数控技术课件5

工具库首先将加工中使用的所有工具安装在标准刀柄上，在机床外进行尺寸的预调整后，插入工具库。 更换刀时，根据刀选择指令由谁在刀库中选择刀，通过刀更换装置从刀库和主轴中取出刀具，进行刀具更换，将新刀具放入主轴，将使用过的刀具返回刀库。 该刀具更换装置与转塔头相比，机床主轴箱内只有一根主轴，因此在结构上能够提高主轴的刚性，有利于精密加工和重切削加工。 刀库内刀具的数量取决于工艺要求和机床的结构布局，能够实现多数量多、复杂的零件多工序加工，提高了机床的适应性和加工效率。 此外，刀库可以放置在远离加工区域的位置，避免与工件发生干涉。 该自动工具更换系统需要增加工具的自动夹紧、松弛机构、工具运动和定位机构，常需要刀柄、刀孔、清扫刀架的装置，结构复杂。 换产调整的动作多，换产调整时间长。 此外，影响交换工作可靠性的因素也很多。 二、刀库类型和刀具的选择与识别(一)刀库类型刀库是自动换刀装置的主要部件之一，其容量和具体结构对数控机床的设计有很大影响。 根据刀库所需的容量、刀的选择以及刀的取出方法，刀库可设计成各种形状。 图7-42显示了一些常见的刀具库格式。 1 .磁盘工具库的磁盘工具库是最常用的形式，可以在所有刀柄上保存刀具。 光盘工具库的储存量一般为1540条。 盘式刀具库的种类较多，图7-42AD是单盘式刀具库，可根据机床主轴的布局，将刀具库的刀具轴线配置在不同的方向，图7-42D是刀刃可反转90度的盘式刀具库，在该结构中进行切削动作单盘工具库结构简单，拿刀也方便，因此被使用最广泛。 另外，在需要更多刀具的情况下，可以采用图7-42E所示的滚筒弹仓式(刺猬式)刀具库，其结构非常紧凑，在同一空间内，该刀具库的容量最大，图7-42G是多层盘型刀具库。 虽然也有紧凑结构的特征，但由于选择刀的动作和取刀的动作很多，因此不怎么被应用。 2 .链式刀库是在链条上安装了多个刀柄，如图7-42F所示，其结构具有很大的灵活性，保管刀具的数量也很多，选择和选择的动作非常简单。 链条较长时，可以增加支撑链轮的数量，折返链条，提高空间利用率。 一般的工具数量是30120根。 3 .格式刀库这个刀库纵横有很多整齐的格子，各格子都有刀架，如图7-42B所示可以保管刀具。 该工具库单独设置在机床外，可以用机械手进行刀的筛选和更换。 这种工具库选择刀和刀的动作复杂，应用最少。 (二)按照分选方式数控装置的刀具选择指令，从刀库中分选各工序所需刀具的操作称为自动更换。 当前，在刀具库中选择刀具通常有两种方法：顺序选择和选择。 1 .顺序选择方式的刀具顺序选择方式是将刀具按照加工工序的顺序依次放置在人的刀库的各刀夹内。 每次更换刀具时，刀库都会依次旋转刀柄的位置，取出所需的刀具。 已经使用过的刀具可以放回原来的刀架，也可以依次放入下一个刀架。 该方式不需要刀具识别装置，而且驱动控制也简单，可以直接通过刀库的分度实现。 因此，工具的顺序选择方式具有结构简单、功能可靠等优点。 但是，更换不同工件时，必须重新排列刀具库内的刀具顺序。 由于刀具库中的刀具不能在不同的工序中重复使用，因此必须相应地增加刀具的数量和容量，从而降低刀具和刀具库的利用率。 此外，装刀具时要十分小心。 如果刀具不能按顺序放入刀库，就会发生重大事故。2 .采用任意选择方式任意选择方式的自动交换系统需要刀具识别装置。 该方式是根据程序指令的要求选择必要的工具，工具不需要按工件加工顺序排列在刀库中，可以任意保管。 编码并自动更换刀具(或刀架)时，刀库会旋转，刀具(或刀架)由“刀具识别装置”识别。 某个工具的代码与数值控制指令的代码一致时，选择工具，将工具送至更换位置，等待机器人抓住。 任意选择刀具的优点在于，刀具库中的刀具排列顺序可以重复使用同一刀具，而与工件的加工顺序无关。 因此，刀具的数量比逐次选择法的刀具少，刀库也相应地变小。 的双曲馀弦值。 编码方式主要有3种： (1)刀具编码方式采用特殊刀柄结构进行编码。 每个刀具都有自己的代码，因此可以存储在刀库的任何刀柄中。 这样，刀具库内的刀具可以在不同的工序中再利用，使用的刀具也不一定需要返回原来的刀具夹，对于安装和选择都非常有利，刀具库的容量也可以相应地减小，并且也可以避免刀具保管在刀具库中的顺序错误引起的事故刀具代码的具体结构如图7-43所示。 在刀柄1后端的拉杆4上安装等间隔的拉线环2，用锁紧螺母3固定。 代码环可以是整体的，也可以由环3构成。 帘线环的直径大小有2种，大径的是二进制的“1”，小径的是“0”。 通过这两种圆环的不同排列，可以得到一系列代码。 例如，由6个大小直径的圆环构成，可以区别63种工具。 通常不使用零代码，以免与刀柄中没有刀具的情况混淆。 为了便于操作者的存储和识别，也可以使用二一八进制代码，(2)以工具夹的代码方式这种代码方式对工具预置器中的所有工具夹进行编码，对工具也进行编号，将工具放置在与该编号相符的工具夹上。 换刀时刀架旋转，各刀架依次通过识别器，刀架停止旋转，直到找到规定的刀架。 在该编码方法中，由于取消了信息块的编码，因此大大简化了信息块结构。 因此，刀具识别装置的位置不限于保持件的尺寸，能够位于适当的位置。 另外，自动更换过程中使用的工具需要返回原来的刀架，更换的动作增加了。 与依次选取刀具相比，刀柄代码的突出移动是刀具在加工过程中可以重复使用。 图7-44表示盘式刀具库的刀具夹编码装置。 在圆盘的圆周上排列几个刀架，安装与外侧缘对应的刀架编码块1，安装固定在刀架下方的刀架识别装置2。 保持器代码的识别与上述工具代码的识别原理完全相同(3)代码附加方式代码附加方式分为代码键、代码卡、代码杆、代码盘等，其中使用最多的是代码键。 这个方法是，首先把表示刀具号码的代码键绑在刀具上，在放弃刀具的尊严时。 识别装置可以识别刀具的编号，并选取该键旁边的刀具。 此外，如图7-45所示，码键的形状为，在键的两侧最多能够安装22个角齿，在图中，除了引导用的2个角以外，有能够区别9999刀具的20个图。 图7-46是编码键孔的剖视图，键沿着水平方向的键槽插入到键孔座中，顺时针旋转90度，键编码突起6上的第一弹簧片5被支承而表示编码“1”，编码凹陷的第二弹簧片3直接表示编码“0”。 因为键的每个不规则部分的旁边有对应的木炭刷4或1，所以可以识别键的每个不规则部分，即可以识别书中的对应刀具。 这种编码方式被称为暂时编码，从刀架取出刀具后，刀架的编码键也会被取出，因此刀架的编码键也会消失。因此，该方法更加灵活。 用于此代码方法的刀具不需要返回到原始刀柄。 (3)刀具识别装置的刀具识别装置是可任意选择刀具的自动交换系统的重要组成部分，常用的有以下几个。 1 .接触式刀具识别装置接触式刀具识别装置的识别原理如图7-47所示。 刀柄上安装有直径不同的2种软线环，规定大径的环为二进制的“1”，规定小径的环为“0”，图中有5个软线环4，在刀库附近固定有工具识别装置2，触针3从其突出，触针的数量为刀柄的软线环各探针与继电器相关，在蓖麻大径时与触针接触，继电器通电，其数字为“1”。 线圈小径时与触针白色接触，继电器不通电时数字为“0”。 各继电器读取的数字与小刀具的导线一致时，从控制装置发出信号，使刀架停止，等待刀具更换。 接触式工具识别装置结构简单，但触针磨损，寿命短，可靠性差，而且刀难以快速更换。 2 .接触式刀具识别装置非接触式刀具识别装置无机械直接接触，无磨损、无噪音、寿命长、反应速度快。 适用于高速、交换频繁的工作场所。 常用的是磁识别和光电识别法。 非接触磁识别法磁识别法利用磁性材料和非磁性材料的感应强弱不同，利用感应线圈读取代码。 帘线环直径相同，分别为导磁率材料(例如软钢)和非导磁率材料(例如真？ 塑料)制成，前者编码为“1”，后者编码为“0”。 图7图48表示刀具代码用的磁识别装置。 在图中，在柄部1安装有由非磁导率材料编码环4和与磁导率材料编码环对应的检测线圈6的组构成的非接触式识别装置3。 当向检测线圈6的初级线圈6的初级线圈5输入交流电压时，如果线圈是导磁材料，则磁感应强，在次级线圈7中产生大的感应电压。 当编码环为非磁导率材料时，磁感应较弱，次级线圈中线圈感应的电压较弱。 利用感应电压的强弱，可识别刀具的编号。 编码后的编号与指令刀编号一致时，控制电路输出信号。 停止工具库的运转，等待更换。 2 )非接触光电识别法非接触光电识别法利用光纤的良好的光传导特性，使用多根光纤构成读写头。 在接近的2根光纤中读取二进制代码的第1位时，一根光纤能够反射光或者对不能反射的(涂黑的)金属表面接通电源，将反射光向光电转换元件传送，判断引脚9的卡定。 同时，缸体3和压板4的锥面与刀架接触，在新的位置定位，夹紧后，末端齿轮离合器从空转齿轮脱离。 (4)推压变速缸复位刀架后，压力油从d孔进入变速缸右室，活塞6返回齿条。 此时，由于端齿的离合器脱离，齿条使齿轮7在轴上空转。 若定位和按压动作正常，则与开口11相对应的按压刀头12的接触表示切换完成，能够进行切削加工。 2 .多主轴转塔头更换装置带旋转工具的数控镗床，多主轴转塔头更换装置常用。 用多主轴转塔头的旋转换刀是比较简单的换刀方式。 该机床的主轴转塔头有转塔工具库，转塔头有卧式和立式两种。 图738是NC转塔铣床的外观图，八面转塔头有8根主轴，各主轴有刀。 根据工序要求依次自动切换刀刃，同时打开主传动。 不在作业位置的主轴偏离主传动。 转塔头的旋转位置(换刀)通过槽轮机构实现，其结构如图739所示，各换刀包括以下动作： (1)来自主轴驱动缸4的放压，弹簧施力齿轮1从主轴上的齿轮12向上方脱离。(2)抬起转塔头，齿轮1脱落时，固定在其上的支撑板打开行程开关3，控制电磁阀，向气缸5的左室注入压力油，气缸活塞向右移动转塔头，直至活塞与气缸端部接触。 固定在转塔头上的鼠标齿盘10脱落。 (3)转塔头的旋转是在鼠标的齿盘脱落后，行程开关启动旋转马达，通过蜗杆8和蜗轮6弯曲槽轮机构的主轴，使槽轮11旋转45圈。 用滑轮机构的圆弧粗定位主轴头的分度位置。 主轴编号的选择通过行程开关组实现。 如果不需要处于加工位置的主轴，旋转马达文件将继续旋转，间歇地使旋转塔头旋转45圈，直到选择主轴。 选择主轴后，通过行程开关7停止旋转电机。 (4)转塔头的定位是用电磁阀向缸体5的右室注入压力油，使转塔头向左返回，用鼠标齿盘10精密定位。 利用气缸5右室的液压力，切实按压转塔头。 (5)主轴旋转，由电磁阀控制的压力油再次进入气缸4，压缩弹簧使齿轮1与主轴上的齿轮12啮合。 此时，转塔头的旋转、定位动作全部完成。 为了改善主轴结构的工艺性，只需将整个主轴部件放入套筒，拆下螺钉即可拉出整个主轴部件。 该更换装置的工具数量少，适于加工比较简单的工件，不需要自动松动、夹紧、拆卸、安装、工具搬运等一系列复杂的作业，具有缩短更换时间，提高更换可靠性的优点。 但是，由于空间位置的限制，主轴零件的结构设计不够牢固，影响了主轴系统的刚度。 为了确保主轴的刚性，必须限制主轴的数量。 否则，结构尺寸会大幅度增加。 因此，转塔主轴头通常适用于工序少、精度不太要求的机床，如数