模块3-1刀库及换刀装置

1、刀库及换刀装置,3.4.1,结构特点,刀库系统是提供自动化加工过程中所需之,储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构,及可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人,为主的生产方式。由电脑程式的控制，可以完,成各种不同的加工需求，如,铣削,、,钻孔,、镗孔、,攻牙等。大幅缩短加工时程，降低生产成本；,这是刀库系统的最大特点。,1.,主要构件,?,刀库,主要是,提供储刀位置,，并能依程式的控制，,正确选择刀具加以定位，以进行刀具交换；,换刀,机构,则是,执行刀具交换的动作,。,刀库,同,时,存,在,相,辅,相,成,两者关系,:,换刀机构,目前状况：,?,近年来刀库的发展已超越其为工具机配件的,角色，在

2、其特有的技术领域中发展出符合工,具机,高精度、高效能、高可靠度,及多工复合,等概念之产品。其产品品质的优劣，关系到,工具机的整体效能表现。,分类：,?,刀库的容量、布局，针对不同的,工具,机，其,形式也有所不同，根据刀库的容量、外型和,取刀方式可概分为以下几种：,1,、斗笠式刀库,2,、,圆盘式刀库,3,、链条式刀库,下一页,1,、斗笠式刀库,?,一般只能存,1624,把刀具，,斗笠式刀库在换刀时整,个刀库向主轴移动。当,主轴上的刀具进入刀库,的卡槽时，主轴向上移,动脱离刀具，这时刀库,转动。当要换的刀具对,正主轴正下方时主轴下,移，使刀具进入主轴锥,孔内，夹紧刀具后，刀,库退回原来的位置。,

3、返回,2,、,圆盘式刀库,?,圆盘式刀库通常应用在小型立式综合加工,机上。,圆盘刀库,一般俗称,盘式刀库,，以便,和,斗笠式刀库,、,链条式刀库,相区分。圆盘,式的刀库容量不大，顶多,二、三十把刀,。需,搭配自动换刀机构,ATC(AutoToolsChange),进,行刀具交换。,返回,3,、链条式刀库,?,链条式刀库的特点是可,储放较多数量之刀具，,一般都在,20,把以上,，有,些可储放,120,把以上,。,它是由链条将要换的刀,具传到指定位置，由,机,械手,将刀具装到主轴上。,换刀动作均采用马达加,机加工中心使用的刀库,最常见的形式是圆盘式,刀库和机械手换刀刀库。,返回,圆盘式刀库特点,?

4、,圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有,编号，一般从,1,编到,12,、,18,、,20,、,24,等，即为刀号地址。操作者,把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是,在该刀位内。其,特点,如下：,1,、制造成本低。,2,、刀号的计数原理。,3,、固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机,床一般要,8,秒以上,4,、圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多,下一页,1,、制造成本低。,主要部件是刀库体及分度盘，,只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动,部件中刀库的分度使用的,是非常经典的“马氏,机构”，前后、上下运动主要选用气缸。装配,调整比较方便，维护简单。一般

5、机床制造厂家,都能自制。,返回,?,2,、刀号的计数原理。,一般在换刀位安装一个无触点开关，,1,号刀位上安装挡板。每次机床开机后刀库必须“回零”，,刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为,0.3mm,左右）无触点,开关，,数控系统,就默认为,1,号刀。并以此为计数基准，“马,氏机构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当,前刀号就被记忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，,刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是,18,，当前刀号位,8,，,要换,6,号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。如要,换,10,号刀，刀库是顺时针转。,机床关机后刀具记忆清零。,?,返回,3,、固定地址换刀刀库换

6、刀时间比较长国内的机床一,般要,8,秒以上,（从一次切削到另一次切削）。,返回,4,、圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过,多，,一般,40#,刀柄的不超过,24,把，,50#,的不超,过,20,把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链,式结构，刀具数量多达,60,把。,返回,刀库的故障,?,?,(1),刀库不能转动或转动不到位,刀库不能转动,的,可能原因有：联接电动机轴与蜗杆轴的联轴器,松动；变频器故障，应查变频器的输入输出电,压正常与否；,PLC,无控制输出，可能是接口板,中的继电器失效；机械连接过紧或黄油粘涩；,电,网,电,压,过,低,(,不,应,低,于,370V),。,刀库转动不到位,的可能

7、原因有：电机转动故,障，传动机构误差。,(2),刀套不能夹紧刀具,可能原因是刀套上的调,整螺母松动，或弹簧太松，造成卡紧力超重，刀,具超重。,14,(3),刀套上下不到位,可能原因是装置调,整不当或加工误差过大而造成拨叉位置,不正确；因限位开关安装不准或调整不,当而造成反馈信号错误。,?,(4),刀套不能拆卸或停留一段时间才能拆,卸,应检查操纵刀套上下的气缸、气阀,是否松动，气压足不足，刀套的转动轴,锈蚀等。,?,15,2.,自动换刀系统,?,自动换刀系统是,CNC,工具机的重要组成部分，主要,是将加工所需刀具，从刀库中传送到主轴夹持机构,上。,刀具夹持元件的结构特性及其与工具机主轴的联结,方

8、式，将直接,影响,工具机的加工性能。刀库结构形,式及刀具交换装置的工作方式，则会,影响,工具机的,换刀效率。自动换刀系统本身及相关结构的复杂程,度，又会对整机的成本产生直接,影响,。,?,加工性能,生产成本,“,三个影响”,换刀效率,生产成本,?,?,数控工具机的自动换刀系统,大概分为,1.,油压机构,2.,气压机,构,3.,电气式凸轮机构,。在不断追求速度及可靠性提升的数控,工具机市场，,凸轮式换刀机构就广泛的被采用,。此设计只用,一个驱动马达就可完成复杂的换刀动作，快速确实，除了换,油外没有其他消耗零件及保养需求，故障率最少，寿命超过,百万次以上。,一般具有,ATC,装置者都有,ATC,臂

9、。换刀时若是需要在刀具,库与主轴两处更换，则需要,ATC,臂来补助。但有些工具机并,不需要,ATC,臂即可完成换刀动作。,自动换刀装置的常见故障与维护,自动换刀装置的常见,故障,有：,?,1.,刀库运动故障，,?,2.,定位误差过大，,?,3.,机械手夹持刀柄不稳定，,?,4.,机械动作误差过大等。,?,19,自动换刀装置常见故障的,诊断与排除,?,对于机械、液压,(,或气动,),方面的故障，主要应重,视对现场设备操作人员的调查，故障的判断由于,ATC,装置是由,PLC,可编程序控制器通过应答信号控制,的，因此大多数故障出现在反馈环节,(,电路或反馈,元件,),上。需通过电路分析与信号一动作,

10、定位一,限位等有关环节的综合分析来判断故障所在，故难,度较大。,3.,刀库技术发展趋势,?,未来工具机产业的发展，均以追求高速、高精度、,高效率为目标。随着切削速度的提高，切削时间的,不断缩短，对换刀时间的要求也在逐步提高；换刀,的速度已成为高等级工具机的一项重要指标。,快速自动换刀技术是以减少辅助加工时间为主,要目的，综合考虑工具机的各方面因素，在尽可,能短的时间内完成刀具交换的技术方法。,一般强调换刀速度快的卧式机台，皆有几个,特点,：,1.,刀臂短,?,2.,刀臂不一定成直线,?,3.,两刀可能互相垂直,?,4.,凸轮箱小且可移动。,?,其主要,目的,是要让换刀时，可动件之转动惯量小，,

11、以达到快速换刀之目的。该技术包括刀库的设置、,换刀方式、换刀执行机构和适应高速工具机的结构,特点等。,?,3.4.2,刀库及换刀机械手的维护,?,?,?,?,?,?,(1),严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止在机械手换刀时,掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞。,(2),顺序选刀方式必须注意刀具放置在刀库中的顺序要正确。,其他选刀方式也要注意所换刀具是否与所需刀具一致，防止换,错刀具导致事故发生。,(3),用手动方式往刀库上装刀时，要确保装到位、装牢靠。检,查刀座上的锁紧是否可靠。,(4),经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀,点位置是否到位，并及时调整，否则不能完成换刀动作。,(5),要注意保持刀具刀柄和刀套的清洁。,(6),开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是,否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。检查机械,手液压系统的压力是否正常，刀具在机械手上锁紧是否可靠，,发现不