第二章機械制造系統(tǒng)自動化-1ppt課件

1、1機械制造自動化技術Mechanical Manufacturing Automation Technology沈陽工業(yè)大學機械學院楊赫然：283969974.2本課程的主要內(nèi)容第一章 機械制造自動化技術概述第二章機械制造系統(tǒng)自動化第三章制造過程自動化控制系統(tǒng)第四章 物料傳輸自動化第五章 自動化檢測與監(jiān)控系統(tǒng)第六章 裝配自動化第七章 轎車換擋器半自動裝配系統(tǒng)的設計實例.3機械制造設備自動化概述 切削加工自動化金屬板材成形加工自動化機械制造自動線第二章 機械制造系統(tǒng)自動化.42.1 制造設備自動化意義、方法與分類制造設備自動化的概念： 是指在加工過程中所用的加工設備可以高效、精細、可靠地自動進展

2、加工，此外還應能進一步集中工序和具有一定的柔性。高效：消費率要到達一定高的程度；精細：加工精度高精度穩(wěn)定性高，廢品可以到達完全互裝配，不用再分組選配；可靠：設備缺點率低，除班間休憩之外可以到達年年不停消費，利用班間休憩時間方案換刀；集中工序：在一臺設備或一個自動化加工系統(tǒng)中完成一個工件由毛坯到總裝前的全部工序；柔性：順應產(chǎn)品的改換。 .52.1 制造設備自動化意義與分類制造設備的加工過程自動化輔助時間消費率改善工人的勞動條件減輕工人的勞動強度。1、制造設備自動化的意義.6制造設備的自動化是零件整個機械加工工藝過程自動化的根本問題之一，是機械制造廠實現(xiàn)零件加工自動化的根底。 單臺制造設備的自動化

3、能較好地滿足零件加工過程中某個或幾個工序的加工半自動化和自動化的需求，為多機床管理發(fā)明了條件，是建立自動消費線和過渡到全盤自動化的必要前提，是機械制造業(yè)更進一步向前開展的根底。.72- 意義、方法和分類2、制造設備自動化的方法制造設備自動化裝卸工件自動化加工過程自動化機床加工循環(huán)自動化其它一些輔助動作自動化.8實現(xiàn)制造設備自動化的途徑主要有：對于現(xiàn)有設備通用進展自動化改裝，以實現(xiàn)單機自動化條件：被改造的機床必需具有足夠的精度和剛度自動化機構(gòu)和控制系統(tǒng)必需穩(wěn)定可靠改裝任務量小設計、制造、采用公用或?qū)ｉT的自動化加工設備采用數(shù)控加工設備.92- 意義、方法和分類全半自動單機組合機床自動線CNC計算機

4、數(shù)控機床FMC柔性制造單元3、自動化加工設備分類.102-2單機任務自動化實現(xiàn)單機自動化的方法采用通用自動化或半自動化機床實現(xiàn)單機自動化采用組合機床實現(xiàn)單機自動化采用通用機床進展自動化改裝實現(xiàn)單機自動化.11 普通機床的任務行程運動是由機床來完成的，但空行程運動的全部或大部分那么必需由工人來操作，此外工人還需根據(jù)工件加工工藝的要求，發(fā)出相應的操作指令，加工出所需外形和尺寸的工件，這類機床必需在工人看管操作下才干完成加工過程。 .12 如機床能自動完成一切任務行程和空行程運動，并能根據(jù)加工工藝要求，自動地控制各運動的先后順序，以及控制各運動部件的位移量或運動軌跡，即在沒有工人直接參與的情況下，自

5、動地按規(guī)定的程序進展動作，完成整個加工循環(huán)，這樣的機床，稱為自動化機床。flash.132.2.1 實現(xiàn)單機自動化的方法采用通用自動化或半自動化機床實現(xiàn)單機自動化采用組合機床實現(xiàn)單機自動化采用公用機床實現(xiàn)單機自動化采用通用機床進展自動化改裝實現(xiàn)單機自動化.14自動化機床有自動和半自動之分。兩者的區(qū)別在于： 自動機床在一個任務循環(huán)終了后，能自動卸下加工完的工件，裝上待加工的坯件，并繼續(xù)進展同樣的任務循環(huán)，直至裝在機床上的一批坯件加工完為止； 半自動機床能自動地完成除上料和卸工件以外的一切切削和輔助運動的機床。需人工裝卸自動循環(huán)的實現(xiàn)；2.2.2 采用通用自動化或半自動化機床實現(xiàn)單機自動化.15特

6、點：提高勞動消費率，減輕工人的勞動強度，而且還可保證工件質(zhì)量穩(wěn)定，精度一致性好。此外，機床自動化還能減少設備數(shù)量，縮減消費面積，減少在制品數(shù)量。自動化機床所需機構(gòu)： 它具有能替代手工操作的各種自動化空行程機構(gòu)； 它具有能替代工人控制機床任務過程的自動控制系統(tǒng)。.16自動化單機的控制方式及適用范圍凸輪式特點：用專門設計制造的凸輪或靠?？刂频毒叩倪\動軌跡，并利用凸輪軸使多個不同運動能協(xié)同動作。適用范圍：少種類，大批量運用機床：單軸縱切自動車床、仿形車床種類變換程度：每月一次到數(shù)次.17自動化單機的控制方式及適用范圍非凸輪式特點：用電氣、電氣伺服、液壓、絲杠副等非凸輪機構(gòu)控制刀具的運動軌跡及多個不同

7、運動的協(xié)同動作。適用范圍：多種類，中批量運用機床：臥式多軸自動車床、單軸轉(zhuǎn)塔自動車床、立式多軸半自動車床、多刀半自動車床種類變換程度：一日一次.18自動化單機的控制方式及適用范圍數(shù)字控制式特點：用數(shù)字方式控制刀具或機構(gòu)的運動軌跡及多個數(shù)控坐標軸之間的必要聯(lián)動。適用范圍：多種類，中小批量運用機床：各種數(shù)控機床種類變換程度：一日數(shù)次.19車削自動化設備分類自動化程度：自動加工棒料毛坯半自動加工件料毛坯主軸數(shù)目：多軸多個主軸同時夾持多個工件旋轉(zhuǎn)，多把刀具同時加工，消費效率高，但主軸轉(zhuǎn)位時存在定位誤差單軸單根主軸 .20車削自動化設備分類主軸放置方式：臥式加工棒料毛坯立式加工直徑大而重的件料毛坯工藝方

8、法：橫切刀具只作橫向進給，加工外形簡單、尺寸較小的銷軸類零件縱切加工盤套類和細長的階梯軸類零件 .21車削自動化設備分類加工方式：平行多把刀具同時加工，加工外表外形比較簡單的零件順序加工外形復雜、需求多把刀具輪番進展加工的零件大多具有內(nèi)孔或螺紋.22(1)機床的用途、總規(guī)劃與任務循環(huán) 用途： 主要用于大批大量消費中，加工外形比較復雜、需用多把刀具順序地進展加工的工件?？蛇M展車削任務，鉆、擴、鉸孔，攻、套內(nèi)外螺紋以及切斷等。還可經(jīng)過安裝各種特殊附件，以進展車螺紋、銑槽和鉆橫孔等任務。普通只能加工冷撥棒料。2、單軸轉(zhuǎn)塔自動車床.23 總規(guī)劃： 前刀架：用于成形車削和滾花等； 后刀架：用于切槽、倒角

9、等； 上刀架：用于切斷等； 轉(zhuǎn)塔刀架：用于完成檔料、車內(nèi)外圓、鉆孔、擴孔、鉸孔、攻內(nèi)螺紋、套外螺絲等。.24任務循環(huán)： 送料和夾料 各刀架順序任務，按加工工藝要求依次加工工件各外表。 轉(zhuǎn)塔刀架的運動循環(huán)： 快速趨近工件快進任務進給工進快速退回快退轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位；其在一個自開任務循環(huán)中，轉(zhuǎn)塔刀架可完成六次任務循環(huán)。前、后、上刀架的任務循環(huán)：快進工進快退；加工一個工件，它們只能完成一次任務循環(huán)。 切斷和接料.25所需運動任務行程運動主軸旋轉(zhuǎn)主運動，前、后、上刀架橫向進給運動，轉(zhuǎn)塔刀架縱向進給運動；空行程運動前、后、上刀架橫向快進和快退運動，轉(zhuǎn)塔刀架縱向快進、快退運動，送料和夾料運動，接料運動，以及支配控

10、制運動等。.262.2.3 采用組合機床 實現(xiàn)單機自動化 組合機床是以曾經(jīng)系列化、規(guī)范化的通用部件為根底，配以按工件特定外形和加工工藝設計的公用部件和夾具，組成的半自動或自動公用機床。 組合機床既保管公用機床的構(gòu)造簡單、消費效率高等優(yōu)點，又像通用機床那樣具有部件通用化、可調(diào)整改裝以順應不同構(gòu)造尺寸的工件加工等特點。.27 組合機床的組成 組合機床的通用部件按其所起作用的不同普通分為下面五類：1動力部件 是用于傳送動力 實現(xiàn)任務運動、為刀具提供主運動和進給運動 。如各種類型的切削頭、滑臺和動力箱等。2支承部件 如底座、立柱等。3保送部件 如多工位的任務臺、回轉(zhuǎn)任務臺和回轉(zhuǎn)鼓輪等。4控制部件 如液

11、壓元件、控制擋鐵、行程開關、支配臺等。5輔助部件 如冷卻光滑安裝、排屑安裝、機械板手等。.28 根據(jù)加工零件外形及工藝要求，組合機床還需采用少量的公用部件，如根據(jù)工件孔位、孔距、孔數(shù)不同而設計制造的多軸箱，以及根據(jù)工件的詳細構(gòu)造和定位基準不同而設計制造的夾具等。.29 組合機床的組成 側(cè)底座立柱底座立柱多軸箱動力箱滑臺中間底座夾具.30組合機床加工方式 組合機床普通采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式。由于通用部件曾經(jīng)規(guī)范化和系列化，可根據(jù)需求靈敏配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低本錢和高效率的優(yōu)點，在大批、大量消費中得到廣泛運用，并可用以組成自動消費線。 組合機床

12、普通用于加工箱體類或特殊外形的零件。加工時，工件普通不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。.31組合機床的配置型式 1.單工位組合機床 這類組合機床的特點是工件僅在一個任務位置上加工。 2. 多工位組合機床 這類組合機床的特點是工件能在幾個工位上進展加工。.32組合機床的特點及運用范圍 1. 組合機床的特點 組合機床與通用機床或普通公用機床相比，主要有如下優(yōu)點： 1) 設計和制造的周期短。 2) 對產(chǎn)品變化或更新有較強的順應性。 3) 具有較高的任務可靠性。 4) 工序集中，消費效率高。 5) 機床的

13、維護和修繕都比較方便。.33組合機床的缺陷： 1在機床改裝時，少量公用部件和零件不能反復利用，因此有一定的損失。 2在組成各種類型的組合機床時，所選用的通用部件不一定完全適用。 2. 組合機床的運用范圍 組合機床最適于箱體類零件如各種變速箱的箱體、氣缸體、電機座、儀器儀表殼體等 的加工。近年來，軸類、盤套類、叉類等零件也越來越多地采用組合機床加工。 .34組合機床未來的開展：采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化構(gòu)造、縮短消費節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和 可換主軸箱 或轉(zhuǎn)塔式主軸箱 、夾具自動改換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性； 納入柔性制造系統(tǒng)等。 .35主要用來帶動各種主軸部件進給，也可以帶動夾具和工

14、件，作挪動任務臺用。 1滑臺 2動力箱 3多軸箱 4銑削頭 5鏜車頭 6鉆削頭 組合機床的幾種通用部件一動力滑臺 1. 動力滑臺的功用.362. 滑臺的典型任務循環(huán)SQ 快進 SW 工進 SR 快退 a) 一次任務進給循環(huán)b) 二次任務進給循環(huán).372. 滑臺的典型任務循環(huán)c) 超越任務進給循環(huán) d) 雙向任務進給循環(huán) .382. 滑臺的典型任務循環(huán) e) 分級任務進給循環(huán) .39 組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng) 液壓動力滑臺由液壓缸驅(qū)動，在電氣和機械安裝的配合下可以完成各種自開任務循環(huán)。組合機床液壓動力滑臺可以實現(xiàn)多種不同的任務循環(huán)，其中一種比較典型的任務循環(huán)是：快進 一工進二工進死擋鐵停留快退停

15、頓。.40 二動力箱齒輪傳動動力箱的構(gòu)造 1動力箱箱體 2驅(qū)動軸 3齒輪 動力箱是為主軸箱的刀具提供切削主運動的驅(qū)動安裝,與動力滑臺和主軸箱配套運用由動力滑臺實現(xiàn)進給運動。 .41 三單軸頭 頂置式主運動傳動安裝與各種單軸頭頭體配套的情況 鉆削頭 b) 攻螺紋頭 c) 鏜削頭 d) 鏜車頭 e)銑削頭 f) 多軸可調(diào)頭 1主運動傳動安裝 2單軸頭頭體 .42 四回轉(zhuǎn)任務臺 回轉(zhuǎn)任務臺是組合機床的一種保送部件，用于多工位組合機床。 齒盤定位式液壓回轉(zhuǎn)任務臺的構(gòu)造原理 構(gòu)造表示 b)液壓傳動原理 1臺面 2上齒盤 3下齒盤 4底座 5壓緊液壓缸 6牙嵌離合器 7齒輪 8齒條液壓缸 9、10電磁閥

16、.43 組合機床自動線某一組合機床自動線的組成表示圖。圖19-12 組合機床自動線 1中央支配臺 2工件保送安裝 3轉(zhuǎn)位臺 4翻轉(zhuǎn)臺 5液壓站 6排屑安裝 .44數(shù)控機床運動系統(tǒng)： 主運動系統(tǒng)實現(xiàn)機床主軸運動； 進給運動系統(tǒng)實現(xiàn)機床任務臺的直線運動與轉(zhuǎn)動； 換刀運動實現(xiàn)加工中心改換刀具延續(xù)加工所需的運動。2.3 數(shù)控機床及加工中心.452.3 .1 數(shù)控機床主運動系統(tǒng)功用： 傳送動力：傳送切削加工所需求的動力 傳送運動：傳送切削加工所需求的運動 運動控制：控制主運動的大小方向開停 組成： 動力源：電機 傳動系統(tǒng)：定比傳動機構(gòu)、變速安裝 運動控制安裝: 離合器、制動器等 執(zhí)行件：主軸 .46 主

17、軸轉(zhuǎn)速更高； 變速范圍更寬；10010000 提供的動力更強。 普通NC 機床的主軸驅(qū)動功率在 3.7 kw250kw 之 間。 1. 數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)性能要求： 主運動的自動變速、準停； C軸控制； 同步速度控制。2.數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)功能：2.3 .1 數(shù)控機床主運動系統(tǒng).47與普通機床相比較，數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)具有如下特點：(1)采用直流或交流主軸電動機 現(xiàn)代數(shù)控機床的主傳動電動機普通采用直流或交流主軸電動機。這種電動機調(diào)速范圍廣，可實現(xiàn)無級調(diào)速，因此主軸箱構(gòu)造簡化。 2轉(zhuǎn)速高、功率大、變速范圍廣 數(shù)控機床順應性強，適宜加工單件、小批量和外形復雜工件，為了順應各種不同資料的加工以

18、及各種不同的加工方法，數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)要有較寬的轉(zhuǎn)速范圍及相應的輸出力矩，以保證加工時能選用合理的切削用量，從而獲得最正確的消費率、加工精度和外表質(zhì)量。 3主軸變速迅速可靠 數(shù)控機床的變速是按照控制指令自動進展的，因此變速機構(gòu)必需順應自動操作的要求。由于數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)采用了可實現(xiàn)無級調(diào)速的電動機，機械變檔普通又采用液壓缸推進滑移齒輪實現(xiàn)，因此變速穩(wěn)定可靠。 4主軸部件性能好 主軸部件直接裝夾刀具對工件進展切削加工，對加工質(zhì)量及刀具壽命有很大影響，并且在加工過程中不進展人工調(diào)整，因此主軸部件必需具有良好的回轉(zhuǎn)精度、構(gòu)造剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性、耐磨性。 3、 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的特點.48

19、1)帶有變速齒輪的主傳動系統(tǒng)分段無級變速 數(shù)控機床在實踐消費中，并不需求在整個變速范圍內(nèi)均為恒功率。 普通要求在中、高速段為恒功率傳動，在低速段為恒轉(zhuǎn)矩傳動。 為了確保數(shù)控機床主軸低速時有較大的轉(zhuǎn)矩和主軸的變速范圍盡能夠大，有的數(shù)控機床在交流或直流電動機無級變速的根底上配以齒輪變速，即處理電機驅(qū)動和主軸傳動功率的匹配問題，使之成為分段無級變速。 2.3.1.1 主傳動系統(tǒng)的配置方式根據(jù)數(shù)控機床的類型與大小，其主傳動主要有以下四種方式。.49 4、主傳動系統(tǒng)的配置方式這種傳動主要運用在大、中型數(shù)控機床經(jīng)過運用雙聯(lián)滑移齒輪實現(xiàn)二級變速。常用的變速支配方式： 液壓撥叉 電磁離合器 .50例：TND3

20、60型數(shù)控車床作用：慢速對刀和手動調(diào)整機床.51電磁離合器變速電磁離合器能簡化變速機構(gòu)，便于實現(xiàn)自動化操作，它是經(jīng)過安裝在傳動軸上的離合器的吸合和分別的不同組合來改動齒輪的傳動道路，實現(xiàn)主軸變速的。.52電磁離合器種類： 摩擦片式 牙嵌式兩種無滑環(huán)摩擦片式電磁離合器特點：可在運轉(zhuǎn)中變速、具有過載維護功能，但尺寸大、摩擦發(fā)熱大。.53牙嵌式電磁離合器特點：傳送扭矩大、尺寸小，傳動比準確，可用于內(nèi)聯(lián)絡傳動鏈中。.542)帶有定比傳動的主傳動系統(tǒng) 主軸電動機經(jīng)過定比傳動傳送給主軸。 定比傳動多采用帶同步齒形帶和三角帶傳動，也有采用齒輪傳動的。適用于高速、低轉(zhuǎn)距特性的主軸，電動機本身的調(diào)速就可以滿足要

21、求，且?guī)鲃悠椒€(wěn)，可防止齒輪傳動時引起的振動與噪聲。這種傳動主要運用在轉(zhuǎn)速高、變速范圍不大的數(shù)控車床和中、小型加工中心。 .55多楔帶：兼有v帶和平帶的優(yōu)點，既有平帶柔軟、強韌的特點，又有v帶緊湊、高效等優(yōu)點。.56同步帶是利用帶齒與帶輪的嚙合同步傳動力的一種新型傳動帶。不僅具有帶傳動的特點，適用于大中心距傳遞，而且又具有齒輪傳動和鏈傳動的特點，能夠保證準確的傳動比。.57 用兩個電動機分別驅(qū)動的主傳動系統(tǒng) 高速時電動機經(jīng)過帶傳動使主軸旋轉(zhuǎn)，傳動平穩(wěn)。 低速時，另一個電動機經(jīng)過二級齒輪降速，擴展變速范圍，使恒功率區(qū)增大，抑制了低速時轉(zhuǎn)距不夠且電動機功率不能充分利用的缺陷，但構(gòu)造較為復雜。 .5

22、8.593)調(diào)速電機直接驅(qū)動主軸傳動 數(shù)控機床 采用直流或交流主軸伺服電動機直接驅(qū)動主軸實現(xiàn)無級變速。 電動機與主軸經(jīng)過聯(lián)軸器銜接。交流主軸電動機及交流變頻驅(qū)動安裝籠型感應交流電動機配置矢量變換變頻調(diào)速系統(tǒng)，由于沒有電刷不產(chǎn)生火花，所以運用壽命長，且性能已到達直流驅(qū)動系統(tǒng)的程度，甚至在噪聲方面還有所降低。因此，目前運用較為廣泛。.60 精細聯(lián)軸器銜接：構(gòu)造緊湊、傳動效率高，但主軸的轉(zhuǎn)速和扭矩與電機完全一致，低速性能的改善是其廣泛運用的關鍵。.614)、 電主軸 主軸與電機制成一體，電動機轉(zhuǎn)子軸即為機床主軸 。電主軸組成：空心軸轉(zhuǎn)子、帶繞組的定子、 速度檢測元件。.62優(yōu)點：主軸部件結(jié)構(gòu)緊湊、重

23、量輕、慣量小，可提高啟動、停止響應特性，利于控制振動和噪聲。大大簡化了主運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了所謂 “零傳動”，使傳動精度大大提高，在高速數(shù)控機床大量采用。缺點:電機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動和熱量將直接影響到主軸，因此，主軸組件的整機平衡、溫度控制和冷卻是內(nèi)裝式主軸電機的關鍵問題。.63機床主軸的幾種構(gòu)造方式 機床主軸的端部普通用于安裝刀具、夾持工件或夾具。在構(gòu)造上，應能保證定位準確、安裝可靠、銜接結(jié)實、裝卸方便，并能傳送足夠的扭矩。目前，主軸端部的構(gòu)造外形都已規(guī)范化。.64 機床主軸的幾種構(gòu)造方式 a數(shù)控車床主軸端部 b銑、鏜類機床主軸端部 c外圓磨床砂輪主軸端部 d內(nèi)圓磨床砂輪主軸端部 e鉆床與普通鏜

24、床錘桿端部 f數(shù)控鏜床主軸端部.65 當主軸停頓時，控制其停于固定位置定位于圓周上特定角度稱為“主軸準停、“主軸定位、“主軸定向準停指令： M19或M06主軸定向的用途加工中心自動換刀精鏜后退刀背鏜車床上工件定位 2.3.1.2 主軸典型控制功能1. 主軸準停安裝.66 在自動換刀的數(shù)控加工中心上，由于刀具裝在主軸上，切削時切削轉(zhuǎn)矩不能夠僅靠錐孔的摩擦力來傳送，通常是經(jīng)過刀桿的端面鍵來傳送的，因此在主軸前端設置一個端面鍵，當?shù)毒哐b入主軸時，刀柄上的鍵槽必需與端面鍵對準，才干順利換刀； 這就要求主軸具有準確定位于圓周上特定角度的功能。1、為什么加工中心要有主軸準停？ 主軸準停是實現(xiàn)ATC (Au

25、to tool changing)過程的重要環(huán)節(jié).672加工精細坐標孔 在加工精細的坐標孔時，由于每次都能在主軸的固定圓周位置換刀，故能保證刀尖與主軸相對位置的一致性，從而減少被加工孔的尺寸分散度提高刀具反復定位精度，這是主軸定向準停安裝帶來的益處之一。.683、精鏜孔后退刀(Fine boring) 當加工階梯孔或精鏜孔后退刀時，為防止刀具與小階梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔外表，必需先讓刀，再退刀。采用主軸準?？刂?，使刀尖停在一個固定位置X軸或Y軸上，以便主軸偏移一定尺寸后，使刀尖分開工件外表進展退刀。.694、背鏜Counterboring 經(jīng)過小孔鏜大孔，主軸準?？刂?，使刀尖停在一個固定位

26、置 X軸或Y軸上，以便主軸偏移一定尺寸后，使刀尖能經(jīng)過前壁小孔進入箱體內(nèi)對大孔進展鏜削。.705)、車床上工件定位 當在車削中心上加工工件規(guī)定部位上的 槽、孔或要求主軸定向停頓后以便裝卸、檢測工件時，必需具有主軸定向停頓或C 軸功能，即經(jīng)過位置控制使主軸在不同角度上定位。.71 主軸準?？刂频膶崿F(xiàn)方式機械式準停安裝：1-無觸點開關 2-感應塊 3-凸輪定位盤主軸4-定位液壓缸 5-定向滾輪 6-定位活塞 M19 主軸減速無觸點開關發(fā)信號主電機停轉(zhuǎn)，慣性空轉(zhuǎn)延時繼電器延時0.20.4秒后活塞在電磁閥作用下，將滾輪推入V型槽，同時行程開關LS2發(fā)出應對信號準停終了可以進展換刀等動作。.72電氣式準

27、停安裝：1-主軸 2-同步帶 3-主軸電動機 4-永久磁鐵 5-磁傳感器磁力傳感器準停安裝 1利用磁力傳感器檢產(chǎn)生準停信號。2利用主軸上光電脈沖產(chǎn)生準停信號。.73當主軸轉(zhuǎn)動或停頓時，接納到數(shù)控安裝發(fā)來的準停開關信號量主軸立刻減速或加速至某一準停速度。主軸到達準停速度且準停位置到達時(即磁發(fā)體與磁傳感器對準) 主軸立刻減速至某一爬行速度。然后當磁傳感器信號出現(xiàn)時，主軸驅(qū)動立刻進入磁傳感器作為反響元件的位置閉環(huán)控制 目的位置為準停位置。準停完成后，主軸驅(qū)動安裝輸出準停完成信號給數(shù)控安裝 從而可進展自動換刀(ATC)或其他動作。磁傳感器準停步驟為：.74 編碼器準停安裝Electronic ori

28、entation 利用裝在主軸上的編碼器作為檢測元件，經(jīng)過它們輸出的反響信號，使主軸準確地停在規(guī)定的位置上。.75.76例M03S1000/主軸以1000rmin正轉(zhuǎn)M19/主軸準停于缺省位置M19S100/主軸準停轉(zhuǎn)至100處S1000/主軸再次以1000rmin正轉(zhuǎn)M19S200/主軸準停至200處 .772. C軸控制與同步速度控制對應Z軸的回轉(zhuǎn)軸即繞主軸回轉(zhuǎn)為C軸。 車削中心的主傳動系統(tǒng)與數(shù)控車床根本一樣，只是添加了控制主軸回轉(zhuǎn)角度的C 軸坐標功能、 以實現(xiàn)主軸定向停車和圓周進給，并在數(shù)控安裝控制下實現(xiàn)C軸與進給軸Z軸或X軸聯(lián)動進展插補控制，可以實現(xiàn)恣意曲線的加工。 如：實現(xiàn)圓柱面上或

29、端面上恣意部位的鉆削、銑削、攻絲及非圓柱或圓錐的異形回轉(zhuǎn)外表等加工。C軸控制與同步速度控制的功能：.78 a在圓柱面或端面上銑槽 b) 在圓柱面上銑螺旋槽 c 在端面上銑螺旋槽 d) 銑直線或平面 加工這些外表需求哪些軸運動？聯(lián)動？.79由進給伺服電機 控制主軸的回轉(zhuǎn)位置轉(zhuǎn)角； 由主軸電機實現(xiàn)，此時主軸的位置角度)由裝于主軸上不是主軸電機上的高分辨率編碼器檢測，主軸作為進給伺服軸任務。C軸的控制方式：.80C 軸回轉(zhuǎn)或分度：采用可嚙合和脫開的精細蝸輪副構(gòu)造，由伺服電機8驅(qū)動蝸桿4及主軸上的蝸輪9實現(xiàn)分度。當機床處于銑削和鉆削形狀時，即主軸需經(jīng)過C 軸回轉(zhuǎn)或分度時，蝸桿與蝸輪嚙合。該蝸桿蝸輪副由

30、液壓缸驅(qū)動完成。C軸的分度精度由一個脈沖編碼器來保證，分度精度為0.01度。.81 任務臺是數(shù)控機床的重要部件，為了提高數(shù)控機床的消費效率，擴展其工藝范圍，對于數(shù)控機床的進給運動除了沿坐標軸X、Y、Z三個方向的直線進給運動之外，還經(jīng)常需求有分度運動和圓周進給運動。回轉(zhuǎn)任務臺作用: 回轉(zhuǎn)任務臺可以與X、Y、Z三個坐標軸聯(lián)動，從而加工出各種曲面和曲線等復雜的外形。回轉(zhuǎn)任務臺對于自動換刀多工序的加工中心是必備的部件。2.3 .1 數(shù)控機床的回轉(zhuǎn)任務臺.822.4 刀具自動化 刀具是金屬切削加工中不可短少的工具之一，無論是普通機床，還是先進的數(shù)控機床、加工中心機床以及柔性制造系統(tǒng)，都必需經(jīng)過刀具才干完

31、成切削加工。 刀具自動化：是加工設備在切削過程中自動完成選刀、換刀、對刀、走刀等任務過程。.832.自動化刀具的類型及選用類型：分為規(guī)范刀具和公用刀具兩大類。在以自動消費線為代表的剛性自動化消費中，應盡能夠提高刀具的公用化程度，以獲得最正確的效益。 在以數(shù)控機床、加工中心為主體構(gòu)成的柔性自動化加工系統(tǒng)中，為了提高加工的順應性，同時思索到加工設備的刀庫容量有限，應盡量減少運用公用刀具，而選用通用規(guī)范刀具、刀具規(guī)范組合件或模塊式刀具。.84常用的種類：可轉(zhuǎn)位車刀、高速鋼麻花鉆、機夾扁鉆、擴孔鉆、鉸刀、鏜刀、立銑刀、面銑刀、絲錐和各種復合刀具等 .85刀具的選用要思索的要素有：刀具的運用條件；被加工

32、工件資料與尺寸；刀具的斷屑情況；刀具和刀片的消費供應；刀具的構(gòu)外型式。.86刀具的選用原那么如下： 1為了提高刀具的耐用度和可靠性，應盡量選用各種高性能、高效率、長壽命的刀具資料制成的刀具。 2應選用機夾可轉(zhuǎn)位刀具的構(gòu)造。 3為了集中工序，提高消費率及保證加工精度，應盡能夠采用復合刀具。 4應盡量采用各種高效刀具。 .87二、自動化刀具裝夾機構(gòu)自動化刀具裝夾機構(gòu)的作用： 充分發(fā)揚自動化加工設備應有的效率，實現(xiàn)快速自動換刀。方法：必需求配備一套規(guī)范的裝夾機構(gòu)，建立一套規(guī)范的工具系統(tǒng)。工具系統(tǒng)： 是針對數(shù)控機床要求與之配套的刀具必需可快換、高效切削而開展起來的，是刀具與機床的接口。.88工具系統(tǒng)的

33、分類： 鏜銑類數(shù)控機床用工具系統(tǒng)簡稱TSG系統(tǒng) 車床類數(shù)控機床用工具系統(tǒng)簡稱“BTS系統(tǒng)可同時順應數(shù)控車削和數(shù)控鏜銑加工的工具系統(tǒng)。.89 數(shù)控銑床、加工中心用刀具工具柄部自動化刀具的組成：由與機床主軸孔相順應的工具柄部、與工具柄部 相聯(lián)接的工具裝夾部分和各種刀具部分組成 在數(shù)控銑床、加工中心類機床上普通都采用7:24圓錐柄工具。 不自鎖，換刀比較方便，并且與直柄相比有較高的定心精度和較高的剛性。 對于有自動換刀安裝的加工中心類機床，在加工工件時主軸上的工具要頻繁地改換，為了到達較高的換刀精度, 工具柄部必需有較高的制造精度.90工具系統(tǒng)的組成： 主要由刀具的柄部刀柄、接桿接柄和夾頭等部分組成

34、。 工具系統(tǒng)中規(guī)定了刀具與裝夾工具的構(gòu)造、尺寸系列及其銜接方式。更完善的工具系統(tǒng)還包括自動換刀安裝、刀庫、刀具識別安裝和刀具自動檢測安裝等。.911.數(shù)控車削加工的刀具裝夾構(gòu)造車削加工的工具系統(tǒng)的組成： 由機床刀架、刀夾基座及其快換刀夾和預調(diào)刀頭等組成。 .92 柄式夾持(軸向夾持)1-活動爪 2-軸 3-擋銷 4-鎖緊銷 5-調(diào)整螺栓 6-彈簧柱塞 7-固定爪2數(shù)控鏜銑加工工具系統(tǒng) 刀具的夾持.931-拉桿，2-刀柄 3-法蘭盤 4-帶洼形肩面 法蘭盤式夾持.94ISO 7388及DIN 69871的A型拉釘 ISO 7388及DIN 69871的B型拉釘 MAS BT拉釘拉釘： 帶螺紋的零

35、件，銜接在各種工具柄的尾端，作為鏜銑主軸拉刀固定用。.952數(shù)控鏜銑加工工具系統(tǒng)數(shù)控鏜銑加工工具系統(tǒng)有整體和模塊兩種不同的構(gòu)外型式。整體式構(gòu)造的特點：是工具的柄部與夾持工具的任務部分連成一體；因此不同種類和規(guī)格的任務部分都必需加工出一個能與機床銜接的柄部；缺陷：致使工具的規(guī)格、種類繁多，給消費、運用和管理都帶來不便。用途：用于刀具裝配中裝夾不改動，或不宜運用模塊式刀柄的場所。.96鏜銑類整體式工具系統(tǒng)組成.97 柄桿與刀具的聯(lián)接.98模塊式工具系統(tǒng)的機構(gòu)特點：把工具的柄部和任務部分分割開來，制成各種系列化的模塊，然后經(jīng)過不同規(guī)格的中間模塊，可組裝成一套套不同規(guī)格的工具。 既便于制造、運用與保管

36、，又能以最少工具庫存來滿足不同零件的加工要求，因此它代表了工具系統(tǒng)開展的 總趨勢。 各模塊的聯(lián)接采用短圓錐定位，中心螺釘拉緊。 屬于這類工具系統(tǒng)的還有德國的Komet公司的ABS工具系統(tǒng)，瑞典Sandvik公司的Varilock工具系統(tǒng)等。 .99鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)組成.100 模塊構(gòu)造的工具系統(tǒng)主柄聯(lián)接桿任務頭.101 經(jīng)過將根本刀柄、接桿和加長桿(如需求)進展組合，能組成很多種類的刀柄。.102.103TMG21工具系統(tǒng).104第二節(jié)自動化換刀系統(tǒng)為了提高數(shù)控機床的加工效率，除了要提高切削速度，減少非切削時間也非常重要，現(xiàn)代數(shù)控機床正向著工件在一臺機床上一次裝夾可完成多道工序或全部工序加

37、工的方向開展，這些多工序加工的數(shù)控機床在加工過程中需運用多種刀具，因此必需有自動換刀安裝，以便選用不同的刀具來完成不同工序的加工。可以自動地改換加工中所用刀具的安裝稱為自動換刀安裝Automatic Tool Changer,簡稱ATC。.105 一、換刀安裝的類型和組成 1.主軸與刀庫合為一體的自動換刀安裝 2.主軸與刀庫分別的自動換刀安裝 二、刀庫 1.刀庫類型 2.刀具的選擇方式3.刀具運送安裝 4.刀具的識別三、自動化換刀機構(gòu) 1回轉(zhuǎn)刀架2.經(jīng)過主軸換刀 3.利用機械手換刀.106一、換刀安裝的類型和組成 常用的自動換刀安裝有如下幾種方式： 1.主軸與刀庫合為一體的自動換刀安裝(轉(zhuǎn)塔頭

38、式換刀安裝) 假設干根主軸安裝在一個可以轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)塔頭上，每根主軸對應裝有一把可以旋轉(zhuǎn)的刀具。 根據(jù)加工要求可以依次將裝有所需刀具的主軸轉(zhuǎn)到加工位置，實現(xiàn)自動換刀， 接通主運動，主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)。.107 程度轉(zhuǎn)軸自動換刀安裝 其工序為：1粗車外圓，2鉆孔，3精車外圓，4鏜孔，5外圓切槽，6內(nèi)孔切槽，7車螺紋， 8精鏜孔 每道工序所運用的是通用刀具。為實現(xiàn)刀具的預調(diào)和快速裝夾，應具有公用刀夾和刀夾與主軸的銜接根底。.108 多主軸轉(zhuǎn)塔頭構(gòu)造8軸立式轉(zhuǎn)塔頭10工位車削中心轉(zhuǎn)塔頭.109 特點：主軸轉(zhuǎn)塔頭可看作是一個轉(zhuǎn)塔刀庫，它的構(gòu)造簡單，換刀時間短，僅為2s左右。但由于遭到空間位置的限制，主軸數(shù)目

39、不能太多，主軸部件的構(gòu)造剛度也有所下降，用途： 只適用與工序較少，精度要求不太高的數(shù)控機床，如數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床等。.1102.主軸與刀庫分別的自動換刀安裝 刀庫式自動換刀安裝組成：刀庫、刀具交換安裝以及主軸等組成。 配備有獨立的刀庫，存放較多的刀具，以順應復雜零件的多工序加工；只需一根主軸，全部刀具都應具有一致的規(guī)范刀柄，由主軸上的刀具自動裝卸機構(gòu)來保證刀具的自動改換；當需求某一刀具進展切削加工時，將該刀具自動從刀庫交換到主軸上，切削終了后又將用過的刀具自動地從主軸上取下放回刀庫 裝夾安裝.111刀庫 自動換刀安裝 刀具傳送安裝識刀安裝 自動換刀系統(tǒng)的組成：.112刀庫是自動換刀系統(tǒng)中最主要

40、的安裝之一 功能： 儲存各種加工工序所需的刀具； 按程序指令，快速、準確地將刀庫中的空刀位和待用刀具送到預定位置； 接受主軸換下的刀具和便于刀具交換安裝進展換刀。刀庫的容量、規(guī)劃以及詳細構(gòu)造對數(shù)控機床的總體規(guī)劃和性能有很大影響。 二、刀庫主軸換刀.1131.刀庫類型 常用刀庫有 盤式刀庫 鏈式刀庫 格子式刀庫.114 盤形刀庫 盤式刀庫構(gòu)造簡單、緊湊，在鉆削中心上運用較多。普通存放刀具數(shù)目較少。有徑向取刀式和 軸向取刀式.115 各種鏈式刀庫a單環(huán)鏈式 b多環(huán)鏈式 c折疊鏈式 鏈式刀庫.116 鏈式刀庫 鏈式刀庫是在環(huán)形鏈條上裝有許多刀座，刀座的孔中裝夾各種刀具，鏈條由鏈輪驅(qū)動。鏈式刀庫有單環(huán)

41、鏈式和多環(huán)鏈式等幾種。 當鏈條較長時，可以添加支承鏈輪的數(shù)目，使鏈條折疊繚繞，提高空間利用率。 .117格子盒式刀庫 刀具分幾排直線陳列，由縱、橫向挪動的取刀機械手完成選刀運動，將選取的刀具送到固定的換刀位置刀座上，有換刀機械手交換刀具。這種方式刀具陳列密集，空間利用率高，刀庫容量大。 固定型格子盒式刀庫.118 2.刀具的選擇 方式 按數(shù)控安裝的刀具選擇指令，從刀庫中挑選各工序所需求的刀具的操作稱為自動選刀。 常用的選刀方式： 有順序選刀 恣意選刀 .1191順序選刀 將刀具按加工工序的順序，一次放入刀庫的每一個刀座內(nèi)，刀具順序不能搞錯。運用時按加工順序指令一一取用。 當加工工件改動時，刀具

42、在刀庫上的陳列順序也要改動。缺陷：同一工件上的一樣刀具不能反復運用，因此刀具的數(shù)量添加，降低了刀具和刀庫的利用率，優(yōu)點：它的控制以及刀庫的運動等比較簡單。.1202恣意選刀 預先把刀庫中每把刀具或刀座都編上代碼，按照編碼選刀。加工時，根據(jù)程序指令的要求恣意選擇所需求的刀具，刀具在刀庫中可以不按加工順序而恣意存放，利用控制系統(tǒng)來識別、記憶一切的刀具和刀座。通用性較強，一樣的刀具在工件一次裝夾中可反復運用 。.1213.刀具運送安裝 當?shù)稁烊萘枯^大，布置得離機床主軸較遠時，就需求安排兩只機械手和刀具運送安裝來完成新舊刀具的交換任務。一只機械手接近刀庫，稱后機械手，完成拔刀和插刀的動作；另一只機械手

43、接近主軸，稱前機械手，也完成拔刀和插刀的動作。 .1224.刀具的識別 刀具的識別是指自動換刀安裝對刀具的識別，通常可采用刀具編碼法和軟件記憶法。1刀具編碼法 采用了一種特殊的刀柄構(gòu)造，并對每把刀具進展編碼。換刀時經(jīng)過編碼識別安裝，根據(jù)換刀指令代碼，在刀庫中尋覓所需求的刀具。.123 在刀柄尾部的拉緊螺桿1上套裝著一組等間隔的編碼環(huán)3，并由鎖緊螺母2將它們固定。編碼環(huán)的外徑有大小兩種不同的規(guī)格，每個編碼環(huán)的大小分別表示二進制數(shù)的“1和“0。經(jīng)過對兩種圓環(huán)的不同陳列，可以得到一系列的代碼。例如圖中的7個編碼環(huán)，就可以區(qū)別出127種刀具27-1。.124 編碼刀柄表示圖1-編碼環(huán) 2-鎖緊螺母 3-拉緊螺 每把刀具上都帶有公用的編碼系統(tǒng)， 刀具長度加長，制造困難，剛度降低，刀庫和機械手的構(gòu)造變復雜。.125.1262軟件記憶法 由于計算機技術的開展可以利用軟件選刀它替代了傳統(tǒng)的編碼環(huán)和識刀器。 在這種選刀與換刀的方式中，刀庫上的刀具能與主軸上的刀具恣意地直接交換，即隨機換刀。主軸上換來的新刀號及還回刀庫上的刀具號，均在PLC內(nèi)部相應地存儲單元記憶。隨機換刀控制方式需求在PLC內(nèi)部設置一個模擬刀庫的數(shù)據(jù)表，其長度和表內(nèi)設置的數(shù)據(jù)與刀庫