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    數控加工中心的刀庫及自動換刀裝置

    時間: 2021-01-18    作者:admin 點擊: ( 36 ) 次

    加工中心利用刀庫實現換刀,這是目前加工中心大量使用的換刀方式。由于有了刀庫,機床只要一個固定主軸夾持刀具,有利于提高主軸剛度。獨立的刀庫,大大增加了刀具的儲存數量,有利于擴大機床的功能,并能較好地隔離各種影響加工精度的干擾因素。

    刀庫換刀,按照換刀過程有無機械手參與,分成有機械手換刀和無機械手換刀兩種情況。在有機械手換刀的過程中,使用一個機械手將加工完畢的刀具從主軸中拔出,與此同時,另一機械手將在刀庫中待命的刀具從刀庫拔出,然后兩者交換位置,完成換刀過程。無機械手換刀時,刀庫中刀具存放方向與主軸平行,刀其放在主軸可到達的位置。換刀時,主軸箱移到刀庫換刀位置上方,利用主軸Z向運動將加工使用后的刀具插人刀庫中要求的空位處,然后刀庫中待換刀具轉到待命位置,主軸Z向運動將待用刀只從刀庫中取出,并將刀具插入主軸。有機械手的系統在刀庫配置、與主軸的相對位置及刀具數量上都比較靈活,換刀時間短。無機械手方式結構簡單,只是換刀時間較長。

    1.加工中心刀庫形式

    刀庫有多種形式,加工中心常用的有盤式.鏈式兩種刀庫。盤式刀庫,刀具可以沿主軸軸向、徑向﹑斜向安放,刀具軸向安裝的結構最為緊湊,但為了換刀時刀具與主軸同向,有的刀庫中的刀具需在換刀位置做90°翻轉。在刀庫容量較大時,為在存取方便的同時保持結構緊湊,可采取彈倉式結構,目前大量的刀庫安裝在機床立柱的頂面或側面。在刀庫容量較大時,也有安裝在單獨的地基上,以隔離刀庫轉動造成的振動。鏈式刀庫,通常刀具容量比盤式的要大,結構也比較靈活??梢圆捎眉娱L鏈帶的方式加大刀庫的容量,也可采用鏈帶折疊回繞的方式提高空間利用率,在要求刀具容量很大時還可以采用多條鏈帶結構。

    2.加工中心的自動換刀裝置

    自動換刀裝置可分為五種基本形式,即轉塔式.180°回轉式、回轉插人式、二軸轉動式和主軸直接式。自動換刀的刀具可靠地固緊在專用刀夾內,每次換刀時將刀夾直接裝入主軸。

    (1)轉塔式換刀裝置用轉塔實現換刀是最早的自動換刀方式。

    轉塔是由若干與銑床動力頭(主軸箱)相連接的主軸組成的。在運行程序之前將刀具分別裝人主軸,需要哪把刀具時,轉塔就轉到其相應的位置。

    這種裝置的缺點是主軸的數量受到限制。要使用數量多于主軸數的刀具時,操作者必須卸下已用過的刀具,并裝上后續程序所需要的刀具。轉塔式換刀并不是拆卸刀具,而是將刀具和刀夾一起換下,所以這種換刀方式很快。目前NC鉆床等還在使用轉塔式刀庫。

    (2)180°回轉式換刀裝置

    最簡單的換刀裝置是180°回轉式換刀裝置。接到換刀指令后,機床控制系統便將主軸控制到指定換刀位置;與此同時,刀庫運動到適當位置,換刀裝置回轉并同時與主軸、刀庫的刀具相配合;拉桿從主軸刀只上卸掉,換刀裝置將刀具從各自的位置上取下;換刀裝置回轉180°將主軸刀具主軸中的刀具刀庫中與刀庫刀只帶走;換刀裝置回轉的同時,刀庫重新調整其位置,以接受從主軸取下的刀具;接下來,換刀裝置將要換上的刀具與卸下的刀其分別裝入主軸和刀庫;最后,換刀裝置轉回原“待命”位置。至此,換刀完成,程序繼續運行。這種換刀裝置的主要優點是結構簡單、涉及的運動少,換刀快;主要缺點是刀具必須存放在與主軸平行的平面內,與側置后置刀庫相比,切屑及切削液易進入刀夾,因此必須對刀具另加防護。刀夾錐面上有切屑會造成換刀誤差,甚至有損壞刀夾與主軸的可能。有些加工中心使用了傳遞桿,并將刀庫側置。當換刀指令被調用時,傳遞桿將刀庫的刀具取下,轉到機床前方,并定位于與換刀裝置配合的位置。180°回轉式換刀裝置既可用于臥式機床,也可用于立式機床。

    (3)回轉插入式換刀裝置回轉插人式換刀裝置(最常用的形式之一),是回轉式換刀裝置的改進形式?;剞D插入機構是換刀裝置與傳遞桿的組合。為回轉插入式換刀裝置的工作原理,它應用在臥式加工中心上。這種換刀裝置的結構設計與180°回轉式換刀裝置基本相同。

    當接到換刀指令時,主軸移至換刀點,刀庫轉到適當位置,使換刀裝置從其槽內取出欲換上的刀具;換刀裝置轉動并從位于機床一側的刀庫中取出刀具,換刀裝置回轉主軸中至機床的前方,在該位置的將主軸上的刀具取下,回轉180°將欲換上的刀具裝入主軸;與此同時,刀庫移至適當位置以接受從主軸取下的刀具;換刀裝置轉到機床的一側,并將從主軸取下的刀具放入刀庫的槽內。

    這種裝置的主要優點是刀具存放在機床的一側,避免了切屑造成主軸或刀夾損壞的可能性。與180°回轉式換刀裝置相比,其缺點是換刀過程中的動作多,換刀所用的時間長。

    (4)二軸轉動式換刀裝置

    二軸轉動式換刀裝置這種換刀裝置可用于側置或后置式刀庫,其結構特點最適用于立式加工中心。

    接到換刀指令,換刀機構從“等待”位置開始運動,夾緊主軸上的刀具并將其取下,轉至刀庫,并將刀具放回刀庫;從刀庫中取出欲換上的刀只,轉向主軸,并將刀只裝人主軸;然后返回“等待”位置,換刀完成。這種裝置的主要優點是刀庫位于機床一側或后方,轉動,接能最大限度地保護刀具。其缺點是刀具的傳遞次數及運兩軸轉動動較多。這種裝置在立式加換門機構工中心中的應用已逐漸被180°回轉式和主軸直接式換刀裝置所取代。

    (5)主軸直接式換刀裝置主軸直接式換刀裝置不同于其他形式的換刀裝置。這種裝置中,要么刀庫直接移到主軸位置,要么主軸直接移至刀庫。主軸直接式換刀裝置在臥式加工中心中的應用。換刀時,主軸移動到換刀位置,圓盤式刀庫轉至所需刀槽的位置,將刀具從“等待”位置移出至換刀位置,并與裝在主軸內的刀夾配合;拉桿從刀夾中退出,刀庫前移,卸下刀具;然后刀庫轉到所需刀具對準主軸的位置,向后運動,將刀具插人主軸并緊固;最后,刀庫離開主軸向上移動,回到“等待”位置,換刀完成。

    對于立式加工中心,小型的一般是刀庫移動實現換刀;一些大珊機床,換刀過程與上述有所不同,由于大型機床的刀庫太大,移動不方便,所以是主軸移動實現卸裝刀具,或使用機械手實現換刀。


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