自動(dòng)換刀裝置初期曾采用轉(zhuǎn)塔頭自動(dòng)換刀,這種裝置按其結(jié)構(gòu)形式可分為水平轉(zhuǎn)軸式和垂直轉(zhuǎn)軸式。

圖5.22 水平轉(zhuǎn)軸式轉(zhuǎn) 塔頭自動(dòng)提刀裝置

所示為具有8根主軸的水平轉(zhuǎn)軸式轉(zhuǎn)塔頭自動(dòng)換刀裝置,只有處于最下端的主軸進(jìn)行切削加工,該刀具加工完畢后,由數(shù)控系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)位置,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀,轉(zhuǎn)入下一工步加工。這種換刀裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,換刀迅速,但每把刀具都需一根主,而且變速箱工作時(shí)的振動(dòng)和熱量都直接傳到轉(zhuǎn)塔上來(lái),所以它的尺寸、結(jié)構(gòu)以及儲(chǔ)存刀具的數(shù)量都受到限制、一般為6-8把刀具,僅適用于簡(jiǎn)單工件加工。

采用單獨(dú)存儲(chǔ)刀具的刀庫(kù)、刀具數(shù)量可以增加,能夠滿足加工復(fù)雜零件的需要,這時(shí)的加工中心只需要一個(gè)夾持刀具進(jìn)行切削的主軸、所以制造難度也比轉(zhuǎn)塔刀架低,因此這種換刀方式在加工中心上得到了廣泛的應(yīng)用。帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置由刀庫(kù)和刀具交換機(jī)構(gòu)組成,實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與機(jī)床主軸間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置、它分為無(wú)機(jī)械手(由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具交換)和有機(jī)械手自動(dòng)換刀兩種形式。

1.無(wú)機(jī)械手自動(dòng)換刀

無(wú)機(jī)械手換刀通過(guò)刀庫(kù)和機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具交換。采用這種換刀方式換刀時(shí)必須首先將用過(guò)的刀具送回刀庫(kù),然后再?gòu)牡稁?kù)中取出新刀具,這兩個(gè)動(dòng)作不可能同時(shí)進(jìn)行,因此換刀時(shí)間較長(zhǎng)。

圖5.23 無(wú)機(jī)械手自動(dòng)換刀裝置

1一工作臺(tái);2一刀庫(kù);3一刀具

4一主軸;5一主軸箱;6一工件

是立式數(shù)控機(jī)床無(wú)機(jī)械手自動(dòng)換刀裝置。它的刀庫(kù)安放在機(jī)床工作臺(tái)的一端,當(dāng)某一把刀具加工完畢而它的換刀過(guò)程卻較為復(fù)雜,換刀時(shí)必須首先將用過(guò)的從工件上退出后,即開始換刀。這種自動(dòng)換刀裝置只有一個(gè)刀庫(kù),不需要其他裝置,結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,動(dòng)作也可靠。刀具送回刀庫(kù),然后再通過(guò)刀庫(kù)的旋轉(zhuǎn),選擇新的刀具,兩個(gè)動(dòng)作不可能同時(shí)進(jìn)行,無(wú)法實(shí)現(xiàn)刀具在刀庫(kù)中的“預(yù)選”。它的選刀和換刀由三個(gè)坐標(biāo)軸的數(shù)控定位系統(tǒng)來(lái)完成,因而每交換一次刀具,工作臺(tái)和主軸箱就必須沿著三個(gè)坐標(biāo)軸作兩次往復(fù)運(yùn)動(dòng),換刀時(shí)間較長(zhǎng)。另外,由圖5.23于刀庫(kù)置于工作臺(tái)上,減少了工作臺(tái)的有效使用面積。

2.機(jī)械手自動(dòng)換刀

大多數(shù)加工中心采用機(jī)械手自動(dòng)換刀方式,這是因?yàn)闄C(jī)械手換刀在刀庫(kù)的布局和刀具數(shù)量的增加上有很大的靈活性,而且可以通過(guò)刀具預(yù)選擇,減少換刀時(shí)間。由于加工中心有臥式、立式、龍門式等,因此也就存在各式各樣的換刀機(jī)械手。

圖5.24 刀庫(kù) 機(jī)械手聯(lián)合動(dòng)作的自動(dòng)換刀裝置

1一刀庫(kù);2一機(jī)械手;3一主軸箱

4一主軸;5一工作臺(tái);

為單臂雙爪式機(jī)械手自動(dòng)換刀裝置。盤形刀庫(kù)1傾斜安裝在機(jī)床立柱上,其最下方的刀具為換刀位置。自動(dòng)換刀時(shí),刀庫(kù)回轉(zhuǎn),將下一步需要的刀具提前轉(zhuǎn)到換刀位置;主軸準(zhǔn)停,主軸箱向上退回原點(diǎn);然后機(jī)械手由水平位置逆時(shí)針回轉(zhuǎn)90°,同時(shí)抓住主軸上和刀庫(kù)中需要更換的刀具;主軸松開,機(jī)械手沿軸向向外伸,將主軸上刀具和刀庫(kù)中的新刀拔出;然后機(jī)械手順時(shí)針回轉(zhuǎn)180°,沿軸向向里退回,將交換的刀具分別插入刀庫(kù)和主軸,主軸夾緊刀具;機(jī)械手逆時(shí)針回轉(zhuǎn)90°,返回到初始位置，整個(gè)換到過(guò)程結(jié)束。

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