加工中心的自動換刀裝置由存放刀具的刀庫和換刀機構組成。刀庫種類很多,常見的有盤式和鏈式兩類。鏈式刀庫存放刀具的容量較大。
換刀機構在機床主軸與刀庫之間交換刀具,常見的為機械手;也有不帶機械手而由主軸直接與刀庫交換刀具的,稱無臂式換刀裝置。
加工中心刀庫分為圓盤式刀庫及機械手刀庫兩種
一、圓盤式刀庫
圓盤式刀庫應該稱之為固定地址換刀刀庫,即每個刀位上都有編號,一般從1編到12、18、20、24等,即為刀號地址。操作者把一把刀具安裝進某一刀位后,不管該刀具更換多少次,總是在該刀位內。
1. 制造成本低。主要部件是刀庫體及分度盤,只要這兩樣零件加工精度得到保證即可,運動部件中刀庫的分度使用的是非常經典的“馬氏機構”,前后、上下運動主要選用氣缸。裝配調整比較方便,維護簡單。一般機床制造廠家都能自制。
2. 每次機床開機后刀庫必須“回零”,刀庫在旋轉時,只要擋板靠近(距離為0.3mm左右)無觸點開關,數控系統(tǒng)就默認為1號刀。并以此為計數基準,“馬氏機構”轉過幾次,當前就是幾號刀。只要機床不關機,當前刀號就被記憶。刀具更換時,一般按最近距離旋轉原則,刀號編號按逆時針方向,如果刀庫數量是18,當前刀號位8,要換6號刀,按最近距離換刀原則,刀庫是逆時針轉。如要換10號刀,刀庫是順時針轉。 機床關機后刀具記憶清零。
3. 固定地址換刀刀庫換刀時間比較長國內的機床一般要8秒以上(從一次切削到另一次切削)。
4. 圓盤式刀庫的總刀具數量受限制,不宜過多,一般40#刀柄的不超過24把,50#的不超過20把,大型龍門機床也有把圓盤轉變?yōu)殒準浇Y構,刀具數量多達60把。
二、機械手刀庫
機械手刀庫換刀是隨機地址換刀。每個刀套上無編號,它{zd0}的優(yōu)點是換刀迅速、可靠。
1. 制造成本高。刀庫有一個個刀套鏈式組合起來,機械手換刀的動作有凸輪機構控制,零件的加工比較復雜。裝配調試也比較復雜,一般由專業(yè)廠家生產,機床制造商一般不自制。
2. 刀號的計數原理。與固定地址選刀一樣,它也有基準刀號:1號刀。但我們只能理解為1號刀套,而不是零件程序中的1號刀:T1。系統(tǒng)中有一張刀具表。它有兩欄。一欄是刀套號,一欄是對應刀套號的當前程序刀號。假如我們編一個三把刀具的加工程序,刀具的放置起始是1號刀套裝T1(1號刀),2號刀套裝T2,3號刀套裝T3,我們知道當主軸上T1在加工時,T2刀即準備好,換刀后,T1換進2號刀套,同理,在T3加工時,T2就裝在3號刀套里。一個循環(huán)后,前一把刀具就安裝到后一把刀具的刀套里。數控系統(tǒng)對刀套號及刀具
號的記憶是{yj}的,關機后再開機刀庫不用“回零”即可恢復關機前的狀態(tài)。如果“回零”,那必須在刀具表中修改刀套號中相對應的刀具號。
3. 機械手刀庫換刀時間一般為4秒(從一次切削到另一次切削)。
4. 刀具數量一般比圓盤刀庫多,常規(guī)有18、20、30、40、60等
5. 刀庫的凸輪箱要定期更換起潤滑、冷卻作用的齒輪油
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刀庫用于存放刀具,它是自動換刀裝置中的主要部件之一。根據刀庫存放刀具的數目和取刀方式,刀庫可設計成不同類型。圖7.1所示為常見的幾種刀庫的形式。
(1)直線刀庫。如圖7.1(a)所示,刀具在刀庫中直線排列、結構簡單,存放刀具數量有限(一般8把-12把),較少使用。
(2)圓盤刀庫。如圖7.1(b)-(g)所示,存刀量少則6把-8把,多則50把-60把,有多種形式。 圖7.1(b)所示刀庫,刀具徑向布置,占有較大空間,一般置于機床立柱上端。 圖7.1(c)所示刀庫,刀具軸向布置,常置于主軸側面,刀庫軸心線可垂直放置,也可以水平放置,較多使用。 圖7.1(d)所示刀庫,刀具為傘狀布置,多斜放于立柱上端。 為進一步擴充存刀量,有的機床使用多圈分布刀具的圓盤刀庫(圖7.1(e)),多層圓盤刀庫(圖7.1(f))和多排圓盤刀庫(圖7.1(g))。多排圓盤刀庫每排4把刀,可整排更換。后三種刀庫形式使用較少。
(3)鏈式刀庫。鏈式刀庫是較常使用的形式(圖7.1(h),(i)),常用的有單排鏈式刀庫(圖7.1(h))和加長鏈條的鏈式刀庫(圖7.1(i))。
(4)其他刀庫。格子箱式刀庫,如圖7.1(j)、k,刀庫容量較大。圖7.1(j)為單面式,圖7.1(k)為多面式。