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1、第四章加工刀具自动化,4.1 自动化刀具及辅具4.2 自动化换刀系统,第四章 加工刀具自动化,1、刀具自动化的概念刀具自动化：是加工设备在切削过程中自动完成选刀、换刀、对刀、走刀等工作过程。自动化刀具的特点：切削性能必须稳定可靠，具有高的耐用度和可靠性。应能可靠地断屑或卷屑。应具有较高的精度。刀具结构应保证其能快速或自动更换或调整。应配有在线监测与报警装置。应尽可能采用标准化、系列化和通用化的刀具。,4.1 自动化刀具及辅具,4.1 自动化刀具及辅具,在以数控机床、加工中心为主体构成的柔性自动化加工系统中，为了提高加工的适应性，同时考虑到加工设备的刀库容量有限，应尽量减少使用专用刀具，而选用通
2、用标准刀具、刀具标准组合件或模块式刀具。,刚性自动化生产中,柔性自动化生产中,2、自动化刀具的类型及选用,3、柔性自动化加工用工具系统,更完善的工具系统还包括自动换刀装置、刀库、刀具识别装置和刀具自动检测装置等。,数控车削加工用工具系统,车削工具系统的组成：由机床刀架、刀夹基座、快换刀夹、预调刀头和标准刀具等组成。,数控车削加工用工具系统,图4.4 DIN69880非动力刀夹的构成体系 图4.5 DIN69880动力刀夹的构成体系,数控镗铣加工用工具系统,数控镗铣加工工具系统有整体和模块两种不同的结构型式。整体式结构的特点：是工具的柄部与夹持工具的工作部分连成一体；特点：不同品种和规格的工作部
3、分都必须加工出一个能与机床连接的柄部；缺点：致使工具的规格、品种繁多，给生产、使用和管理都带来不便。用途：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。,数控镗铣加工用工具系统,模块式工具系统的机构特点：把工具的柄部和工作部分分割开来，制成各种系列化的模块，然后经过不同规格的中间模块，可组装成一套套不同规格的工具。优点：既便于制造、使用与保管，又能以最少工具库存来满足不同零件的加工要求，因而它代表了工具系统发展的 总趋势。各模块的联接采用短圆锥定位，中心螺钉拉紧。,数控镗铣加工用工具系统,镗铣类模块式工具系统组成,数控镗铣加工用工具系统,模块结构的工具系统,主柄,联接杆,工作头,数控镗
4、铣加工用工具系统,通过将基本刀柄、接杆和加长杆(如需要)进行组合，能组成很多种类的刀柄。,利用锥柄和连杆组成的组合刀具,数控镗铣加工用工具系统,刀具的快换及调整更换刀片更换刀具更换刀夹更换刀柄,4.1 自动化刀具及辅具,4.1 自动化刀具及辅具4.2 自动化换刀系统,第四章 加工刀具自动化,能够自动地更换加工中所用刀具的装置称为自动换刀装置（Automatic Tool Changer,简称ATC）。目前，自动换刀装置已广泛地使用于加工中心及其它一些数控机床。,视频：加工换刀过程 主轴换刀,4.2 自动化换刀系统,自动化换刀装置：,一、换刀装置的类型和组成,二、刀库,三、自动化换刀机构,一、换
5、刀装置的类型和组成,1.主轴与刀库合为一体的自动换刀装置,2.主轴与刀库分离的自动换刀装置,图4-7更换主轴换刀,特点：结构较简单，换刀时间短，换刀可靠性高。,由刀库、刀具交换装置以及主轴等,组成：,特点：,2）只有一根主轴，因此全部刀具都应具有统一的标准刀柄，,1）能适应复杂零件的多工序加工，因为 刀库可以存放数量较多的刀具（2060）；,3）刀库的安装位置可根据实际情况较为灵活地设置，可离开加工区，消除许多不必要的干扰。,4.2 自动化换刀系统,二、刀库,自动换刀系统的组成,4.2 自动化换刀系统,1）功能：,存储各种加工工序所需 的刀具；,按程序指令，快速、准 确地将刀库中的空刀位和 待
6、用刀具送到预定位置,2）类型,1、刀库,2.自动选刀（自动换刀）,这种方式根据程序指令的要求任意选择所需要的刀具，刀具在刀库中可以不按加工顺序而任意存放，利用控制系统来识别、记忆所有的刀具和刀座。,自动选刀概念,根据数控系统的选择指令，从刀库中将各工序所需的刀具转换到取刀位置。,自动选刀方式的种类：,将所需刀具严格按工序先后依次插放在刀库中，使用时按加工顺序指令一一取用,3.刀具运送装置,靠近刀库，完成拔刀和插刀的动作,靠近主轴，也完成拔刀和插刀的动作。,在前后机械手之间，将前机械手从主轴上拔出的刀具运回刀库旁；将后机械手从刀库中拔出的刀具运到主轴旁,刀库容量较大，布置得离机床主轴较远时，需要
7、安排两只机械手和刀具运送装置来完成新旧刀具的交换工作,4.刀具的识别,1）刀具编码法,2）软件记忆法,刀库上刀座地址,刀库中刀具编号,取刀时：根据刀具号在数据表中找出该刀具的地址，根据优化原则转动刀库，当检测装置读出地址与取刀地址一致时，刀具便停留在换刀位置以便换刀,图4-9刀具编码法1-刀柄 2-接触式识别装置 3-触针（销）4编码环,刀具回刀库：按优化原则送到任一空位即可，不必寻找刀具原位,控制系统根据此时的地址更新刀具数据表，并记忆,三、自动化换刀机构,1回转刀架,形式,特点：,定位可靠、重复定位精度高、分度准确、转位速度快、夹紧刚性好，能保证数控车床的高精度和高效率。,4.2 自动化换刀系统,2.通过主轴换刀,简单易行，但换刀时间较长，且要占用机床工时。,3.利用机械手换刀,特点：,灵活性大、换刀时间短，应用最为广泛。,形式：,
