数控技术第七章

1、,第七章 数控机床的机械结构,一、数控机床及其加工过程的特点1、自动化程度高2、高的加工精度及效率3、多工序多功能集成4、高的可靠性和精度保持性数控机床的机械结构包括：机床的床身、立柱、导轨、主轴部件、进 给系统、工作台、刀架和刀库、自动换刀 装置及其他辅助装置。,第一节数控机床对结构的要求,与普通机床相比，数控机床在结构上进行了改进，主要表 现在以下几个方面： (1)主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式，可利 用程序控制主轴的变向和变速，主传动具有较宽的调速范 围，数控机床的机械传动结构大为简化，传动链也大大缩 短。有些数控机床的主传动系统已开始采用结构紧凑及性 能优异的电主轴。 (2

2、)为减小摩擦、消除传动间隙，更多地采用了高效传动部 件，进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间 隙齿轮传动，利用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副的摩 擦力，提高传动精度。有些数控机床的进给部件直接使用 直线电机驱动，从而实现了高速、高灵敏度伺服驱动。,(3)为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机 床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及 较高的耐磨性，而且热变形小；床身、立柱、横梁等主 要支承件采用合理的截面形状，且采取一些补偿变形的 措施，使其具有较高的结构刚度。 (4)为了减少辅助时间、改善操作性、提高生产率，加工 中心刀库采用了刀具自动夹紧装置与自动换刀装置及自 动

3、排屑装置等辅助装置，可进行多工序、多面加工，大 大提高了生产率。,二、数控机床对结构的要求 1. 应具有更高的静、动刚度及抗震性能 与普通机床相比，其静刚度、动刚度应提高50%以 上 ，应注意合理选择构件的结构形式。 (1) 提高静刚度的措施 基础大件采用封闭整体箱形结构 合理布置加强筋 提高部件之间的接触刚度。,第一节 数控机床对结构的要求,第一节,第一节 概 述,(2)提高动刚度的措施 改善机床的阻尼特性（如填充阻尼材料） 床身表面喷涂阻尼涂层 充分利用结合面的摩擦阻尼 采用新材料，提高抗震性,2.数控机床应有更小的热变形 数控机床加工中的切削热、摩擦等均会引起温升及 变形而影响加工精度。

4、为确保加工精度，在数控机床 结构布局设计中可考虑尽量采用对称结构（如对称立 柱等），进行强制冷却（如采用空冷机），使排屑通 道对称布置等措施。 对于数控车床的主轴箱，应尽量使主轴的热变形 发生在刀具切入的垂直方向上。在结构上还应尽可能 减小主轴中心与主轴向地面的距离。 某些机床用预拉的方法减少丝杠的热变形。,3. 数控机床各坐标轴进给运动的精度及其灵敏性亦极 大地影响到零件加工精度，要提高数控机床的运动精 度可采取降低执行件的质量，减小静、动摩擦系数之 差，清除传动件间间隙，提高传动刚度等措施。数控 机床运动件之间的摩擦要小，要消除传动系统的间隙 ，达到低速时无爬行，高速时快速响应。 改善摩擦

5、特性，使导轨静摩擦尽量接近动摩擦。 采用低摩擦副材料：塑料铸铁 高性能润滑油：增大油膜强度,4. 数控机床应有更好的宜人性 从使用数控机床的操作 使用角度出发，机床结 构布局应有良好的人机 关系（如面板、操作台 位置布置等）和较高的 环保标准。,第二节 数控机床的布局特点,数控机床的总体结构布局应既满足从机床性能、加 工适应范围等内部因素考虑确定各构件间位置, 同时 亦满足从外观、操作、管理到人机关系等外部因素考 虑安排机床总布局。 数控机床不同的布局形式给机床工作带来了不同的 影响，从而形成不同的特点，其影响主要表现在如下 几个方面： 1、不同布局适应不同的工件形状、尺寸及重量 2、不同布局

6、有不同的运动分配及工艺范围 3、不同布局有不同的机床结构性能 4、不同布局影响机床操作方便程度,一、数控车床的布局结构特点 不同的机床布局使机床操作中工作（如工件、刀具装 卸、切屑清理、加工观察等）方便程度不同。图为数控 车床的几种不同布局方案，其中立床身排屑最方便， 切屑直接落入自动排屑的运输装置；斜床身排屑亦较方 便；横床身加工观察与排屑均不易。,第二节 数控机床的布局特点,车床导轨采用宽支撑V平导轨，丝杠在两导轨之间,垂直床身,二、数控铣床及加工中心布局结构特点 1、不同布局适应于不同工件形状、尺寸及重量 图为数控铣床四种布局方案，适应的工件重量、尺寸却不 同。(a)适应较轻工件，（b)

7、适应较大尺寸工件，（c)适应 较重工件， (d)适应更重更大工件。,2、不同布局有不同的运动分配及工艺范围 图为数控镗铣床的三种布局方案(a)主轴立式布置， 上下 运动，对工件顶面进行加工；(b)主轴卧式布置，加上分 度工作台的配合，可加工工件多个侧面;(c)在(b)基础上再 増加一个数控转台， 可完成工件上更多 内容的加工。,3、不同布局有不同的机床结构性能 图中数控卧式镗铣床，(a)(b)为T形床身布局，工作台支承于床身，刚度好，工作台承载能力强; (c)(d)工作台为十字形布局，其中(c)主轴箱悬挂于单立柱一侧，使柱受偏载，(d)主轴箱装在框式立柱中间，对称布局，受力后变形小，有利于提高

8、加工精度。,固定立柱立式加工中心 与卧式加工中心 相比结构简单、 占地面积小。,滑枕立式加工中心,O型整体床身 立式加工中心,移动立柱卧式 加工中心,4、五面加工中心 具有立式加工中心和卧式加工中心的功能，工件一次安 装后能完成除安装面外的所有侧面和顶面等五个面的加工 ，也称为万能加工中心或复合加工中心。 它有两种形式：一种是其主轴可以旋转90，可以进行 立式和卧式加工;另一种是其主轴不改变方向，而由工作 台带着工件旋转90，完成对工件五个表面的加工。 优点：可以最大限度地减少工件的装夹次数，减小工件的 形位误差，从而提高生产效率，降低加工成本。 缺点：结构复杂、造价高、占地面积大，所以它的使

9、用远 不如其他类型的加工中心。,第三节 数控机床的主运动部件,1、传动系统作用 产生主切削力 2、对主传动系统的要求 足够的转速范围 足够的功率和扭矩 各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性 噪声低、运行平稳,一、主运动的变速形式 1.采用变速齿轮传动 采用少数几对齿轮降速， 用液压拨叉或电磁离合器 自动变速，电机主轴仍为 无级变速，实现分段无级 变速。 该方式扭矩大，噪声大， 一般用于大中型数控机床。,第三节 数控机床的主运动部件,2.采用同步齿形带传动 采用直流或交流主轴伺服电机，由同步齿形带传动至主 轴，该方式主轴箱及主轴结构简单，主轴部件刚性好；传 动效率高、平稳、噪声小；不需润

10、滑; 但由于输出扭矩小， 低速性能不太好，在中档机床中应用较多。,第二节 数控机床的主运动系统,3.采用主轴电机直接驱动（一体化主轴，电主轴） 由主轴电机直接驱动，电机、主轴合二为一， 主轴为 电机的转子。一般应用于高速机床。 目前最高可达200000 r/min。其缺点是电机运转产生 的振动和热量将直接影响到主轴，因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内装式电机主轴的关键问题。,第二节 数控机床的主运动系统,二、主轴部件 功用：夹持工件或刀具实现切削运动；传递运动及切 削加工所需要的动力。 组成：主轴、支承、传动零件、夹持刀具或工件的附 件及辅助零部件。 1.主轴端部的结构形式 端部用于

11、安装刀具或夹持工件的夹具，因此，要保 证刀具或夹具定位（轴向、定心）准确，装夹可靠、 牢固，而且装卸方便。 目前，主轴的端部形状已标准化。,2.主轴的支承 目前数控机床主轴轴承配置有三种主要形式。 （1）前支承采用双列短圆柱滚子轴承和 60度角接触 双列向心推力球轴承，后支承采用成对向心推力球轴 承。此种结构普遍应用于各种数控机床，其综合刚度 高，可以满足强力切削要求。,第二节 数控机床的主运动系统,（2）前支承采用多个高精度向心推力球轴承，这种 配置具有良好的高速性能，但它的承载能力较小，适 用于高速轻载和精密 数控机床。 （3）前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承为单列圆 锥滚子轴承，其经向

12、和轴向刚度很高，能承受重载荷.但这种结构限制了主轴最高转速，因此适用于中等精度低速重载数控机床。,第二节 数控机床的主运动系统,3.主轴准停装置 主轴准停也叫主轴定向。在加工中心等数控机床上, 由于有机械手自动换刀，要求刀柄上的键槽对准主轴 的端面键上，因此主轴每次必须停在一个固定准确的 位置上，以利于机械手换刀。 4. 其他机构 数控车床能够加工各种螺纹，这就需要安装与主轴 同步运转的脉冲编码器，以便发出检测脉冲信号使主 轴的旋转与进给运动相协调。,第二节 数控机床的主运动系统,第二节 数控机床的主运动系统,一、对进给传动系统的要求 高的传动精度与定位精度 宽的进给调速范围 响应速度要快 无

13、间隙传动 稳定性好、寿命长 使用维护方便 二、进给传动系统的基本形式 数控机床的进给运动可以分为直线运动和圆周运动两大类。,第四节 数控机床的进给传动系统,实现直线进给运动的主要有： （1）通过丝杠（通常为滚珠丝杠或静压丝杠）螺母副，将伺服电动机的旋转运动变成直线运动。 （2）通过齿轮、齿条副，将伺服电动机的旋转运动变成直线运动。 （3）直接采用直线电动机进行驱动。 实现圆周运动的一般采用蜗轮蜗杆副。,第四节 数控机床的进给传动系统,第四节 数控机床的进给传动系统,(一) 减速机构 1.齿轮传动装置 步进电机驱动的 开环系统传动比： 步距角，脉冲当量，P滚珠丝杠的导程 上式计算出从电机到丝杠之

14、间的总传动比，现在要解决两个问题： 如果多级传动，需要几级传动？ 每一级传动比如何确定？,传动级数确定： 根据数学归纳，得出最佳传动级数为 n3lgi总 传动比分配： 按最小惯量的要求选择降速比。,第三节 数控机床的进给传动系统,两对齿轮折算到电机轴上的总惯量为： 令 ，得到最小惯量的条件 从而 对于三级传动，各级传动比为,第三节 数控机床的进给传动系统,(二)滚珠丝杠副机构 1.滚珠丝杠副的特点 摩擦系数小，传动效率高，是常规丝杠的34倍； 灵敏度高，传动平稳，不易产生爬行，随动精度和 定位精度高； 磨损小，寿命长，精度保持性好； 可通过预紧和间隙消除 措施提高轴间刚度和反 向精度； 运动具

15、有可逆性； 不能自锁。,第三节 数控机床的进给传动系统,滚珠丝杠螺母副,第三节 数控机床的进给传动系统,2.滚珠丝杠副的主要尺寸参数 (1)公称直径d0。指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状 态时包络滚珠中心的圆柱直径。系列尺寸：6，8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100, 125, 160，200。 (2)基本导程P0 。丝杠相对于螺母转过一周时螺母基 准点的轴向位移。系列尺寸：1，2.5, 3, 4, 5, 6， 8，10，12，16，20，25，32，40。 (3)导程P 。丝杠相对于螺母转过某一任意角度时螺 母基准点的轴向位移。 (4)滚珠直径db。一般取db

16、0.6P0。,第三节 数控机床的进给传动系统,3.滚珠丝杠螺母副的结构 滚珠的循环方式有外循环和内循环两种。滚珠在返回过程中与丝杠脱离接触的为外循环，滚珠循环过程中与丝杠始终接触的为内循环。 循环中的滚珠叫工作滚珠，工作滚珠所走过的滚道叫工作圈数。,第三节 数控机床的进给传动系统,内循环滚珠丝杠,外循环滚珠丝杠,第三节 数控机床的进给传动系统,4.滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整 滚珠丝杠的传动间隙是轴向间隙，消除间隙的方法常采用双螺母结构，利用两个螺母的相对轴向位移。 常用的双螺母丝杠消除间隙的方法有： 1）垫片调隙式 调整垫片的厚度使螺 母产生轴向位移，以达 到消除间隙和产生预拉 紧力的目的。

17、 特点是构造简单、可靠性好、 刚度高以及装卸方便。但调 整费时，并且在工作中不能 随意调整。,第三节 数控机床的进给传动系统,2）螺母调隙式 一个螺母的外端有凸 缘而另一个螺母的外 端没有凸缘而制有螺 纹，它伸出套筒外， 并用两个圆螺母固定 着。旋转圆螺母时， 即可消除间隙。 特点是调整方便，使用中随时 可以调整，但调整精度不高，刚度不高。,第三节 数控机床的进给传动系统,3）齿差调隙式 在两个螺母的凸缘上各 制有圆柱齿轮，两者齿数 相差一个齿。当两个滚珠 螺母相对于套筒同方向转 动相同齿数时，一个滚珠 螺母对另一个滚珠螺母产 生相对角位移。一个螺母转过一个齿的轴向位移t/z1，各转一个齿，则

18、调整量为： S= t(1/z1-1/z2) =1/z1z2 当z1=99，z2=100，t=10mm，S=10/99001um 特点是调整精度高，刚度高。,第三节 数控机床的进给传动系统,5. 滚珠丝杠副的标注方法 循环方式 预紧方式 公称直径 基本导程 负荷滚珠总圈数 精度等级 螺纹旋向 浮动式 F 双螺母齿差预紧 C 插管式 C 内循环 双螺母垫片预紧 D 外循环 固定式 G 预紧方式 双螺母螺纹预紧 L 螺旋槽式 L 单螺母变导程自预紧B 螺旋旋向为左、右旋，只标左旋代号为LH，右旋不标。 例 CTC63103.53.5/20001600 表示为插管突出式外循环（CT），双螺母齿差预紧（

19、C）的滚 珠丝杠副，公称直径63mm，基本导程10mm，负荷滚珠总圈数 3.5圈，精度等级3.5级，螺纹旋向为右旋，丝杠全长为 2000mm，螺纹长度为1600mm。,_,_,第三节 数控机床的进给传动系统,6. 滚珠丝杠的支承方式 (a)双推-自由式。(b)双推-简支式。 (c)单推-单推式。(d)双推-双推式。,第三节 数控机床的进给传动系统,三、齿轮传动间隙的消除措施 (1)偏心轴套调整法 电机1是通过偏心轴套2 装到壳体上，通过转动偏 心轴套的转角，就能够方 便地调整两啮合齿轮的中 心距，从而消除了圆柱齿 轮正、反转时的齿侧隙。,第三节 数控机床的进给传动系统,第三节 数控机床的进给传

20、动系统,(2)锥度齿轮调整法 在加工齿轮1和2时， 将分度圆柱面改变成带 有小锥度的圆锥面，使 其齿厚在齿轮的轴向稍 有变化。装配时只要改 变垫片3的厚度就能调整 两个齿轮的轴向相对位 置，从而消除了齿侧间隙.,(3) 柔性调整法,1. 轴向弹簧调整法,2. 周向弹簧调整法,第三节 数控机床的进给传动系统,(4) 斜齿轮传动间隙消除,第三节 数控机床的进给传动系统,(5) 键连接间隙的消除,第三节 数控机床的进给传动系统,四、机床导轨 功用：支承、导向 1.对导轨的要求 (1)导向精度高 无论空载或切削加工时，导轨均应有足够的精度 影响因素：结构，制造、装配误差及导轨及其支承件的刚度和热变形

21、(2)耐磨性能好 导轨在长期使用过程中保持较高的导向精度 影响因素：导轨的磨损、结构（采用滚动导轨和静压导轨）,(3)足够的刚度 导轨受力变形会影响部件之间的导向精度和相对位置，要求导轨有足够的刚度。 为减轻或平衡外力的影响，数控机床常采用加大导轨面的尺寸或添加辅助导轨的方法来提高刚度。 (4)低速运动平稳性 要使导轨的摩擦阻力小，运动轻便，低速运动时无爬行现象。 (5)结构简单、工艺性好 导轨的制造和维修要方便，在使用时便于调整和维护。,2、导轨的种类和特点 按运动轨迹：直线运动导轨、圆运动导轨 按工作性质：主运动导轨、进给运动导轨、调整导轨 按摩擦性质：滑动导轨、滚动导轨、静压导轨 (1)

22、滑动导轨 优点：结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高 缺点：静摩擦因数大在低速(160mm /min)时易出 现爬行现象。,提高耐磨性或改善摩擦特性，选用合适的导轨材料,塑料滑动导轨 塑料导轨常用在导轨副的运动导轨上，与之相配的 金属导轨是铸铁或钢质导轨。 1)聚四氟乙烯导轨软带（贴塑导轨）,2)环氧型耐磨涂层（注塑导轨）,(2)滚动导轨 导轨面间放滚动体(滚珠、滚柱、滚针)，使导轨面 间成为滚动摩擦。 优点：灵敏度高、摩擦阻力小，运动均匀、不易出现 爬行现象、 牵引力小、移动轻便、磨损小、精度保 持性好、寿命长 缺点：抗振性较差、对防护要求较高、结构复杂、制 造比较困难成本较高。 1)导轨的

23、类型 滚珠导轨 结构紧凑、制造容易、成本低,因为是点接触，刚度低、承载能力低。 适合于切削力小、颠覆力小的场合。如磨床。,滚柱导轨 承载能力大、刚度高。 导轨面平行度要求高 （滚柱的偏移、侧向 滑动，磨损加剧、 降 低精度）。 适合于载荷较大的机床 。,滚针导轨 当结构尺寸受限制时，可采用直径较小的滚柱，这种导轨称为滚针导轨。 结构紧凑、承载能力大 。但摩擦较大。 经过滚动导轨的预紧可提高刚度(3倍左右)。,(3)静压导轨 1)导轨面通压力油形成油膜，处于纯液体摩擦状态。 摩擦系数极低，极高，无爬行、磨损，精度保持性 好，油膜吸振，运动平稳。 但结构复杂、供油系统要求高、成本高。 2) 类型

24、开式静压导轨,闭式静压导轨,一、自动换刀装置的形式 自动换刀系统的结构形式随机床类型不同而不同。 1.回转刀架换刀 回转刀架的换刀动作 2.更换主轴换刀,第四节 数控机床的自动换刀系统,刀架抬起,刀架转位,刀架压紧,优点：换刀时间短，换刀的可靠性强。,缺点：主轴系统的刚度较差。,适用场合：适应于工序较少、精度要求不太高的机床,回转刀架换刀,3.更换主轴箱换刀,适用场合：适用于箱体类零件的加工,第四节 数控机床的自动换刀系统,4. 带刀库的自动换刀系统 特点：结构较复杂，换刀过程动作多，换刀时间长。 适用场合：多用于钻床、镗铣床和数控组合机床。,组成,刀库 选刀系统 刀具交换机构 刀具自动装卸机

25、构,第四节 数控机床的自动换刀系统,第四节 数控机床的自动换刀系统,二、刀库 1、刀库的功能 功能：储存加工工序所需的各种刀具及辅助工具。 2、刀库的种类 (1)直线式 特点：结构简单，刀库容量小，一般可容纳8-12把 刀具，故少用。,第四节 数控机床的自动换刀系统,(2)鼓轮式（圆盘式） 单鼓轮式,刀具、鼓轮轴线平行,刀具、鼓轮轴线垂直,第四节 数控机床的自动换刀系统,刀库的种类,盘式刀库,特点：结构简单紧凑，应用较多，但刀具单环排列, 空间利用率低，适用于刀库容量较小的场合，一般不 多于50-60把刀。,刀具、鼓轮轴线成锐角,第四节 数控机床的自动换刀系统,特点：刀库空间利用率较高，但装刀

26、、取刀机构复 杂，仅适用于机床空间有限制而刀库容量较大的场合,鼓轮端面上双环排列,鼓轮端面上多环排列,鼓轮弹仓式,第四节 数控机床的自动换刀系统,多鼓轮式,双鼓轮式,第四节 数控机床的自动换刀系统,特点：不同类型的刀具及轻重型刀具可分别放置， 空间利用率高，但传动机构和运动控制装置复杂，适 用于刀库容量大的场合。,三鼓轮式 行星鼓轮式,第四节 数控机床的自动换刀系统,(3)链式 特点：结构紧凑，刀库容量大，可充分利用空间， 通常为轴向取刀，位置精度较低，适用于刀库容量大 的场合。,单环链式,第四节 数控机床的自动换刀系统,龙门加工中心,第四节 数控机床的自动换刀系统,多环链式,第四节 数控机床

27、的自动换刀系统,特点：刀库结构紧凑，空间利用率高，但换刀时间 较长，小直径刀具为轴向取刀，大直径刀具 为径向 取刀，布局不灵活，通常刀库安置在工作台上，应用 较少。,(4)格子箱式,单面网格式,第四节 数控机床的自动换刀系统,特点：刀库容量大，辅助装置较复杂，用于需刀库 容量大的机床上。,多面网格式,第四节 数控机床的自动换刀系统,可装20把刀的无臂式ATC刀具库,可装24把刀的有臂式ATC刀具库,第四节 数控机床的自动换刀系统,可装32把刀的有臂式刀具库,可装60把刀的刀具库,第四节 数控机床的自动换刀系统,三、刀具的选择方式 按数控装置的刀具选择指令，从刀库中挑选各工序 所需要的刀具的操作

28、，称为自动换刀。目前有顺序选 择和任意选择两种方式。 1.顺序选择方式 刀具的顺序选择方式是将刀具按加工工序的顺序， 依次放人刀库的每一个刀座内。每次换刀时，刀库按 顺序转动一个刀座的位置，并取出所需要的刀具。已 经使用过的刀具可以放回原来的刀座内，也可以按顺 序放入下一个刀座内。,特点： 不需要刀具识别装置，而且驱动控制也较简单，可以直接由刀库的分度来实现。因此，刀具的顺序选择方式具有结构简单，工作可靠等优点。 更换不同工件时，须重新排列刀库中的刀具顺序。刀库中的刀具在不同的工序中不能重复使用，相应地增加了刀具的数量和刀具的容量，降低了刀具和刀库的利用率。此外，装刀时必须十分谨慎，如果刀具不

29、按顺序装在刀库，将会造成严重事故。,2.任意选择方式 采用任意选择方式的自动换刀系统中必须有刀具识 别装置。这种方式是根据程序指令的要求来选择所需 要的刀具，刀具在刀库中不必按照工件的加工顺序排 列，可任意存放。每把刀具（或刀座）都编上代码， 自动换刀时，刀库旋转，每把刀具（或刀座）都经过 “刀具识别装置”接受识别。当某把刀具的代码与数 控指令的代码相符合时，该把刀具被选中，并将刀具 送到换刀位置，等待机械手来抓取。,优点： 刀库中刀具的排列顺序与工件加工顺序无关，相同 的刀具可重复使用。因此，刀具数量比顺序选择法的 刀具可少一些，刀库也相应的小一些。 任意选择法须对刀具编码，编码方式主要有三

30、种： （1）刀具编码方式 （2）刀座编码方式 （3）编码附件方式,（1）刀具编码方式 这种方式是采用特殊的刀柄结构进行编码。 由于每把刀具都有自己的代码，因此，可以存放 于刀库的任一刀座中。 刀库中的刀具在不同的工序中也就可重复使用， 用过的刀具也不一定放回原刀座中，这对装刀和选刀 都十分有利，刀库的容量也可相应地小减小，而且还 可避免由于刀具存放在刀库中的顺序差错而造成的事 故。,刀具编码的具体结构如图所示。 在刀柄1后端的拉杆4上套装着等间隔的编码环2 由锁紧螺母3固定。编码环既可以是整体的，也可由 圆环3组成。编码环直径有大小两种，大直径的为二 进制的“1”，小直径为“0”。通过这两种圆

31、环的不 同排列，可以得到一系列代码。例如由六个大小直径 的圆环便可组成能区别63种刀具的代码。,（2）刀座编码方式 这种编码方式对刀库中每个刀座都进行编码，刀 具也编号，并将刀具放到与其号码相符合的刀座中。 换刀时刀库旋转，使各个刀座依次经过识刀器，直至 找到规定的刀座，刀库便停止旋转。 由于这种编码方式取消了刀柄中的编码环，使刀 柄结构大为简化。在自动换刀过程中必须将用过的刀 具放回原来的刀座中，增加了换刀的动作。刀座编码 的突出优点是刀具在加工过程中可以重复使用。,如图所示为圆盘刀库的刀座编码装置。 在圆盘的圆周上均布若干个刀座，其外侧边缘上 装有相应的刀座编码块1，在刀库的下放装有固定不

32、 动的刀座识别装置2。刀座编码的识别与上述刀具编 码的识别原理完全相同。,（3）编码附件方式 编码附件方式可分为编码钥匙、编码卡片、编码 杆和编码盘等。 应用最多的是编码钥匙。这种方式是先给刀具都 缚上一把表示该刀具号的编码钥匙，当把个刀具放入 刀库中时，识别装置可以通过识别刀具上的号码来选 取该钥匙旁边的刀具。,钥匙的两边最多可带有22个方齿，图中除导向用的两个方外，共有20个 图中可区别9999刀具。,钥匙沿着水平方向的钥匙缝插入钥匙孔座，然后顺时针方向旋转90度，处于钥匙代码突起6 的第一弹簧片5被撑起，表示代码“1”，处于代码凹处的第二弹簧片3保持原状，表示代码“0”。由于钥匙上每个凹

33、凸部分的旁边均有相应的炭刷4或1，故可将钥匙各个凸凹部分识别出来，即识别出相应的刀具。,这种编码方式称为临时性编码，因为从刀座中取出 刀具时，刀座中的编码钥匙也取出，刀库中原来编码 随之消失。因此，这种方式具有更大的灵活性。采用 这种编码方式用过的刀具不必放回原来的刀座。,四、刀具（刀座）识别装置 刀具识别装置是可任意选择刀具的自动换刀系统中 重要组成部分，常用的有以下几种。 1接触式刀具识别装置 2非接触式刀具识别装置 3. 利用PC(可编程控制器)实现随机换刀,1接触式刀具识别装置 识别原理如图所示。 编码环4 大直径的环表示二进制的“1”， 小直径的环为“0”， 刀具识别装置2， 触针3

34、，每个触针与相应继电器相联，当各继电器 读出的数码与所选刀具的编码一致时，由控制装置发 出信号，使刀库停转，等待换刀。 特点：结构简单，触针有磨损，故寿命较短，可 靠性较差，且难于快速选刀。,2非接触式刀具识别装置 非接触式刀具识别装置没有机械直接接触，因而无磨损、无噪声、寿命长、反应速度快。 适应于高速、换刀频繁的工作场合。 常用的有磁性识别和光电识别法。,利用磁性材料和非磁性材料感应强弱不同，通过感 应线圈读取代码。上图所示为一种用于刀具编码的磁 性识别装置。编码环4，检测线圈6 。一次线圈5中输 入交流电压时，如编码环为导磁材料，则磁感应较 强，在二次线圈7中产生较大的感应电压。 当编码

35、的号码与指令刀号相符时，控制电路发出 信号。使刀库停止运转，等待换刀。,非接触式光电识别法光学纤维刀具识别装置 这种装置利用光导纤维良好的光传导特性，采用 多束光导纤维构成阅读头。用靠近的二束光导纤维来 阅读二进制码的一位时，其中一束将光源投射到能反 光或不能反光(被涂黑)的金属表面， 另一束光导纤维将反射光送至光电 转换元件转换成电信号，以判断正 对这二束光导纤维的金屑表面有无 反射光，有反射时(表面光亮)为 “1”,无反射时(表面涂黑)为“0”， 如图所示。,3. 利用PC(可编程控制器)实现随机换刀 刀库上的刀具能与主轴上的刀具任意地直接交换， 即随机换刀。主轴上换来的新刀号及还回刀库上的 刀具号，均在PC内部相应地存储单元记忆。随机换 刀控制方式需要在PC内部设置一个模拟刀库的数据 表，其长度和表内设置的数据与刀库的位置数和刀 具号相对应。 这种方法主要由软件完成选刀，从而消除了由于识 刀装置的稳定性、可靠世所带来的选刀失