3.4 刀库及换刀装置.pptVIP

机械设计基础 46学时 刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人为主的生产方式。由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等。大幅缩短加工时程，降低生产成本；这是刀库系统的最大特点。 刀库主要是提供储刀位置，并能依程式的控制，正确选择刀具加以定位，以进行刀具交换；换刀机构则是执行刀具交换的动作。 近年来刀库的发展已超越其为工具机配件的角色，在其特有的技术领域中发展出符合工具机高精度、高效能、高可靠度及多工复合等概念之产品。其产品品质的优劣，关系到工具机的整体效能表现。 刀库的容量、布局，针对不同的工具机，其形式也有所不同，根据刀库的容量、外型和取刀方式可概分为以下几种： 1、斗笠式刀库 一般只能存16~24把刀具，斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具，这时刀库转动。当要换的刀具对正主轴正下方时主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，夹紧刀具后，刀库退回原来的位置。 　2、 圆盘式刀库 　圆盘式刀库通常应用在小型立式综合加工机上。圆盘刀库一般俗称盘式刀库，以便和斗笠式刀库、链条式刀库相区分。圆盘式的刀库容量不大，顶多二、三十把刀。需搭配自动换刀机构ATC(AutoToolsChange)进行刀具交换。 　3、链条式刀库 链条式刀库的特点是可储放较多数量之刀具，一般都在20把以上，有些可储放120把以上。它是由链条将要换的刀具传到指定位置，由机械手将刀具装到主轴上。换刀动作均采用马达加机加工中心使用的刀库最常见的形式是圆盘式刀库和机械手换刀刀库。 圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。 2、刀号的计数原理。一般在换刀位安装一个无触点开关，1号刀位上安装挡板。每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当前刀号就被记忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。如要换10号刀，刀库是顺时针转。 　　机床关机后刀具记忆清零。 3、固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。  自动换刀系统是CNC工具机的重要组成部分，主要是将加工所需刀具，从刀库中传送到主轴夹持机构上。 刀具夹持元件的结构特性及其与工具机主轴的联结方式，将直接影响工具机的加工性能。刀库结构形式及刀具交换装置的工作方式，则会影响工具机的换刀效率。自动换刀系统本身及相关结构的复杂程度，又会对整机的成本产生直接影响。 数控工具机的自动换刀系统大概分为1.油压机构2.气压机构3.电气式凸轮机构。在不断追求速度及可靠性提升的数控工具机市场，凸轮式换刀机构就广泛的被采用。此设计只用一个驱动马达就可完成复杂的换刀动作，快速确实，除了换油外没有其他消耗零件及保养需求，故障率最少，寿命超过百万次以上。 一般具有ATC装置者都有ATC臂。换刀时若是需要在刀具库与主轴两处更换，则需要ATC臂来补助。但有些工具机并不需要ATC臂即可完成换刀动作。 自动换刀装置常见故障的诊断与排除 对于机械、液压(或气动)方面的故障，主要应重视对现场设备操作人员的调查，故障的判断由于ATC装置是由PLC可编程序控制器通过应答信号控制的，因此大多数故障出现在反馈环节(电路或反馈元件)上。需通过电路分析与信号一动作—定位一限位等有关环节的综合分析来判断故障所在，故难度较大。  未来工具机产业的发展，均以追求高速、高精度、高效率为目标。随着切削速度的提高，切削时间的不断缩短，对换刀时间的要求也在逐步提高；换刀的速度已成为高等级工具机的一项重要指标。 一般强调换刀速度快的卧式机台，皆有几个特点： 1.刀臂短 2.刀臂不一定成直线 3.两刀可能互相垂直 4.凸轮箱小且可移动。 其主要目的是要让换刀时，可动件之转动惯量小，以达到快速换刀之目的。该技术包括刀库的设置、换刀方式、换刀执行机构和适应高速工具机的结构特点等。 教材P52 1.填空题 * * 3.4 刀库及换刀装置 1、简述数控机床导轨的基本要求？ 答：三高“高导向精度”、“高刚度”、“耐磨性” 两不“不振动” ﹑“不爬行”。 2、目前数控机床常用的导轨