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1、第四章第四章加工刀具自动化加工刀具自动化2 4.1 自动化刀具及辅具自动化刀具及辅具 4.2 自动化换刀系统自动化换刀系统第四章第四章 加工刀具自动化加工刀具自动化31 1、刀具自动化的概念、刀具自动化的概念 刀具自动化：刀具自动化：是加工设备在切削过程中自动完成是加工设备在切削过程中自动完成选选刀、换刀、对刀、走刀刀、换刀、对刀、走刀等工作过程。等工作过程。 自动化刀具的特点：自动化刀具的特点： 切削性能必须稳定可靠，具有高的切削性能必须稳定可靠，具有高的耐用度和可靠性耐用度和可靠性。应能可靠地断屑或卷屑。应能可靠地断屑或卷屑。应具有较高的精度。应具有较高的精度。刀具结构应保证其刀具结构应保
2、证其能快速或自动更换或调整能快速或自动更换或调整。应配有在线监测与报警装置。应配有在线监测与报警装置。应尽可能采用应尽可能采用标准化、系列化和通用化标准化、系列化和通用化的刀具。的刀具。4.1 自动化刀具及辅具自动化刀具及辅具44.1 自动化刀具及辅具自动化刀具及辅具在以在以数控机床、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加工系统中柔性自动化加工系统中，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加工设备的刀库容量有限限，应，应尽量减少使用专用刀具尽量减少使用专用刀具，而，而选用通用标准刀具选用通用标准刀具、刀具刀具标准组合件或模块
3、式刀具标准组合件或模块式刀具。标准刀具标准刀具专用刀具专用刀具分类分类刚性自动化生产中刚性自动化生产中柔性自动化生产中柔性自动化生产中标准刀具标准刀具刀具标准组合件刀具标准组合件模块式刀具模块式刀具2 2、自动化刀具的类型及选用、自动化刀具的类型及选用53 3、柔性自动化加工用工具系统、柔性自动化加工用工具系统p工具系统的组成：工具系统的组成：夹头夹头柄部（刀柄）柄部（刀柄）接杆（接柄）接杆（接柄）更完善的工具系统还包括更完善的工具系统还包括自动换刀装置自动换刀装置、刀库刀库、刀具识别刀具识别装置装置和和刀具自动检测装置刀具自动检测装置等。等。6u数控车削加工用工具系统数控车削加工用工具系统车
4、削工具系统的组成： 由机床刀架、 刀夹基座、 快换刀夹、 预调刀头和标准刀具等组成。7u数控车削加工用工具系统数控车削加工用工具系统图4.4 DIN69880非动力刀夹的构成体系 图4.5 DIN69880动力刀夹的构成体系8u数控镗铣加工用工具系统数控镗铣加工用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。p整体式结构的特点：整体式结构的特点：是是工具的柄部与夹持工具的工工具的柄部与夹持工具的工作部分连成一体作部分连成一体；特点：；特点：不同品种和规格的不同品种和规格的工作部工作部分分都必须加工出一个能与机床连接的柄部；都必须加工出一个能与机床连
5、接的柄部；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：用用于刀具装配中装夹不改变，或不宜使用模于刀具装配中装夹不改变，或不宜使用模块式刀柄的场合。块式刀柄的场合。9u数控镗铣加工用工具系统数控镗铣加工用工具系统p模块式工具系统的机构特点：模块式工具系统的机构特点：把工具的柄部和工作把工具的柄部和工作部分分割开来，制成各种系列化的模块，然后经过部分分割开来，制成各种系列化的模块，然后经过不同规格的中间模块，可组装成一套套不同规格的不同规格的中间模块，可组装成一套套不同规格的工具。工具。l 优点：优
6、点：既便于制造、使用与保管，又能以最少工具既便于制造、使用与保管，又能以最少工具库存来满足不同零件的加工要求，因而它代表了库存来满足不同零件的加工要求，因而它代表了工工具系统发展的具系统发展的 总趋势总趋势。 l 各模块的联接采用各模块的联接采用短圆锥定位短圆锥定位，中心螺钉拉紧中心螺钉拉紧。10u数控镗铣加工用工具系统数控镗铣加工用工具系统镗铣类模块式工具系统组成镗铣类模块式工具系统组成11u数控镗铣加工用工具系统数控镗铣加工用工具系统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12u数控镗铣加工用工具系统数控镗铣加工用工具系统 通过将基本刀柄、接杆和加长杆(如需要)
7、进行组合，能组成很多种类的刀柄。13利用锥柄和连杆组成的组合刀具利用锥柄和连杆组成的组合刀具通孔加工通孔加工粗精镗倒角粗精镗倒角阶梯孔阶梯孔同轴孔及倒同轴孔及倒角角组合加工组合加工u数控镗铣加工用工具系统数控镗铣加工用工具系统14 刀具的快换及调整刀具的快换及调整p 更换刀片p 更换刀具p 更换刀夹p 更换刀柄4.1 自动化刀具及辅具自动化刀具及辅具15 4.1 自动化刀具及辅具自动化刀具及辅具 4.2 自动化换刀系统自动化换刀系统第四章第四章 加工刀具自动化加工刀具自动化16 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（Automat
8、ic Tool Changer,Automatic Tool Changer,简称简称ATCATC）。）。 目前，自动换刀装置已广泛地使用于加工中心及其它一些数控目前，自动换刀装置已广泛地使用于加工中心及其它一些数控机床。机床。视频：视频：加工换刀过程加工换刀过程 主轴换刀主轴换刀4.2 自动化换刀系统自动化换刀系统自动化换刀装置：自动化换刀装置：一、换刀装置的类型和组成一、换刀装置的类型和组成 二、刀库二、刀库三、自动化换刀机构三、自动化换刀机构 17一、换刀装置的类型和组成一、换刀装置的类型和组成 1.1.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.主轴与刀库分离的
9、自动换刀装置主轴与刀库分离的自动换刀装置图图4-74-7更换主轴换刀更换主轴换刀特点特点：结构较简单，换刀时间短，换刀可靠性高。：结构较简单，换刀时间短，换刀可靠性高。由刀库、刀具交换装置以及主轴等由刀库、刀具交换装置以及主轴等组成：组成：特点特点：2）只有一根主轴，因此全部刀具都应具有统一的）只有一根主轴，因此全部刀具都应具有统一的标准刀柄标准刀柄， 1）能适应复杂零件的多工序加工，因为）能适应复杂零件的多工序加工，因为 刀库可以存放数量较多的刀具（刀库可以存放数量较多的刀具（2060）；）；3）刀库的安装位置可根据实际情况较为灵活地设置，）刀库的安装位置可根据实际情况较为灵活地设置， 可离
10、开加工区，消除许多不必要的干扰。可离开加工区，消除许多不必要的干扰。4.2 自动化换刀系统自动化换刀系统18二、刀库二、刀库自动换刀系统的组成自动换刀系统的组成1、刀库、刀库2、自动换刀装置、自动换刀装置3、刀具传送装置、刀具传送装置4、识刀装置、识刀装置最主要最主要4.2 自动化换刀系统自动化换刀系统191）功能：）功能：存储各种加工工序所需存储各种加工工序所需 的刀具；的刀具；按程序指令，快速、准按程序指令，快速、准 确地将刀库中的空刀位和确地将刀库中的空刀位和 待用刀具送到预定位置待用刀具送到预定位置2）类型）类型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1 1、刀库、刀库20
11、2.2.自动选刀（自动换刀）自动选刀（自动换刀） 这种方式根据程序指令的要求任意选择所需要的刀具，这种方式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序而任意存放，利用控制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、记忆所有的刀具和刀座。系统来识别、记忆所有的刀具和刀座。自动选刀概念自动选刀概念根据数控系统的选择指令，从刀库中将各工序所需的刀具转换到根据数控系统的选择指令，从刀库中将各工序所需的刀具转换到取刀位置。取刀位置。自动选刀方式的种类：自动选刀方式的种类：将所需刀具严格按工序先后依次插放在刀库中，将所需刀具严格按工序先后依次插放在刀库中，使用时按加
12、工顺序指令一一取用使用时按加工顺序指令一一取用 顺序选刀顺序选刀:任意选择任意选择:优点：驱动较为简单，工作可靠，不需要识刀装置优点：驱动较为简单，工作可靠，不需要识刀装置缺点：刀库中刀具数量不宜太多，且更换工件时刀具顺序必须重排缺点：刀库中刀具数量不宜太多，且更换工件时刀具顺序必须重排相同的刀具在工件一次装夹中可重复使用相同的刀具在工件一次装夹中可重复使用213.3.刀具运送装置刀具运送装置靠近刀库，完成拔刀和插刀的动作靠近刀库，完成拔刀和插刀的动作靠近主轴，也完成拔刀和插刀的动作。靠近主轴，也完成拔刀和插刀的动作。在前后机械手之间，将前机械手从主轴上拔出在前后机械手之间，将前机械手从主轴上
13、拔出的刀具运回刀库旁；将后机械手从刀库中拔出的刀具运回刀库旁；将后机械手从刀库中拔出的刀具运到主轴旁的刀具运到主轴旁后机械手后机械手:前机械手前机械手:刀具运送装置刀具运送装置:刀库容量较大刀库容量较大，布置得，布置得离机床主轴较远离机床主轴较远时，需要安排两只时，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机械手和刀具运送装置来完成新旧刀具的交换工作224.4.刀具的识别刀具的识别1）刀具编码法）刀具编码法2）软件记忆法）软件记忆法刀库上刀座地址刀库上刀座地址刀库中刀具编号刀库中刀具编号控制系统中建立控制系统中建立原始刀具数据表原始刀具数据表取刀时：根据刀具号在数据表中找出该刀具
14、的地址，根据优化取刀时：根据刀具号在数据表中找出该刀具的地址，根据优化原则转动刀库，当检测装置读出地址与取刀地址一致时，刀具原则转动刀库，当检测装置读出地址与取刀地址一致时，刀具便停留在换刀位置以便换刀便停留在换刀位置以便换刀图4-9刀具编码法1-刀柄 2-接触式识别装置 3-触针（销）4编码环刀具回刀库：按优化原则送到任一空位即可，不必寻找刀具原位刀具回刀库：按优化原则送到任一空位即可，不必寻找刀具原位控制系统根据此时的地址更新刀具数据表，并记忆控制系统根据此时的地址更新刀具数据表，并记忆23三、自动化换刀机构三、自动化换刀机构 1 1回转刀架回转刀架形式形式立轴式立轴式卧轴式卧轴式特点：特点：定位可靠、重复定位精度高、分度准确、转位速度快、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，能保证数控车床的高精度和高效率。夹紧刚性好，能保证数控车床的高精度和高效率。4.2 自动化换刀系统自动化换刀系统242.2.通过主轴换刀通过主轴换刀简单易行，但换刀时间较长，且要占用机床工时。简单易行，但换刀时间较长，且要占用机床工时。3.利用机械手换刀利用机械手换刀特点：特点：灵活性大、灵活性大、 换刀时间短，换刀时间短， 应用最为广泛。应用最为广泛。形式：形式：单臂式机械手单臂式机械手双臂式机械手双臂式机械手
