数控机床的刀具交换装置

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1、 数控机床的刀具交换装置数控机床的刀具交换装置 内容提要内容提要 本章将讨论本章将讨论数控机床的自动刀具交换装置的形数控机床的自动刀具交换装置的形式、刀库的类型、刀具系统及选刀方式式、刀库的类型、刀具系统及选刀方式。第一节第一节 概述概述 1.什么是自动换刀装置：什么是自动换刀装置：储备一定数量的刀具并完成刀具的自动储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换功能的装置交换功能的装置ATC：Automatic Tool Changer 2.为什么需要自动换刀装置：为什么需要自动换刀装置：缩短非切削时间，提高生产率，可使非缩短非切削时间，提高生产率，可使非切削时间减少到切削时间减少到2030；“工序集

2、中工序集中”，扩大数控机床工艺范围，扩大数控机床工艺范围，减少设备占减少设备占地面积；地面积；提高加工精度；提高加工精度；第一节 概述3.数控机床对数控机床对ATC要求：要求：换刀时间尽可能短；换刀时间尽可能短；刀具重复定位精度高；刀具重复定位精度高；刀具储存量足够；刀具储存量足够；结构紧凑，便于制造、维修、调整；结构紧凑，便于制造、维修、调整；布局应合理，使机床总布局美观大方；布局应合理，使机床总布局美观大方；较好的刚性，避免冲击、振动及噪声，运转较好的刚性，避免冲击、振动及噪声，运转安全可靠；安全可靠；防屑、防尘装置。防屑、防尘装置。第一节 概述第二节 自动换刀装置的形式自动换刀装置的形式

3、 一、回转刀架换刀一、回转刀架换刀工作原理同分度工作工作原理同分度工作台台第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 一、回转刀架换刀一、回转刀架换刀第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 一、回转刀架换刀一、回转刀架换刀第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 一、回转刀架换刀一、回转刀架换刀第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 第二节 自动换刀装置的形式自动换刀装置的形式 二、更二、更换换主主轴换轴换刀刀

4、 第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 二、更二、更换换主主轴换轴换刀刀 槽轮机构槽轮机构第二节 自动换刀装置的形式自动换刀装置的形式 第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 三、更换主轴箱换刀三、更换主轴箱换刀 第二节 自动换刀装置的形式自动换刀装置的形式 四、更换刀库换刀四、更换刀库换刀 第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 第二节 自动换刀装置的形式自动换

5、刀装置的形式 五、带刀库的自动换刀系统五、带刀库的自动换刀系统n这类换刀装置由刀库、选刀机构、刀具交换机构及刀这类换刀装置由刀库、选刀机构、刀具交换机构及刀具在主轴上的自动装卸机构等四部分组成。具在主轴上的自动装卸机构等四部分组成。n刀库可装在机床的工作台上、立柱上或主轴箱上，也刀库可装在机床的工作台上、立柱上或主轴箱上，也可作为一个独立部件装在机床之外。可作为一个独立部件装在机床之外。n这类换刀装置应用最广泛。这类换刀装置应用最广泛。第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 五、带刀库的自动换刀系统五、带刀库的自动换刀系统第第二二节节 自自自自动

6、动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 刀库装在机床的工作刀库装在机床的工作台上，这种换刀装置，台上，这种换刀装置，直接利用机床本身及直接利用机床本身及刀库的运动进行换刀。刀库的运动进行换刀。当某一刀具加工完毕当某一刀具加工完毕从工件退出后，开始从工件退出后，开始进行自动换刀进行自动换刀。现在的中小型加工中现在的中小型加工中心，刀库不是装在工心，刀库不是装在工作台上，而是装在立作台上，而是装在立柱上的一个托架上。柱上的一个托架上。采用刀库在托架的导采用刀库在托架的导轨上平行于轨上平行于X X方向运动方向运动与主轴的上下运动实与主轴的上下运动实现换刀。现换刀。五、带刀库的

7、自动换刀系统五、带刀库的自动换刀系统第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 五、带刀库的自动换刀系统五、带刀库的自动换刀系统第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 当刀库的容量大、刀具较重或机床总体布局等原因，当刀库的容量大、刀具较重或机床总体布局等原因，刀库也可作为一个独立部件，装在机床之外。刀库也可作为一个独立部件，装在机床之外。五、带刀库的自动换刀系统五、带刀库的自动换刀系统第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 刀库远离主轴，常常要刀库远离主轴

8、，常常要附加运输装置，来完成附加运输装置，来完成刀库与主轴之间刀具的刀库与主轴之间刀具的运输。运输。五、带刀库的自动换刀系统五、带刀库的自动换刀系统第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 n为了缩短换刀时间，可采用带刀库的双主轴或多主轴换刀系统 五、带刀库的自动换刀系统五、带刀库的自动换刀系统第第二二节节 自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置的的的的形形形形式式式式 第三节第三节 刀刀 库库 一、刀库的形式一、刀库的形式n盘式刀库盘式刀库第第第第 三三三三 节节节节 刀刀刀刀 库库库库 一、刀库的形式刀库的形式第第第第 三三三三 节节

9、节节 刀刀刀刀 库库库库 一、刀库的形式刀库的形式一、刀库的形式 链式刀库链式刀库第第第第 三三三三 节节节节 刀刀刀刀 库库库库 一、刀库的形式第第第第 三三三三 节节节节 刀刀刀刀 库库库库 一、刀库的形式第第第第 三三三三 节节节节 刀刀刀刀 库库库库 一、刀库的形式第第第第 三三三三 节节节节 刀刀刀刀 库库库库 一、刀库的形式第第第第 三三三三 节节节节 刀刀刀刀 库库库库 二、设计刀库时应考二、设计刀库时应考虑的主要问题虑的主要问题 n合理确定刀库容量合理确定刀库容量 对总体布局和对总体布局和 成本影响机大；成本影响机大；对机床工艺能对机床工艺能 力和效率有影响；力和效率有影响；第

10、第第第 三三三三 节节节节 刀刀刀刀 库库库库 铣削铣削 904把；把；钻削钻削 8014把；把；9020把；把；1040把较合适；把较合适；4160把能满足大多数零件加工把能满足大多数零件加工二、设计刀库时应考虑的主要问题n缩短选刀时间缩短选刀时间n刀库运动速度应适宜刀库运动速度应适宜 外链式刀库的线速度可达外链式刀库的线速度可达100800mms，盘刀盘刀库的转速多为库的转速多为1060s。n要求刀库运行平稳要求刀库运行平稳 n刀座在刀库中的排列刀座在刀库中的排列 n其它应注意的问题其它应注意的问题夹持可靠，刀库防尘、防屑及安全防护等夹持可靠，刀库防尘、防屑及安全防护等 第第第第 三三三三

11、 节节节节 刀刀刀刀 库库库库 第四节第四节 刀具系统和刀具的选择刀具系统和刀具的选择 一、一、刀具系统刀具系统n定义：刀柄及连接各种标准刀具的接长杆结构定义：刀柄及连接各种标准刀具的接长杆结构和规格的标准系统；和规格的标准系统；n我国制定了镗铣床用我国制定了镗铣床用TSGTSG刀具系统及刀柄标准；刀具系统及刀柄标准；nTSGTSG工具系统的刀柄标准为直柄及工具系统的刀柄标准为直柄及724724锥度的锥度的锥柄两类，直柄适用于圆柱形主轴孔，锥柄适锥柄两类，直柄适用于圆柱形主轴孔，锥柄适用于圆锥形主轴孔。用于圆锥形主轴孔。第第第第四四四四节节节节 工工工工具具具具系系系系统统统统和和和和刀刀刀刀

12、具具具具的的的的选选选选择择择择一、工具系统第第第第四四四四节节节节 工工工工具具具具系系系系统统统统和和和和刀刀刀刀具具具具的的的的选选选选择择择择二、刀具的选择方式n顺序选择刀具（现在已不用）顺序选择刀具（现在已不用）n任意任意选择选择刀具刀具（硬件）（硬件）编码编码方式方式刀具刀具编码编码方式方式第第第第四四四四节节节节 工工工工具具具具系系系系统统统统和和和和刀刀刀刀具具具具的的的的选选选选择择择择二、刀具的选择方式刀座刀座编码编码方式方式第第第第四四四四节节节节 工工工工具具具具系系系系统统统统和和和和刀刀刀刀具具具具的的的的选选选选择择择择二、刀具的选择方式编码附件方式编码附件方式

13、第第第第四四四四节节节节 工工工工具具具具系系系系统统统统和和和和刀刀刀刀具具具具的的的的选选选选择择择择三、刀具（刀座）识别装置刀具（刀座）识别装置1.1.接触式刀具接触式刀具识别识别装置装置 第第第第四四四四节节节节 工工工工具具具具系系系系统统统统和和和和刀刀刀刀具具具具的的的的选选选选择择择择三、刀具（刀座）识别装置刀具（刀座）识别装置2.2.非接触式刀具识别装置非接触式刀具识别装置 第第第第四四四四节节节节 工工工工具具具具系系系系统统统统和和和和刀刀刀刀具具具具的的的的选选选选择择择择三、刀具（刀座）识别装置刀具（刀座）识别装置3.软件选刀软件选刀q 基本思想：基本思想：在在PLC

14、中建立两个中建立两个 映射关系：映射关系：刀库刀座刀库刀座 存储器地址存储器地址刀刀 具具 号号 存储器数据存储器数据第第第第四四四四节节节节 工工工工具具具具系系系系统统统统和和和和刀刀刀刀具具具具的的的的选选选选择择择择缓冲单元1三、刀具（刀座）识别装置刀具（刀座）识别装置 装刀后按装刀情装刀后按装刀情况初始化存储器单况初始化存储器单元：元：换刀后实时修改换刀后实时修改对应存储器的数据对应存储器的数据第第第第四四四四节节节节 工工工工具具具具系系系系统统统统和和和和刀刀刀刀具具具具的的的的选选选选择择择择缓冲单元缓冲单元1 1三、刀具（刀座）识别装置刀具（刀座）识别装置q刀具识别刀具识别选

15、刀流程选刀流程T机能机能T指令指令PLC检索数据表，计算所选刀检索数据表，计算所选刀具所在刀座号（地址）具所在刀座号（地址）计算所选刀具到达换刀位计算所选刀具到达换刀位的刀库旋转最短路径的刀库旋转最短路径计算所选刀具到达换刀位的刀库计算所选刀具到达换刀位的刀库旋转最短路径（距离、方向）旋转最短路径（距离、方向）刀库按给定距离和方刀库按给定距离和方向旋转，并定位向旋转，并定位选刀完成选刀完成第第第第四四四四节节节节 工工工工具具具具系系系系统统统统和和和和刀刀刀刀具具具具的的的的选选选选择择择择三、刀具（刀座）识别装置刀具（刀座）识别装置刀具的交换及刀号数据表的修改刀具的交换及刀号数据表的修改开

16、始开始M06指令指令PLC刀具自动交换（所选刀具刀具自动交换（所选刀具与主轴中的刀具交换）与主轴中的刀具交换）主轴旧刀号主轴旧刀号缓冲单元缓冲单元2新刀号新刀号主轴刀号单元主轴刀号单元（缓冲单元（缓冲单元2）表序号所指单表序号所指单元（刀库中当前刀座单元）元（刀库中当前刀座单元）换刀完成换刀完成第第第第四四四四节节节节 工工工工具具具具系系系系统统统统和和和和刀刀刀刀具具具具的的的的选选选选择择择择第五节第五节 刀具交换装置刀具交换装置 定义：实现刀库与机床主轴之间装卸与传递刀定义：实现刀库与机床主轴之间装卸与传递刀 具的装置称为刀具交换装置具的装置称为刀具交换装置一、交换装置的形式一、交换装

17、置的形式 1.1.刀库和主轴相对运动实现刀具交换刀库和主轴相对运动实现刀具交换结构简单结构简单换刀时间长，换刀动作多。换刀时间长，换刀动作多。第第第第五五五五节节节节 刀刀刀刀具具具具交交交交换换换换装装装装置置置置一、交换装置的形式第第第第五五五五节节节节 刀刀刀刀具具具具交交交交换换换换装装装装置置置置一、交换装置的形式2.由机械手进行刀具交换由机械手进行刀具交换双臂回转机械手双臂回转机械手 能同时抓取和装卸刀库和主轴上的刀具，能同时抓取和装卸刀库和主轴上的刀具，动作简单，换刀时间短动作简单，换刀时间短 第第第第五五五五节节节节 刀刀刀刀具具具具交交交交换换换换装装装装置置置置一、交换装置的形式第第第第五五五五节节节节 刀刀刀刀具具具具交交交交换换换换装装装装置置置置第第第第五五五五节节节节 刀刀刀刀具具具具交交交交换换换换装装装装置置置置二、刀具的夹持二、刀具的夹持二、刀具的夹持第第第第五五五五节节节节 刀刀刀刀具具具具交交交交换换换换装装装装置置置置1.柄式夹持（轴向夹持）柄式夹持（轴向夹持）n叉手机械手手掌结构二、刀具的夹持2.钩手机械手手掌结构钩手机械手手掌结构第第第第五五五五节节节节 刀刀刀刀具具具具交交交交换换换换装装装装置置置置