数控刀具及其工具系统

1、第十三章 数控刀具及其工具系统,第一节 对数控刀具的要求,为适应多变加工零件的要求，数控机床尽可能通过提高刀具及其工具系统的标准化、系列化和模块化程度来获得最佳经济效益,1）刀具切削性能应稳定可靠，避免刀具过早损坏而造成不必要的停机。 2）刀具应有较高的寿命。 3）保证可靠地断屑、卷屑和排屑。 4）能快速地换刀或自动换刀。 5）能迅速、精确地调整刀具尺寸。 6）必须从数控加工特点出发来制定数控刀具的标准化、系列化和通用化结构体系。 7 ）应建立刀具及其工具系统信息的数据库及其管理系统。 8）具有完善的刀具组装、预调、编码标识和识别系统。 9）应建立切削数据库以便合理使用机床与刀具,第二节 刀具

2、快换、自动更换和尺寸预调,一、刀具快换或自动更换,1、刀片转位或更换刀片,精加工仍需尺寸调整,2、更换刀头模块,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,一、刀具快换或自动更换,3、更换刀夹,4、手动更换刀柄,更换刀夹,更换刀柄,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,一、刀具快换或自动更换,5、自动换刀,转塔刀架自动换刀,利用刀库和机床运动来自动换刀,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,利用刀库和机械手自动换刀过程,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,二、数控刀具尺寸预调,1、数控刀具尺寸的预调方法,表131： 常用刀具尺寸调整结构和方法,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,二、数控刀具尺寸

3、预调,1、数控刀具尺寸的预调方法,示例： 刀具轴向尺寸数显对刀,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,二、数控刀具尺寸预调,1、数控刀具尺寸仪,光学测量立式多工位刀具预调仪,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,二、数控刀具尺寸预调,1、数控刀具尺寸仪,刀具预调仪的功能模块图,第三节 数控刀具的工具系统,数控刀具的工具系统 用来连接机床主轴和刀具之间的辅助系统（含硬件和软件）。除刀具本身以外，还包括实现刀具快换所必需的定位、夹持、拉紧、动力传递和刀具保护等部分。 按使用范围可分为车削类和镗铣类数控工具系统； 按系统的结构特点可分为整体式和模块式工具系统,第三节 数控刀具的工具系统,一、车削类数

4、控工具系统,1、车床刀架的形式,图14-11 常见数控车床刀架形式 a）盘形刀架（径向装刀) b）盘形刀架（轴向装刀） c）四方刀架,2、刀具类型,第三节 数控刀具的工具系统,一、车削类数控工具系统,3、工具系统中的动力驱动,动力驱动的钻夹头,CZG车削类数控工具系统（DIN69880） a）非动力刀夹组合形式 b）动力刀夹组合形式,第三节 数控刀具的工具系统,一、车削类数控工具系统,3、工具系统中的动力驱动,CZG车削类数控工具系统柄部结构,第三节 数控刀具的工具系统,一、车削类数控工具系统,DIN69880工具系统圆柄刀夹基本结构尺寸 （单位：mm,第三节 数控刀具的工具系统,一、车削类数

5、控工具系统,表14-3 DIN69880工具系统容槽基本结构尺寸 （单位：mm,第三节 数控刀具的工具系统,一、车削类数控工具系统,3、工具系统中的动力驱动,Sandvik模块式车削CZG车削工具系统 1带有椭圆三角短锥接柄的刀头模块 2刀柄 3可涨开涨环 4拉杆,第三节 数控刀具的工具系统,二、镗铣类数控工具系统,系统一般由工具柄、刀具装夹和刀具组成，分为整体式和模块式两大类,自动换刀机床用724圆锥工具柄部尺寸（GB/T 109442006) （单位：mm,第三节 数控刀具的工具系统,自动换刀机床用724圆锥工具柄部尺寸（GB/T 109442006) （单位：mm,二、镗铣类数控工具系统

6、,1、整体式镗铣类工具系统 （TSG,工具系统中柄部形式和尺寸代号、工具代号及意义分别见表132、133,二、镗铣类数控工具系统,2、模块式镗铣类工具系统 （TMG,第三节 数控刀具的工具系统,二、镗铣类数控工具系统,2、模块式镗铣类工具系统 （TMG,1）圆柱定心径向销钉锁紧式（TMG21） 1）拆装方便 2）夹紧力大 3）刀柄刚性好 4）制造精度要求高 5）组装方便,第三节 数控刀具的工具系统,圆柱定心径向销钉锁紧结构 1定位销 2固定螺钉 3锥端滑销 4紧固螺钉,二、镗铣类数控工具系统,2、模块式镗铣类工具系统 （TMG,2）圆锥定心轴向螺栓锁紧式（TMG10） 1）定心精度高联结刚性好

7、； 2）拆卸、组装、调整工作量大； 3）废品率低，结构简单，成本比TMG21低,第三节 数控刀具的工具系统,圆锥定心轴向螺栓锁紧式（TMG10）工具系统,二、镗铣类数控工具系统,3、高速铣削用工具系统,第三节 数控刀具的工具系统,在高速旋转中离心力使主轴锥孔扩张,二、镗铣类数控工具系统,3、高速铣削用工具系统,第三节 数控刀具的工具系统,德国 HSK 刀柄与主轴联结结构与工作原理 a）HSK刀柄 b）主轴,二、镗铣类数控工具系统,3、高速铣削用工具系统,第三节 数控刀具的工具系统,美国 KM 刀柄与主轴联结结构 1KM刀柄 2主轴 3拉杆,二、镗铣类数控工具系统,3、高速铣削用工具系统,第三节

8、 数控刀具的工具系统,日本 BIGplus 刀柄（图上半部） 与BT刀柄（图下半部,二、镗铣类数控工具系统,3、高速铣削用工具系统,第三节 数控刀具的工具系统,高精度液压夹头 1加压螺钉 2油腔 3油腔 4装刀孔 5刀具,一、刀具尺寸的控制系统,第四节 刀具尺寸的控制系统与 刀具磨损、破损检测,尺寸检测刀具尺寸控制（补偿）加工,a）尺寸控制系统工作原理 b）拉杆摆块式补偿装置,二、刀具磨损的检测与控制,第四节 刀具尺寸的控制系统与 刀具磨损、破损检测,镗刀磨损测量 1参考表面 2磨损传感器 3测量装置 4刀具触头,1、刀具磨损的直接检测与补偿,二、刀具磨损的检测与控制,第四节 刀具尺寸的控制系

9、统与 刀具磨损、破损检测,装有测力轴承的加工中心主轴 1、3测力轴承 2电缆线,2、刀具磨损的间接测量和监测,1）以刀具寿命为判断依据,2）以刀具寿命为判断依据,二、刀具磨损的检测与控制,第四节 刀具尺寸的控制系统与 刀具磨损、破损检测,表面粗糙度与刀具磨损之间的关系,2、刀具磨损的间接测量和监测,3）以加工表面粗糙度为判断依据,二、刀具磨损的检测与控制,第四节 刀具尺寸的控制系统与 刀具磨损、破损检测,2、刀具磨损的间接测量和监测,激光检测工件表面粗糙度 1参考探测器 2激光发生器 3斩波器 4测量探测器,三、刀具破损检测,第四节 刀具尺寸的控制系统与 刀具磨损、破损检测,1、光电式,1光源 2钻头 3光敏元件,1钻头 2气动压力开关 3喷嘴,2、气动式,思考题,1.对数控刀具有哪些特殊要求？ 2.自动化加工用刀具的快换有哪些基本方式，各有何优缺点? 3.举例说明车刀尺寸预调的方法。 4.什么