数控机床机械系统装调与维修一体化教程,主编：韩鸿鸾,,模块四 自动换刀装置装调与维修,任务二 认识刀库与机械手的结构,,,,,,,床身,,,c)排刀架 d)带动力刀具的刀架 图4—1 刀架换刀,数控加工刀具的交换，除用刀架外，还可以用刀库换刀 刀库的动力：用电动机或液压系统来提供转动动力，用定位机构来保证更换的每一把刀具或刀套都能可靠地准停 刀库的功能：储存加工工序所需的各种刀具，并按程序指令，把将要用的刀具准确地送到换刀位置，并接受从主轴送来的已用刀具 刀库的储存量：一般在8～64把范围内，多的可达100～200把，甚至更多，刀库的容量首先要考虑加工工艺的需要常见刀库实物图,任务目标,,,,,,在教师的带领下到工厂中参观详细观察常见刀库与机械手的种类；机械手换刀与无机械手换刀的工作过程1.无机械手换刀 无机械手换刀的方式是利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换XH754型卧式加工中心就是采用这类刀具交换装置的实例一、刀具交换,,图4—3转塔刀架 l、2-齿轮；3-槽轮盘；4-滚子：6-齿轮：7、8-端面齿盘；9-锥销；10-转塔盘；11-转塔轴；12-碟形弹簧；13、14-滚子；15-杠杆,,换刀过程,特点： 1.结构简单、紧凑，不会影响加工精度，影响机床的生产率。
2.因刀库尺寸限制，装刀数量不能太多常用于小型加工中心2.机械手换刀,,换刀分解动作示意图,,：各种刀具交换方式各有什么特点？无机械手换刀与机构手换刀从换刀动作来看还有哪些不同的形式？,,,,1.斗立式刀库的结构,二、刀库的结构,斗立式刀库的结构,2.圆盘式刀库的结构,,JCS-018A刀库结构简图,l-直流伺服电动机 2-十字联轴器 3-蜗轮4-蜗杆 5-气缸6-活塞杆 7-拨叉8-螺杆 9-位置开关10-定位开关 11-滚子12-销轴 13-刀套14-刀盘,,,,JCS-018A刀库结构图,1-弹簧 2-螺纹套 3-球头销钉 4-刀套 5、7-滚子 6-销轴,3.链式库的结构,,方形链式刀库示意图,,刀套的准停,1—定位插锁 2—定位盘 3—链轮 4—手爪,,：数控机床上常用的刀库还有哪几种形式？其结构是怎样的？,,1.机械手的形式与种类,二、机械手,,机械手形式,单臂单爪回转式机械手,单臂双爪摆动式机械手,单臂双爪回转式机械手,双机械手,双臂端面夹紧机械手,双臂往复交叉式机械手,常见机械手实物,,,(1)单臂双爪式机械手 1)机械手的结构与动作过程,2.常用换刀机械手的结构,,JCS-018A机械手传动结构示意图,l、3、7、9、13、14-位置开关 2、6、12-挡环 4、11-齿轮 5-连接盘8-销子 10-传动盘 15、18、20-液压缸 16-轴17、19-齿条 2l-机械手,,,机械手传动结构局部视图,1-齿轮 2-轴 3-连接盘 4、6-销子 5-传动盘 7-齿条 8-活塞杆,,2)机械手抓刀部分的结构,,机械手臂和手爪 l-手臂2、4-弹簧3-锁紧销5-活动销6-锥销7-手爪8-长销,,,凸轮式换刀机械手,1—刀套 2—十字轴 3—电动机 4—圆柱槽凸轮(手臂上下) 5—杠杆 6—锥齿轮 7—凸轮滚子(平臂旋转) 8—主轴箱 9—换刀手臂,(2)两手呈180°的回转式单臂双爪机械手 1)两手不伸缩的回转式单臂双爪机械手,,两手不伸缩的回转式单臂双械手,l-刀库 2-换刀位置的刀座 3-机械手 4-机床主轴,,2)两手伸缩的回转式单臂双爪机械手,,刀具轴线与鼓(盘)轴线夹角为直角的刀库,1—机床主轴 2—主轴中刀具 3—刀库中刀具 4—刀库 5—机械手,,3)剪式手爪的回转式单臂双械手,,剪式机械手换刀链式刀库 1—刀库：2—剪式手抓；3—机床主轴；4—伸缩臂；5—伸缩与回转机构；6—手臂摆动机构,取刀,送刀,(3)两手互相垂直的回转式单臂双械手,,两手互相垂直的回转式单臂双械手,1-刀库2-齿条 3-齿轮4-抓刀活塞 5-手臂托架6-机床主轴 7-抓刀动块8-销子 9-抓刀定块 10、12-小齿轮 11-弹簧13、14-小齿条,(4)两手平行的回转式单臂双械手,,机械手手爪结构,1-液压缸 2-导向槽 3-销子 4-销轴,3.机械手的驱动机构,,1—升降气缸 2—齿条 3—齿轮 4—液压缸 5—传动盘 6—杆7—转动气缸 8—齿轮9—齿条,,数控机床上常用的机械手还有哪几种形式？其结构是怎样的？,1.钳形机械手手爪,三、机械爪,,1—手臂 2—锁销 3—止退销4—弹簧 5—支点轴6—手爪 7—键 8—螺钉,钳形机械手手爪,2.刀库夹爪 刀库夹爪既起着刀套作用，又起着手爪的作用。
1—锁销2—顶销 3—弹簧4—支点轴5—手爪6—挡销,：数控机床上常用的机械爪还有哪几种形式？其结构是怎样的？,刀库夹爪,任务拓展,,,,机械故障,所谓机械故障，就是指机械系统(零件、组件、部件、整台设备乃至一系列的设备组合)因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象数控机床机械故障的分类如表4—7所示，其特点见表4—8,,：数控机床常发生的故障为哪种？,数控机床的特点,数控机床机械故障的分类,任务巩固,,一、填空题 1.无机械手换刀的方式是利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换 2.刀库一般使用电动机或液压系统来提供转动动力，用刀具运动机构来保证换刀的可靠性，用定位机构来保证更换的每一把刀具或刀套都能可靠地准停 3.刀库的功能是储存加工工序所需的各种刀具，并按程序指令，把将要用的刀具准确地送到换刀位置，并接受从主轴送来的已用刀具 4.常见机械手的形式有单臂单爪回转式机械手、单臂双爪摆动式机械手、单臂双爪回转式机械手、双机械手、双臂往复交叉式机械手及双臂端面夹紧机械手六种二、选择题 1.一般的中、小型立式加工中心配有（ B ）把刀具的刀库就能够满足70%～95%的工件加工需要 A.12~16 B. 14～30 C.14~36 2.刀库的最大转角为（ C ），根据所换刀具的位置决定正转或反转，由控制系统自动判别，以使找刀路径最短。
A.90° B.120° C. 1800 3.加工中心的自动换刀装置由驱动机构、（ A ）组成 A.刀库和机械手 B.刀库和控制系统C.机械手和控制系统 D.控制系统 4.圆盘式刀库的安装位置一般在机床的（ A ）上 A.立柱 B.导轨 C.工作台,二、选择题 5.加工中心换刀可与机床加工重合起来，即利用切削时间进行（ B ） A.对刀 B.选刀 C.换刀 D.校核 6.目前在数控机床的自动换刀装置中，机械手夹持刀具的方法应用最多的是（ A ） A.轴向夹持 B.径向夹持 C.法兰盘式夹持 7.加工中心刀具交换装置有（ C ）等类型 A.无机械手换刀 B.机械手换刀 C.A、B均正确 D.A、B均不正确 8.不同的加工中心，其换刀程序是不同的，通常选刀和换刀（ D ）进行 A.一起 B.同时 C.同步 D.分开 9.在采用ATC后，数控加工的辅助时间主要用于（ A ） A.工件安装及调整 B.刀具装夹及调整 C.刀库的调整,三、判断题（正确的划“√”，错误的划“×”） 1.（×）无机械手换刀主要用于大型加工中心。
2.（×）刀库回零时，可以从一个任意方向回零，至于是顺时针回转回零还是逆时针回转回零，由设计人员定 3.（×）单臂双爪摆动式机械手两个夹爪可同时抓取刀库及主轴上的刀具，回转1800后，又同时将刀具放回刀库及装入主轴 4.（√）双臂端面夹紧机械手夹紧刀柄的两个端面进行换刀 5.（√）凸轮联动式单臂双爪机械械手手臂的回转和插刀、拔刀的分解动作是联动的，部分时间可重叠，从而大大缩短了换刀时间 6.（√）刀库是自动换刀装置最主要的部件之一，圆盘式刀库因其结构简单，取刀方便而应用最为广泛。