刀库类型及刀具的选择与识别

刀库类型及及刀具的选选择与识别别首先要把加加工过程中中要用的全全部刀具分分别安装在在标准的刀刀柄上，在在机床外进进行尺寸预预调整后，，插入刀库库中。换刀刀时根据选选刀指令在在刀库谁选选刀，由刀刀具交换装装置从刀库库和主轴上上取出刀具具，进行刀刀具交换，，然后将新新刀具装入入主轴，将将用过的刀刀放回刀库库。这种换刀装装置和转塔塔主轴头相相比，由于于机床主轴轴箱内只有有一根主轴轴，在结构构上可以增增加主轴的的刚性，有有利于精密密加工和重重切削加工工。刀库中中刀具的数数目可根据据工艺要求求和机床的的结构布局局而定，数数量可较多多以实现复复杂零件的的多工序加加工，从而而提高了机机床的适应应性和加工工效率。此此外，刀库库可布置在在远离加工工区的地方方，从而消消除了它与与工件相干干扰的可能能性。采用这种自自动换刀系系统，需要要增加刀具具的自动夹夹紧、放松松机构、刀刀具运动及及定位机构构，常常还还需要有清清洁刀柄及及刀孔、刀刀座的装置置，因而结结构复杂。。换刀过程程动作多、、换刀时间间长。同时时，影响换换刀工作可可靠性因素素是也较多多。二．刀库类类型及刀具具的选择与与识别（一）刀刀库类型刀库是自动动换刀装置置中主要部部件之一，，其容量及及具体结构构对数控机机床的设计计有很大影影响。根据刀库所所需要的容容量、选刀刀及取刀方方式，可以以将刀库设设计成多种种形式。图图7-42所示为常常见的几种种刀库形式式。1． 盘形形刀库盘形刀库为为最常用的的一种形式式，每一刀刀座均可存存放一把刀刀具。盘形形刀库的储储存量一般般为15~40把。。盘形刀库库的种类葚葚多，图7-42A~D是单单盘式刀库库，为适应应机床主轴轴的布局，，刀库的刀刀具轴线可可以按不同同的方向配配置，图7-42D是刀可以以作90度度翻转的圆圆盘刀库，，采用这种种结构能简简化取刀动动作。单盘盘式刀库的的结构简单单，取刀也也较方便，，因此应用用最为广泛泛。当需要更多多数量的刀刀具时，可可采用图7-42E所示的鼓鼓轮弹仓式式（又成刺刺猬式）刀刀库，其结结构十分紧紧凑，在相相同的空间间内，它的的刀库容量量最大，图图7-42G为多层层盘形刀库库。它们虽虽然也具有有结构紧凑凑的特点，，但选刀和和取刀的动动作较多，，故较少应应用。2．链式刀刀库这种刀库是是在环形链链条上装有有许多刀座座，如图7-42F所示，其其结构有较较大的灵活活性，存放放刀具的数数量也较多多，选刀和和取刀动作作十分简单单。当链条条较长时，，可以增加加支撑链轮轮数目，使使链条折叠叠回饶，提提高空间利利用率。一一般刀具数数量在30~120把。3．格子式式刀库这种刀库具具有纵横排排列十分整整齐的很多多格子，每每个格子中中均有一个个刀座，可可储存一把把刀具，如如图7-42B所示示。这种刀刀库可将其其单独安置置于机床外外，由机械械手进行选选刀及换刀刀。这种刀刀库选刀及及取刀动作作复杂，应应用最少。。（二）选刀刀方式按数控装置置的刀具选选择指令，，从刀库中中挑选各工工序所需要要的刀具的的操作，称称为自动换换刀。目前前，在刀库库中选择刀刀具通常有有顺序选择择和任意选选择两种方方式。1．顺序选选择方式刀具的顺序序选择方式式是将刀具具按加工工工序的顺序序，依次放放人刀库的的每一个刀刀座内。每每次换刀时时，刀库按按顺序转动动一个刀座座的位置，，并取出所所需要的刀刀具。已经经使用过的的刀具可以以放回原来来的刀座内内，也可以以按顺序放放入下一个个刀座内。。采用这种种方式不需需要刀具识识别装置，，而且驱动动控制也较较简单，可可以直接由由刀库的分分度来实现现。因此，，刀具的顺顺序选择方方式具有结结构简单，，工作可靠靠等优点。。但由于更更换不同工工件时，必必须重新排排列刀库中中的刀具顺顺序。刀库库中的刀具具在不同的的工序中不不能重复使使用，因而而必须相应应地增加刀刀具的数量量和刀具的的容量，这这样就降低低了刀具和和刀库的利利用率。此此外，装刀刀时必须十十分谨慎，，如果刀具具不按顺序序装在刀库库，将会造造成严重事事故。2．任意选选择方式采用任意选选择方式的的自动换刀刀系统中必必须有刀具具识别装置置。这种方方式是根据据程序指令令的要求来来选择所需需要的刀具具，刀具在在刀库中不不必按照工工件的加工工顺序排列列，可任意意存放。每每把刀具（（或刀座））都编上代代码，自动动换刀时，，刀库旋转转，每把刀刀具（或刀刀座）都经经过“刀具具识别装置置”接受识识别。当某某把刀具的的代码与数数控指令的的代码相符符合时，该该把刀具被被选中，并并将刀具送送到换刀位位置，等待待机械手来来抓取。任意选择刀刀具法的优优点是刀库库中刀具的的排列顺序序与工件加加工顺序无无关，相同同的刀具可可重复使用用。因此，，刀具数量量比顺序选选择法的刀刀具可少一一些，刀库库也相应的的小一些。。任意选择法法必须对刀刀具编码，，以便识别别。编码方方式主要有有三种：（1）刀具具编码方式式这这种方式式是采用特特殊的刀柄柄结构进行行编码。由由于每把刀刀具都有自自己的代码码，因此，，可以存放放于刀库的的任一刀座座中。这样样刀库中的的刀具在不不同的工序序中也就可可重复使用用，用过的的刀具也不不一定放回回原刀座中中，这对装装刀和选刀刀都十分有有利，刀库库的容量也也可相应地地小减小，，而且还可可避免由于于刀具存放放在刀库中中的顺序差差错而造成成的事故。。刀具编码的的具体结构构如图7-43所示示。在刀柄柄1后端的的拉杆4上上套装着等等间隔的编编码环2，，由锁紧螺螺母3固定定。编码环环既可以是是整体的，，也可由圆圆环3组成成。编码环环直径有大大小两种，，大直径的的为二进制制的“1””，小直径径为“0””。通过这这两种圆环环的不同排排列，可以以得到一系系列代码。。例如由六六个大小直直径的圆环环便可组成成能区别63种刀具具。通常全全部为0的的代码不用用，以避免免与刀座中中没有刀具具的状况相相混淆。为为了便于操操作者的记记忆和识别别，也可采采用二一八八进制编码码来表示，，（2）刀座座编码方式式这这种编码码方式对刀刀库中每个个刀座都进进行编码，，刀具也编编号，并将将刀具放到到与其号码码相符合的的刀座中。。换刀时刀刀库旋转，，使各个刀刀座依次经经过识刀器器，直至找找到规定的的刀座，刀刀库便停止止旋转。由由于这种编编码方式取取消了刀柄柄中的编码码环，使刀刀柄结构大大为简化。。因此，刀刀具识别装装置的位置置不受刀柄柄尺寸的限限制，而且且可以放在在较适当的的位置。另另外，在自自动换刀过过程中必须须将用过的的刀具放回回原来的刀刀座中，增增加了换刀刀的动作。。与顺序选选刀的方式式相比，刀刀座编码的的突出移动动是刀具在在加工过程程中可以重重复使用。。图7-44所示为圆圆盘刀库的的刀座编码码装置。在在圆盘的圆圆周上均布布若干个刀刀座，起外外侧边缘上上装有相应应的刀座编编码块1，，在刀库的的下放装有有固定不动动的刀座识识别装置2。刀座编编码的识别别与上述刀刀具编码的的识别原理理完全相同同（3）编编码附件方方式编编码附附件方式可可分为编码码钥匙、编编码卡片、、编码杆和和编码盘等等，其中应应用最多的的是编码钥钥匙。这种种方式是先先给刀具都都缚上一把把表示该刀刀具号的编编码钥匙，，当把个刀刀具尊放倒倒戈刀库中中时。识别别装置可以以通过识别别刀具上的的号码来选选取该钥匙匙旁边的刀刀具。编码钥匙的的形状如图图7-45所示，钥钥匙的两边边最多可带带有22个个方齿，图图中除导向向用的两个个方外，共共有20个个图中中可区别9999刀刀具。图7-46为编码码钥匙孔的的剖面图，，钥匙沿着着水平方向向的钥匙缝缝插入钥匙匙孔座，然然后顺时针针方向旋转转90度，，处于钥匙匙代码突起起6的第第一弹簧片片5被撑起起，表示代代码“1””，处于代代码凹出的的第二弹簧簧片3保持持原状，表表示代码““0”。由由于钥匙上上每个凹凸凸部分的旁旁边均有相相应的炭刷刷4或1，，故可将钥钥匙各个凸凸凹部分识识别出来，，即识别书书相应的刀刀具。这种编码方方式称为临临时性编码码，因为从从刀座中取取出刀具时时，刀座中中的编码钥钥匙也取出出，刀库中中原来编码码随之消失失。因此，，这种方式式具有更大大的灵活性性。采用这这种编码方方式用过的的刀具不必必放回原来来的刀座。。（三）刀具具识别装置置刀具识别装装置是可任任意选择刀刀具的自动动换刀系统统中重要组组成部分，，常用的有有以下几种种。1．接触式式刀具识别别装置接触式刀具具识别装置置的识别原原理如图7-47所所示。在刀刀柄上装有有两种直径径不同的编编码环，规规定大直径径的环表示示二进制的的“1”，，小直径的的环为“0”，图中中有5个编编码环4，，在刀库附附近固定一一刀具识别别装置2，，从中伸出出触针3，，触针数量量与刀柄上上的编码环环个数相等等。每个探探针与应该该继电器相相联，当蓖蓖麻换是大大直径时与与触针接触触，继电器器通电，其其数码为““1”。当当编码环是是小直径时时与触针白白接触，继继电器不通通电其数码码为“0””。当各继继电器读出出的数码与与所小刀具具的编码一一致时，由由控制装置置发出信号号，使刀库库停转，等等待换刀。。接触式刀刀具识别别装置的的结构简简单，但但由于触触针有磨磨损，故故寿命较较短、可可靠性较较差，且且难于快快速换刀刀。2．接触触式刀具具识别装装置非接触式式刀具识识别装置置没有机机械直接接接触，，因而无无磨损、、无噪声声、寿命命长、反反应速度度快。适适应于高高速、换换刀频繁繁的工作作场合。。常用的的有磁性性识别和和光电识识别法。。非接触式式磁性识识别法磁磁性识别别法是利利用磁性性材料和和非磁性性材料感感应强弱弱不同，，通过感感应线圈圈读取代代码。编编码环的的直径相相等、分分别由导导磁材料料（如软软钢）和和非导磁磁材料（（如黄铜铜、塑料料）等制制成，规规定前者者编码为为“1””，后者者编码为为“0””。图7-48所示为为一种用用于刀具具编码的的磁性识识别装置置。图中中刀柄1上装有有非导磁磁材料编编码环4和导磁磁材料编编码环相相对应的的有一组组检测线线圈6组组成的非非接触式式识别装装置3。。在检测测线圈6的一次次线圈6的一次次线圈5中输入入交流电电压时，，如编码码环为导导磁材料料，则磁磁感应较较强，在在二次线线圈7中中产生较较大的感感应电压压。如编编码环为为非导磁磁材料，，则磁感感应较弱弱，在二二次线圈圈中线圈圈感应的的电压较较弱。利利用感应应电压的的强弱，，就能识识别刀具具的号码码。当编编码的号号码与指指令刀号号相符时时，控制制电路发发出信号号。使刀刀库停止止运转，，等待换换刀。2）非接接触式光光电识别别法非非接触触式光电电识别法法是利用用光导纤纤维良好好的光传传导特性性，采用用多束光光导纤维维构成阅阅读头。。用靠近近的二束束光导纤纤维来阅阅读二进进制码的的一位时时，其中中一束将将电源投投到能反反光或不不能反光光（被涂涂黑）的的金属表表面另一一束光导导纤维将将反射光光送至光光电转换换元件转转换成电电信号，，以判断断销9卡紧紧，同时时缸体3与压盘盘4的锥锥面接触触刀架在在新的位位置定位位并夹紧紧，这时时端齿离离合器与与空套齿齿轮脱开开。（4）转转位液压压缸复位位刀刀架压压紧之后后，压力力油从D孔进入入转位液液压缸右右腔，活活塞6带带动齿条条复位。。由于此此时端齿齿离合已已脱开，，所以齿齿条带动动齿轮7在轴上上空转。。如果定位位和压紧紧动作正正常，推推开11与相应应的铢头头12接接触出信信号表示示换刀过过程已经经结束，，可以以进进行切削削加工。。2．多主主轴转塔塔头换刀刀装置在带有旋旋转刀具具的数控控镗铣床床中，常常用多主主轴转塔塔头换刀刀装置。。通个多多主轴转转塔头的的转位来来换刀是是一种比比较简单单的换刀刀方式。。这种机机床的主主轴转塔塔头就是是一个转转塔刀库库，转塔塔头有卧卧式和立立式两种种。图7—38所示是是数控转转塔式镗镗铣床的的外观图图，八方方形转塔塔头上装装有八根根主轴，，每根主主轴上装装有一把把刀具。。根据工工序的要要求按顺顺序自动动换刀，，同时接接通主传传动。不不处在工工作位置置的主轴轴便与主主传动脱脱开。转转塔头的的转位（（即换刀刀）由槽槽轮机构构来实现现，其结结构如图图7—39所示示，每次次换刀包包括下类类动作：：（1）脱脱开主轴轴传动压压缸4卸压，，弹簧推推动齿轮轮1向上上与主轴轴上的齿齿轮12脱开。。（2）转转塔头抬抬起当当齿齿轮1脱脱开后，，固定在在其上的的支板接接通行程程开关3，控制制电磁阀阀，使压压油进进入压压缸5的的左腔，，压缸缸活塞带带动转塔塔头向右右移动，，直至活活塞与压压缸端端部相接接触。固固定在转转塔头体体上的鼠鼠牙盘10便脱脱开。（3）转转塔头转转位当当鼠牙牙盘脱开开后，行行程开关关发出信信号启动动转位电电动机，，经蜗杆杆8和蜗蜗轮6带带动槽轮轮机构的的主轴曲曲拐使槽槽轮11转过45。。并由槽槽轮机构构的圆弧弧来完成成主轴头头的分度度位置粗粗定位。。主轴号号的选定定是通过过行程开开关组来来实现。。若处于于加工位位的主轴轴不是所所需要的的，转位位电动机机句续回回转，带带动转塔塔头间歇歇地再转转45，，直至至选中主主轴为止止。主轴轴选好后后，由行行程开关关7关停停转位电电动机。。（4）转转塔头定定位压紧紧通通过电电磁阀使使压力油油进入压压缸5的右腔腔，转塔塔头向左左返回，，由鼠牙牙盘10精定位位。并利利用压压缸5右腔的的油压作作用力，，将转塔塔头可靠靠地压紧紧。（5）主主轴转动动重新接接通由由电电磁阀控控制压力力油进入入压缸缸4，压压缩弹簧簧使齿轮轮1与主主轴上的的齿轮12啮合合。此时时转塔头头转位、、定位动动作全部部完成。。