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1、第5章 运动系统与典型机构,5.1 概述,5.2 数控机床的主运动5.3 数控机床的进给运动5.4 数控机床的换刀装置及过程,5.4 数控机床的换刀装置及过程,自动换刀装置要能储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换。,应当满足： 1、换刀时间短； 2、刀具重复定位精度高； 3、足够的刀具存储量； 4、结构紧凑，安全可靠。,5.4 数控机床的换刀运动5.4.1 自动换刀装置的形式1回转刀架换刀,四方刀架,圆盘式轴向装刀刀架,回转刀架,换刀过程,5.4 数控机床的换刀运动,21,六角回转刀架,动作顺序： 1）刀架抬起 2）刀架转位 3）刀架压紧 4）转位油缸复位,5.4 数控机床的换刀运动2. 更
2、换主抽换刀, ,脱开主轴传动； 转塔头抬起； 转塔头转位； 转塔头定位压紧； 主轴传动重新接通。,TK-5525型数控转塔式镗铣床,右图中是八方形主轴头，装有八根主轴，每根主轴上装有一把刀具。根据工序要求，按顺序自动将所需要的刀具的主轴转到工作位置，实现自动换刀，同时接通主传动，不在工作位置的主轴便于主传动脱开。转塔头的转位由槽轮机构来实现。,这种机床的主轴头就是一个转塔式刀库，有卧式和立式两种。,动作顺序：,优点：换刀时间短，可靠性高。 缺点：主轴部件结构设计不够坚实，影响主轴系统刚度；主轴数目有限，只是适应于工序较少，精度要求不太高的机床上。,5.4 数控机床的换刀运动,3. 更换主轴箱换
3、刀,待用主轴箱推至上小车I；,空车运行到更换位置（上）； 小车I运行到更换位置（下）； 用过的主轴箱1从动力头上推上,小车；,待用主轴箱从小车I推上机床动,力头，并定位夹紧；,两小车返回主轴箱库，将下次待,换的主轴箱推上小车I；,已用主轴箱从小车推入主轴箱,库中的空位；,等待下一次换箱。,5,主要用于组合机床，机床立柱后面的主轴箱库，吊挂几个备用的主轴箱。两侧导轨上，装有同步运行的小车，他们在主轴箱库和动力头之间进行主轴箱的运输。,5.4 数控机床的换刀运动,4带刀库的自动换刀系统,组成： 刀库、选刀机构、刀具交换机构及刀具在主轴上的 自动装卸机构组成.（刀库可装在立柱、主轴箱或工作台上）,5
4、.4 数控机床的换刀运动,5.4.2 刀 库,1盘式刀库,盘式的结构简单，取刀也很方便，因此应用广泛,存刀量可多达5060把。存刀量过多则结构尺寸庞大，与机床布局不协调。有多圈、多层、多排分布。,5.4 数控机床的换刀运动,2. 链式刀库,刀库容量较大，增加刀库容量，只需增加链条的长度和支承链轮的数目即可。一般安装在立柱的侧面。,5.4 数控机床的换刀运动,5.4.3 刀具交换装置实现刀库与机床主轴装卸和传递刀具的装置。,1.交换装置的形式1）由刀库和主轴的相对运动实现刀具交换,必须将主轴上用过的刀具送回刀库，再从刀库中取出新刀，两个动作不能同时进行。缺点：换刀时间较长；换刀动作较多。,(a)
5、,(b),(c),5.4 数控机床的换刀运动,气缸,电机,直线导轨,主轴刀库刀盘,（a）(d),（b）(e),（c）(f),刀库和主轴的相对运动实现刀具的过程示意图,5.4 数控机床的换刀运动,2）由机械手进行刀具交换,5.4 数控机床的换刀运动,2）由机械手进行刀具交换,钩手，旋转运动,抱手， 手指旋转运动,扠手，直线运动,扠手， 直线运动,5.4 数控机床的换刀运动,机械手,5.4 数控机床的换刀运动钩刀机械手换刀过程：, 抓刀,拔刀,换刀,插刀,复位,刀库,油缸,主轴换刀机械手,(a),(b),(c),(d),5.4 数控机床的换刀运动,2. 刀具的夹持,要求有适当夹紧力，活动爪有锁紧装
6、置，防止脱落或转动。,直柄和锥柄两种。,5.4 数控机床的换刀运动, 柄式夹持(轴向夹持),1-活动爪 2-轴 3-挡销 4-锁紧销 5-调整螺栓 6-弹簧柱塞 7-固定爪,16,活动爪1可绕轴2回转，一端在弹簧柱塞6的作用下，支靠在挡销3上，调整螺栓5以使手掌保持适当的夹紧力；锁紧销4使活动爪1牢固夹持刀柄，防止松脱。锁紧销4还可轴向移动，放松活动爪1，以便扠刀从刀柄V型槽中退出。,5.4 数控机床的换刀运动, 法兰盘式夹持（径向夹持或蝶形夹持）,1-拉杆，2-刀柄 3-法兰盘 4-带洼形肩面,采用法兰盘夹持的突出优点：当采用中间搬运装置时，可以很方便地从一个机械手过度到另一个辅助机械手上去
7、。,5.4 数控机床的换刀运动,5.4.4 带刀库的自动换刀装置实例,THK 6370型数 控卧式镗铣床的 自动换刀装置。,由链式刀库和刀具交换装置组成，并用微型计算机管理刀库。链式刀库至于机床左侧，刀具容量为45把刀具。机械手安装在主轴箱的前端面上，可随主轴箱沿立柱导轨上、下移动，实现任意位置换刀。,5.4 数控机床的换刀运动,1.自动换刀装置换刀过程：,5.4 数控机床的换刀运动,2刀具交换装置一个双臂机械手完成新旧刀具的运输及交换,5.4 数控机床的换刀运动,本机械手的特点：,能实现任意位置换刀，换刀时主轴箱不需要在换刀位 置和加工位置之间来回移动，节约了空程时间，同时也减 少了导轨副的磨损及重复定位误差，从而提高了镗阶梯孔 的同心度；控制抓刀，拔、插刀油缸的四个电磁阀放在机 械手本体上，并尽量采用构件内部配油，大大减少了油管 数量，因而外观、布局较为匀称紧凑。其缺点是结构较复杂，制造工艺要求高。,5.4 数控机床的换刀运动,课后思考,数控加工中心换刀方式有哪些？各自的特点，,以及应用场合？,
