1、第5章 運動系統與典型機構5.1 概述5.2 數控機床的主運動5.3 數控機床的進給運動5.4 數控機床的換刀裝置及過程5.4 數控機床的換刀裝置及過程自動換刀裝置要能儲備一定數量的刀具并完成刀具的自動交換。應當滿足：1、換刀時間短；2、刀具重復定位精度高；3、足夠的刀具存儲量；4、結構緊湊，安全可靠。5.4 數控機床的換刀運動5.4.1 自動換刀裝置的形式1回轉刀架換刀回轉刀架換刀四方刀架圓盤式軸向裝刀刀架回轉刀架換刀過程5.4 數控機床的換刀運動21六角回轉刀架六角回轉刀架動作順序：動作順序：1）刀架抬起2）刀架轉位3）刀架壓緊4）轉位油缸復位5.4 數控機床的換刀運動2. 更換主抽換刀更

2、換主抽換刀脫開主軸傳動；脫開主軸傳動；轉塔頭抬起；轉塔頭抬起；轉塔頭轉位；轉塔頭轉位；轉塔頭定位壓緊；轉塔頭定位壓緊；主軸傳動重新接通主軸傳動重新接通。TK-5525型數控轉塔式鏜銑床型數控轉塔式鏜銑床 右圖中是八方形主軸頭，裝有八根主軸，每根主軸上裝有一把刀具。根據工序要求，按順序自動將所需要的刀具的主軸轉到工作位置，實現自動換刀，同時接通主傳動，不在工作位置的主軸便于主傳動脫開。 轉塔頭的轉位由槽輪機構槽輪機構來實現。 這種機床的主軸頭就是一個轉塔式刀庫，有臥式和立式兩種。動作順序：動作順序：優點：優點：換刀時間短，可靠性高。缺點：缺點：主軸部件結構設計不夠堅實，影響主軸系統剛度；主軸數目

3、有限，只是適應于工序較少，精度要求不太高的機床上。5.4 數控機床的換刀運動3. 更換主軸箱換刀更換主軸箱換刀待用主軸箱推至上小車I；空車運行到更換位置（上）；小車I運行到更換位置（下）；用過的主軸箱1從動力頭上推上小車；待用主軸箱從小車I推上機床動力頭，并定位夾緊；兩小車返回主軸箱庫，將下次待換的主軸箱推上小車I；已用主軸箱從小車推入主軸箱庫中的空位；等待下一次換箱。5 主要用于組合機床組合機床，機床立柱后面的主軸箱庫，吊掛幾個備用的主軸箱。兩側導軌上，裝有同步運行的小車，他們在主軸箱庫和動力頭之間進行主軸箱的運輸。5.4 數控機床的換刀運動4帶刀庫的自動換刀系統帶刀庫的自動換刀系統組成：組

4、成： 刀庫、選刀機構、刀具交換機構及刀具在主軸上的刀庫、選刀機構、刀具交換機構及刀具在主軸上的自動裝卸機構組成自動裝卸機構組成.（刀庫可裝在立柱、主軸箱或工作臺上）（刀庫可裝在立柱、主軸箱或工作臺上）5.4 數控機床的換刀運動5.4.2 刀 庫1盤式刀庫盤式刀庫盤式的結構簡單，取刀也很方便，因此應用廣泛存刀量可多達5060把。存刀量過多則結構尺寸龐大，與機床布局不協調。有多圈、多層、多排分布。5.4 數控機床的換刀運動2. 鏈式刀庫刀庫容量較大，增加刀庫容量，只需增加鏈條的長度和支承鏈輪的數目即可。一般安裝在立柱的側面。5.4 數控機床的換刀運動5.4.3 刀具交換裝置實現刀庫與機床主軸裝卸和

5、傳遞刀具的裝置。實現刀庫與機床主軸裝卸和傳遞刀具的裝置。1.交換裝置的形式交換裝置的形式1）由刀庫和主軸的相對運動實現刀具交換）由刀庫和主軸的相對運動實現刀具交換 必須將主軸上用過的刀具送回刀庫，再從刀庫中取出新刀，兩個動作不能同時進行。 缺點：缺點：換刀時間較長；換刀動作較多。(a)(b)(c)5.4 數控機床的換刀運動氣缸電機直線導軌主軸刀庫刀盤（a）(d)（b）(e)（c）(f)刀庫和主軸的相對運動實現刀具的過程示意圖刀庫和主軸的相對運動實現刀具的過程示意圖5.4 數控機床的換刀運動2）由機械手進行刀具交換5.4 數控機床的換刀運動2）由機械手進行刀具交換）由機械手進行刀具交換鉤手，鉤手

6、，旋轉旋轉運動運動抱手，抱手，手指旋轉手指旋轉運動運動扠手，扠手，直線運直線運動動扠手，扠手，直線運動直線運動5.4 數控機床的換刀運動機械手5.4 數控機床的換刀運動鉤刀機械手換刀過程： 抓刀拔刀換刀插刀復位刀庫油缸主軸換刀機械手(a)(b)(c)(d)5.4 數控機床的換刀運動2. 刀具的夾持 要求有適當夾緊力，活動爪有鎖緊裝要求有適當夾緊力，活動爪有鎖緊裝置，防止脫落或轉動。置，防止脫落或轉動。直柄和錐柄兩種。直柄和錐柄兩種。5.4 數控機床的換刀運動 柄式夾持柄式夾持(軸向夾持軸向夾持)1-活動爪 2-軸 3-擋銷 4-鎖緊銷 5-調整螺栓 6-彈簧柱塞 7-固定爪16 活動爪活動爪1

7、可繞軸可繞軸2回轉，一端在彈簧柱塞回轉，一端在彈簧柱塞6的作用下，支靠在擋的作用下，支靠在擋銷銷3上，調整螺栓上，調整螺栓5以使手掌保持適當的夾緊力；鎖緊銷以使手掌保持適當的夾緊力；鎖緊銷4使活動爪使活動爪1牢固夾持刀柄，防止松脫。鎖緊銷牢固夾持刀柄，防止松脫。鎖緊銷4還可軸向移動，放松活動爪還可軸向移動，放松活動爪1，以便扠刀從刀柄以便扠刀從刀柄V型槽中退出。型槽中退出。5.4 數控機床的換刀運動 法蘭盤式夾持（徑向夾持或蝶形夾持）法蘭盤式夾持（徑向夾持或蝶形夾持）1-拉桿，2-刀柄 3-法蘭盤 4-帶洼形肩面采用法蘭盤夾持的突出優點： 當采用中間搬運裝置時，可以很方便地從一個機械手過度到另

8、一個輔助機械手上去。5.4 數控機床的換刀運動5.4.4 帶刀庫的自動換刀裝置實例THK 6370型數型數控臥式鏜銑床的控臥式鏜銑床的自動換刀裝置。自動換刀裝置。 由鏈式刀庫和刀具交換裝置組成，并用微型計算機管理刀庫。 鏈式刀庫至于機床左側，刀具容量為45把刀具。機械手安裝在主軸箱的前端面上，可隨主軸箱沿立柱導軌上、下移動，實現任意位置換刀。5.4 數控機床的換刀運動1.自動換刀裝置換刀過程：5.4 數控機床的換刀運動2刀具交換裝置刀具交換裝置一個雙臂機械手完成新舊刀具的運輸及交換一個雙臂機械手完成新舊刀具的運輸及交換5.4 數控機床的換刀運動本機械手的特點：本機械手的特點：能實現任意位置換刀能實現任意位置換刀，換刀時主軸箱不需要在換刀位，換刀時主軸箱不需要在換刀位置和加工位置之間來回移動，置和加工位置之間來回移動，節約了空程時間節約了空程時間，同時也，同時也減減少了導軌副的磨損及重復定位誤差少了導軌副的磨損及重復定位誤差，從而提高了鏜階梯孔，從而提高了鏜階梯孔的同心度；控制抓刀，拔、插刀油缸的四個電磁閥放在機的同心度；控制抓刀，拔、插刀油缸的四個電磁閥放在機械手本體上，并盡量采用構件內部配油，械手本體上，并盡量采