数控技术5讲解

1、2021-6-28数控机床1 第5章 数控机床的机械结构 5.1 概述 5.2 数控机床的主传动系统 5.3 数控机床的进给系统 5.4 数控机床的导轨 5.5 自动换刀装置 5.6 数控机床的其他常用机构 2021-6-28数控机床2 5.1 概述 一、数控机床加工的特点一、数控机床加工的特点 高精度、高自动化、高效率 数控机床的机械结构，在各方面均要求比普通机床设计 得更为完善，制造得更为精密。 2021-6-28数控机床3 二、数控机床机械结构的特点二、数控机床机械结构的特点 1.结构刚度高，抗振性能好 如布置加强肋；合理安排布局 等 2.热稳定性较好 采取强制冷却；尽量使主轴前端受热影

2、响小 等 3低速运动平稳，运动精度较高 降低摩擦；减小间隙等 4满足人机工程学的要求 2021-6-28数控机床4 （a） （b） 图5-2 布局结构的合理安排 合理地安排机床结构布局,提高刚度 2021-6-28数控机床5 三、数控机床传动系统的特点三、数控机床传动系统的特点 1. 主传动系统的特点 转速高、功率大； 变速范围宽（ Rn100 ）； 变速机构必须变换迅速可靠； 具有长期精度保证性。 2021-6-28数控机床6 2. 进给传动系统的特点进给传动系统的特点 要求无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度以及具有 适当的阻尼比，以确保传动精度和工作平稳性。 采取措施： （1)尽量采用贴塑导轨

3、、静压导轨、滚动导轨和滚珠丝杠螺母副等。 （2)尽量减小传动系统折算到驱动轴上的转动惯量之和。 （3)尽量缩短传动链，并采用预紧和预拉伸来提高传动系统的刚度。 （4)采取多种措施消除传动间隙，提高跟随精度。 2021-6-28数控机床7 5.2 数控机床的主传动系统 主传动系统实现主运动的传动系统 一、主轴的调速方式 速度最高、功率最大 调速方案：采用主轴电机后串联齿轮有级变速机构！ 机床主轴要求的转速范围Rn100 。 一般直流主电动机的恒功率调速范围24； 交流变频高速电机达到35。 要求： 调速范围大，且有足够的驱动功率，并满足低速大扭矩要求。 2021-6-28数控机床8 主要调速方法

4、： a）电机经同步齿形带传动主轴 降低噪声和振动 b）电机经一对齿轮变速， 再通过二联滑移齿轮。 高速和低转矩 场合 小型机床 大中型机床 低速和大转矩 场合 高速 低速 c）两个电动机分别驱动主轴 d）内装式主轴电机 2021-6-28数控机床9 d) 内装式主轴电动机 优点：结构紧凑、重量轻、惯量小，快速响应，噪声小； 缺点：电机的振动和热量直接影响主轴。 转速10000r/min，最高60000100000r/min. 2021-6-28数控机床10 二、主轴部件的结构二、主轴部件的结构 1. 主轴的支承与润滑主轴的支承与润滑 图5-5 TND360型数控车床主轴 设计时尽量提高主轴部件

5、的精度、刚度、抗振性和热变形 承受轴向力 和径向力 压套预紧 2021-6-28数控机床11 2. 卡盘卡盘 图5-6 液压驱动的自定心卡盘 液压缸 活塞杆 行程开关 行程开关 驱动爪 卡爪卡盘 2021-6-28数控机床12 3.刀具自动装卸装置刀具自动装卸装置 和自动吹屑装置和自动吹屑装置 交流电机 通高压油 压缩空气 行程开关发信号 2021-6-28数控机床13 2021-6-28数控机床14 主轴 刀柄 端面键 键槽 端面键作用周向定位，传递扭矩。 2021-6-28数控机床15 4. 主轴的准停装置 目前准停装置很多，主要有电器准停和机械准停两种： （1）在主轴上或与主轴有传动联系

6、的传动轴上安装位置 编码器或磁性传感器，配合主轴调速电机实现纯电器定向准 停。 特点：结构简单，准停可靠，动作迅速平稳。 当主轴停转进行刀具交换时，主轴需停在一个固定不 变的方位上，以保证每次换刀都能准确对准端面键。 2021-6-28数控机床16 (1) 电器定向准停装置 图5-8 主轴准停装置的工作原理 磁铁 磁性传感器 带轮 厚垫片 传感器安装在主轴箱体 对应于主轴准停的位置上 CNC接到主轴停指令， 主轴电机立即降速，保持固定低速， 待3与2对准时，2发准停信号， 控制电机停在规定的周向位置上。 重复定位精度1 工作过程： 2021-6-28数控机床17 （2）V形槽轮定位盘机械准停装

7、置 主轴在最后一转时,发出信号 LS2若无信号，则表明主轴未停 准，系统再次发信号定位。 2021-6-28数控机床18 三、同步带传动 利用同步带的齿形与同步带轮的轮齿依次相啮合 来传递运动或动力。同步带传动能满足主传动高速、 大转矩和不打滑的传动要求。 1. 特点特点 （1) 无相对滑动，传动精度高； （2) 结构紧凑，工作平稳，没有噪声，无需润滑，具有良好的减振 性和使用方便性； （3) 不需要采取特别的张紧措施； （4) 缺点：带与带轮的制造工艺比较复杂，所传递的功率不能太大， 传动带的使用寿命不太长。 2021-6-28数控机床19 2. 同步带的结构同步带的结构 强力层 带齿 尼龙

8、 带背 2021-6-28数控机床20 3. 带轮的结构带轮的结构 图5-11 同步带轮的结构 带轮 挡边 2021-6-28数控机床21 5.3 数控机床的进给传动系统 丝杆螺母副、蜗杆蜗轮副 电机与滚珠丝杆的联接结构 齿轮传动、联轴节 主要内容： 电机联轴节（减速齿轮）丝杠螺母副导轨副 工作台移动 电机联轴节（减速齿轮）蜗杆蜗轮副 回转工作台或分度工作台转动 进给传动链： 2021-6-28数控机床22 5.3 数控机床的进给传动系统 (2) 减少摩擦阻力 主要来自丝杠螺母副和导轨 (3) 减小运动惯量 (4) 消除传动间隙 主要来自传动齿轮副、蜗杆副、联轴节、丝杠螺母 副及其支承部件之间

9、，应施加预紧力或采取消隙结构。 一、设计要求： (1) 提高传动精度和刚度. 取决于丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副及其支承结构的刚度。 2021-6-28数控机床23 二、滚珠丝杠螺母副 结构原理如图 2021-6-28数控机床24 二、滚珠丝杠螺母副 1)摩擦损失小，传动效率高，可达85%98% 2)丝杆螺母之间预紧后，可以完全消除间隙，刚度； 3)摩擦阻力小； 1、特点： 4)缺点:不能自锁，运动有可逆性。 旋转运动直线运动；直线运动旋转运动。 因此丝杠垂直安装使用时，必须增加制动装置。 2021-6-28数控机床25 2、滚珠丝红螺母副的循环方式 其结构简单；返回滚道长，易发生滚珠堵塞；刚性差，

10、易磨损，噪声大 1）外循环 在循环过程中有时与丝杠脱离接触 2.5圈或3.5圈 2021-6-28数控机床26 2）内循环 在循环过程中始终与丝杠保持接触 其结构紧凑，定位可靠，刚性好，且不易磨损，返回滚道短，不易发 生滚珠堵塞，摩擦损失也小。 反向器结构复杂，制造较困难。 圆柱凸键反向器 周向错开120, 轴向错开4/3导程 通常装3个反向器 2021-6-28数控机床27 3、滚珠丝杆螺母副的预紧方法 预紧方法有三种： 1）双螺母垫片式 2）双螺母螺纹式 3）双螺母齿差式 基本原理都是使两个螺母产生相对轴向位移，使滚 珠呈轻微过盈状态紧压在两螺母滚道的不同侧面上,以消 除它们之间的间隙和施

11、加预紧力。 2021-6-28数控机床28 2021-6-28数控机床29 1）双螺母垫片式 结构简单可靠、刚性好，但调整较费时间，且不能 在工作中随意调整。 2021-6-28数控机床30 2）双螺母螺纹式 结构紧凑、工作可靠、调整方便，故应用较广泛。但 调整位移量不易精确控制。 2021-6-28数控机床31 3）双螺母齿差式 结构复杂，但调整准确可靠，精度高。 两个外齿轮Z1和Z2相差一个齿, 同向各转过一个齿时轴向位移量: 内齿圈 2021-6-28数控机床32 4、滚珠丝杠螺母副的支承型式 螺母座的孔与螺母之间必须有良好的配合，保证 孔与端面的垂直度，螺母座宜增添加强筋，加大螺母 座

12、和机床结合面的接触面积。 为提高螺母支承的轴向刚度，应合理选择滚动轴 承及其支承方式。常用的支承方式有下列几种： 2021-6-28数控机床33 (a)一端装止推轴承 (c)一端装止推轴承， 另一端装向心球轴承 (b) 固定端两侧面装止推轴承 (d)两端装止推轴承及向心轴轴承 止推轴承 远离热源 承载能力小，轴向刚度 低，仅适应于短丝杠 施加预紧拉力，刚度。对 热伸长较敏感。 适合于长丝杠 可使热变形轴承的预紧力 适合于载荷较大的场合 2021-6-28数控机床34 (a)一端装止推轴承 承载能力小，轴向刚度低，仅适应于短丝杠。如数控机床的调整环节 或升降台式数控铣床的垂直坐标中。 (c)一端

13、装止推轴承，另一端装向心球轴承 适合于滚珠丝杠较长时。 为了减少丝杠热变形的影响，止推轴承的安装位置应远离热源(如液 压马达)及丝杠上的常用段。 (b) 两端装止推轴承 将止推轴承装在该珠丝杠的两端，并施加预紧 拉力，有助于提高传动刚度。但这种安装方式对热伸长较为敏感。 (d)两端装止推轴承及向心球轴承 为了提高刚度，丝杠两端采用双重支承，如止推轴承和向心球轴承， 并施加预紧拉力。这种结构方式可使丝杠的热变形转化为止推轴承的预 紧力，但设计时要注意提高止推轴承的承载能力和支架刚度。 2021-6-28数控机床35 5、滚珠丝杠的预拉伸 滚珠丝杠螺母副预紧后摩擦力加大，丝杠温度升高, 受热伸长.

14、 将使丝杠的导程加大，影响机床的定位精度。 为了补偿丝杠的受热伸长，可以对丝杠进行预拉伸。 通常预拉伸量应略大于正常工作条件下丝杠的热伸长量。 采用预拉伸安装的丝杠达到热平衡之后，一部分预拉伸量被 热伸长量抵消，提高了定位精度。 2021-6-28数控机床36 预拉伸方法 图5-19 滚珠丝杠的预拉伸方法 1,7支座；2轴；3,6推力球轴承和滚针轴承；4调整套； 5静圈 ；8螺母；9压盖 2021-6-28数控机床37 6、滚珠丝杠螺母副的制动、冷却、润滑及密封 滚珠丝杠螺母副传动效率很高，但不能自锁，用 在垂直传动或水平放置的高速大惯量传动中，必须装 有制动装置。 为了减少丝杠的受热变形，可

15、以将丝杠制成空心， 在支承法兰处通入恒温油进行强迫冷却循环。 滚珠丝杠必须采用润滑油或锂基油脂进行润滑， 同时要采用防尘密封装置。如用接触式或非接触密封 圈，螺旋式弹簧钢带，或折叠式塑性人造革防护罩。 2021-6-28数控机床38 CINCINNATI 卧式加工中心Z坐标的滚珠丝杠螺母副 行程800mm 2021-6-28数控机床39 CINCINNATI 卧式加工中心 Y坐标的滚珠丝杠螺母副 液压制动器 实现主轴箱和刀库在立柱上 的升降运动，行程1000mm 工作时 通高压油 2021-6-28数控机床40 三、静压丝杆螺母副简介 在丝杠和螺母的螺纹之间保持一定厚度，且具有 一定刚度的压力

16、油膜。 2021-6-28数控机床41 特点： 摩擦系数很小，仅为0.0005(滚珠丝杠为0.0020.005) 。 油膜层可以吸振，提高了运动的平稳性，有利于散热和减 少热变形。 油膜层具有一定刚度、大大减小了反向间隙，同时油膜层 介于螺母与丝杠之间，对丝杠的误差有“均化”作用； 承载能力与供油压力成正比，与转速无关。 要有一套供油系统，而且对油的清洁度要求较高。 2021-6-28数控机床42 四、直线电动机进给系统四、直线电动机进给系统 图5-20 直线电动机进给系统外观 1-导轨； 2-次级； 3-初级； 4-检测系统 定子 转子 一般采用“短初级、动初级”结构！ 2021-6-28数

17、控机床43 直线电动机的特点直线电动机的特点 电磁力直接作用于工作台上，没有机械滞后或齿轮周期误 差，工作精度完全取决于反馈系统的检测精度； 直线电动机上装配全数字伺服系统，在任何速度下都能实 现非常平稳的进给运动。 动力传动过程中没有低效率的中介传动部件，能达到较高 效率，可获得很好的动态刚度； 不需要定期维护，也没有行程限制，可以使用多段拼接技 术来满足超长行程机床的要求。 只能采用全闭环控制系统。 2021-6-28数控机床44 五、齿轮传动装置及其间隙消除五、齿轮传动装置及其间隙消除 1. 齿轮传动的间隙消除 由于传动齿轮副存在间隙，在开环系统中会造成进给运动的 位移值滞后于指令值。在

18、闭环系统中，滞后量虽可得到补偿，但 反向时会使伺服系统产生振荡而不稳定。 消除间隙方法： (1) 刚性调整法 结构简单,传动刚度大,调整后齿侧间隙不能自动补偿 (2) 柔性调整法 结构较复杂，轴向尺寸大、传动刚度低，同时，传动平稳 性也差。 2021-6-28数控机床45 2021-6-28数控机床46 (1) 刚性调整法偏心套调整法 调节两啮合齿轮的中心距 偏心套 2021-6-28数控机床47 (1) 刚性调整法轴向垫片调整法 ctgt 周向齿侧间隙 t 只有一个薄齿轮承受载荷 2021-6-28数控机床48 (2) 柔性调整法轴向弹簧调整法 2021-6-28数控机床49 (2) 柔性调

19、整法周向弹簧调整法 2021-6-28数控机床50 图5-27 双厚齿轮传动间隙的消除 2齿轮齿条传动的间隙消除齿轮齿条传动的间隙消除 应用于大型数控机床 长齿条 进给传入 轴向位移 2021-6-28数控机床51 3双导程蜗杆蜗轮的间隙消除双导程蜗杆蜗轮的间隙消除 数控回转工作台获得较大的减速比 图5-28 双导程蜗杆的齿形 蜗杆 蜗轮 s1 s2 t左 t右 尺厚逐渐增厚 改变蜗杆轴向位置以消除间隙 2021-6-28数控机床52 特点： 啮合间隙可以调整得很小，对提高数控转台的 分度精度非常有利； 通过蜗杆的轴向位移来调整啮合的侧隙，调整 时不会改变它们的中心距，有利于保持蜗轮副 的精度

20、； 采用修磨调整环的方法来控制蜗杆的轴向移动 量，故调整准确，方便可靠； (4) 缺点：加工比较麻烦。 2021-6-28数控机床53 六、轴上零件联接的间隙消除六、轴上零件联接的间隙消除 1、键联结间隙消除 2021-6-28数控机床54 2.电机直联滚珠丝杆结构 锥销+螺母+垫圈 受剪能力小 套筒尺寸小， 转动惯量小 接头槽口研配 承受负载小 2021-6-28数控机床55 3.电机直联挠性联轴节 电机轴 丝杆 电机轴与丝杆分别与联轴节的左右形成无键连接 2021-6-28数控机床56 5.4 数控机床的导轨 对导轨的基本要求： (1)有一定的导向精度 (2)有良好的精度保持性 (3)有足

21、够的刚度 (4)有良好的摩擦特性 机床上的运动部件都是沿着它的床身、立柱、横梁 等零件上的导轨而运动，导轨起导向和支承作用。 数控机床常用的导轨类型： 贴塑导轨、滚动导轨、静压导轨 2021-6-28数控机床57 1、贴塑导轨 塑料软带应贴在短导轨面上 在金属导轨的一个滑动面上贴一层抗磨塑料软带。 聚四氟乙烯+合金粉+氧化物 塑料导轨多与铸铁导轨或淬硬钢导轨相配使用。 目前应用较广为填充聚四氟乙烯软带材料。例如美国Shamban公司的得尔 赛(Turcite-B)塑料导轨软带及我国的TF软带。 2021-6-28数控机床58 特点及应用： 摩擦系数小(0.040.06)，且动、静摩擦系数差值小

22、，能防 止低速爬行现象； 耐磨性好，抗撕伤能力强； 加工性和化学稳定性好，工艺简单，成本低，并有良好 的自润滑性和抗振性。 贴塑导轨适用于经济型数控机床、其他各种类型机 床导轨以及在旧机床修理和数控化改装中。 2021-6-28数控机床59 2、滚动导轨 滚动导轨支承块 2021-6-28数控机床60 2、滚动导轨 特点： 摩擦系数小（0.00250.005)，动、静摩擦力相差甚微； 运动轻便灵活，所需功率小， 摩擦发热小，磨损小， 精度保持性好，低速运动平稳，移动精度和定位精度都 较高。 但滚动导轨结构复杂，制造成本高，抗震性差。 滚动导轨的滚动体，可采用滚珠、滚柱、滚针。 2021-6-2

23、8数控机床61 直线滚动导轨，由4列滚珠组成，分别配置在导轨的两个肩部。 可以承受任意方向(上、下、左、右)的载荷、颠覆力矩和侧向力。 滚动导轨组件 2021-6-28数控机床62 3、静压导轨 只能承受垂直方向的负载 还能承受较大的颠覆力矩， 导轨刚度也较高 2021-6-28数控机床63 3、静压导轨 不产生磨损，精度保持性好。 同时摩擦系数也极低(0.0005)，使驱动功率大大降低； 其运动不受速度和负载的限制，低速无爬行，承载能力大， 刚度好； 油液有吸振作用，抗振性好导轨摩擦发热也小。 结构复杂，要有供油系统，油的清洁度要求高。 特点： 2021-6-28数控机床64 5.5 自动换

24、刀装置 自动换刀装置的功能就是储备一定数量的刀具并完成 刀具的自动交换。 它应当满足换刀时间短、刀具重复定位精度高、刀具 储存量足够、结构紧凑及安全可靠等要求。 60年代末出现了带有自动换刀装置的数控机床，即“加工 中心”（MC）。 2021-6-28数控机床65 一、自动换刀装置的基本形式 回转刀架换刀 更换主轴换刀 更换主轴箱换刀 带刀库的自动换刀系统 刀库与主轴同方向 刀库与立式主轴在空间相差90 刀库与卧式主轴同方向 双主轴换刀系统 交换形式： l 由刀库和主轴的相对运动实现刀具交换 l 由机械手进行刀具交换 2021-6-28数控机床66 回转刀架换刀 2021-6-28数控机床67

25、 更换主轴换刀 2021-6-28数控机床68 更换主轴箱换刀 1、刀库与主轴同方向 小型卧式加工中心刀库 带刀库的自动换刀系统 刀库整体移动 缺点: 刀库旋转时间与 加工时间不重合！ 2021-6-28数控机床70 2021-6-28数控机床71 2、刀库与立式主轴在空间相差90 小型立式加工中心刀库 2021-6-28数控机床72 钩刀机械手换刀一次所需的基本动作 抓刀 拔刀 交换刀 插刀 复位 2021-6-28数控机床73 3、刀库与卧式主轴同方向 装刀手 卸刀手 大型卧式加工中心刀库 PLC控制机械手的开关量顺序控制 T46 主轴上刀具T05 将要换上的刀具T09 再选择T46 手架

26、既可旋转 又可上下移动 滑座可带动手 架前伸和后退 优点: 刀库选刀时间与 加工时间重合 T09 2021-6-28数控机床75 2021-6-28数控机床76 4、带刀库的双主轴换刀系统 2021-6-28数控机床77 二、刀库 根据刀库存放刀具的数目和取刀方式，刀库可设计成多 种形式。常见的有： 单盘式刀库存放的刀具数目一般为1540把， 结构简单，取刀也很方便，因此应用广泛. 2021-6-28数控机床78 结构十分紧凑，在相同的空间内，它的刀库 容量最大，但选刀和取刀的动作较复杂。 刺谓式刀库 链式刀库 单排链式刀库 可容纳45把刀具 多排链式刀库 可容纳60把刀具 加长链条的链式刀库

27、，采用增加 支承链轮数目的方法，使链条折 叠回绕，增加了刀库的储存量 2021-6-28数控机床80 q 设计刀库时应考虑的主要问题 合理确定刀库储存量 尽量缩短选刀时间 刀库运动速度应适宜 要求刀库运行平稳 刀座在刀库中的排列问题 其他 如夹持可靠，刀库防尘、防屑及安全防护等 2021-6-28数控机床81 三、选刀方式 按数控装置的刀具选择指令，从刀库中将所需要 的刀具转换到取刀位置自动选刀 通常采用： 顺序选择刀具 任意选择刀具 2021-6-28数控机床82 1、顺序选择刀具 刀具按预定工序的先后顺序插入刀库的刀座中，使用时按 顺序转到取刀位置。用过的刀具放回原来的刀座内，也可以按 加

28、工顺序放入下一个刀座内。 不需要刀具识别装置，驱动控制也较简单，工作可靠。 但刀库中每一把刀具在不同的工序中不能重复使用。 装刀时必须十分谨慎。 2021-6-28数控机床83 2、任意选择刀具 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，刀库将刀具 送到换刀位置，等待机械手来抓取。 优点是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。 2021-6-28数控机床84 任意选择法主要有三种

29、编码方式： 刀具编码方式 刀座编码方式 编码附件方式 2021-6-28数控机床85 （1）刀具编码方式 1-刀柄 2-编码环 3-锁紧螺母 4-拉杆 大直径的为二进制的“1”，小直径的为“0”。 2021-6-28数控机床86 （1）刀具编码方式 编码环既可以是整体的, 也可由圆环组装而成。大直径的为二进制的 “1”，小直径的为“0”。 例如:由六个大小直径的圆环便可组成能区别63(26163)种刀具。 通常全部为0的代码不许使用，以免与刀座中没有刀具的状况相混淆。 也可采用二-八进制编码来表示。六个编码环相当八进制的二位。 若所有的编码环都是凸的，其号码(111111)2， (77)8，

30、(63)10。 2021-6-28数控机床87 （2）刀座编码方式 圆盘形刀库的刀座编码装置 1-刀座编码块 2-刀座识别装置 2021-6-28数控机床88 （2）刀座编码方式 对每个刀座都进行编码，刀具也编号，并将刀具放到与 其号码相符刀座中。换刀时刀库旋转，使各个刀座依次经过刀 具识别装置，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。 刀具识别装置的结构不受刀柄尺寸的限制，而且可以放在 较适当的位置。 但用过的刀具必须放回原来的刀座中；刀具可以重复使用 2021-6-28数控机床89 （3）编码附件方式 先给各刀具都附上一把表示该刀具

31、号的编码钥匙， 当把各刀具存放到刀库的刀座中时，将编码钥匙插进刀座 旁边的钥匙孔中，把钥匙的号码转记到刀座中，即给刀座 也编上了号码。 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。 识别装置可以通过识别钥匙上的号码来选取该钥 匙旁边刀座中的刀具。 编码钥匙 2021-6-28数控机床90 编码钥匙 除导向突起外，共有16个凸出或凹下的位置 即216165535种凹凸组合。 临时性编码，用过的刀具不必放回原来的刀座中。 弹簧接触片 炭刷 凸起 插入钥匙孔后 顺时针旋转90 2021-6-28数控机床91 四、刀具(刀座)识别装置 1、接触式刀具识别装置 2、非接触式刀具识别装置 3

32、、利用PLC(可编程逻辑控制器)实现随机换刀 常用的有： 2021-6-28数控机床92 1、接触式刀具识别装置 1-刀柄 2-刀具识别装置 3-触针 4-编码环 2021-6-28数控机床93 1、接触式刀具识别装置 在刀柄1上装有两种直径不同的编码环4，在刀库附近固定一刀具识 别装置2，从中伸出几个触针3。每个触针与一个继电器相联，当编码 环是大直径时与触针接触，继电器通电，其数码为“l”。当编码环是小 直径时，其数码为“0”。当各继电器读出的数码与所需刀具的编码一致 时，由控制装置发出信号，使刀库停转，等待换刀。 接触式刀具识别装置的结构简单，应用较广，特别适应于空间位置 较小的刀具编码

33、。 但由于触针有磨损，故寿命较短，可靠性较差，且难于快速选刀。 2021-6-28数控机床94 2、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。 2021-6-28数控机床95 v 磁性识别法 1-刀柄 2-导磁材料编码环 3-非接触式识别装置 4-非导磁材料编码环 5-一次线圈 6-检测线圈 7-二次线圈 刀柄1上装有非导磁材料编码环4和导磁材料编码环2（编码环的直 径相等），与编码环相对应的有一组检测线圈6组成非接触式识别装置 3。在检测线圈6的一次线圈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。 2021-6-28数控机床96 v利用PLC(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PLC内部相应地存储单元记忆。 主要由软件完成选刀，从而消除了由于识刀装置 的稳定性、可靠性所带来的选刀失误。 2021-6-28数控机床97 刀具自动控制(ATC) 存放主轴上