第二章-第五节-数控机床的自动换刀装置

重庆市教案专用笺（电子版）教学课题第五节数控机床的自动换刀装置课程名称数控机床与维护教学班级数控18课时数量2任课教师教学周数教学日期教材内容分析本课内容介绍数控机床自动换刀的形式教学目标知识目标：了解数控机床自动换刀的形式技能目标：无实训态度目标：端正学习态度，培养学习兴趣教学重点了解数控机床自动换刀的形式教学难点了解数控机床自动换刀的形式教学模式任务引领型教学方法讲授法教学环境与资源准备1.多媒体2.教材配套课件教学过程设计说明教学步骤、教学内容、教学方法、设备运用、教学板书等备注教学过程设计一自动换刀装置概述在数控机床上，实现刀具自动变换的装置称为自动换刀装置。并不是所有的数控机床都具有自动换刀装置，如数控铣床等。无自动换刀功能的数控机床只能完成单工序的加工，在节省辅助时间，提高加工效率上只要体现在两方面：一方面，通过刀具的快速自动定位，提高了空程速度和省去了划线工艺和时间；另一方面，由于批量加工一致性好，可以减少工作检查时间。自动换刀装置的基本要求刀具存放数量多(刀库有一定的容量),换刀时间短、刀具重复定位精度高、结构简单、制造成本低、可靠性高是对数控机床自动换刀装置的基本要求。其中，特别是自动换刀装置的可靠性，对于自动换刀机床来说显得尤其重要。自动换刀装置的常见形式自动换刀装置的形式与机床种类、机床的总体结构布局、需要交换的刀具数量、数控系统等因数密切相关。在数控车床上，换刀装置节构简单、形式比较单一，通常都使用回旋刀架进行换刀。在加工中心上，须设计专门的自动换刀装置的刀库，其刀具的交换方式通常可以分为无机械手换刀和带机械手换刀两大类。无机械手换刀方式是通过刀库与机床主轴的相对运动，结合刀库的回转运动，实现刀具自动交换的方法。这种换刀方式的特点是结构简单，动作可靠，不需要专门的换刀机械手。但其缺点是刀具交换的时间长，刀具数量不宜过多，刀库的布局也收到局限，通常在小型加工中心上使用较多。机械手换刀是利用机械手实现主轴和刀库间刀具交换的方式。它可以克服无机械手换刀的缺点，刀具交换速度快，刀具数量多，刀库布局灵活，使用范围广。但其结构通常较复杂，制造成本高。回转刀架回转刀架换刀是一种简单的自动换刀装置。换刀动作步骤如下：⒈刀架松开⒉刀架转位⒊刀架定位⒋刀架夹紧加工中心刀库的类型与布局加工中心目前最常见的刀库形式主要有鼓式刀库、链式刀库等几种。1．鼓轮式刀库鼓轮式刀库又称圆盘刀库，其中最常见的形式有刀具轴线与鼓轮轴线平行式、布局和刀具轴线与鼓轮轴线倾斜式，链式刀库刀库一般独立安装于机床侧面；或安装于顶部；刀库链环可采用U形布置，无机械手换刀无机械手换刀一般是利用刀库与机床主轴的相对运动，实现刀具交换。动作步骤如下：1．主轴定向准停2．刀库向右运动3．主轴箱上升4．刀库旋转，将下一步需要的刀具转到主轴下5．主轴箱下降，将刀具插入机床的主轴6．刀库快速向左返回，将刀库从主轴下面移开五、机械手换刀机械手的形式和结构根据不同的机床，种类繁多，有钩手、抱手、伸缩手、擦手等。机械手的运动控制可以通过气动、液压、机械凸轮联机构等方式实现。图2-34所示，是一种在加工中心上广泛使用的机械凸轮联动换刀机构原理图六、凸轮机械手换刀装置凸轮机械手换刀装置是目前加工中心中常用的机构之一，与传统的气动、液压换刀机构相比，它具有换刀速度快、换刀可靠、运动平稳等优点。凸轮机械手换刀装置通常由两个凸轮以及相应的机构组成，一个平面凸轮通过连杆机构，用来完成“装刀”与“换刀”动作。自动换刀机床的主轴结构为了适应自动换刀的需要，主轴部件必须具有换刀相应的结构。机械手手爪结构在用机械手换刀的加工中心上，机械手的运动速度与可靠直接影响到整机的效率和可靠性，在机械手“抓刀”（爪的夹紧/松开）装置上，