加工中心刀库控制与管理

详细介绍了加工中心刀库的机械结构和原理,是本科阶段数控技术课程的经典学习材料。

加工中心刀库控制与管理

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内容介绍： 一、加工中心刀库概述 二、刀库的机械结构讲解 三、刀库的控制与管理

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一、加工中心刀库的概述

1、加工中心为了在一次装夹中可以完成多到工序加工，所以设计了自动 换刀装置。刀库作为自动换刀装置的主要部件之一，用来存放刀具，并 把下一把即将要用到的刀具送到指定的位置。根据刀库存放刀具的数目 和渠道方式，刀库可以设计成不同的类型。 2、换刀方式：加工中心的自动换刀装置中，实现刀库与机床主轴之间的 传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。通常来说，机床的换刀方式 分为：无机械手换刀和机械手换刀。 无机械手换刀：首先必须将用过的刀具送回刀库，然后在从刀库中取出 新刀具，这两个动作不可能同时进行，因此换刀时间长。 机械手换刀：采用机械手进行换刀，因为机械手换刀有很大的灵活性， 从而可以减少换刀时间。

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二、加工中心刀库的机械结构加工中心刀库按照机械结构不同分为：盘式刀库和链 式刀库。 1.鼓盘式刀库

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2.链式刀库

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3.格子式刀库

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三、刀库的控制管理以北京精密机床厂生产的JCS-018A 立式加工中心为例，详细介绍刀库的机械 结构、换刀装置以及电气控制原理。 JCS——018A型小型立式加工中心是一种工序高度集中、自动化程度高的机电 一体化设备。工件在一次装夹后，可连续地进行铣、钻、镗、铰、锪、攻螺纹等多 种工序的加工。该机床适用于小型板件、盘件、壳体件、模具和箱体件等复杂零件 的多品种、小批量加工。 1.JCS-018A的主要参数有： 1)工作台 工作台外形尺寸(工作面)1000mm*320mm 工作台T形槽宽*槽数18mm*3mm

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(2)移动范围 工作台左右行程(X轴)750mm 工作台前后行程(Y轴)40mm 主轴箱上下行程(Z轴)470mm 主轴端面距工作台距离180~650mm (3)主轴箱 主轴锥孔 锥度7:24,BT-45 主轴转速(标准型/高速型) 225~2250r/min,45~4500r/min 主轴驱动电动机 3.8KW,ACZ130交流电动机系列 (4)进给速度 快速移动速度(X、Y轴) 14m/min 进给速度(X、Y、Z轴) 1~4000mm/min 进给驱动电动机 1.5KW,ACS130电机系列 (5)自动换刀装置 刀库容量 12把 选刀方式 任选 最大刀具尺寸 Φ100mm*Φ300mm 最大刀具质量 10kg 刀库电动机 1.5KW,ACS130电机系列(小型直流伺服电机)

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2.JCS-018A的刀库结构如右图1所示，当数控系统 发出换刀指令后，直流伺服 电动机1接通，其运动经过 十字联轴器2、蜗杆4、蜗轮 3传到如图b所示的刀盘14, 刀盘带动其上面的16个刀套 13转动，完成选刀工作。每 个刀套尾部有

一个滚子11, 当待换刀具转到换刀位置时， 滚子11进入拨叉7的槽内。 同时气缸5的下腔通压缩空 气(如右图1所示),活塞 杆6带动拨叉7上升，放开位 置开关9,用以断开相关的 电路，防止刀库、主轴等有 误动作。如右图2所示，拨 叉7在上升的过程中，带动 刀套绕着销轴12逆时针向下 翻转90°,从而使刀具轴线 与主轴轴线平行。

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三、JCS-018A的自动换刀过程– 刀套下转90° 本机床的刀库位于立柱左侧，刀具在刀库中的安装方向与主轴垂直， 如下页图所示。换刀之前，刀库2转动将待换刀具5送到换刀位置，之后把带有刀 具5的刀套4向下翻转90°,使得刀具轴线与主轴轴线平行。 – 机械手转75° 如K向视图所示，在机床切削加工时，机械手1的手臂中心线与主轴 中心到换刀位置的刀具中心的连线成75°,该位置为机械手的原始位置。机械手换 刀的第一个动作是顺时针转75°,两手爪分别抓住刀库上和主轴3上的刀柄。 – 刀具松开 机械手抓住主轴刀具的刀柄后，刀具的自动夹紧机构松开刀具。 – 械手拔刀 机械手下降，同时拔出两把刀具。 – 交换两刀具位置 机械手带着两把刀具逆时针转180°(从K向观察),使主轴刀 具与刀库刀具交换位置。 – 机械手插刀 机械手上升，分别把刀具插入主轴锥孔和刀套中。 – 刀具夹紧 刀具插入主轴锥孔后，刀具的自动夹紧机构夹紧刀具。 – 液压缸复位 驱动机械手逆时针转180°的液压缸复位，机械手无动作。 – 机械手逆转75° 机械手逆转75°,回到原始位置。 – 刀套上转90° 刀套带着刀具向上翻转90°,为下一次选刀做准备。

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图a.自动换刀过程示意图例

图b.自动换刀过程详解图例

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刀套结构示意图

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JCS-018A上使用的换刀机械手为回转式 单臂双手机械手，其动作全部由液压驱 动。如图所示，主要由以下部件构成： 驱动装置 分别是机械手回转75°的液 压缸18,用于拔刀、装刀的液压缸15, 交换刀具的(机械手旋转180°)液压缸 20。 传动装置 齿轮4、11,齿条17、19,连 接盘5,传动盘10,机械手臂轴16。其中 只有传动盘与轴16为花键连接，并能随 轴16上下移动，能够直接随轴16旋转， 其余的齿轮或连接盘必须借助于传动盘 才能够旋转。 行程控制装置 包括挡环2、6、12,行 程开关1、3、7、9、13、14。 执行机构 机械手21

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换刀过程控制原理(1): 在自动换刀过程中，机械手要完成抓刀、 拔刀、交换主轴上和刀库上的刀具位置、 插刀、复位等动作。如前面介绍刀库结 构时所述，当刀套向下转90°后，压下 上行程位置开关，发出机械手抓刀信号。 此时，机械手21的手臂中心线与主轴中 心到换刀位置的刀具中心的连

线成75° 位置，液压缸18右腔通压力油，活塞杆 推着齿条17向左移动，使得齿轮11转动。

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换刀过程控制原理(2): 抓刀动作结束时，齿条17上的挡环12压 下位置开关14,发出拔刀信号，于是液 压缸15的上腔通压力油，活塞杆推动机 械手臂轴16下降拔刀。在轴16下降时， 传动盘10随之下降，其下端的销子8插入 连接盘5的销孔中，连接盘5和其下面的 齿轮4也是用螺钉联接的，它们空套在轴 16上。当拔刀动作完成后， …… 此处隐藏：1857字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……