【论文】常见数控机床刀架的结构及工作原理研究.docVIP

目录 图2-1 盘式和链式刀库 http// 2.1.3机械手 在加工中心换刀机构的核心部位。换刀时机械手在机床主轴（或刀架）与刀库之间，执行新旧刀具交换任务，在一个换刀程序中要完全抓刀、拔刀。、交换（新旧刀对调）装刀、复位等动作。通常有三个自由度，即抓刀与复位是一个自由度；拔刀与装刀是一个自由度；新旧刀具位置交换是一个自由度。换刀动作在加工过程中是一个辅助动作，要求机械手动作迅速平稳可靠。特别是在高速旋转中交换刀具时，刀具不能从机械手中甩出来，因此机械手必须具有相应的锁紧机构，机械手完成各个动作是靠位置控制的，一个动作结束后，必须发出一个回答信号给PLC。以便启动下一个动作，拆装时要着重分析它的锁紧机构和各行程开关的安装部位 2–2图 机械手三种示意图 2.2常见的换刀类型 2.2.1 六角回转刀架 刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，它的动作部分分为4个步骤： （1）刀架抬起 当数控装置发出换刀指令后，压力油由a孔进入压紧液压缸的下腔，活塞1上升，刀架体2抬起，是定位用的活动插销10与固定插销9脱开。同时，活塞杆下端de 端齿离合器与空套齿轮5结合。 （2）刀架转位 当刀架抬起后，压力油从C空进入转位液压缸左腔，活塞6向右移动，通过连接板带动齿条8移动，使空套齿轮5作逆时针方向转动。通过端齿离合器使刀架转过60度。活塞的进程应等于齿轮5分度圆周长的1/6,并由限位开关控制。 （3） （1)刀架抬起 当换刀指令发出后，刀架电机正传，通过蜗杆连轴器带动涡轮丝杠转动，带架体内孔有螺纹，与涡轮丝杠旋合。涡轮丝杠内控与刀架中心轴的动配合，在环卫换刀时，中心轴固定不动，涡轮丝杠环绕中心轴旋转。由于刀架底座和刀架体啮合，且涡轮丝杠轴向固定，这是刀架抬起。 （2）刀架换刀 当刀架体抬至一定距离后，断面齿脱开。转位套用销钉与涡轮丝杠连接，随涡轮丝杠一同转动，当断面齿完全脱开，转位套正好转过160度，球头销子弹簧作用下进行转为套的槽中，带动刀架转位。 （3）刀架定位 刀架体转位时带动电刷座一起转动，当转到程序指定的刀号时，定位销在弹簧作用下进入粗定位盘的槽中进行粗定位，同时电刷接触导面使用电机反转，由于粗定位槽的限制，刀架体不能转动，使其在该位置垂直落下，刀架体和刀架底座上得端面 齿啮合实现精确定位。 （4)刀架锁紧 刀架电机继续反转，此时涡轮停止转动，蜗杆继续转动，随夹紧力增加，转矩不断增大，达到一定值时，在传感器的控制下，电机停止转动，刀架锁紧。 2.2.3带刀库的自动换刀系统 带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成。首先把加工过程中需要的全部刀具分别安装在标准刀柄上，在机外进行尺寸预调整后，按一定的方式放到刀库中去。换刀时先在刀库中选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具，在进行交换刀具后，将新刀装入主轴，把旧刀放回刀库。存放刀具的刀库具有较大的容量，它既可以安装在主轴箱的侧面或上方，也可以作为单独部件安装到机床外，并由搬运装置运送刀具。 与转塔主轴头相比较，由于带刀库的自动换刀装置数控机床主轴箱内只有一个主轴，设计主轴部件就有可能充分加强它的刚度，因而能满足精密加工的要求。另外，刀库可以存放数量很大的刀具，因而能进行复杂零件的多工序加工，这样就明显提高了机床的适应性和加工效率。所以带刀库的自动换刀装置特别适用于数控镗床、数控钻床和数控铣床。 刀库是自动换刀装置的主要部件，其容量｀布局以及结构对时空机床的设计有很大的影响。 根据刀库所需要的容量和取道刀方式，可以将刀库设计成多种样式。一下列出了几种。单盘式刀库，为适应机床主轴的布局，刀库的刀具轴线可以按不同的方向配置，刀具可做９０度翻转的圆盘刀库，采用这种结构简化取刀动作，刀库容量通常为15～30把，因取刀方便，所以应用最为广泛。鼓轮弹仓式刀库，其结构十分紧凑，在相同的空间内，它的容量较大，但取刀较复杂。链式刀库，其结构有较大的灵活性，存放刀具数量也较多，选刀和取刀动作十分简单。当链条较长时，可以增加支承链轮的数目，使链条折叠回绕，提高了空间利用率。多盘式和格子式刀库，他们虽然也具有结构紧凑的特点，但选刀和取刀复杂，应用较少。为一龙门加工中心采用的链式刀，为一立式加工中心的圆盘式刀库。 2.2.4刀架交换装置 数控机床的刀具交换方式通常分为有刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换和采用机械手交换刀具两类。刀具的交换方式和它们的具体结构对机床的生产率和工作可靠性有直接的影响。 由刀库与机床主轴的相对运动实现换刀的装置，在换刀时必须先将用过的刀具送回刀库，然后再从到库中取出新的刀具，两个动作不能同时进行，因此换刀时间长。 采用机械手换刀（见图2–3）的方式应用最为广泛，这是因