数控机床ATC系统学习教案

1、会计学1数控机床数控机床(sh kn j chun)ATC系统系统第一页，共78页。21. 1. 数控刀具数控刀具(doj)(doj)的分类及特点的分类及特点第1页/共78页第二页，共78页。3(1) (1) 按结构按结构(jigu)(jigu)分：分：1 1）分类）分类(fn li)(fn li)第2页/共78页第三页，共78页。4外圆车刀外圆车刀(ch do)常用常用(chn yn)车刀：车刀：第3页/共78页第四页，共78页。5螺纹螺纹(luwn)车刀车刀内孔车刀内孔车刀(ch do)第4页/共78页第五页，共78页。6面铣刀面铣刀(x do)方肩铣刀方肩铣刀(x do)常用常用(chn

2、 yn)铣刀：铣刀：第5页/共78页第六页，共78页。7仿形铣刀仿形铣刀(x do)三面三面(sn min)刃和刃和螺纹铣刀螺纹铣刀整体硬质整体硬质合金合金(hjn)铣刀铣刀第6页/共78页第七页，共78页。8铰刀铰刀(jio do)钻头钻头(zun tu)丝锥丝锥(szhu)钻削刀具：钻削刀具：第7页/共78页第八页，共78页。9粗镗刀粗镗刀精镗刀精镗刀镗削刀具镗削刀具(doj)：第8页/共78页第九页，共78页。10(3) (3) 按材料按材料(cilio)(cilio)分分高速钢刀具高速钢刀具硬质合金刀具硬质合金刀具-使用最普遍使用最普遍陶瓷刀具陶瓷刀具立方氮化硼刀具立方氮化硼刀具聚晶金

3、刚石刀具聚晶金刚石刀具第9页/共78页第十页，共78页。11硬质合金硬质合金(yn zh h jn)刀具刀具第10页/共78页第十一页，共78页。12模块化工具优点：模块化工具优点：减少换刀时间和刀具的安装次数；减少换刀时间和刀具的安装次数；促使工具向标准化和系列化发展；促使工具向标准化和系列化发展；提高工具的管理及柔性提高工具的管理及柔性(ru xn)(ru xn)加工的水平；加工的水平；扩大工具的利用率，充分发挥工具的性能，降低工具储备量。扩大工具的利用率，充分发挥工具的性能，降低工具储备量。 目前的数控工具形成了两大系统目前的数控工具形成了两大系统(xtng)，车削工具系统，车削工具系统

4、(xtng)和镗铣类工具系统和镗铣类工具系统(xtng)。(4) (4) 按工具系统按工具系统(xtng)(xtng)分分整体式工具系统整体式工具系统(xtng)(xtng)模块式工具系统模块式工具系统(xtng) (xtng) 第11页/共78页第十二页，共78页。132 2）数控刀具）数控刀具(doj)(doj)特点：特点：n很高的切削效率；很高的切削效率； n高的精度和重复定位精度；高的精度和重复定位精度；n很高的可靠性和耐用度；很高的可靠性和耐用度；n刀具尺寸的预调和快速换刀；刀具尺寸的预调和快速换刀； n完善完善(wnshn)(wnshn)的工具系统和刀具管理系统；的工具系统和刀具管

5、理系统； n应有刀具在线监控及尺寸补偿系统。应有刀具在线监控及尺寸补偿系统。 第12页/共78页第十三页，共78页。142. 2. 机夹可转位机夹可转位(zhun wi)(zhun wi)刀片刀片1) 1) 可转位可转位(zhun wi)(zhun wi)刀片的代码刀片的代码 按国际柄准按国际柄准IS018321985IS018321985，可转位，可转位(zhun wi)(zhun wi)刀片的代码表示方法是由刀片的代码表示方法是由1010位字符串组成的。位字符串组成的。2) 2) 可转位可转位(zhun wi)(zhun wi)刀片的断屑槽槽型刀片的断屑槽槽型 我国标准我国标准GB 208

6、0GB 20808787中所表示的槽形为中所表示的槽形为V V形断屑槽，槽宽为：形断屑槽，槽宽为：V0V01 mm1 mm；V1 = 1mmV1 = 1mm；V2 = 2mmV2 = 2mm； V3 = 3mm V3 = 3mm；V4 = 4mmV4 = 4mm； 等五种。等五种。 第13页/共78页第十四页，共78页。15 刀片夹紧刀片夹紧(ji jn)(ji jn)方式：方式：(1)(1)杠杆式；杠杆式；(2)(2)楔块上压式；楔块上压式；(3)(3)螺钉上压式；螺钉上压式；第14页/共78页第十五页，共78页。16第15页/共78页第十六页，共78页。17第16页/共78页第十七页，共7

7、8页。18数控车床整数控车床整体式体式(tsh)(tsh)工具系统工具系统3. 3. 数控刀具工具数控刀具工具(gngj)(gngj)系统系统工具系统：工具系统： 是针对数控机床要求是针对数控机床要求(yoqi)与之配套的刀具必须可快换、高效切削而发展起来的，是刀具与机床的接口。与之配套的刀具必须可快换、高效切削而发展起来的，是刀具与机床的接口。1 1）工具系统分类）工具系统分类第17页/共78页第十八页，共78页。19镗式镗式铣工铣工(xgng)类具类具模系模系块统块统(1)模块式刀柄模块式刀柄 镗铣类模块式工具系统即镗铣类模块式工具系统即TMG工具系统，通过将基本工具系统，通过将基本(jb

8、n)刀柄、接杆和加长杆刀柄、接杆和加长杆(如需要如需要)进行组合，能组成很多种类的刀柄。进行组合，能组成很多种类的刀柄。第18页/共78页第十九页，共78页。20镗铣类模块式工具镗铣类模块式工具(gngj)系统组成系统组成第19页/共78页第二十页，共78页。21TMG21TMG21工具工具(gngj)(gngj)系统系统第20页/共78页第二十一页，共78页。22镗铣类整体式工具镗铣类整体式工具(gngj)系统系统(TSG)(2)整体式刀柄整体式刀柄镗铣类整体式工具系统镗铣类整体式工具系统(xtng)即即TSG系统系统(xtng)用于刀具装配中装夹不改变，或不宜使用模块式刀柄的场合。用于刀具

9、装配中装夹不改变，或不宜使用模块式刀柄的场合。第21页/共78页第二十二页，共78页。23镗铣类整体式工具镗铣类整体式工具(gngj)系统组成系统组成第22页/共78页第二十三页，共78页。24TSG82TSG82工具工具(gngj)(gngj)系统系统第23页/共78页第二十四页，共78页。25JT(BT)40-XS16-75(1)(2)(3)2) 2) 工具系统型号工具系统型号(xngho)(xngho)表示方法表示方法JT：表示采用国际标准：表示采用国际标准(u j bio zhn)ISO7388号加工中心机床用锥柄柄部；号加工中心机床用锥柄柄部； BT：表示采用日本标准：表示采用日本标

10、准MAS403号加工中心机床用锥柄柄部；号加工中心机床用锥柄柄部；其后数字为相应的其后数字为相应的ISOISO锥度号：如锥度号：如5050和和4040分别代表分别代表(dibio)(dibio)大端直径大端直径69.8569.85和和44.4544.45的的7:247:24锥度。锥度。第24页/共78页第二十五页，共78页。26JT(BT)40-XS16-75(1)(2)(3)第25页/共78页第二十六页，共78页。27面铣刀面铣刀(x do)刀柄刀柄整体整体(zhngt)钻夹头刀柄钻夹头刀柄3) 3) 常用常用(chn yn)(chn yn)刀柄刀柄第26页/共78页第二十七页，共78页。2

11、8镗刀柄镗刀柄(do bn)第27页/共78页第二十八页，共78页。29莫式锥度莫式锥度(zhud)刀柄刀柄快换式丝锥快换式丝锥(szhu)刀柄刀柄钻夹头刀柄钻夹头刀柄(do bn)第28页/共78页第二十九页，共78页。30ERER弹簧弹簧(tnhung)(tnhung)夹头刀柄夹头刀柄侧压式立铣刀柄侧压式立铣刀柄KMKM型卡簧型卡簧 ERER型卡簧型卡簧第29页/共78页第三十页，共78页。31ISO 7388及及DIN 69871的的A型拉钉型拉钉 ISO 7388及及DIN 69871的的B型拉钉型拉钉 MAS BT拉钉拉钉拉钉：拉钉： 带螺纹带螺纹(luwn)的零件，连接在各种工具柄

12、的尾端，作为镗铣主轴拉刀固定用。的零件，连接在各种工具柄的尾端，作为镗铣主轴拉刀固定用。第30页/共78页第三十一页，共78页。322.5.2 2.5.2 数控刀具自动数控刀具自动(zdng)(zdng)换刀系统换刀系统 为完成对工件的多工序加工而设置的存储及更换刀具为完成对工件的多工序加工而设置的存储及更换刀具(doj)(doj)的装置称为自动换刀装置的装置称为自动换刀装置(Automatic tool changer-ATC) ,(Automatic tool changer-ATC) ,自动换刀装置应当满足的基本要求为：自动换刀装置应当满足的基本要求为：第31页/共78页第三十二页，共7

13、8页。331 1、自动换刀装置、自动换刀装置(zhungzh)(zhungzh)的形式的形式第32页/共78页第三十三页，共78页。34排式刀架排式刀架第33页/共78页第三十四页，共78页。35排式刀架排式刀架第34页/共78页第三十五页，共78页。36第35页/共78页第三十六页，共78页。371212工位卧式回转工位卧式回转(huzhun)(huzhun)刀架刀架4 4方、方、6 6角立式角立式(l sh)(l sh)回转刀架回转刀架第36页/共78页第三十七页，共78页。38第37页/共78页第三十八页，共78页。39(1) (1) 四方四方(sfng)(sfng)回转刀架回转刀架第3

14、8页/共78页第三十九页，共78页。40(1) (1) 四方四方(sfng)(sfng)回转刀架回转刀架第39页/共78页第四十页，共78页。41(2) (2) 液压控制液压控制(kngzh)(kngzh)的六角回转刀架的六角回转刀架第40页/共78页第四十一页，共78页。42(2) (2) 液压控制的六角液压控制的六角(li jio)(li jio)回转刀架回转刀架第41页/共78页第四十二页，共78页。43(2) (2) 液压控制的六角液压控制的六角(li jio)(li jio)回转刀架回转刀架第42页/共78页第四十三页，共78页。443) 3) 转塔式更换主轴转塔式更换主轴(zhzh

15、u)(zhzhu)头自动换刀装置头自动换刀装置 更换主轴头换刀通常有卧式和立式两种。换刀时利用转塔的转位来更换主轴头，以实现自动换刀。转塔主轴相当于一个转塔刀库。更换主轴头换刀通常有卧式和立式两种。换刀时利用转塔的转位来更换主轴头，以实现自动换刀。转塔主轴相当于一个转塔刀库。 在转塔的各主轴头上预先装好所需刀具在转塔的各主轴头上预先装好所需刀具(doj)，换刀时依次转至加工位置，接通主运动，带动刀具，换刀时依次转至加工位置，接通主运动，带动刀具(doj)旋转。旋转。 优点优点(yudin)(yudin)：省去了自动松夹、装卸刀具、夹紧及刀具搬动等一系列复杂操作，缩短了换刀时间，提高了换刀可靠性

16、。：省去了自动松夹、装卸刀具、夹紧及刀具搬动等一系列复杂操作，缩短了换刀时间，提高了换刀可靠性。 缺点：主轴部件的刚性差且主轴的数目不可能太多。缺点：主轴部件的刚性差且主轴的数目不可能太多。 第43页/共78页第四十四页，共78页。45(1) (1) 多主轴转塔多主轴转塔(zhun t)(zhun t)头结构头结构第44页/共78页第四十五页，共78页。46(2) (2) 八轴卧式转塔八轴卧式转塔(zhun t)(zhun t)头结构及其换刀头结构及其换刀油，转塔锁油，转塔锁紧紧转位油缸转位油缸复位复位第45页/共78页第四十六页，共78页。47(3) (3) 带刀库的转塔带刀库的转塔(zhu

17、n t)(zhun t)头换刀头换刀旋转主轴特点旋转主轴特点(tdin)(tdin)： 一个空闲工位；一个空闲工位； 一个工作工位；一个工作工位； 在空闲位换刀；在空闲位换刀； 带刀库和换刀机械带刀库和换刀机械手；手；刀库刀库第46页/共78页第四十七页，共78页。484) 4) 带刀库的自动带刀库的自动(zdng)(zdng)换刀装置换刀装置 由于刀架、转塔头的刀具容量有限，现代由于刀架、转塔头的刀具容量有限，现代MC数控机床都使用刀库数控机床都使用刀库ATC装置换刀。装置换刀。 刀库换刀将加工中所需刀具分别装于标准刀库换刀将加工中所需刀具分别装于标准(biozhn)刀柄，在机外进行尺寸调整

18、之后按一定方式放入刀库，由刀具交换装置从刀库和主轴上取刀交换。刀柄，在机外进行尺寸调整之后按一定方式放入刀库，由刀具交换装置从刀库和主轴上取刀交换。 第47页/共78页第四十八页，共78页。491) 1) 无机械手交换刀具无机械手交换刀具(doj)(doj)方式方式机械手交换刀具；机械手交换刀具；无机械手交换刀具，由刀库与机床主轴的相对运动无机械手交换刀具，由刀库与机床主轴的相对运动(xin du yn dn)(xin du yn dn)实现刀具交换。实现刀具交换。 这种换刀方式结构简单这种换刀方式结构简单(jindn)(jindn)，成本低，换刀的可靠性较高，刀库因结构所限容量不多，换刀时间

19、长。多用于中、小型加工中心自动换刀。，成本低，换刀的可靠性较高，刀库因结构所限容量不多，换刀时间长。多用于中、小型加工中心自动换刀。 实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置刀具交换装置。刀具的交换方式通常分为两种：刀具的交换方式通常分为两种： 2 2、刀具交换装置、刀具交换装置第48页/共78页第四十九页，共78页。50(1)(1)刀库移动式无机械手换刀刀库移动式无机械手换刀第49页/共78页第五十页，共78页。51(2)(2)主轴主轴(zhzhu)(zhzhu)移动式无机械手换刀移动式无机械手换刀第50页/共78页第五十一页，

20、共78页。52待换待换刀具刀具换下换下刀具刀具第51页/共78页第五十二页，共78页。53 机械手是当主轴(zhzhu)上的刀具完成一个工步后，把这一工步的刀具送回刀库，并把下一工步所需要的刀具从刀库中取出来装入主轴(zhzhu)继续进行加工的功能部件。 2) 2) 带机械手交换刀具带机械手交换刀具(doj)(doj)方式方式MCMC的自动换刀，大都采用机械手换刀方式。的自动换刀，大都采用机械手换刀方式。 由机械手把刀库上的刀具送到主轴上。使用一个机械手将加工由机械手把刀库上的刀具送到主轴上。使用一个机械手将加工(ji gng)(ji gng)用毕的刀具从主轴中拔出，与此同时，另一个机械手将在

21、刀库待命的刀具中从换刀位置拔出，然后两者交换位置，完成换刀过程。刀库中的刀具可手工或机械手安装。用毕的刀具从主轴中拔出，与此同时，另一个机械手将在刀库待命的刀具中从换刀位置拔出，然后两者交换位置，完成换刀过程。刀库中的刀具可手工或机械手安装。 第52页/共78页第五十三页，共78页。54(1) (1) 换刀机械手结构换刀机械手结构(jigu)(jigu)单臂单爪机械手：单臂单爪机械手： 只有一个手臂换刀，因此换刀时间只有一个手臂换刀，因此换刀时间(shjin)长。长。回转式单臂双爪机械手：回转式单臂双爪机械手： 它的双爪可同时工作，通过手臂回转交换刀具位置，因此换刀时间它的双爪可同时工作，通过

22、手臂回转交换刀具位置，因此换刀时间(shjin)短。短。双臂机械手：双臂机械手： 能同时抓取和装卸机床主轴和刀库集中的刀具，因此换刀进一步时间能同时抓取和装卸机床主轴和刀库集中的刀具，因此换刀进一步时间(shjin)缩短。缩短。双刀库机械手：双刀库机械手： 使用两个刀库和两个单臂机械手工作，使机械手行程大为缩短。使用两个刀库和两个单臂机械手工作，使机械手行程大为缩短。第53页/共78页第五十四页，共78页。55第54页/共78页第五十五页，共78页。56钩手钩手伸缩伸缩(shn su)手手抱手抱手叉手叉手第55页/共78页第五十六页，共78页。57第56页/共78页第五十七页，共78页。58(

23、2)(2)各种各种( zhn)( zhn)机械手换刀过程机械手换刀过程刀刀座座轴轴与与主主轴轴(zhzhu)平平行行n两手(lin shu)成180o的回转式单臂双爪机械手两手不伸缩回转式两手不伸缩回转式刀刀座座轴轴与与主主轴轴垂垂直直1、9刀库 2、10换刀位置的刀座 3、8机械手 4、5机床主轴 6、7刀具第57页/共78页第五十八页，共78页。59刀座轴与主轴刀座轴与主轴(zhzhu)平行单臂双爪换刀过程：平行单臂双爪换刀过程：抓刀拔刀换刀插刀复位(f wi)第58页/共78页第五十九页，共78页。60两手两手(lin shu)伸缩回转式伸缩回转式1机床(jchung)主轴 2主轴中刀具

24、 3刀库中刀具4刀库 5机械手第59页/共78页第六十页，共78页。61剪式手爪剪式手爪(shu zho)回转式回转式刀刀座座轴轴与与主主轴轴(zhzhu)平平行行刀刀座座轴轴与与主主轴轴(zhzhu)垂垂直直1刀库 2剪式手爪 3机床主轴 4伸缩臂5伸缩与回转机构 6手臂摆动机构第60页/共78页第六十一页，共78页。62n两手两手(lin shu)(lin shu)互相垂直的回转式单臂双爪机械手互相垂直的回转式单臂双爪机械手 1换刀位置 2、5刀具 3机械手 4机床(jchung)主轴第61页/共78页第六十二页，共78页。633、刀库及刀具选择、刀库及刀具选择(xunz)方式方式(1) 刀库的类型刀库的类型 按刀库的结构形式按刀库的结构形式(xngsh)可分为：可分为：圆盘式刀库；圆盘式刀库；*链式刀库；链式刀库；*箱型式刀库箱型式刀库-箱型和线型；箱型和线型； 按设置部位的不同可分为按设置部位的不同可分为(fn wi): 顶置式，置式，悬挂式，落地式；顶置式，置式，悬挂式，落地式；按交换刀具还是交换主轴可分为按交换刀具还是交换主轴可分为(fn wi)： 普通刀库普通刀库(简称刀库简称刀库)；