1、第一節(jié)數(shù)控刀具系統(tǒng)第一節(jié)數(shù)控刀具系統(tǒng)第二節(jié)自動(dòng)換刀系統(tǒng)第二節(jié)自動(dòng)換刀系統(tǒng)第三節(jié)數(shù)控夾具系統(tǒng)第三節(jié)數(shù)控夾具系統(tǒng)第四節(jié)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第四節(jié)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)第六章數(shù)控加工系統(tǒng)的工藝裝備一、一、 數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的要求數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的要求第一節(jié)數(shù)控刀具系統(tǒng)第一節(jié)數(shù)控刀具系統(tǒng)(1) 適應(yīng)高速切削要求，具有良好的切削性能。適應(yīng)高速切削要求，具有良好的切削性能。(2) 高的可靠性。高的可靠性。(3) 較高的尺寸耐用度。較高的尺寸耐用度。(4) 高精度。高精度。(5) 可靠的斷屑及排屑措施。可靠的斷屑及排屑措施。(7) 自動(dòng)且快速的換刀。自動(dòng)且快速的換刀。(8) 具有刀具工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。具有刀具工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。(9)

2、 刀具標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化及復(fù)合化。刀具標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化及復(fù)合化。二、二、 數(shù)控機(jī)床所用刀具材料的類型及選擇數(shù)控機(jī)床所用刀具材料的類型及選擇1刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料應(yīng)具備的性能(1) 較高的硬度和耐磨性。較高的硬度和耐磨性。(2) 足夠的強(qiáng)度和韌性示。足夠的強(qiáng)度和韌性示。(3) 較高的耐熱性。較高的耐熱性。(4) 較好的導(dǎo)熱性。較好的導(dǎo)熱性。(5) 良好的工藝性。良好的工藝性。 2高速鋼高速鋼 高速鋼是一種加入了較多的鎢、鉬、鉻、高速鋼是一種加入了較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。高速鋼具有釩等合金元素的高合金工具鋼。高速鋼具有較高的熱穩(wěn)定性、高的強(qiáng)度（抗彎強(qiáng)度一般較

3、高的熱穩(wěn)定性、高的強(qiáng)度（抗彎強(qiáng)度一般為硬質(zhì)合金為硬質(zhì)合金23倍，為陶瓷的倍，為陶瓷的56倍）和韌倍）和韌性（較硬質(zhì)合金和陶瓷高十幾倍）、一定的性（較硬質(zhì)合金和陶瓷高十幾倍）、一定的硬度（硬度（6369HRC）和耐磨性。）和耐磨性。 3硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是由難熔金屬碳化物（如硬質(zhì)合金是由難熔金屬碳化物（如TiC、WC、TaC、NbC等）和金屬粘結(jié)劑（如等）和金屬粘結(jié)劑（如Co、Ni等）經(jīng)粉末冶金方法制成的。硬質(zhì)合金的等）經(jīng)粉末冶金方法制成的。硬質(zhì)合金的硬度（硬度（8993HRA）、耐磨性都很高，其切）、耐磨性都很高，其切削性能比高速鋼高得多，刀具耐用度可提高削性能比高速鋼高得多，刀具耐用

4、度可提高幾倍到幾十倍。幾倍到幾十倍。 4涂層刀具涂層刀具 涂層刀具是在韌性較好的硬質(zhì)合金基體涂層刀具是在韌性較好的硬質(zhì)合金基體上或高速鋼刀具基體上，涂覆一薄層耐磨性上或高速鋼刀具基體上，涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而獲得的。涂層刀具有高的難熔金屬化合物而獲得的。涂層刀具有比基體高得多的硬度、抗氧化性能、抗粘結(jié)比基體高得多的硬度、抗氧化性能、抗粘結(jié)性能以及低的摩擦系數(shù)，因而有高的耐磨性性能以及低的摩擦系數(shù)，因而有高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力，且可降低切削力及切和抗月牙洼磨損能力，且可降低切削力及切削溫度。削溫度。 5陶瓷刀具材料陶瓷刀具材料 陶瓷刀具材料是在陶瓷基體中添加各種陶瓷刀具材料是

5、在陶瓷基體中添加各種碳化物、氮化物、硼化物和氧、氮化物等并碳化物、氮化物、硼化物和氧、氮化物等并按照一定生產(chǎn)工藝制成的。它具有很高的硬按照一定生產(chǎn)工藝制成的。它具有很高的硬度、耐磨性、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性等獨(dú)特的度、耐磨性、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性等獨(dú)特的優(yōu)越性。優(yōu)越性。三、數(shù)控車床刀具三、數(shù)控車床刀具 在數(shù)控車削加工在數(shù)控車削加工中，廣泛采用不重磨中，廣泛采用不重磨機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀。機(jī)機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀由刀桿、夾可轉(zhuǎn)位車刀由刀桿、不重磨刀片、刀墊和不重磨刀片、刀墊和夾固元件組成，如圖夾固元件組成，如圖61所示。所示。 1刀柄刀柄 加工中心的刀柄是加工中心必備的輔具，在加工中心的刀柄是加工中

6、心必備的輔具，在刀柄上可安裝不同的刀具，存放在刀庫(kù)中，供加刀柄上可安裝不同的刀具，存放在刀庫(kù)中，供加工時(shí)選用。圖工時(shí)選用。圖62為刀柄結(jié)構(gòu)示意圖。為刀柄結(jié)構(gòu)示意圖。 2加工中心的工具系統(tǒng)加工中心的工具系統(tǒng) (1) 整體式結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu)的銑鏜類工整體式結(jié)構(gòu)的銑鏜類工具系統(tǒng)具系統(tǒng)(如我國(guó)的如我國(guó)的TSG82系統(tǒng)系統(tǒng))，把刀柄和夾持，把刀柄和夾持刀具的工作部分做成一體，使用時(shí)選用不同的刀具的工作部分做成一體，使用時(shí)選用不同的品種和規(guī)格的刀柄，裝上對(duì)應(yīng)的刀具就可以使品種和規(guī)格的刀柄，裝上對(duì)應(yīng)的刀具就可以使用，其優(yōu)點(diǎn)是使用方便、可靠。用，其優(yōu)點(diǎn)是使用方便、可靠。 (2) 模塊式結(jié)構(gòu)模塊式結(jié)構(gòu)模

7、塊式結(jié)構(gòu)是把工具的柄模塊式結(jié)構(gòu)是把工具的柄部和工作部分分開(kāi)，制成各種系列化的模塊，然部和工作部分分開(kāi)，制成各種系列化的模塊，然后通過(guò)不同的模塊組裝成所需要的工具后通過(guò)不同的模塊組裝成所需要的工具。五、五、 刀具的預(yù)調(diào)刀具的預(yù)調(diào) 1刀具軸向尺寸的預(yù)調(diào)刀具軸向尺寸的預(yù)調(diào) 有些刀具，如鉆頭、絲錐、立銑刀、端銑刀等，有些刀具，如鉆頭、絲錐、立銑刀、端銑刀等，通常與通常與JT(ST)-J刀柄及其相應(yīng)的接長(zhǎng)桿組裝，來(lái)實(shí)刀柄及其相應(yīng)的接長(zhǎng)桿組裝，來(lái)實(shí)現(xiàn)其軸向尺寸的預(yù)調(diào)功能。圖現(xiàn)其軸向尺寸的預(yù)調(diào)功能。圖65是麻花鉆與是麻花鉆與JTJ刀柄和刀柄和ZBM接長(zhǎng)桿的組裝圖。接長(zhǎng)桿的組裝圖。 2刀具徑向尺刀具徑向尺寸的

8、預(yù)調(diào)寸的預(yù)調(diào) 孔加工的孔徑因孔加工的孔徑因零件不同而異，這就零件不同而異，這就要求數(shù)控加工用的輔要求數(shù)控加工用的輔具能適應(yīng)這種要求。具能適應(yīng)這種要求。圖圖67是一種徑向尺是一種徑向尺寸可調(diào)整的鏜刀塊結(jié)寸可調(diào)整的鏜刀塊結(jié)構(gòu)，刀片的徑向位置構(gòu)，刀片的徑向位置利用螺釘進(jìn)行調(diào)整。利用螺釘進(jìn)行調(diào)整。 3刀具預(yù)調(diào)刀具預(yù)調(diào)儀儀 在數(shù)控機(jī)床上在數(shù)控機(jī)床上加工復(fù)雜形狀的零加工復(fù)雜形狀的零件，一般要使用預(yù)件，一般要使用預(yù)調(diào)儀調(diào)儀(對(duì)刀儀對(duì)刀儀)，測(cè)，測(cè)出刀具的實(shí)際尺寸出刀具的實(shí)際尺寸或與名義尺寸的偏或與名義尺寸的偏差。圖差。圖69所示為所示為一種光學(xué)數(shù)顯刀具一種光學(xué)數(shù)顯刀具預(yù)調(diào)儀。預(yù)調(diào)儀。 轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置又分

9、回轉(zhuǎn)刀架式和轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置又分回轉(zhuǎn)刀架式和轉(zhuǎn)塔頭式二種。回轉(zhuǎn)刀架式用于各種數(shù)控車床和車削頭式二種。回轉(zhuǎn)刀架式用于各種數(shù)控車床和車削中心機(jī)床。轉(zhuǎn)塔頭式多用于數(shù)控鉆、鏜、銑床。中心機(jī)床。轉(zhuǎn)塔頭式多用于數(shù)控鉆、鏜、銑床。第二節(jié)自動(dòng)換刀系統(tǒng)第二節(jié)自動(dòng)換刀系統(tǒng)一、一、 轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置 1回轉(zhuǎn)刀架換刀回轉(zhuǎn)刀架換刀 回轉(zhuǎn)刀架換刀是一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置。回轉(zhuǎn)刀架換刀是一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置。在回轉(zhuǎn)刀架各刀座安裝或夾持各種不同用途的在回轉(zhuǎn)刀架各刀座安裝或夾持各種不同用途的刀具，通過(guò)回轉(zhuǎn)刀架的轉(zhuǎn)位實(shí)現(xiàn)換刀。刀具，通過(guò)回轉(zhuǎn)刀架的轉(zhuǎn)位實(shí)現(xiàn)換刀。 1) 一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，外圓類、內(nèi)孔類刀具混

10、一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，外圓類、內(nèi)孔類刀具混合放置，如圖合放置，如圖610所示。所示。 2) 兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，分別布置外圓和內(nèi)孔類兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，分別布置外圓和內(nèi)孔類刀具。如圖刀具。如圖611所示。所示。 3) 雙排回轉(zhuǎn)刀架，外圓類、內(nèi)孔類刀具分雙排回轉(zhuǎn)刀架，外圓類、內(nèi)孔類刀具分別布置在刀架的一側(cè)面，如圖別布置在刀架的一側(cè)面，如圖612所示。所示。 2轉(zhuǎn)塔頭式換刀轉(zhuǎn)塔頭式換刀 使用旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)床采用轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位更使用旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)床采用轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位更換主軸頭，在轉(zhuǎn)塔的各主軸頭上根據(jù)加工的工換主軸頭，在轉(zhuǎn)塔的各主軸頭上根據(jù)加工的工序預(yù)先安裝所用刀具，轉(zhuǎn)塔依次轉(zhuǎn)位，就可實(shí)序預(yù)先安裝所用刀具，轉(zhuǎn)塔依次轉(zhuǎn)位，就可實(shí)現(xiàn)

11、自動(dòng)換刀。圖現(xiàn)自動(dòng)換刀。圖617為臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭結(jié)構(gòu)。為臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭結(jié)構(gòu)。 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔頭的塔頭的轉(zhuǎn)位過(guò)轉(zhuǎn)位過(guò)程如圖程如圖618所示所示。二、二、 刀庫(kù)式自動(dòng)換刀裝置刀庫(kù)式自動(dòng)換刀裝置 刀庫(kù)式自動(dòng)換刀裝置是由刀庫(kù)和刀具交刀庫(kù)式自動(dòng)換刀裝置是由刀庫(kù)和刀具交換機(jī)構(gòu)組成。在具有刀庫(kù)的加工中心上，其換機(jī)構(gòu)組成。在具有刀庫(kù)的加工中心上，其換刀方式又可按有、無(wú)機(jī)械手分為：有機(jī)械換刀方式又可按有、無(wú)機(jī)械手分為：有機(jī)械手換刀和無(wú)機(jī)械手換刀兩類手換刀和無(wú)機(jī)械手換刀兩類。 (一一) 無(wú)機(jī)械手的換刀系統(tǒng)無(wú)機(jī)械手的換刀系統(tǒng) 圖圖619所示為一種臥式加工中心無(wú)機(jī)械手所示為一種臥式加工中心無(wú)機(jī)械手換刀系統(tǒng)的換刀過(guò)程。換刀系統(tǒng)

12、的換刀過(guò)程。 （二）（二） 有機(jī)械手的換刀系統(tǒng)有機(jī)械手的換刀系統(tǒng) 它是由刀庫(kù)、機(jī)械手它是由刀庫(kù)、機(jī)械手(有的加工中心還有運(yùn)刀有的加工中心還有運(yùn)刀裝置裝置)結(jié)合共同完成自動(dòng)刀具交換的，也是在加工結(jié)合共同完成自動(dòng)刀具交換的，也是在加工中心上用得最為普遍的，比無(wú)機(jī)械手的換刀系統(tǒng)中心上用得最為普遍的，比無(wú)機(jī)械手的換刀系統(tǒng)更靈活，其換刀時(shí)間可縮短到更靈活，其換刀時(shí)間可縮短到2s以下。以下。圖圖621為自動(dòng)換刀工作原理圖為自動(dòng)換刀工作原理圖。 1刀庫(kù)刀庫(kù) 刀庫(kù)是一個(gè)儲(chǔ)存加工所需的各種刀具的刀庫(kù)是一個(gè)儲(chǔ)存加工所需的各種刀具的倉(cāng)庫(kù)，加工中心的換刀位置都是設(shè)計(jì)成固定倉(cāng)庫(kù)，加工中心的換刀位置都是設(shè)計(jì)成固定的，對(duì)應(yīng)

13、刀庫(kù)上某一固定刀位，刀庫(kù)要具備的，對(duì)應(yīng)刀庫(kù)上某一固定刀位，刀庫(kù)要具備運(yùn)送刀具，作分度運(yùn)動(dòng)達(dá)到換刀位置及準(zhǔn)確運(yùn)送刀具，作分度運(yùn)動(dòng)達(dá)到換刀位置及準(zhǔn)確定位的功能，才能使換刀可靠定位的功能，才能使換刀可靠。 2刀庫(kù)選刀方式刀庫(kù)選刀方式 刀庫(kù)選刀方式有順序選擇和任意選擇二種。刀庫(kù)選刀方式有順序選擇和任意選擇二種。 (1) 順序選刀方式刀庫(kù)中的刀具位置嚴(yán)順序選刀方式刀庫(kù)中的刀具位置嚴(yán)格按所需加工零件的加工順序排列。格按所需加工零件的加工順序排列。 (2) 任意選刀方式工作原理是在刀庫(kù)上任意選刀方式工作原理是在刀庫(kù)上安裝位置檢測(cè)裝置，只要將刀具號(hào)和刀庫(kù)地址安裝位置檢測(cè)裝置，只要將刀具號(hào)和刀庫(kù)地址對(duì)應(yīng)記憶在數(shù)

14、控系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中，刀庫(kù)分度、對(duì)應(yīng)記憶在數(shù)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中，刀庫(kù)分度、刀具交換的同時(shí)每次改變存儲(chǔ)器的內(nèi)容來(lái)控制刀具交換的同時(shí)每次改變存儲(chǔ)器的內(nèi)容來(lái)控制換刀裝置。換刀裝置。 3換刀機(jī)械手換刀機(jī)械手 在加工中心的自動(dòng)換刀系統(tǒng)中，是機(jī)械在加工中心的自動(dòng)換刀系統(tǒng)中，是機(jī)械手具體執(zhí)行刀具的自動(dòng)更換，對(duì)其要求是迅手具體執(zhí)行刀具的自動(dòng)更換，對(duì)其要求是迅速可靠、準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。速可靠、準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。圖圖622為三種單臂機(jī)械手的示意圖。為三種單臂機(jī)械手的示意圖。圖圖623為三雙臂種機(jī)械手示意圖。為三雙臂種機(jī)械手示意圖。 4有機(jī)械有機(jī)械手的換刀系統(tǒng)手的換刀系統(tǒng)換刀過(guò)程示例換刀過(guò)程示例 圖圖624為為一臥式加工中心，一臥式加工

15、中心，它的自動(dòng)換刀裝它的自動(dòng)換刀裝置由一個(gè)鏈?zhǔn)降吨糜梢粋€(gè)鏈?zhǔn)降稁?kù)和雙手交叉式庫(kù)和雙手交叉式機(jī)械手構(gòu)成。機(jī)械手構(gòu)成。(1) 精度要求精度要求(2) 定位要求定位要求(3) 空間要求空間要求(4) 快速重調(diào)要求快速重調(diào)要求第三節(jié)數(shù)控夾具系統(tǒng)第三節(jié)數(shù)控夾具系統(tǒng)一、一、 數(shù)控夾具的要求數(shù)控夾具的要求二、數(shù)控夾具的選用方法二、數(shù)控夾具的選用方法 1) 在數(shù)控車床、車削中心和磨床上加工在數(shù)控車床、車削中心和磨床上加工回轉(zhuǎn)體工件，一般采用能適應(yīng)一定直徑范圍回轉(zhuǎn)體工件，一般采用能適應(yīng)一定直徑范圍工作的通用快速自動(dòng)夾緊卡盤。工作的通用快速自動(dòng)夾緊卡盤。 2) 在加工中心上加工以底面作定位的箱在加工中心上加工以底

16、面作定位的箱體零件時(shí)，則可選用當(dāng)前較新穎的以槽系或體零件時(shí)，則可選用當(dāng)前較新穎的以槽系或孔系為基座的組合夾具。孔系為基座的組合夾具。 3) 在加工中心加工不規(guī)則形狀工件時(shí)，在加工中心加工不規(guī)則形狀工件時(shí)，或同時(shí)在托板上需加工多個(gè)相同或不相同的或同時(shí)在托板上需加工多個(gè)相同或不相同的工件時(shí)，則需設(shè)計(jì)與配備專用夾具。工件時(shí)，則需設(shè)計(jì)與配備專用夾具。三、各類數(shù)控夾具的典型結(jié)構(gòu)三、各類數(shù)控夾具的典型結(jié)構(gòu) 1用于盤類零件用于盤類零件的夾具的夾具 加工盤類零件常用加工盤類零件常用自動(dòng)定心三爪自定心卡自動(dòng)定心三爪自定心卡盤。圖盤。圖626所示為快所示為快速可調(diào)卡盤。速可調(diào)卡盤。 2用于軸類零件的夾具用于軸類零

17、件的夾具 在數(shù)控車床上加工軸類零件時(shí)，毛坯裝在在數(shù)控車床上加工軸類零件時(shí)，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖之間，工件用主軸上的撥主軸頂尖和尾架頂尖之間，工件用主軸上的撥動(dòng)卡盤傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)。圖動(dòng)卡盤傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)。圖629為自動(dòng)夾緊撥盤結(jié)為自動(dòng)夾緊撥盤結(jié)構(gòu)。圖構(gòu)。圖630為復(fù)合卡盤。為復(fù)合卡盤。 3自定心中心架和自動(dòng)轉(zhuǎn)塔刀架自定心中心架和自動(dòng)轉(zhuǎn)塔刀架 圖圖631為數(shù)控自定心中心架，用以減少細(xì)長(zhǎng)軸為數(shù)控自定心中心架，用以減少細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)的受力變形，并提高其加工精度。圖加工時(shí)的受力變形，并提高其加工精度。圖632為為數(shù)控自動(dòng)轉(zhuǎn)塔刀架。數(shù)控自動(dòng)轉(zhuǎn)塔刀架。 （二）（二） 鉆、銑、鏜類和加工中心用夾具鉆、銑、鏜類和加工中

18、心用夾具 1對(duì)數(shù)控鉆、銑、鏜類夾具定位的共同要求對(duì)數(shù)控鉆、銑、鏜類夾具定位的共同要求 (1) 工件在夾具上的定位一般均采用完全定工件在夾具上的定位一般均采用完全定位并與數(shù)控加工原點(diǎn)相聯(lián)系。位并與數(shù)控加工原點(diǎn)相聯(lián)系。 (2) 夾具在機(jī)床上的定位應(yīng)力求采用無(wú)校正夾具在機(jī)床上的定位應(yīng)力求采用無(wú)校正的定位方式。的定位方式。 2主要結(jié)構(gòu)類型主要結(jié)構(gòu)類型 (1) 通用類圖通用類圖634為可換支承鉗口、氣為可換支承鉗口、氣動(dòng)類夾緊通用虎鉗。動(dòng)類夾緊通用虎鉗。 (2) 組合夾具類圖組合夾具類圖638為槽系組合為槽系組合夾具組裝過(guò)程示意圖。夾具組裝過(guò)程示意圖。 孔系為新興的結(jié)構(gòu)，圖孔系為新興的結(jié)構(gòu)，圖639是我國(guó)生是我國(guó)生產(chǎn)的這種夾具組裝元件的分解圖。產(chǎn)的這種夾具組裝元件的分解圖。 圖圖641是孔系組合是孔系組合夾具的應(yīng)用夾具的應(yīng)用實(shí)例。實(shí)例。 (3) 專用夾專用夾具專用夾具的具專用夾具的結(jié)構(gòu)固定僅適用結(jié)構(gòu)固定僅適用于一個(gè)具體零件于一個(gè)具體零件的具體工序，在的具體工序，在數(shù)控機(jī)床上，只數(shù)控機(jī)床上，只是在所有可調(diào)整是在所有可調(diào)整夾具不能使用的夾