第二章机械制造系统自动化-1ppt课件

1、1机械制造自动化技术Mechanical Manufacturing Automation Technology沈阳工业大学机械学院杨赫然：283969974.2本课程的主要内容第一章 机械制造自动化技术概述第二章机械制造系统自动化第三章制造过程自动化控制系统第四章 物料传输自动化第五章 自动化检测与监控系统第六章 装配自动化第七章 轿车换挡器半自动装配系统的设计实例.3机械制造设备自动化概述 切削加工自动化金属板材成形加工自动化机械制造自动线第二章 机械制造系统自动化.42.1 制造设备自动化意义、方法与分类制造设备自动化的概念： 是指在加工过程中所用的加工设备可以高效、精细、可靠地自动进展

2、加工，此外还应能进一步集中工序和具有一定的柔性。高效：消费率要到达一定高的程度；精细：加工精度高精度稳定性高，废品可以到达完全互装配，不用再分组选配；可靠：设备缺点率低，除班间休憩之外可以到达年年不停消费，利用班间休憩时间方案换刀；集中工序：在一台设备或一个自动化加工系统中完成一个工件由毛坯到总装前的全部工序；柔性：顺应产品的改换。 .52.1 制造设备自动化意义与分类制造设备的加工过程自动化辅助时间消费率改善工人的劳动条件减轻工人的劳动强度。1、制造设备自动化的意义.6制造设备的自动化是零件整个机械加工工艺过程自动化的根本问题之一，是机械制造厂实现零件加工自动化的根底。 单台制造设备的自动化

3、能较好地满足零件加工过程中某个或几个工序的加工半自动化和自动化的需求，为多机床管理发明了条件，是建立自动消费线和过渡到全盘自动化的必要前提，是机械制造业更进一步向前开展的根底。.72- 意义、方法和分类2、制造设备自动化的方法制造设备自动化装卸工件自动化加工过程自动化机床加工循环自动化其它一些辅助动作自动化.8实现制造设备自动化的途径主要有：对于现有设备通用进展自动化改装，以实现单机自动化条件：被改造的机床必需具有足够的精度和刚度自动化机构和控制系统必需稳定可靠改装任务量小设计、制造、采用公用或专门的自动化加工设备采用数控加工设备.92- 意义、方法和分类全半自动单机组合机床自动线CNC计算机

4、数控机床FMC柔性制造单元3、自动化加工设备分类.102-2单机任务自动化实现单机自动化的方法采用通用自动化或半自动化机床实现单机自动化采用组合机床实现单机自动化采用通用机床进展自动化改装实现单机自动化.11 普通机床的任务行程运动是由机床来完成的，但空行程运动的全部或大部分那么必需由工人来操作，此外工人还需根据工件加工工艺的要求，发出相应的操作指令，加工出所需外形和尺寸的工件，这类机床必需在工人看管操作下才干完成加工过程。 .12 如机床能自动完成一切任务行程和空行程运动，并能根据加工工艺要求，自动地控制各运动的先后顺序，以及控制各运动部件的位移量或运动轨迹，即在没有工人直接参与的情况下，自

5、动地按规定的程序进展动作，完成整个加工循环，这样的机床，称为自动化机床。flash.132.2.1 实现单机自动化的方法采用通用自动化或半自动化机床实现单机自动化采用组合机床实现单机自动化采用公用机床实现单机自动化采用通用机床进展自动化改装实现单机自动化.14自动化机床有自动和半自动之分。两者的区别在于： 自动机床在一个任务循环终了后，能自动卸下加工完的工件，装上待加工的坯件，并继续进展同样的任务循环，直至装在机床上的一批坯件加工完为止； 半自动机床能自动地完成除上料和卸工件以外的一切切削和辅助运动的机床。需人工装卸自动循环的实现；2.2.2 采用通用自动化或半自动化机床实现单机自动化.15特

6、点：提高劳动消费率，减轻工人的劳动强度，而且还可保证工件质量稳定，精度一致性好。此外，机床自动化还能减少设备数量，缩减消费面积，减少在制品数量。自动化机床所需机构： 它具有能替代手工操作的各种自动化空行程机构； 它具有能替代工人控制机床任务过程的自动控制系统。.16自动化单机的控制方式及适用范围凸轮式特点：用专门设计制造的凸轮或靠模控制刀具的运动轨迹，并利用凸轮轴使多个不同运动能协同动作。适用范围：少种类，大批量运用机床：单轴纵切自动车床、仿形车床种类变换程度：每月一次到数次.17自动化单机的控制方式及适用范围非凸轮式特点：用电气、电气伺服、液压、丝杠副等非凸轮机构控制刀具的运动轨迹及多个不同

7、运动的协同动作。适用范围：多种类，中批量运用机床：卧式多轴自动车床、单轴转塔自动车床、立式多轴半自动车床、多刀半自动车床种类变换程度：一日一次.18自动化单机的控制方式及适用范围数字控制式特点：用数字方式控制刀具或机构的运动轨迹及多个数控坐标轴之间的必要联动。适用范围：多种类，中小批量运用机床：各种数控机床种类变换程度：一日数次.19车削自动化设备分类自动化程度：自动加工棒料毛坯半自动加工件料毛坯主轴数目：多轴多个主轴同时夹持多个工件旋转，多把刀具同时加工，消费效率高，但主轴转位时存在定位误差单轴单根主轴 .20车削自动化设备分类主轴放置方式：卧式加工棒料毛坯立式加工直径大而重的件料毛坯工艺方

8、法：横切刀具只作横向进给，加工外形简单、尺寸较小的销轴类零件纵切加工盘套类和细长的阶梯轴类零件 .21车削自动化设备分类加工方式：平行多把刀具同时加工，加工外表外形比较简单的零件顺序加工外形复杂、需求多把刀具轮番进展加工的零件大多具有内孔或螺纹.22(1)机床的用途、总规划与任务循环 用途： 主要用于大批大量消费中，加工外形比较复杂、需用多把刀具顺序地进展加工的工件。可进展车削任务，钻、扩、铰孔，攻、套内外螺纹以及切断等。还可经过安装各种特殊附件，以进展车螺纹、铣槽和钻横孔等任务。普通只能加工冷拨棒料。2、单轴转塔自动车床.23 总规划： 前刀架：用于成形车削和滚花等； 后刀架：用于切槽、倒角

9、等； 上刀架：用于切断等； 转塔刀架：用于完成档料、车内外圆、钻孔、扩孔、铰孔、攻内螺纹、套外螺丝等。.24任务循环： 送料和夹料 各刀架顺序任务，按加工工艺要求依次加工工件各外表。 转塔刀架的运动循环： 快速趋近工件快进任务进给工进快速退回快退转塔转位；其在一个自开任务循环中，转塔刀架可完成六次任务循环。前、后、上刀架的任务循环：快进工进快退；加工一个工件，它们只能完成一次任务循环。 切断和接料.25所需运动任务行程运动主轴旋转主运动，前、后、上刀架横向进给运动，转塔刀架纵向进给运动；空行程运动前、后、上刀架横向快进和快退运动，转塔刀架纵向快进、快退运动，送料和夹料运动，接料运动，以及支配控

10、制运动等。.262.2.3 采用组合机床 实现单机自动化 组合机床是以曾经系列化、规范化的通用部件为根底，配以按工件特定外形和加工工艺设计的公用部件和夹具，组成的半自动或自动公用机床。 组合机床既保管公用机床的构造简单、消费效率高等优点，又像通用机床那样具有部件通用化、可调整改装以顺应不同构造尺寸的工件加工等特点。.27 组合机床的组成 组合机床的通用部件按其所起作用的不同普通分为下面五类：1动力部件 是用于传送动力 实现任务运动、为刀具提供主运动和进给运动 。如各种类型的切削头、滑台和动力箱等。2支承部件 如底座、立柱等。3保送部件 如多工位的任务台、回转任务台和回转鼓轮等。4控制部件 如液

11、压元件、控制挡铁、行程开关、支配台等。5辅助部件 如冷却光滑安装、排屑安装、机械板手等。.28 根据加工零件外形及工艺要求，组合机床还需采用少量的公用部件，如根据工件孔位、孔距、孔数不同而设计制造的多轴箱，以及根据工件的详细构造和定位基准不同而设计制造的夹具等。.29 组合机床的组成 侧底座立柱底座立柱多轴箱动力箱滑台中间底座夹具.30组合机床加工方式 组合机床普通采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式。由于通用部件曾经规范化和系列化，可根据需求灵敏配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低本钱和高效率的优点，在大批、大量消费中得到广泛运用，并可用以组成自动消费线。 组合机床

12、普通用于加工箱体类或特殊外形的零件。加工时，工件普通不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。.31组合机床的配置型式 1.单工位组合机床 这类组合机床的特点是工件仅在一个任务位置上加工。 2. 多工位组合机床 这类组合机床的特点是工件能在几个工位上进展加工。.32组合机床的特点及运用范围 1. 组合机床的特点 组合机床与通用机床或普通公用机床相比，主要有如下优点： 1) 设计和制造的周期短。 2) 对产品变化或更新有较强的顺应性。 3) 具有较高的任务可靠性。 4) 工序集中，消费效率高。 5) 机床的

13、维护和修缮都比较方便。.33组合机床的缺陷： 1在机床改装时，少量公用部件和零件不能反复利用，因此有一定的损失。 2在组成各种类型的组合机床时，所选用的通用部件不一定完全适用。 2. 组合机床的运用范围 组合机床最适于箱体类零件如各种变速箱的箱体、气缸体、电机座、仪器仪表壳体等 的加工。近年来，轴类、盘套类、叉类等零件也越来越多地采用组合机床加工。 .34组合机床未来的开展：采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化构造、缩短消费节拍；采用数字控制系统和 可换主轴箱 或转塔式主轴箱 、夹具自动改换系统，以提高工艺可调性； 纳入柔性制造系统等。 .35主要用来带动各种主轴部件进给，也可以带动夹具和工

14、件，作挪动任务台用。 1滑台 2动力箱 3多轴箱 4铣削头 5镗车头 6钻削头 组合机床的几种通用部件一动力滑台 1. 动力滑台的功用.362. 滑台的典型任务循环SQ 快进 SW 工进 SR 快退 a) 一次任务进给循环b) 二次任务进给循环.372. 滑台的典型任务循环c) 超越任务进给循环 d) 双向任务进给循环 .382. 滑台的典型任务循环 e) 分级任务进给循环 .39 组合机床动力滑台液压系统 液压动力滑台由液压缸驱动，在电气和机械安装的配合下可以完成各种自开任务循环。组合机床液压动力滑台可以实现多种不同的任务循环，其中一种比较典型的任务循环是：快进 一工进二工进死挡铁停留快退停

15、顿。.40 二动力箱齿轮传动动力箱的构造 1动力箱箱体 2驱动轴 3齿轮 动力箱是为主轴箱的刀具提供切削主运动的驱动安装,与动力滑台和主轴箱配套运用由动力滑台实现进给运动。 .41 三单轴头 顶置式主运动传动安装与各种单轴头头体配套的情况 钻削头 b) 攻螺纹头 c) 镗削头 d) 镗车头 e)铣削头 f) 多轴可调头 1主运动传动安装 2单轴头头体 .42 四回转任务台 回转任务台是组合机床的一种保送部件，用于多工位组合机床。 齿盘定位式液压回转任务台的构造原理 构造表示 b)液压传动原理 1台面 2上齿盘 3下齿盘 4底座 5压紧液压缸 6牙嵌离合器 7齿轮 8齿条液压缸 9、10电磁阀

16、.43 组合机床自动线某一组合机床自动线的组成表示图。图19-12 组合机床自动线 1中央支配台 2工件保送安装 3转位台 4翻转台 5液压站 6排屑安装 .44数控机床运动系统： 主运动系统实现机床主轴运动； 进给运动系统实现机床任务台的直线运动与转动； 换刀运动实现加工中心改换刀具延续加工所需的运动。2.3 数控机床及加工中心.452.3 .1 数控机床主运动系统功用： 传送动力：传送切削加工所需求的动力 传送运动：传送切削加工所需求的运动 运动控制：控制主运动的大小方向开停 组成： 动力源：电机 传动系统：定比传动机构、变速安装 运动控制安装: 离合器、制动器等 执行件：主轴 .46 主

17、轴转速更高； 变速范围更宽；10010000 提供的动力更强。 普通NC 机床的主轴驱动功率在 3.7 kw250kw 之 间。 1. 数控机床的主运动系统性能要求： 主运动的自动变速、准停； C轴控制； 同步速度控制。2.数控机床的主运动系统功能：2.3 .1 数控机床主运动系统.47与普通机床相比较，数控机床的主传动系统具有如下特点：(1)采用直流或交流主轴电动机 现代数控机床的主传动电动机普通采用直流或交流主轴电动机。这种电动机调速范围广，可实现无级调速，因此主轴箱构造简化。 2转速高、功率大、变速范围广 数控机床顺应性强，适宜加工单件、小批量和外形复杂工件，为了顺应各种不同资料的加工以

18、及各种不同的加工方法，数控机床的主传动系统要有较宽的转速范围及相应的输出力矩，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最正确的消费率、加工精度和外表质量。 3主轴变速迅速可靠 数控机床的变速是按照控制指令自动进展的，因此变速机构必需顺应自动操作的要求。由于数控机床主传动系统采用了可实现无级调速的电动机，机械变档普通又采用液压缸推进滑移齿轮实现，因此变速稳定可靠。 4主轴部件性能好 主轴部件直接装夹刀具对工件进展切削加工，对加工质量及刀具寿命有很大影响，并且在加工过程中不进展人工调整，因此主轴部件必需具有良好的回转精度、构造刚度、抗振性、热稳定性、耐磨性。 3、 数控机床主传动系统的特点.48

19、1)带有变速齿轮的主传动系统分段无级变速 数控机床在实践消费中，并不需求在整个变速范围内均为恒功率。 普通要求在中、高速段为恒功率传动，在低速段为恒转矩传动。 为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主轴的变速范围尽能够大，有的数控机床在交流或直流电动机无级变速的根底上配以齿轮变速，即处理电机驱动和主轴传动功率的匹配问题，使之成为分段无级变速。 2.3.1.1 主传动系统的配置方式根据数控机床的类型与大小，其主传动主要有以下四种方式。.49 4、主传动系统的配置方式这种传动主要运用在大、中型数控机床经过运用双联滑移齿轮实现二级变速。常用的变速支配方式： 液压拨叉 电磁离合器 .50例：TND3

20、60型数控车床作用：慢速对刀和手动调整机床.51电磁离合器变速电磁离合器能简化变速机构，便于实现自动化操作，它是经过安装在传动轴上的离合器的吸合和分别的不同组合来改动齿轮的传动道路，实现主轴变速的。.52电磁离合器种类： 摩擦片式 牙嵌式两种无滑环摩擦片式电磁离合器特点：可在运转中变速、具有过载维护功能，但尺寸大、摩擦发热大。.53牙嵌式电磁离合器特点：传送扭矩大、尺寸小，传动比准确，可用于内联络传动链中。.542)带有定比传动的主传动系统 主轴电动机经过定比传动传送给主轴。 定比传动多采用带同步齿形带和三角带传动，也有采用齿轮传动的。适用于高速、低转距特性的主轴，电动机本身的调速就可以满足要

21、求，且带传动平稳，可防止齿轮传动时引起的振动与噪声。这种传动主要运用在转速高、变速范围不大的数控车床和中、小型加工中心。 .55多楔带：兼有v带和平带的优点，既有平带柔软、强韧的特点，又有v带紧凑、高效等优点。.56同步带是利用带齿与带轮的啮合同步传动力的一种新型传动带。不仅具有带传动的特点，适用于大中心距传递，而且又具有齿轮传动和链传动的特点，能够保证准确的传动比。.57 用两个电动机分别驱动的主传动系统 高速时电动机经过带传动使主轴旋转，传动平稳。 低速时，另一个电动机经过二级齿轮降速，扩展变速范围，使恒功率区增大，抑制了低速时转距不够且电动机功率不能充分利用的缺陷，但构造较为复杂。 .5

22、8.593)调速电机直接驱动主轴传动 数控机床 采用直流或交流主轴伺服电动机直接驱动主轴实现无级变速。 电动机与主轴经过联轴器衔接。交流主轴电动机及交流变频驱动安装笼型感应交流电动机配置矢量变换变频调速系统，由于没有电刷不产生火花，所以运用寿命长，且性能已到达直流驱动系统的程度，甚至在噪声方面还有所降低。因此，目前运用较为广泛。.60 精细联轴器衔接：构造紧凑、传动效率高，但主轴的转速和扭矩与电机完全一致，低速性能的改善是其广泛运用的关键。.614)、 电主轴 主轴与电机制成一体，电动机转子轴即为机床主轴 。电主轴组成：空心轴转子、带绕组的定子、 速度检测元件。.62优点：主轴部件结构紧凑、重

23、量轻、惯量小，可提高启动、停止响应特性，利于控制振动和噪声。大大简化了主运动系统结构，实现了所谓 “零传动”，使传动精度大大提高，在高速数控机床大量采用。缺点:电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴，因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内装式主轴电机的关键问题。.63机床主轴的几种构造方式 机床主轴的端部普通用于安装刀具、夹持工件或夹具。在构造上，应能保证定位准确、安装可靠、衔接结实、装卸方便，并能传送足够的扭矩。目前，主轴端部的构造外形都已规范化。.64 机床主轴的几种构造方式 a数控车床主轴端部 b铣、镗类机床主轴端部 c外圆磨床砂轮主轴端部 d内圆磨床砂轮主轴端部 e钻床与普通镗

24、床锤杆端部 f数控镗床主轴端部.65 当主轴停顿时，控制其停于固定位置定位于圆周上特定角度称为“主轴准停、“主轴定位、“主轴定向准停指令： M19或M06主轴定向的用途加工中心自动换刀精镗后退刀背镗车床上工件定位 2.3.1.2 主轴典型控制功能1. 主轴准停安装.66 在自动换刀的数控加工中心上，由于刀具装在主轴上，切削时切削转矩不能够仅靠锥孔的摩擦力来传送，通常是经过刀杆的端面键来传送的，因此在主轴前端设置一个端面键，当刀具装入主轴时，刀柄上的键槽必需与端面键对准，才干顺利换刀； 这就要求主轴具有准确定位于圆周上特定角度的功能。1、为什么加工中心要有主轴准停？ 主轴准停是实现ATC (Au

25、to tool changing)过程的重要环节.672加工精细坐标孔 在加工精细的坐标孔时，由于每次都能在主轴的固定圆周位置换刀，故能保证刀尖与主轴相对位置的一致性，从而减少被加工孔的尺寸分散度提高刀具反复定位精度，这是主轴定向准停安装带来的益处之一。.683、精镗孔后退刀(Fine boring) 当加工阶梯孔或精镗孔后退刀时，为防止刀具与小阶梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔外表，必需先让刀，再退刀。采用主轴准停控制，使刀尖停在一个固定位置X轴或Y轴上，以便主轴偏移一定尺寸后，使刀尖分开工件外表进展退刀。.694、背镗Counterboring 经过小孔镗大孔，主轴准停控制，使刀尖停在一个固定位

26、置 X轴或Y轴上，以便主轴偏移一定尺寸后，使刀尖能经过前壁小孔进入箱体内对大孔进展镗削。.705)、车床上工件定位 当在车削中心上加工工件规定部位上的 槽、孔或要求主轴定向停顿后以便装卸、检测工件时，必需具有主轴定向停顿或C 轴功能，即经过位置控制使主轴在不同角度上定位。.71 主轴准停控制的实现方式机械式准停安装：1-无触点开关 2-感应块 3-凸轮定位盘主轴4-定位液压缸 5-定向滚轮 6-定位活塞 M19 主轴减速无触点开关发信号主电机停转，惯性空转延时继电器延时0.20.4秒后活塞在电磁阀作用下，将滚轮推入V型槽，同时行程开关LS2发出应对信号准停终了可以进展换刀等动作。.72电气式准

27、停安装：1-主轴 2-同步带 3-主轴电动机 4-永久磁铁 5-磁传感器磁力传感器准停安装 1利用磁力传感器检产生准停信号。2利用主轴上光电脉冲产生准停信号。.73当主轴转动或停顿时，接纳到数控安装发来的准停开关信号量主轴立刻减速或加速至某一准停速度。主轴到达准停速度且准停位置到达时(即磁发体与磁传感器对准) 主轴立刻减速至某一爬行速度。然后当磁传感器信号出现时，主轴驱动立刻进入磁传感器作为反响元件的位置闭环控制 目的位置为准停位置。准停完成后，主轴驱动安装输出准停完成信号给数控安装 从而可进展自动换刀(ATC)或其他动作。磁传感器准停步骤为：.74 编码器准停安装Electronic ori

28、entation 利用装在主轴上的编码器作为检测元件，经过它们输出的反响信号，使主轴准确地停在规定的位置上。.75.76例M03S1000/主轴以1000rmin正转M19/主轴准停于缺省位置M19S100/主轴准停转至100处S1000/主轴再次以1000rmin正转M19S200/主轴准停至200处 .772. C轴控制与同步速度控制对应Z轴的回转轴即绕主轴回转为C轴。 车削中心的主传动系统与数控车床根本一样，只是添加了控制主轴回转角度的C 轴坐标功能、 以实现主轴定向停车和圆周进给，并在数控安装控制下实现C轴与进给轴Z轴或X轴联动进展插补控制，可以实现恣意曲线的加工。 如：实现圆柱面上或

29、端面上恣意部位的钻削、铣削、攻丝及非圆柱或圆锥的异形回转外表等加工。C轴控制与同步速度控制的功能：.78 a在圆柱面或端面上铣槽 b) 在圆柱面上铣螺旋槽 c 在端面上铣螺旋槽 d) 铣直线或平面 加工这些外表需求哪些轴运动？联动？.79由进给伺服电机 控制主轴的回转位置转角； 由主轴电机实现，此时主轴的位置角度)由装于主轴上不是主轴电机上的高分辨率编码器检测，主轴作为进给伺服轴任务。C轴的控制方式：.80C 轴回转或分度：采用可啮合和脱开的精细蜗轮副构造，由伺服电机8驱动蜗杆4及主轴上的蜗轮9实现分度。当机床处于铣削和钻削形状时，即主轴需经过C 轴回转或分度时，蜗杆与蜗轮啮合。该蜗杆蜗轮副由

30、液压缸驱动完成。C轴的分度精度由一个脉冲编码器来保证，分度精度为0.01度。.81 任务台是数控机床的重要部件，为了提高数控机床的消费效率，扩展其工艺范围，对于数控机床的进给运动除了沿坐标轴X、Y、Z三个方向的直线进给运动之外，还经常需求有分度运动和圆周进给运动。回转任务台作用: 回转任务台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种曲面和曲线等复杂的外形。回转任务台对于自动换刀多工序的加工中心是必备的部件。2.3 .1 数控机床的回转任务台.822.4 刀具自动化 刀具是金属切削加工中不可短少的工具之一，无论是普通机床，还是先进的数控机床、加工中心机床以及柔性制造系统，都必需经过刀具才干完

31、成切削加工。 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、走刀等任务过程。.832.自动化刀具的类型及选用类型：分为规范刀具和公用刀具两大类。在以自动消费线为代表的刚性自动化消费中，应尽能够提高刀具的公用化程度，以获得最正确的效益。 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，为了提高加工的顺应性，同时思索到加工设备的刀库容量有限，应尽量减少运用公用刀具，而选用通用规范刀具、刀具规范组合件或模块式刀具。.84常用的种类：可转位车刀、高速钢麻花钻、机夹扁钻、扩孔钻、铰刀、镗刀、立铣刀、面铣刀、丝锥和各种复合刀具等 .85刀具的选用要思索的要素有：刀具的运用条件；被加工

32、工件资料与尺寸；刀具的断屑情况；刀具和刀片的消费供应；刀具的构外型式。.86刀具的选用原那么如下： 1为了提高刀具的耐用度和可靠性，应尽量选用各种高性能、高效率、长寿命的刀具资料制成的刀具。 2应选用机夹可转位刀具的构造。 3为了集中工序，提高消费率及保证加工精度，应尽能够采用复合刀具。 4应尽量采用各种高效刀具。 .87二、自动化刀具装夹机构自动化刀具装夹机构的作用： 充分发扬自动化加工设备应有的效率，实现快速自动换刀。方法：必需求配备一套规范的装夹机构，建立一套规范的工具系统。工具系统： 是针对数控机床要求与之配套的刀具必需可快换、高效切削而开展起来的，是刀具与机床的接口。.88工具系统的

33、分类： 镗铣类数控机床用工具系统简称TSG系统 车床类数控机床用工具系统简称“BTS系统可同时顺应数控车削和数控镗铣加工的工具系统。.89 数控铣床、加工中心用刀具工具柄部自动化刀具的组成：由与机床主轴孔相顺应的工具柄部、与工具柄部 相联接的工具装夹部分和各种刀具部分组成 在数控铣床、加工中心类机床上普通都采用7:24圆锥柄工具。 不自锁，换刀比较方便，并且与直柄相比有较高的定心精度和较高的刚性。 对于有自动换刀安装的加工中心类机床，在加工工件时主轴上的工具要频繁地改换，为了到达较高的换刀精度, 工具柄部必需有较高的制造精度.90工具系统的组成： 主要由刀具的柄部刀柄、接杆接柄和夹头等部分组成

34、。 工具系统中规定了刀具与装夹工具的构造、尺寸系列及其衔接方式。更完善的工具系统还包括自动换刀安装、刀库、刀具识别安装和刀具自动检测安装等。.911.数控车削加工的刀具装夹构造车削加工的工具系统的组成： 由机床刀架、刀夹基座及其快换刀夹和预调刀头等组成。 .92 柄式夹持(轴向夹持)1-活动爪 2-轴 3-挡销 4-锁紧销 5-调整螺栓 6-弹簧柱塞 7-固定爪2数控镗铣加工工具系统 刀具的夹持.931-拉杆，2-刀柄 3-法兰盘 4-带洼形肩面 法兰盘式夹持.94ISO 7388及DIN 69871的A型拉钉 ISO 7388及DIN 69871的B型拉钉 MAS BT拉钉拉钉： 带螺纹的零

35、件，衔接在各种工具柄的尾端，作为镗铣主轴拉刀固定用。.952数控镗铣加工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构外型式。整体式构造的特点：是工具的柄部与夹持工具的任务部分连成一体；因此不同种类和规格的任务部分都必需加工出一个能与机床衔接的柄部；缺陷：致使工具的规格、种类繁多，给消费、运用和管理都带来不便。用途：用于刀具装配中装夹不改动，或不宜运用模块式刀柄的场所。.96镗铣类整体式工具系统组成.97 柄杆与刀具的联接.98模块式工具系统的机构特点：把工具的柄部和任务部分分割开来，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。 既便于制造、运用与保管

36、，又能以最少工具库存来满足不同零件的加工要求，因此它代表了工具系统开展的 总趋势。 各模块的联接采用短圆锥定位，中心螺钉拉紧。 属于这类工具系统的还有德国的Komet公司的ABS工具系统，瑞典Sandvik公司的Varilock工具系统等。 .99镗铣类模块式工具系统组成.100 模块构造的工具系统主柄联接杆任务头.101 经过将根本刀柄、接杆和加长杆(如需求)进展组合，能组成很多种类的刀柄。.102.103TMG21工具系统.104第二节自动化换刀系统为了提高数控机床的加工效率，除了要提高切削速度，减少非切削时间也非常重要，现代数控机床正向着工件在一台机床上一次装夹可完成多道工序或全部工序加

37、工的方向开展，这些多工序加工的数控机床在加工过程中需运用多种刀具，因此必需有自动换刀安装，以便选用不同的刀具来完成不同工序的加工。可以自动地改换加工中所用刀具的安装称为自动换刀安装Automatic Tool Changer,简称ATC。.105 一、换刀安装的类型和组成 1.主轴与刀库合为一体的自动换刀安装 2.主轴与刀库分别的自动换刀安装 二、刀库 1.刀库类型 2.刀具的选择方式3.刀具运送安装 4.刀具的识别三、自动化换刀机构 1回转刀架2.经过主轴换刀 3.利用机械手换刀.106一、换刀安装的类型和组成 常用的自动换刀安装有如下几种方式： 1.主轴与刀库合为一体的自动换刀安装(转塔头

38、式换刀安装) 假设干根主轴安装在一个可以转动的转塔头上，每根主轴对应装有一把可以旋转的刀具。 根据加工要求可以依次将装有所需刀具的主轴转到加工位置，实现自动换刀， 接通主运动，主轴带动刀具旋转。.107 程度转轴自动换刀安装 其工序为：1粗车外圆，2钻孔，3精车外圆，4镗孔，5外圆切槽，6内孔切槽，7车螺纹， 8精镗孔 每道工序所运用的是通用刀具。为实现刀具的预调和快速装夹，应具有公用刀夹和刀夹与主轴的衔接根底。.108 多主轴转塔头构造8轴立式转塔头10工位车削中心转塔头.109 特点：主轴转塔头可看作是一个转塔刀库，它的构造简单，换刀时间短，仅为2s左右。但由于遭到空间位置的限制，主轴数目

39、不能太多，主轴部件的构造刚度也有所下降，用途： 只适用与工序较少，精度要求不太高的数控机床，如数控钻床、数控铣床等。.1102.主轴与刀库分别的自动换刀安装 刀库式自动换刀安装组成：刀库、刀具交换安装以及主轴等组成。 配备有独立的刀库，存放较多的刀具，以顺应复杂零件的多工序加工；只需一根主轴，全部刀具都应具有一致的规范刀柄，由主轴上的刀具自动装卸机构来保证刀具的自动改换；当需求某一刀具进展切削加工时，将该刀具自动从刀库交换到主轴上，切削终了后又将用过的刀具自动地从主轴上取下放回刀库 装夹安装.111刀库 自动换刀安装 刀具传送安装识刀安装 自动换刀系统的组成：.112刀库是自动换刀系统中最主要

40、的安装之一 功能： 储存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用刀具送到预定位置； 接受主轴换下的刀具和便于刀具交换安装进展换刀。刀库的容量、规划以及详细构造对数控机床的总体规划和性能有很大影响。 二、刀库主轴换刀.1131.刀库类型 常用刀库有 盘式刀库 链式刀库 格子式刀库.114 盘形刀库 盘式刀库构造简单、紧凑，在钻削中心上运用较多。普通存放刀具数目较少。有径向取刀式和 轴向取刀式.115 各种链式刀库a单环链式 b多环链式 c折叠链式 链式刀库.116 链式刀库 链式刀库是在环形链条上装有许多刀座，刀座的孔中装夹各种刀具，链条由链轮驱动。链式刀库有单环

41、链式和多环链式等几种。 当链条较长时，可以添加支承链轮的数目，使链条折叠缭绕，提高空间利用率。 .117格子盒式刀库 刀具分几排直线陈列，由纵、横向挪动的取刀机械手完成选刀运动，将选取的刀具送到固定的换刀位置刀座上，有换刀机械手交换刀具。这种方式刀具陈列密集，空间利用率高，刀库容量大。 固定型格子盒式刀库.118 2.刀具的选择 方式 按数控安装的刀具选择指令，从刀库中挑选各工序所需求的刀具的操作称为自动选刀。 常用的选刀方式： 有顺序选刀 恣意选刀 .1191顺序选刀 将刀具按加工工序的顺序，一次放入刀库的每一个刀座内，刀具顺序不能搞错。运用时按加工顺序指令一一取用。 当加工工件改动时，刀具

42、在刀库上的陈列顺序也要改动。缺陷：同一工件上的一样刀具不能反复运用，因此刀具的数量添加，降低了刀具和刀库的利用率，优点：它的控制以及刀库的运动等比较简单。.1202恣意选刀 预先把刀库中每把刀具或刀座都编上代码，按照编码选刀。加工时，根据程序指令的要求恣意选择所需求的刀具，刀具在刀库中可以不按加工顺序而恣意存放，利用控制系统来识别、记忆一切的刀具和刀座。通用性较强，一样的刀具在工件一次装夹中可反复运用 。.1213.刀具运送安装 当刀库容量较大，布置得离机床主轴较远时，就需求安排两只机械手和刀具运送安装来完成新旧刀具的交换任务。一只机械手接近刀库，称后机械手，完成拔刀和插刀的动作；另一只机械手

43、接近主轴，称前机械手，也完成拔刀和插刀的动作。 .1224.刀具的识别 刀具的识别是指自动换刀安装对刀具的识别，通常可采用刀具编码法和软件记忆法。1刀具编码法 采用了一种特殊的刀柄构造，并对每把刀具进展编码。换刀时经过编码识别安装，根据换刀指令代码，在刀库中寻觅所需求的刀具。.123 在刀柄尾部的拉紧螺杆1上套装着一组等间隔的编码环3，并由锁紧螺母2将它们固定。编码环的外径有大小两种不同的规格，每个编码环的大小分别表示二进制数的“1和“0。经过对两种圆环的不同陈列，可以得到一系列的代码。例如图中的7个编码环，就可以区别出127种刀具27-1。.124 编码刀柄表示图1-编码环 2-锁紧螺母 3-拉紧螺 每把刀具上都带有公用的编码系统， 刀具长度加长，制造困难，刚度降低，刀库和机械手的构造变复杂。.125.1262软件记忆法 由于计算机技术的开展可以利用软件选刀它替代了传统的编码环和识刀器。 在这种选刀与换刀的方式中，刀库上的刀具能与主轴上的刀具恣意地直接交换，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。随机换刀控制方式需求在PLC内部设置一个模拟刀库的数据表，其长度和表内设置的数据与刀库