繁多，给生产、使用致使工具的规格、品种繁多，给生产、使用和管理都带来不便。和管理都带来不便。l用途：用途：用用于刀具装配中于刀具装配中装夹不改变装夹不改变，或，或不宜使用模不宜使用模块式刀柄块式刀柄的场合。的场合。16镗铣类整体式工具系统组成镗铣类整体式工具系统组成17 柄杆与刀具的联接柄杆与刀具的联接18模块式工具系统的机构特点：模块式工具系统的机构特点：l把把工具的柄部工具的柄部和和工作部分工作部分分割开来分割开来，制成各种，制成各种系列系列化的模块化的模块，然后经过不同规格的，然后经过不同规格的中间模块中间模块，可组，可组装装成成一套套不同
11、规格的一套套不同规格的工具工具。l 既既便于制造、使用与保管便于制造、使用与保管，又能以最，又能以最少工具库存少工具库存来来满足不同零件满足不同零件的加工要求，因而它代表了工具系统的加工要求，因而它代表了工具系统发展的发展的 总趋势。总趋势。l各模块的联接采用短圆锥定位，中心螺钉拉紧。各模块的联接采用短圆锥定位，中心螺钉拉紧。属于这类工具系统的还有德国的属于这类工具系统的还有德国的KometKomet公司的公司的ABSABS工具系统，瑞典工具系统，瑞典SandvikSandvik公司的公司的VarilockVarilock工具系工具系统等。统等。19镗铣类模块式工具系统组成镗铣类模块式工具系统
12、组成20 模块结构的工具系统模块结构的工具系统主柄主柄联接杆联接杆工作头工作头21 通过将通过将基本刀柄基本刀柄、接杆接杆和和加长杆加长杆(如如需要需要)进行进行组合组合，能组成很多种类能组成很多种类的刀柄。的刀柄。2223TMG21TMG21工具系统工具系统24第二节自动化换刀系统第二节自动化换刀系统为了提高数控机床的加工效率，除了要提高切削速度，为了提高数控机床的加工效率，除了要提高切削速度，减少非切削时间也非常重要，减少非切削时间也非常重要，现代数控机床正向着工现代数控机床正向着工件在一台机床上一次装夹可完成多道工序或全部工序件在一台机床上一次装夹可完成多道工序或全部工序加工的方向发展，
13、加工的方向发展，这些多工序加工的数控机床在加工这些多工序加工的数控机床在加工过程中需过程中需使用多种刀具使用多种刀具，因此必须有，因此必须有自动换刀装置自动换刀装置，以便以便选用不同的刀具选用不同的刀具来完成不同工序的加工。来完成不同工序的加工。p能够自动地更换加工中所用刀具的装置称为自动换能够自动地更换加工中所用刀具的装置称为自动换刀装置（刀装置（Automatic Tool Changer,Automatic Tool Changer,简称简称ATCATC）。）。25 一、换刀装置的类型和组成一、换刀装置的类型和组成 1.主轴与刀库合为一体的自动换刀装置主轴与刀库合为一体的自动换刀装置 2
14、.主轴与刀库分离的自动换刀装置主轴与刀库分离的自动换刀装置 二、刀库二、刀库 1.刀库类型刀库类型 2.刀具的选择方式刀具的选择方式3.刀具运送装置刀具运送装置 4.刀具的识别刀具的识别三、自动化换刀机构三、自动化换刀机构 1回转刀架回转刀架 2.通过主轴换刀通过主轴换刀 3.利用机械手换刀利用机械手换刀26一、换刀装置的类型和组成一、换刀装置的类型和组成 常用的自动换刀装置有如下几种形式：常用的自动换刀装置有如下几种形式：1.主轴与刀库合为一体的自动换刀装置主轴与刀库合为一体的自动换刀装置(转塔头式换刀装置转塔头式换刀装置)若干根主轴安装在一个可以转若干根主轴安装在一个可以转动的转塔头上，每
15、根主轴对应动的转塔头上，每根主轴对应装有一把可以旋转的刀具。装有一把可以旋转的刀具。根据加工要求可以依次将装有根据加工要求可以依次将装有所需刀具的主轴转到加工位置，所需刀具的主轴转到加工位置，实现自动换刀，实现自动换刀，接通主运动，接通主运动，主轴带动刀具旋转。主轴带动刀具旋转。27 水平转轴自动换刀装置水平转轴自动换刀装置 其其工序工序为为：11粗车外圆，粗车外圆，22钻孔，钻孔，33精车外圆，精车外圆，44镗孔，镗孔，55外圆切槽，外圆切槽，66内孔切槽，内孔切槽，77车螺纹，车螺纹，88精镗孔精镗孔 每道工序所使用的是通用每道工序所使用的是通用刀具。为实现刀具的预调和刀具。为实现刀具的预
16、调和快速装夹，应具有专用刀夹快速装夹，应具有专用刀夹和刀夹与主轴的连接基础。和刀夹与主轴的连接基础。28 多主轴转塔头结构多主轴转塔头结构8 8轴立式转塔头轴立式转塔头1010工位车削中心转塔头工位车削中心转塔头29 特点：特点：l主轴转塔头可看作是一个转塔刀库，它的结构主轴转塔头可看作是一个转塔刀库，它的结构简单，换刀时间短，仅为简单，换刀时间短，仅为2s左右。左右。l但由于受到空间位置的限制，主轴数目不能太但由于受到空间位置的限制，主轴数目不能太多，主轴部件的结构刚度也有所下降，多，主轴部件的结构刚度也有所下降，用途：用途：只适用与工序较少，精度要求不太高的数控机只适用与工序较少，精度要求
17、不太高的数控机床，如数控钻床、数控铣床等。床，如数控钻床、数控铣床等。302.主轴与刀库分离的自动换刀装置主轴与刀库分离的自动换刀装置 刀库式自动换刀装置刀库式自动换刀装置组成：组成：刀库、刀具交换装置刀库、刀具交换装置以及以及主轴主轴等组成。等组成。l配备有独立的刀库，配备有独立的刀库，存放较多的刀具，以适应复杂存放较多的刀具，以适应复杂零件的多工序加工；零件的多工序加工；l只有一根主轴，只有一根主轴，全部刀具都应具有全部刀具都应具有统一的标准刀柄统一的标准刀柄，由由主轴上的刀具自动装卸机构主轴上的刀具自动装卸机构来保证来保证刀具的自动更刀具的自动更换换；l当当需要某一刀具需要某一刀具进行切
18、削加工时，将该进行切削加工时，将该刀具自动从刀具自动从刀库交换到主轴上刀库交换到主轴上，切削完毕后又将用过的刀具自，切削完毕后又将用过的刀具自动地从主轴上取下放回刀库动地从主轴上取下放回刀库 装夹装置311.1.刀刀库库 2.2.自自动换动换刀装置刀装置 3.3.刀具刀具传传送装置送装置4.4.识识刀装置刀装置 自动换刀系统的组成：自动换刀系统的组成：32刀库是自动换刀系统中最主要的装置之一刀库是自动换刀系统中最主要的装置之一 p 功能：功能：l 贮存各种加工工序所需的刀具；贮存各种加工工序所需的刀具；l 按程序指令，快速、准确地将按程序指令，快速、准确地将刀库中的空刀位刀库中的空刀位和和待用
19、刀具待用刀具送到预定位置送到预定位置；l 接受主轴换下的刀具和便于刀具交换装置进行换接受主轴换下的刀具和便于刀具交换装置进行换刀。刀。p刀库的容量、布局以及具体结构刀库的容量、布局以及具体结构对数控机床的对数控机床的总总体布局体布局和和性能性能有很大影响。有很大影响。二、刀库二、刀库主轴换刀331.刀库类型刀库类型 常用刀库有常用刀库有 盘式刀库盘式刀库 链式刀库链式刀库 格子式刀库格子式刀库34l 盘形刀库盘形刀库 l 盘式刀库结构简单、盘式刀库结构简单、紧凑，在钻削中心上应紧凑，在钻削中心上应用较多。一般存放刀具用较多。一般存放刀具数目较少。数目较少。l有径向取刀式和有径向取刀式和 轴向轴
20、向取刀式取刀式35 各种链式刀库各种链式刀库a a）单环链式）单环链式 （b b）多环链式）多环链式 （c c）折叠链式）折叠链式 链式刀库链式刀库36 链式刀库链式刀库 链式刀库是在环形链条上装有许多刀座，刀链式刀库是在环形链条上装有许多刀座，刀座的孔中装夹各种刀具，链条由链轮驱动。座的孔中装夹各种刀具，链条由链轮驱动。链式刀库有单环链式和多环链式等几种。链式刀库有单环链式和多环链式等几种。当链条较长时，可以增加支承链轮的数目，使链当链条较长时，可以增加支承链轮的数目，使链条折叠回绕，提高空间利用率。条折叠回绕，提高空间利用率。37格子盒式刀库 刀具分几排直线排列，由纵、横向移动的取刀机械手
21、完成选刀具分几排直线排列，由纵、横向移动的取刀机械手完成选刀运动，将选取的刀具送到固定的换刀位置刀座上，有换刀运动，将选取的刀具送到固定的换刀位置刀座上，有换刀机械手交换刀具。这种形式刀具排列密集，空间利用率刀机械手交换刀具。这种形式刀具排列密集，空间利用率高，刀库容量大。高，刀库容量大。固定型格子盒式刀库固定型格子盒式刀库38 2.刀具的选择刀具的选择 方式方式 按数控装置的刀具选择指令，从刀库中挑按数控装置的刀具选择指令，从刀库中挑选各工序所需要的刀具的操作称为选各工序所需要的刀具的操作称为自动选刀自动选刀。常用的选刀方式：常用的选刀方式：有顺序选刀有顺序选刀 任意选刀任意选刀 39（1）
22、顺序选刀）顺序选刀 将刀具按加工工序的顺序，一次放入刀库的每将刀具按加工工序的顺序，一次放入刀库的每一个刀座内，刀具顺序不能搞错。一个刀座内，刀具顺序不能搞错。使用时按加工顺使用时按加工顺序指令一一取用。序指令一一取用。当加工工件改变时，刀具在刀库上的排列顺序当加工工件改变时，刀具在刀库上的排列顺序也要改变。也要改变。l缺点：缺点：同一工件上的同一工件上的相同刀具不能重复使用相同刀具不能重复使用，因此，因此刀具的数量增加，降低了刀具和刀库的利用率，刀具的数量增加，降低了刀具和刀库的利用率，l优点：优点：它的它的控制以及刀库的运动控制以及刀库的运动等比较简单。等比较简单。40（2）任意选刀）任意
23、选刀 预先把刀库中每把刀具（或刀座）都编上预先把刀库中每把刀具（或刀座）都编上代码，按照编码选刀。代码，按照编码选刀。加工时加工时，根据程序指令的要求根据程序指令的要求任意选择所需要的刀具，刀具在刀库中可以不按加工顺任意选择所需要的刀具，刀具在刀库中可以不按加工顺序而任意存放，利用控制系统来识别、记忆所有的刀具序而任意存放，利用控制系统来识别、记忆所有的刀具和刀座。和刀座。通用性较强，相同的刀具在工件一次装夹中可通用性较强，相同的刀具在工件一次装夹中可重复使用重复使用。413.刀具运送装置刀具运送装置 当刀库容量较大，布置得离机床主轴较当刀库容量较大，布置得离机床主轴较远时，就需要安排两只机械
24、手和刀具运送装远时，就需要安排两只机械手和刀具运送装置来完成新旧刀具的交换工作。一只机械手置来完成新旧刀具的交换工作。一只机械手靠近刀库，称后机械手，完成拔刀和插刀的靠近刀库，称后机械手，完成拔刀和插刀的动作；另一只机械手靠近主轴，称前机械手，动作；另一只机械手靠近主轴，称前机械手，也完成拔刀和插刀的动作。也完成拔刀和插刀的动作。424.刀具的识别刀具的识别 刀具的识别是指自动换刀装置对刀具的识别，刀具的识别是指自动换刀装置对刀具的识别，通常可采用刀具编码法和软件记忆法。通常可采用刀具编码法和软件记忆法。（1）刀具编码法）刀具编码法 采用了一种特殊的刀柄结构，并对每把刀具进行采用了一种特殊的刀
25、柄结构，并对每把刀具进行编码。换刀时通过编码识别装置，根据换刀指令代编码。换刀时通过编码识别装置，根据换刀指令代码，在刀库中寻找所需要的刀具。码，在刀库中寻找所需要的刀具。43 l在刀柄尾部的拉紧螺杆在刀柄尾部的拉紧螺杆1 1上套装着一组等间隔的编上套装着一组等间隔的编码环码环3 3，并由锁紧螺母，并由锁紧螺母2 2将它们固定。将它们固定。l编码环的编码环的外径有大小外径有大小两种不同的规格两种不同的规格，每个编码，每个编码环的环的大小分大小分别表示二进制数的别表示二进制数的“1 1”和和“0 0”。l通过对两种圆环的不同排列，可以得到一系列的通过对两种圆环的不同排列，可以得到一系列的代码。例
26、如图中的代码。例如图中的7 7个编码环，就能够区别出个编码环，就能够区别出127127种种刀具（刀具（2 27 7-1-1）。）。44 编码刀柄示意图编码刀柄示意图1-1-编码环编码环 2-2-锁紧螺母锁紧螺母 3-3-拉紧螺拉紧螺 每把刀具上都带有专用的编码系统，每把刀具上都带有专用的编码系统，刀具长度加刀具长度加长，制造困难，刚度降低，刀库和机械手的结构变复长，制造困难，刚度降低，刀库和机械手的结构变复杂。杂。4546（2）软件记忆法）软件记忆法 由于计算机技术的发展可以利用软件选刀它代由于计算机技术的发展可以利用软件选刀它代替了传统的编码环和识刀器。替了传统的编码环和识刀器。p 在这种选
27、刀与换刀的方式中，在这种选刀与换刀的方式中，刀库上的刀具能与主刀库上的刀具能与主轴上的刀具任意地直接交换轴上的刀具任意地直接交换，即随机换刀。，即随机换刀。p主轴上换来的新刀号及还回刀库上的刀具号，均在主轴上换来的新刀号及还回刀库上的刀具号，均在PLC内部相应地存储单元记忆内部相应地存储单元记忆。p随机换刀控制方式需要在随机换刀控制方式需要在PLC内部设置一个内部设置一个模拟刀模拟刀库的数据表库的数据表，其长度和表内设置的数据与刀库的位，其长度和表内设置的数据与刀库的位置数和刀具号相对应。置数和刀具号相对应。47（2）软件记忆法）软件记忆法l 将刀库上的各个将刀库上的各个刀座编号刀座编号，得到
28、各个，得到各个刀座的地址刀座的地址；l将刀库中的各个刀具再编一个将刀库中的各个刀具再编一个刀具号刀具号；l然后在控制系统内部建立一个然后在控制系统内部建立一个刀具数据表刀具数据表，将原始将原始状态刀具在刀库中的地址一一填入状态刀具在刀库中的地址一一填入，并不得再随意，并不得再随意变动。变动。l刀库上装有检测装置，可以读出刀库在换刀位置的刀库上装有检测装置，可以读出刀库在换刀位置的地址。地址。l取刀时，控制系统根据刀具号在取刀时，控制系统根据刀具号在刀具数据表刀具数据表中中找到找到该刀具地址该刀具地址，按，按优化原则优化原则转动刀库，当刀库的检测转动刀库，当刀库的检测装置读出装置读出地址与取刀地
29、址相一致时地址与取刀地址相一致时，刀具便停在换，刀具便停在换刀位置，等待换刀；刀位置，等待换刀；48l若欲将换下的刀具送回刀库，也不必寻找刀具原位，若欲将换下的刀具送回刀库，也不必寻找刀具原位，只要按优化原则送到任一空位即可，控制系统将根只要按优化原则送到任一空位即可，控制系统将根据此时换刀位置的地址更新刀具数据库，并记住刀据此时换刀位置的地址更新刀具数据库，并记住刀具在刀库中新的位置地址。具在刀库中新的位置地址。优化原则：优化原则：在刀库机构中通常设有刀库零位，执行自在刀库机构中通常设有刀库零位，执行自动选刀时，刀库可以正反方向旋转，每次选刀式刀动选刀时，刀库可以正反方向旋转，每次选刀式刀库
30、转动不会超过一圈的库转动不会超过一圈的1/2。49 三、自动化换刀机构三、自动化换刀机构(刀具交换装置刀具交换装置)数控机床的自动换刀装置中，数控机床的自动换刀装置中，实现刀库与机实现刀库与机床主轴之间刀具传递和刀具装卸的装置床主轴之间刀具传递和刀具装卸的装置称为称为自动自动化换刀机构化换刀机构(刀具交换装置刀具交换装置)。自动换刀的刀具可固紧在专用刀夹内，每次自动换刀的刀具可固紧在专用刀夹内，每次换刀时将刀夹直接装入主轴。换刀时将刀夹直接装入主轴。刀具的交换方式通常分为刀具的交换方式通常分为回转刀架回转刀架、通过主轴通过主轴换刀、利用机械手换刀换刀、利用机械手换刀。501回回转转刀架刀架常用
31、于常用于数控机床数控机床，利用，利用转塔头各刀座来安装或夹持转塔头各刀座来安装或夹持各种不同的刀具各种不同的刀具，通过，通过转塔头的旋转分度转塔头的旋转分度来实现机来实现机床自动换刀动作；床自动换刀动作；可分为可分为立轴式立轴式（四方或六方刀架）和（四方或六方刀架）和卧轴式卧轴式（圆盘（圆盘式回转刀架）式回转刀架）定位可靠、重复定位精度高、分度准确、转位速度定位可靠、重复定位精度高、分度准确、转位速度快、夹紧刚性好，能保证数控机床的高精度和高效快、夹紧刚性好，能保证数控机床的高精度和高效率。率。三、自动化换刀机构三、自动化换刀机构51回回转转刀刀架架动动作作：根根据据数数控控指指令令进进行行，
32、由由液液压压系系统统通通过过电电磁磁换换向向阀阀和和顺顺序序阀阀进进行行控控制制，其其动动作作过过程程分分为为如下四个步骤：如下四个步骤：(1)刀架抬起刀架抬起 (2)刀架转位刀架转位 (3)刀架压紧刀架压紧 (4)转位液压缸复位转位液压缸复位 52 在如今的小型在如今的小型FMS中，通常利用机床主轴作为中，通常利用机床主轴作为过渡装置，将容纳少量刀具（过渡装置，将容纳少量刀具（5-10把）的装载刀把）的装载刀架设计得便于主轴的抓取，先由刀具运载工具将架设计得便于主轴的抓取，先由刀具运载工具将该装载刀架送到机床工作台上，该装载刀架送到机床工作台上，然后利用主轴和然后利用主轴和工作台的相对移动，
33、将刀具装入机床主轴，工作台的相对移动，将刀具装入机床主轴，再通再通过机床自身的自动换刀装置，将刀具一个个地装过机床自身的自动换刀装置，将刀具一个个地装入机床刀库。入机床刀库。这种方法简单易行，但换刀时间较这种方法简单易行，但换刀时间较长，且要占用机床工时。长，且要占用机床工时。2.通过主轴换刀通过主轴换刀主轴装刀53特点：特点：换刀机械手因具有换刀机械手因具有灵活性大灵活性大、换刀换刀时间短的时间短的，所以应用最为广泛。，所以应用最为广泛。换刀机械手按刀具夹持器的数量，又可分：换刀机械手按刀具夹持器的数量，又可分：为为单臂式机械手和双臂式机械手单臂式机械手和双臂式机械手。这些机械手能够完成这些
34、机械手能够完成抓刀、拔刀、回转、抓刀、拔刀、回转、换刀以及返回换刀以及返回等全部动作过程。等全部动作过程。机械手换刀3.利用机械手换刀利用机械手换刀5455 类型类型特点特点适用范围适用范围转转塔塔刀刀架架 回转刀架回转刀架 回转刀架多为顺序换刀换刀时间短，结构简单回转刀架多为顺序换刀换刀时间短，结构简单紧凑，容纳刀具较少紧凑，容纳刀具较少 各种数控车床，车削中心机床各种数控车床，车削中心机床 转塔头转塔头 顺序换刀，换刀时间短，刀具主轴都集中在转顺序换刀，换刀时间短，刀具主轴都集中在转塔头上，结构紧凑，但刚性较差，刀具主轴数塔头上，结构紧凑，但刚性较差，刀具主轴数受限制受限制 数控钻床、镗床
35、数控钻床、镗床 刀刀库库式式 刀库与主轴之刀库与主轴之间直接换刀间直接换刀 换刀运动集中，运动部件少。但刀库运动多。换刀运动集中，运动部件少。但刀库运动多。布局不灵活，适应性差布局不灵活，适应性差 各种类型的自动换刀数控机床，各种类型的自动换刀数控机床，尤其是对使用回转类刀具的数尤其是对使用回转类刀具的数控镗铣，钻镗类立式、卧式加控镗铣，钻镗类立式、卧式加工中心机床，要根据工艺范围工中心机床，要根据工艺范围和机床特点，确定刀库容量和和机床特点，确定刀库容量和自动换刀装置类型，用于加工自动换刀装置类型，用于加工工艺范围的立、卧式车削中心工艺范围的立、卧式车削中心机床机床 用机械手配合用机械手配合
36、刀库换刀刀库换刀 刀库只有选刀运动，机械手进行换刀运动，比刀库只有选刀运动，机械手进行换刀运动，比刀库作换刀运动惯性小，速度快刀库作换刀运动惯性小，速度快 用机械手、运用机械手、运输装置配合刀输装置配合刀库换刀库换刀 换刀运动分散，有多个部件实现，运动部件多，换刀运动分散，有多个部件实现，运动部件多，但布局灵活，适应性好但布局灵活，适应性好 有刀库的转塔头换刀有刀库的转塔头换刀装置装置 弥补转换刀数量不足的缺点，换刀时间短弥补转换刀数量不足的缺点，换刀时间短 扩大工艺范围的各类转塔式数扩大工艺范围的各类转塔式数控机床控机床 表表6-1自动换刀装置的主要类型、特点及适用范围自动换刀装置的主要类型
37、、特点及适用范围56复习思考题复习思考题P28：1-1、1-2、1-7、1-9、1-10、1-11、1-12、1-15P65：2-3、2-8、2-9、2-11、2-12、2-19、2-20P104：3-3、3-4、3-6、3-8、3-10、3-12、3-14、3-15、3-17、3-18、3-19、3-20P118：4-3、4-5、4-6、4-7、4-8、4-957 为什么数控机床的主轴有时需要装备准停装置，试举为什么数控机床的主轴有时需要装备准停装置，试举例说明准停装置的工作原理。例说明准停装置的工作原理。数控机床的自动换刀装置有哪些主要类型？常见的刀数控机床的自动换刀装置有哪些主要类型？常见的刀库类型有哪些？库类型有哪些？58