數(shù)控機(jī)床ATC系統(tǒng).ppt

1 2 5數(shù)控加工自動(dòng)換刀系統(tǒng) 美 德 日等世界制造業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家無一例外都是刀具工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家 先進(jìn)的刀具及其換刀裝置不但是推動(dòng)制造技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的重要?jiǎng)恿?還是提高產(chǎn)品質(zhì)量 降低加工成本的重要手段 刀具與機(jī)床是互相制約又相互促進(jìn)的 今天先進(jìn)的刀具與數(shù)控機(jī)床共同推動(dòng)了現(xiàn)代加工技術(shù)的進(jìn)步 使制造技術(shù)進(jìn)入了數(shù)控加工的新時(shí)代 2 數(shù)控加工刀具具有適應(yīng)CNC高速 高效和高度自動(dòng)化的特點(diǎn) 一般包括通用刀具 通用連接刀柄及少量專用刀柄 刀柄用以連接刀具并裝在機(jī)床主軸頭上 已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化 2 5 1數(shù)控刀具 目前數(shù)控刀具主要采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用 數(shù)量上已達(dá)到整個(gè)數(shù)控刀具的30 40 占金屬切除率總數(shù)的80 90 3 1 數(shù)控刀具的分類及特點(diǎn) 4 整體式 鉆頭 立銑刀等 鑲嵌式 焊接式和機(jī)夾式 減振式 主要用于鏜孔 內(nèi)冷式 深孔加工 其他特殊形式 1 按結(jié)構(gòu)分 1 分類 5 2 按切削工藝分車削刀具 外圓 內(nèi)孔 螺紋 成形車刀等鉆削刀具 鉆頭 鉸刀 絲錐等鏜削刀具 粗鏜刀 精鏜刀等銑削刀具 面銑刀 立銑刀 螺紋銑刀等 外圓車刀 常用車刀 6 螺紋車刀 內(nèi)孔車刀 7 面銑刀 方肩銑刀 常用銑刀 8 仿形銑刀 三面刃和螺紋銑刀 整體硬質(zhì)合金銑刀 9 鉸刀 鉆頭 絲錐 鉆削刀具 10 粗鏜刀 精鏜刀 鏜削刀具 11 3 按材料分高速鋼刀具硬質(zhì)合金刀具 使用最普遍陶瓷刀具立方氮化硼刀具聚晶金剛石刀具 12 硬質(zhì)合金刀具 13 模塊化工具優(yōu)點(diǎn) 減少換刀時(shí)間和刀具的安裝次數(shù) 促使工具向標(biāo)準(zhǔn)化和系列化發(fā)展 提高工具的管理及柔性加工的水平 擴(kuò)大工具的利用率 充分發(fā)揮工具的性能 降低工具儲(chǔ)備量 目前的數(shù)控工具形成了兩大系統(tǒng) 車削工具系統(tǒng)和鏜銑類工具系統(tǒng) 4 按工具系統(tǒng)分整體式工具系統(tǒng)模塊式工具系統(tǒng) 14 2 數(shù)控刀具特點(diǎn) 很高的切削效率 高的精度和重復(fù)定位精度 很高的可靠性和耐用度 刀具尺寸的預(yù)調(diào)和快速換刀 完善的工具系統(tǒng)和刀具管理系統(tǒng) 應(yīng)有刀具在線監(jiān)控及尺寸補(bǔ)償系統(tǒng) 15 2 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片 1 可轉(zhuǎn)位刀片的代碼按國(guó)際柄準(zhǔn)IS01832 1985 可轉(zhuǎn)位刀片的代碼表示方法是由10位字符串組成的 2 可轉(zhuǎn)位刀片的斷屑槽槽型我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB2080 87中所表示的槽形為V形斷屑槽 槽寬為 V0 1mm V1 1mm V2 2mm V3 3mm V4 4mm 等五種 16 3 可轉(zhuǎn)位刀片的夾緊方式刀片夾緊要求 1 夾緊可靠 不允許松動(dòng) 2 定位準(zhǔn)確 確保定位精度和重復(fù)精度 3 排屑流暢 有足夠的排屑空間 4 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 操作方便 轉(zhuǎn)位動(dòng)作快 成本低 刀片夾緊方式 1 杠桿式 2 楔塊上壓式 3 螺釘上壓式 17 18 19 數(shù)控車床整體式工具系統(tǒng) 3 數(shù)控刀具工具系統(tǒng) 工具系統(tǒng) 是針對(duì)數(shù)控機(jī)床要求與之配套的刀具必須可快換 高效切削而發(fā)展起來的 是刀具與機(jī)床的接口 1 工具系統(tǒng)分類 20 鏜式銑工類具模系塊統(tǒng) 1 模塊式刀柄鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)即TMG工具系統(tǒng) 通過將基本刀柄 接桿和加長(zhǎng)桿 如需要 進(jìn)行組合 能組成很多種類的刀柄 21 鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)組成 22 TMG21工具系統(tǒng) 23 鏜銑類整體式工具系統(tǒng) TSG 2 整體式刀柄鏜銑類整體式工具系統(tǒng)即TSG系統(tǒng)用于刀具裝配中裝夾不改變 或不宜使用模塊式刀柄的場(chǎng)合 24 鏜銑類整體式工具系統(tǒng)組成 25 TSG82工具系統(tǒng) 26 2 工具系統(tǒng)型號(hào)表示方法 JT 表示采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO7388號(hào)加工中心機(jī)床用錐柄柄部 BT 表示采用日本標(biāo)準(zhǔn)MAS403號(hào)加工中心機(jī)床用錐柄柄部 其后數(shù)字為相應(yīng)的ISO錐度號(hào) 如50和40分別代表大端直徑69 85和44 45的7 24錐度 1 柄部型式及尺寸 27 2 刀柄用途及主參數(shù)XD 裝三面銑刀刀柄MW 無扁尾氏錐柄刀柄XS 裝三面刃銑刀刀柄M 有扁尾氏錐柄刀柄Z J 裝鉆夾頭刀柄 賈式錐度加J XP 裝削平柄銑刀刀柄用途后的數(shù)字表示工具的工作特性 其含義隨工具不同而異 3 工作長(zhǎng)度 28 面銑刀刀柄 整體鉆夾頭刀柄 3 常用刀柄 29 鏜刀柄 30 莫式錐度刀柄 快換式絲錐刀柄 鉆夾頭刀柄 31 ER彈簧夾頭刀柄 側(cè)壓式立銑刀柄 KM型卡簧 ER型卡簧 32 拉釘 帶螺紋的零件 連接在各種工具柄的尾端 作為鏜銑主軸拉刀固定用 33 1 刀具換刀時(shí)間短且換刀可靠 2 刀具重復(fù)定位精度高 3 足夠的刀具儲(chǔ)存量 4 刀庫(kù)占地面積小 2 5 2數(shù)控刀具自動(dòng)換刀系統(tǒng) 為完成對(duì)工件的多工序加工而設(shè)置的存儲(chǔ)及更換刀具的裝置稱為自動(dòng)換刀裝置 Automatictoolchanger ATC 自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求為 34 根據(jù)其組成結(jié)構(gòu)可分為排式刀架回轉(zhuǎn)刀架式轉(zhuǎn)塔式帶刀庫(kù)式 1 自動(dòng)換刀裝置的形式 1 排式刀架自動(dòng)換刀裝置排式刀架一般用于數(shù)控車床 結(jié)構(gòu)為夾持各種不同用途刀具的刀夾沿著機(jī)床的X坐標(biāo)軸方向排列在橫向滑板上 換刀方便迅速 生產(chǎn)效率高 35 排式刀架 36 排式刀架 37 回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床最常用的一種典型換刀裝置 它通過刀架的旋轉(zhuǎn) 分度定位來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀 刀架可設(shè)計(jì)成四方形 六角形或其他形式 刀架分立式 回轉(zhuǎn)中心與主軸垂直 臥式2種 多用于車床或車削中心 換刀主要包括3個(gè)動(dòng)作 刀架抬起 刀架轉(zhuǎn)位分度 刀架鎖緊 2 回轉(zhuǎn)刀架自動(dòng)換刀裝置 38 12工位臥式回轉(zhuǎn)刀架 4方 6角立式回轉(zhuǎn)刀架 39 電動(dòng) 或液壓 回轉(zhuǎn)刀架 40 換刀動(dòng)作 刀架抬起 刀架轉(zhuǎn)位 刀架鎖緊 1 四方回轉(zhuǎn)刀架 41 換刀動(dòng)作 刀架抬起 刀架轉(zhuǎn)位 刀架鎖緊 1 四方回轉(zhuǎn)刀架 42 2 液壓控制的六角回轉(zhuǎn)刀架 換刀動(dòng)作 刀架抬起 刀架轉(zhuǎn)位 刀架鎖緊 油缸復(fù)位 43 換刀動(dòng)作 刀架抬起 刀架轉(zhuǎn)位 刀架鎖緊 油缸復(fù)位 2 液壓控制的六角回轉(zhuǎn)刀架 44 換刀動(dòng)作 刀架抬起 刀架轉(zhuǎn)位 刀架鎖緊 油缸復(fù)位 2 液壓控制的六角回轉(zhuǎn)刀架 45 3 轉(zhuǎn)塔式更換主軸頭自動(dòng)換刀裝置 更換主軸頭換刀通常有臥式和立式兩種 換刀時(shí)利用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭 以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀 轉(zhuǎn)塔主軸相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)塔刀庫(kù) 在轉(zhuǎn)塔的各主軸頭上預(yù)先裝好所需刀具 換刀時(shí)依次轉(zhuǎn)至加工位置 接通主運(yùn)動(dòng) 帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn) 優(yōu)點(diǎn) 省去了自動(dòng)松夾 裝卸刀具 夾緊及刀具搬動(dòng)等一系列復(fù)雜操作 縮短了換刀時(shí)間 提高了換刀可靠性 缺點(diǎn) 主軸部件的剛性差且主軸的數(shù)目不可能太多 46 1 多主軸轉(zhuǎn)塔頭結(jié)構(gòu) 8軸立式轉(zhuǎn)塔頭 10工位車削中心轉(zhuǎn)塔頭 47 2 八軸臥式轉(zhuǎn)塔頭結(jié)構(gòu)及其換刀 轉(zhuǎn)位過程旋轉(zhuǎn)齒輪6 15脫開主傳動(dòng)中心油缸13上腔注壓力油缸體帶動(dòng)轉(zhuǎn)塔刀架體10抬起鼠齒盤7 8脫開轉(zhuǎn)位油缸推動(dòng)齒輪5帶動(dòng)轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位45 中心油缸13下腔注壓力油 轉(zhuǎn)塔鎖緊轉(zhuǎn)位油缸復(fù)位 48 3 帶刀庫(kù)的轉(zhuǎn)塔頭換刀 旋轉(zhuǎn)主軸特點(diǎn) 一個(gè)空閑工位 一個(gè)工作工位 在空閑位換刀 帶刀庫(kù)和換刀機(jī)械手 刀庫(kù) 49 4 帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置 帶刀庫(kù)自動(dòng)換刀裝置的MC機(jī)床主軸箱和轉(zhuǎn)塔主軸頭相比較 由于只有一根主軸 主軸部件剛度高 能夠滿足各種復(fù)雜精密加工的要求 另外 由于刀庫(kù)刀具數(shù)量大 解決了復(fù)雜零件一次裝夾完成多個(gè)工序的加工要求 提高了CNC的加工的適應(yīng)性和加工效率 由于刀架 轉(zhuǎn)塔頭的刀具容量有限 現(xiàn)代MC數(shù)控機(jī)床都使用刀庫(kù) ATC裝置換刀 刀庫(kù)換刀將加工中所需刀具分別裝于標(biāo)準(zhǔn)刀柄 在機(jī)外進(jìn)行尺寸調(diào)整之后按一定方式放入刀庫(kù) 由刀具交換裝置從刀庫(kù)和主軸上取刀交換 50 1 無機(jī)械手交換刀具方式 機(jī)械手交換刀具 無機(jī)械手交換刀具 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 這種換刀方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 成本低 換刀的可靠性較高 刀庫(kù)因結(jié)構(gòu)所限容量不多 換刀時(shí)間長(zhǎng) 多用于中 小型加工中心自動(dòng)換刀 實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置 刀具的交換方式通常分為兩種 2 刀具交換裝置 51 1 刀庫(kù)移動(dòng)式無機(jī)械手換刀 1 立柱2 底座3 橫向工作臺(tái)4 縱向工作臺(tái)5 刀庫(kù)6 主軸箱 52 2 主軸移動(dòng)式無機(jī)械手換刀 53 無機(jī)械手換刀過程1 立柱2 主軸箱3 刀庫(kù) 54 機(jī)械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個(gè)工步后 把這一工步的刀具送回刀庫(kù) 并把下一工步所需要的刀具從刀庫(kù)中取出來裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工的功能部件 2 帶機(jī)械手交換刀具方式 MC的自動(dòng)換刀 大都采用機(jī)械手換刀方式 由機(jī)械手把刀庫(kù)上的刀具送到主軸上 使用一個(gè)機(jī)械手將加工用畢的刀具從主軸中拔出 與此同時(shí) 另一個(gè)機(jī)械手將在刀庫(kù)待命的刀具中從換刀位置拔出 然后兩者交換位置 完成換刀過程 刀庫(kù)中的刀具可手工或機(jī)械手安裝 55 1 換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu) 單臂單爪機(jī)械手 只有一個(gè)手臂換刀 因此換刀時(shí)間長(zhǎng) 回轉(zhuǎn)式單臂雙爪機(jī)械手 它的雙爪可同時(shí)工作 通過手臂回轉(zhuǎn)交換刀具位置 因此換刀時(shí)間短 雙臂機(jī)械手 能同時(shí)抓取和裝卸機(jī)床主軸和刀庫(kù)集中的刀具 因此換刀進(jìn)一步時(shí)間縮短 雙刀庫(kù)機(jī)械手 使用兩個(gè)刀庫(kù)和兩個(gè)單臂機(jī)械手工作 使機(jī)械手行程大為縮短 56 各種機(jī)械手結(jié)構(gòu) 57 各種機(jī)械手結(jié)構(gòu) 鉤手 伸縮手 抱手 叉手 58 雙刀庫(kù)機(jī)械手結(jié)構(gòu) 59 2 各種機(jī)械手換刀過程 刀座軸與主軸平行 兩手成180o的回轉(zhuǎn)式單臂雙爪機(jī)械手 兩手不伸縮回轉(zhuǎn)式 刀座軸與主軸垂直 1 9 刀庫(kù)2 10 換刀位置的刀座3 8 機(jī)械手4 5 機(jī)床主軸6 7 刀具 60 刀座軸與主軸平行單臂雙爪換刀過程 抓刀 拔刀 換刀 插刀 復(fù)位 61 兩手伸縮回轉(zhuǎn)式 1 機(jī)床主軸2 主軸中刀具3 刀庫(kù)中刀具4 刀庫(kù)5 機(jī)械手 62 剪式手爪回轉(zhuǎn)式 刀座軸與主軸平行 刀座軸與主軸垂直 1 刀庫(kù)2 剪式手爪3 機(jī)床主軸4 伸縮臂5 伸縮與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6 手臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu) 63 兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙爪機(jī)械手 1 換刀位置2 5 刀具3 機(jī)械手4 機(jī)床主軸 64 3 刀庫(kù)及刀具選擇方式 1 刀庫(kù)的類型按刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式可分為 圓盤式刀庫(kù) 鏈?zhǔn)降稁?kù) 箱型式刀庫(kù) 箱型和線型 按設(shè)置部位的不同可分為 頂置式 置式 懸掛式 落地式 按交換刀具還是交換主軸可分為 普通刀庫(kù) 簡(jiǎn)稱刀庫(kù) 主軸箱刀庫(kù) 1 刀庫(kù) 65 盤式刀庫(kù) 66 盤式刀庫(kù) 67 鏈?zhǔn)降稁?kù) 68 鏈?zhǔn)降稁?kù) 常見的有單鏈結(jié)構(gòu) 多鏈結(jié)構(gòu) S 形折疊回繞結(jié)構(gòu)等 69 70 71 2 刀庫(kù)的存儲(chǔ)容量 10把車刀可完成工件90 左右的車削工藝4把銑刀可完成工件90 左右的銑削工藝20把孔加工刀具可完成90 的鉆削工藝 配有14 40把刀具的刀庫(kù)就能夠滿足70 95 工件的加工需要 72 加工中心刀庫(kù)使用的選刀方式 順序選刀任意選刀 3 刀庫(kù)的選刀方式 順序選刀是在加工之前 將加工零件所需刀具按照工藝要求依