第一小组第五周第一次作业完整版

一.斗笠式刀库一般只能存8～24把刀具，斗笠式刀库在换刀时整个刀库主轴移动。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。但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，加紧刀具后，刀库退回原来的位置。三维效果图结构图斗笠式刀库技术参数表主轴鼻端BT40

刀库规格斗笠BT400刀具容量16

马达规格M6IK200-A

刀具换刀时间8Sec

气缸规格Φ63×290行程气压管线Φ8

气动压力0.5~0.6Mpa

刀具最大长度250mm

刀具最大重量8Kg

刀具最大外径Φ100mm（满刀状态);φ150（临空刀状态)BT40型斗笠式刀库产品特点：刀库配置高强度尼龙刀爪，互换性好，不伤刀柄和主轴；粉末冶金健块定位，精度高；直线轴承支撑，滑动顺畅、平稳，具有良好的自润滑性；日内瓦槽轮机构分度，精度高。确保刀具与主轴的对中性；可调缓冲气缸与油缸双重缓冲，冲击小，可实现快进缓停；曲柄式自动防护门机构，开闭灵活，噪音小，防护好。外形美观；接近开关检测刀位，确保不乱刀；功能部件名牌配置，性能更佳，可靠性更好；刀库系列化、标准化、模块化设计，结构紧凑合理，外形美观，互换性好，安装、调试、维修方便，适配机型面宽名称单位参数刀柄规格BT40(orISONO.40)刀库容量把10121620最大刀具直径（满刀）mmФ115Ф110Ф100Ф100最大刀具直径（临空刀）mmФ220Ф220Ф200Ф200最大刀具长度mm300300300300最大刀具重量kg8888换刀行程mm200250250、290250、290、300刀库分度动力3－380V/50Hz60W刀库往复动力MPa0.5~0.6往复移动时间s2~3.5分度时间s0.7刀库重量kg408095105性能参数

s斗笠式刀库的动作过程

斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴平行移动，首先，取下主轴上原有刀具，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；其次主轴安装新刀具，这时刀库转动，当目标刀具对正主轴正下方时，主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，刀具夹紧后，刀库退回原来的位置，换刀结束

斗笠式刀库的动作过程

主轴刀号与目标刀号是否一致否主轴上升至参考点主轴定位刀盘转至主轴刀号刀库推出主轴松刀主轴上升刀盘旋转至目标刀号主轴下移至换刀点主轴夹紧刀库退回图11.斗笠式刀库控制中的几个难点斗笠式刀库在换刀过程中对主轴的定位精度要求是非常高的，这是由标准刀具和主轴的结构决定的。标准刀具有两个对称的定位键槽，相应主轴上有两个配合键。这就要求主轴在换刀过程中始终定位到同一位置。只用ＰＬＣ控制是不能实现上述要求的，还需要主轴和ＮＣ程序的配合才能实现。当系统检测到该程序执行Ｍ06ＴＸＸ信号时，ＮＣ程序发出换刀准备和主轴定位信号，ＰＬＣ控制主轴变频器使主轴定位，由主轴编码器反馈主轴位置给ＮＣ程序，由ＮＣ程序检测主轴是否定位到要求范围内，定位完成后ＮＣ程序发出换刀开始信号并传输给ＰＬＣ。2.Ｚ轴的定位精度Ｚ轴的定位精度指的是Ｚ轴准确定位到图1（c）和图1（e）所示的位置，定位完成后接近开关的信号传输给ＰＬＣ，ＰＬＣ将顺序执行下一动作。3.ＰＬＣ与ＮＣ程序的配合ＰＬＣ在整个换刀过程中主要控制刀库的正/反转、刀库的前进/后退、松刀/紧刀阀的动作以及换刀动作顺序。主轴的上升、下降和定位都是由ＮＣ程序控制的,所以在整个换刀过程中ＰＬＣ与ＮＣ程序的配合是重点也是难点。斗笠式刀库恢复方法

（针对在换刀换刀使用过程中出现中断的现象处理）出现换刀过程中被强制中断后，断电，打开电柜，找到系统参数开关，并将开关打至ON位置，关上电柜门。系统重新上电后，同时按“取消”“复位”键取消100号报警设定PC参数3004为01000000，按“参数”“PC”“N3004”“输入”“P01000000”“输入”检查刀具位置，如果刀具没有锁紧在主轴上时，需通过手轮移动Z轴，将Z轴移动到不产生干涉的安全位置。在MDI方式，执行“M66”指令，将刀库退到正常位置。在MDI方式，执行“T1”指令，将刀盘旋转到正常位置。设定刀盘号。检查刀盘对应的刀具号值，将该值设到PC参数2101上，例如当前对应的刀具号为3，按“参数”“PC”“N2101”“输入”“P3”“输入”设定PC参数3004为01000000，按“参数”“PC”“N3004”“输入”“P00000000”“输入”系统断电，打开电柜关闭系统参数开关，将开关打至OFF位置系统重新上电回零后，如果主轴有刀必须手动将主轴上的刀具拆下，再运行下列程序既完成恢复：

O1234 #509=0 M6T5 M30二.槽轮机构的工作原理槽轮机构(又称马尔他机构)能把主动轴的匀速连续运动转换为从动轴的周期性间歇运动,常用于各种分度转位机构中。槽轮机构有3种基本类型:外啮合槽轮机构、内啮合槽轮机构和球面槽轮机构。刀库可采用外啮合槽轮机构,也可采用内啮合槽轮机构。此处仅介绍外啮合槽轮机构的设计。外啮合槽轮机构的工作原理如图3所示1主动曲柄2槽轮3拔销4锁止盘

外啮合槽轮机构的主动曲柄回转轴线与槽轮回转轴线平行,通常主动曲柄作等速回转,当主动曲柄上的拨销进入槽中,就拨动槽轮作反向转位运动,当拨销从槽中脱出,槽轮即静止不动,并由锁止盘定位。当只有一个拨销时,主动曲柄转一周,槽轮作转一个角度的步进运动,从而实现转位、分度和定位。槽轮机构参数计算1槽数Z槽轮槽数根据刀库容量选取,但不同槽数时,外啮合槽轮的角速度和角加速度的变化不同,如图4所示。由图可以看出,槽数越小,则角加速度的变化越大,由此产生的冲击和磨损也就越大。因此在用外啮合槽轮机构作为刀库转动定位机构时,槽数不应小于8,即刀库容量最好不小于8把刀。2)槽间角2φ22φ2=360°/Z3）槽轮每次转位时曲柄的转角2φ12φ1=180°-2φ24)槽轮与锁止盘间的中心距L选用时考虑转位定位机构强度和刚度,并使其结构紧凑。5)主动曲柄长度R1R1=Lsinφ2

6)槽轮半径R2R2=Lcosφ27)圆销半径rr=R1/68)槽底高bb=L-(R1+r)-(3～5)9)槽深hh=R2-b10)锁止弧RXRX=R1-r-e式中,e=(0.6～0.8)r,且必须大于3mm～5mm,取e=7mm。根据以上参数可设计出槽轮和锁止盘的尺寸。三.数控车床四方回转刀架组成及其工作原理四方回转刀架的组成零件直流伺服电机蜗杆轴刀架底座刀架体转位套发信体电刷联轴器涡轮丝杠粗定位盘球头销电刷座螺母粗定位销四方刀架的主要构成部分

101-直流伺服电机；2-联轴器；3-蜗杆轴；4-蜗轮丝杠；5-刀架底座；6-粗定位盘；7-刀架体；8-球头销；9-转位套；10-电刷座；11-发信体；12-螺母；13﹑14-电刷；15-粗定位销四方回转刀架的工作过程上图所示为四方刀架零件图。其工作过程为：刀架抬起-刀架转位-刀架定位-夹紧刀架。刀架抬起当数控装置发出换刀指令后，电动机1启动正常，通过套筒联轴器2使蜗杆轴3转动，从而带动涡轮丝杠4转动。刀架体7的内孔加工有螺纹，与螺纹丝杠旋合，涡轮与丝杠为整体结构。涡轮丝杠内孔与刀架中心轴式间隙配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，涡轮丝杠绕中心轴旋转。当涡轮开始转动时，由于刀架底座5和刀架体7上的端面齿处在啮合状态，且涡轮丝杠轴向固定，因此刀架体7抬起。

刀架转位

当刀架体抬至一定距离后，刀架底座5和刀架体7的端面体脱开，转位套9用销钉与涡轮丝杠4联接，随涡轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开时转位套正好转过160°，球头销8在弹簧力的作用下进入转位套9的槽中，带动刀架体转位。刀架定位刀架体7转动时带动着电刷座10转动，当转到程序指定的刀号时，粗定位销15在弹簧力的作用下进入粗定位盘6的槽中进行粗定位，同时电刷13接触导体使电动机1翻转。由于粗定位槽的限制，刀架体7不能转动，使其在该位置垂直落下，刀架体7和刀架底座5上的端面齿啮合实现精确定位。夹紧刀架电动机继续反转，此时涡轮停止转动，蜗杆轴3自身转动，当两端面齿增加到一定夹紧力时，电动机1停止转动。译码