帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)由刀庫(kù)和刀具交換機(jī)構(gòu)組成。首先把加工過(guò)程中需要使用的全部刀具分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄上，在機(jī)外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)整后题琅，按一定的方式放人刀庫(kù)中去。換刀時(shí)先在刀庫(kù)中進(jìn)行選刀圈机，并由刀具交換裝置從刀庫(kù)和主軸上取出刀具歉活，在進(jìn)行交換刀具之后'將新刀具裝人主軸，把刀具放回刀庫(kù)偏戳。存放刀具的刀庫(kù)具有較大的容量莉歼，它既可以安裝在主軸箱的側(cè)面或上方，也可作為單獨(dú)部件安裝到機(jī)床以外攻泼，并由搬運(yùn)裝置運(yùn)送刀具火架。

　　與轉(zhuǎn)塔主軸頭相比較，由于帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置數(shù)控機(jī)床主軸箱內(nèi)只有一個(gè)主軸．設(shè)計(jì)主軸部件就能夠充分增強(qiáng)它的剛度忙菠，因而能滿(mǎn)足精密加工的要求何鸡。車(chē)床另外，刀庫(kù)可以存放數(shù)量很大的刀具牛欢，因而能夠進(jìn)行復(fù)雜零件的多工序加工骡男，這樣就明顯提高了機(jī)床的適應(yīng)性和加工效率。車(chē)床所以帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置特別適用于數(shù)控鉆床傍睹、數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床洞翩。它們多用于鉆床、鏜銑床和數(shù)控組合機(jī)床焰望。

　　1．刀庫(kù)的類(lèi)型

　　刀庫(kù)是自動(dòng)換刀裝置中主要部件之一，其容量及具體結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)有很大影響已亥。根據(jù)刀庫(kù)所需要的容量熊赖、選刀及取刀方式，可以將刀庫(kù)設(shè)計(jì)成多種形式虑椎。

　　(1)圓盤(pán)形刀庫(kù)

　　圓盤(pán)形刀庫(kù)為最常用的一種形式咱窜，每一刀座均可存放一把刀具。圓盤(pán)形刀庫(kù)的儲(chǔ)存量一般為15—40把疚傲。

　　(2)鏈?zhǔn)降垛?/p>

　　這種刀庫(kù)是在環(huán)形鏈條上裝有許多刀座寂逛，其結(jié)構(gòu)有較大的靈活性缚扩，存放刀具的數(shù)量也較多，選刀和r刀動(dòng)作十分簡(jiǎn)單亏铃。當(dāng)鏈條較長(zhǎng)時(shí)闪妓，可以增加支撐鏈輪數(shù)目，使鏈條折疊回繞穴眼，提高空間利用率甚庇。一般刀具數(shù)量在30~120把。

　　(3)線(xiàn)形刀庫(kù)

　　刀具在刀庫(kù)中呈直線(xiàn)排列没赔，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單葵嗦，刀庫(kù)容量小，一般可以容納8—12把刀具取铃，多用于自動(dòng)換刀數(shù)控車(chē)床英品。

　　(4)箱形刀庫(kù)

　　縱橫排列十分整齊的很多格子，每個(gè)格子中均有一個(gè)刀座族壳，可儲(chǔ)存一把刀具憔辫。這種刀庫(kù)可將其單獨(dú)安置于機(jī)床外，由機(jī)械手進(jìn)行選刀及換刀决侈。這種刀庫(kù)選刀及取刀動(dòng)作復(fù)雜螺垢，應(yīng)用最少。

　　在設(shè)計(jì)多工序自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床時(shí)赖歌，應(yīng)當(dāng)合理地確定刀庫(kù)的容量枉圃。根據(jù)對(duì)車(chē)床0銑床和鉆床所需刀具數(shù)的統(tǒng)計(jì)，繪成了曲線(xiàn)庐冯。曲線(xiàn)表明孽亲，在加工過(guò)程中經(jīng)常使用的刀具數(shù)目并不是很多。對(duì)于鉆削加工展父，用刀具就能完成約80%的工件返劲，即使要求完成90%的工件，用20把刀具已足夠栖茉。對(duì)于銑削加工篮绿，需要的刀縣數(shù)量很少，用銑刀就目完成約90%的工件狭缰。如果不從實(shí)際加工需要出發(fā)羽剪，盲目地加大刀庫(kù)容量，將會(huì)使刀庫(kù)的利用率很低罪靠，結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜殴燃，造成很大的浪費(fèi)。從使用的角度來(lái)看季糜，刀庫(kù)的容量-般取io—60把斯荒，但隨著加工工藝的發(fā)展卤索，目前刀庫(kù)的容量似乎有進(jìn)一步增大的趨勢(shì)。

　　2．刀具的選擇方式

　　按數(shù)控裝置的刀具選擇指令挨狡，從刀庫(kù)中挑選各工序所需要的刀具的操作稱(chēng)為自動(dòng)選刀斯泥。目前刀具的選擇方式主要有以下三種：

　　(1)順序選擇方式

　　刀具的順序選擇方式是將刀具按加工工序的順序，依次放每個(gè)刀座內(nèi)愧鹊。每次換刀時(shí)而灸，刀庫(kù)按順序轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刀座的位置，并取出所需的刀具惩赊。已使用過(guò)的刀具則放回原來(lái)的刀座內(nèi)电湘，也可按順序放座內(nèi)。采用這種方式的刀庫(kù)鹅经，不需要刀具識(shí)別裝置寂呛，而且驅(qū)動(dòng)控制也較簡(jiǎn)單，可以直接由刀庫(kù)的分度結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)瘾晃。因此贷痪，刀具的順序選擇方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)蹦误。但由于刀庫(kù)中的刀具在不同的工序中不能重復(fù)使用劫拢，因而，必須相應(yīng)地增加刀具的數(shù)量和刀庫(kù)的容量强胰，這樣就降低了刀具和刀庫(kù)的利用率舱沧。此外，人工的裝刀操作必須十分謹(jǐn)慎偶洋，一旦刀具在刀庫(kù)中的順序發(fā)生差錯(cuò)熟吏，將會(huì)造成嚴(yán)重事故。 

　　(2)刀具編碼方式

　　刀具的編碼選擇方式采用了一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)玄窝，并對(duì)每把刀具進(jìn)行編碼蒲龟。換刀時(shí)通過(guò)編碼識(shí)別裝置，根據(jù)加工程序申的換刀指令讼崔，在刀庫(kù)中找出所需要的刀具凌宫。車(chē)床由于每一把刀具都有自己的代碼，因而死辫，刀具可以放人刀庫(kù)中的任何一個(gè)刀座內(nèi)麻坯，這樣不僅刀庫(kù)中的刀具可以在不同的工序中多次重復(fù)使用，而且換下來(lái)的刀具也不必放回原來(lái)的刀座品庞，這對(duì)裝刀和選刀都十分有利，刀庫(kù)的容量也可以相應(yīng)醯小存裁，并且還可以避免由于刀具順序的差錯(cuò)所造成的事故斋垫。

　　在刀柄的尾部的拉緊螺桿上套裝上一組等間隙的編碼環(huán)篷低，并由鎖緊螺母將它們固定。編碼環(huán)的外徑有大小兩種不同的規(guī)格届饰，每個(gè)編碼環(huán)的高低分別表示二進(jìn)制數(shù)其种。通過(guò)對(duì)兩種圓環(huán)的不同排列。通常全部為狸眼。的代碼是不允許使用的藤树，避免與刀座中沒(méi)有刀具的狀態(tài)相混淆。為了便于操作者的記憶和識(shí)別拓萌，也可以采用二一八進(jìn)制編碼來(lái)表示岁钓。

　　在刀庫(kù)上設(shè)有編碼識(shí)別裝置，當(dāng)?shù)稁?kù)中帶有編碼環(huán)的刀具依次通過(guò)編碼識(shí)別裝置時(shí)微王，編碼環(huán)的高低就能使相應(yīng)的傳感器讀出每一把刀具的代碼屡限。如果讀出的代碼與加工程序中選擇刀具的代碼一致時(shí)，便發(fā)出信號(hào)使刀庫(kù)停止回轉(zhuǎn)炕倘。這時(shí)加工所需要的刀具就準(zhǔn)確地停留在取刀位量上钧大，然后由機(jī)械手從刀庫(kù)中將刀具取出。編碼識(shí)別裝置有機(jī)械接觸式罩旋，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單啊央，但可靠性較差，壽命較短涨醋，而且不能快速選刀瓜饥，更多的是采用非接觸式的磁性或光電識(shí)別方法。 

　　(3)刀座編碼方式

　　刀座編碼方式是對(duì)刀庫(kù)的刀座進(jìn)行編碼东帅，并將與刀座編碼相對(duì)應(yīng)的刀具一一放人指定的刀座中险悲，然后根據(jù)刀座的編碼選取刀具。由于這種編碼方式取消了刀柄中的編碼環(huán)茴茁，使刀柄的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化专勇。因此，別裝置的結(jié)構(gòu)就不受刀柄的尺寸的限制泣奏，而且可以放置在較為合理的位置客洁。采用這種編碼方式時(shí)，當(dāng)操作者把刀具誤放在與編碼不符的刀座內(nèi)县堰，依然會(huì)造成事故垢类，而且在刀具自動(dòng)交換過(guò)程中必須將用過(guò)的刀具放回原來(lái)的刀座內(nèi)，增加了刀庫(kù)動(dòng)作的復(fù)雜性茴支。與順序選擇方式相比較革襟，編碼方式最突出的優(yōu)點(diǎn)是刀具可以在加工過(guò)程中重復(fù)多次使用。

　　刀座編碼方式可以分為永久性編碼和臨時(shí)性編碼兩種。一般情況下鸭嗡，永久性編碼是將一種與刀座編號(hào)相對(duì)應(yīng)的刀座編碼板安裝在每個(gè)刀座的側(cè)面俘伤，它的編碼是固定不變的。

　　另一種臨時(shí)性編碼份氧，也稱(chēng)為鑰匙編碼唯袄，它與前者有較大區(qū)別。它采用了一種專(zhuān)用的代碼鑰匙蜗帜，編碼時(shí)先按加工程序的規(guī)定給每一把刀具系上表示該刀具號(hào)碼的代碼鑰匙恋拷，在刀具任意放在刀座的同時(shí)，將對(duì)應(yīng)的代碼鑰匙插入該刀座旁的鑰匙孔內(nèi)厅缺。通過(guò)鑰匙把刀具的代碼轉(zhuǎn)記到該刀座上蔬顾，從而給刀座編上了代碼。

　　這種代瑪鑰匙的兩邊最多可帶有22個(gè)方齒店归，除導(dǎo)向用的兩個(gè)方齒外阎抒，其余的20個(gè)方齒可區(qū)別99 999把刀具，以便于操作者的識(shí)別消痛。這樣且叁，代碼鑰匙就可以給出l一99 999之間的任何一個(gè)號(hào)碼，并將對(duì)應(yīng)的號(hào)碼打印在鑰匙的正面秩伞。采用這種方法可以給大量的刀具編號(hào)逞带。

　　每把鑰匙都帶有最后兩個(gè)方齒，只要鑰匙插入刀座烟渴，就發(fā)出信號(hào)表示刀座已編上了代碼吱台。

　　編碼鑰匙孔座的結(jié)構(gòu)，鑰匙對(duì)準(zhǔn)鍵槽和水平方向槽子4插人鑰匙孔座差按，然后順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90苦爸。，處于鑰匙有齒部分的接觸片被撐起聋账，表示代碼“1”瑟扁，處于無(wú)齒部分的接觸片5保持原狀。刀庫(kù)上裝有數(shù)碼讀取裝置毕察，它由兩排成180匹氯。分布的炭刷組成。車(chē)床當(dāng)?shù)稁?kù)轉(zhuǎn)動(dòng)選刀時(shí)库绩，鑰匙孔座的兩排接觸片依次地通過(guò)炭刷重抑，一次讀出刀座的代碼，直到尋找到所需要的刀具峡蓖。

　　這種編碼方式稱(chēng)為臨時(shí)證的編碼亿永，是因?yàn)樵诟鼡Q加工對(duì)象掠廓，取出刀庫(kù)中的刀具之后，刀座原來(lái)的編碼隨著編碼鑰匙的取出面消失甩恼。因此却盘，這種方式具有更大的靈活性，各個(gè)工廠(chǎng)可以對(duì)大量刀具中的每一種用統(tǒng)一的固定編碼媳拴，對(duì)于程序編制和刀具管理都十分有利。而且在刀具放人刀庫(kù)時(shí)兆览，不容易發(fā)生人為的差錯(cuò)屈溉。車(chē)床但鑰匙編碼方式仍然必須把用過(guò)的刀具放回原來(lái)韻刀座，這是它的主要缺點(diǎn)抬探。

　　3．刀具交換裝置

　　數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置中子巾，實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與機(jī)床主軸之間的傳遞和裝卸刀具的裝置稱(chēng)為刀具交換裝置。刀具的交換方式通常分為由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具交換和采用機(jī)械手交換刀具兩類(lèi)小压。刀具的交換方式和它們的具體結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的生產(chǎn)率和工作可靠性有直接的影響线梗。
由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具交換的裝置，在換刀時(shí)必須首先將用過(guò)的刀具送回刀庫(kù)怠益，然后再?gòu)牡稁?kù)中取出新刀具仪搔，這兩個(gè)動(dòng)作不可能同時(shí)進(jìn)行，因此換刀時(shí)間較長(zhǎng)团春。數(shù)控立式鏜銑床就是采用這類(lèi)刀具交換方式的實(shí)例袄扛。車(chē)床由圖可見(jiàn)，該機(jī)床的格子式刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單兔卤，然而換刀過(guò)程卻較為復(fù)雜桂付。它的選刀由三個(gè)坐標(biāo)軸的數(shù)控定位系統(tǒng)來(lái)完成，因而每交換一次刀具云盲，工作臺(tái)和主軸箱就必須沿著三個(gè)坐標(biāo)軸作兩次來(lái)回的運(yùn)行巍嘶，因而增加了換刀時(shí)間。車(chē)床另外由于刀庫(kù)置于工作臺(tái)上球逢，減少了工作臺(tái)的有效使用面積原承。   

　　采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換的方式應(yīng)用得最為廣泛，這是因?yàn)闄C(jī)械手換刀有很大的靈活性播瓦，而且可以減少換刀時(shí)間驮觅。在各種類(lèi)型的機(jī)械手中，雙臂機(jī)械手集中地體現(xiàn)了以上的優(yōu)點(diǎn)众琼。在刀庫(kù)與遠(yuǎn)離機(jī)床主軸的換刀裝置中闯捎，除了機(jī)械手以外，還必須帶有中間搬運(yùn)裝置许溅。

　　抓刀瓤鼻、拔刀秉版、回轉(zhuǎn)、插刀以及返回等全部動(dòng)作茬祷。為了防止刀具掉落清焕，各機(jī)械手的活動(dòng)爪都必須帶有自鎖機(jī)構(gòu)。由于雙臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手的動(dòng)作都比較簡(jiǎn)單祭犯，而且能夠同時(shí)抓取和裝卸機(jī)床主軸的刀庫(kù)中的刀具秸妥，因此換刀時(shí)間可以進(jìn)一步的縮短。

　　另外還有雙刀庫(kù)機(jī)械手換刀裝置沃粗，其特點(diǎn)是兩個(gè)刀庫(kù)和兩個(gè)單臂機(jī)械手進(jìn)行工作粥惧，因而機(jī)械手的工作行程大為縮短，有效地節(jié)省了換刀時(shí)間最盅，同時(shí)還由于刀庫(kù)分設(shè)兩處使布局較為合理突雪。

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