2023學年完整公開課版刀庫（V18下載版）

刀庫“自動換刀數(shù)控機床”，即“加工中心”MC功能：1.儲備一定數(shù)量的刀具；

2.完成刀具的自動更換。基本要求：1.換刀時間短；2.刀具重復定位精度高；3.足夠的刀具儲存量；5.刀庫占地面積?。ńY(jié)構(gòu)緊湊）；6.安全可靠。一、自動換刀裝置的形式自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機床的型式、工藝范圍及其刀具的種類和數(shù)量等。自動換刀裝置的基本形式有：1.回轉(zhuǎn)刀架換刀最簡單的，一般只用于數(shù)控車床。要求：強度和剛度高分度定位精度高2.更換主軸換刀換刀方式簡單，可靠性高結(jié)構(gòu)約束多刀具數(shù)量受到很大限制，一般不超過８把。適于加工簡單零件。3.更換主軸箱換刀4.帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)組成：刀庫、選刀機構(gòu)、刀具交換機構(gòu)、刀具的自動夾緊—松開機構(gòu)及主軸定向裝置。整個換刀過程比較復雜；加工中心只需一個主軸；主軸剛度高，有利于提高加工精度和效率；要求參與換刀的部件的動作必須準確協(xié)調(diào)；刀具存儲容量增多，有利于加工復雜零件；刀庫可離開加工區(qū)，消除很多不必要的干擾。換刀方法：機械手換刀和無機械手換刀二、刀庫單盤刀庫的結(jié)構(gòu)簡單，取刀也較為方便。刀庫的容量較小，一般不多于30~40把?？臻g利用率低單盤刀庫徑向軸向斜向刀具可90°翻轉(zhuǎn)能簡化取刀動作三、盤式刀庫盤式刀庫的儲存量少則6~8把，多則40~60把，個別可達100余把。雙環(huán)或多環(huán)排列，多層盤形刀庫：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊但選刀和取刀動作復雜，因而較少應用。鼓輪彈倉式（刺猬式）刀庫：結(jié)構(gòu)十分緊湊，在相同的空間內(nèi)它的刀庫容量較大選刀和取刀的動作較復雜。四、鏈式刀庫結(jié)構(gòu)有較大的靈活性；便于系列刀庫的設(shè)計與制造；選刀和取刀的動作十分簡單；刀庫容量較大，一般刀具數(shù)量在30~120把；鏈式刀庫的幾種形式：單排鏈式刀庫：刀庫常裝于機床立柱側(cè)面，也可置于立柱上端；儲存量一般為10~30把，個別可達60把左右。多排鏈式刀庫：儲存量增加；刀庫常獨立安裝于機床之外，因此占地面積大，刀庫發(fā)熱及振動不影響主機；刀具需要由中間裝置搬運，使整個換刀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜。加長鏈條的鏈式刀庫：提高了空間利用率，從而增加了刀庫的儲存量。刀庫一般也獨立安置于機床之外。（3）格子箱式刀庫有縱橫排列十分整齊的很多格子，每個格子中均有一個刀座，可儲存一把刀具。單面式多面式加工中心上普遍采用的刀庫有盤式刀庫和鏈式刀庫密集型的鼓輪式刀庫或格子箱式刀庫，多用于FMS中的集中供刀系統(tǒng)。（4）直線式刀庫（5）扇形刀庫2.設(shè)計刀庫時應考慮的主要問題（1）合理確定刀庫的儲存量應考慮加工工藝的需要，將一組零件加工所需的全部刀具裝入刀庫。刀庫儲存量在20~40把范圍內(nèi)的居多，少于10把刀或超過60把刀的已不多見。（2）盡量縮短換刀時間，應讓刀座等候機械手，應實現(xiàn)最短路線換刀。（3）刀庫的運動速度應適宜，要求刀庫運行平穩(wěn)。（4）刀座在刀庫中的排列，一般都是均勻排列（5）其他應注意的問題：夾持可靠，并帶有清潔裝置，加防護罩。五、刀具的選擇方式按數(shù)控指令將所需刀具從刀庫中準確調(diào)出的操作稱為自動選刀。1.順序選刀是按照工藝要求依次將所用的刀具插入刀庫的刀座中，順序不能錯，加工時按順序調(diào)刀，已經(jīng)使用過的刀具可以放回到原來的刀座內(nèi)，也可以按順序放入下一個刀座內(nèi)。不需要刀具識別裝置，驅(qū)動控制較簡單。結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠刀庫及刀具的利用率低2.任意選刀（1）刀具編碼方式對每把刀具進行編碼，可以存放于刀庫的任一刀座中；用過的刀具也不一定放回原刀座中；刀庫中的刀具在不同的工序中可重復使用；避免了因刀具存放在刀庫中的順序差錯而造成的事故。刀具編碼的具體結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)復雜，制造困難，剛度降低對刀具的識別有兩種方式：1）接觸式識別適應于空間位置較小的刀具編碼。其識別原理：編碼環(huán)的外徑有大小兩種不同的規(guī)格，分別代表二進制數(shù)的“1”和“0”，可預先規(guī)定大直徑的數(shù)碼環(huán)為1，小直徑的即為0。通過對兩種圓環(huán)的不同排列，可以得到一系列的代碼(2n-1)。通常全部為0的代碼不許使用。結(jié)構(gòu)簡單，但由于觸針有磨損，故壽命較短，可靠性較差，且難于快速選刀。2）非接觸式識別無磨損、無噪聲、壽命長、反應速度快；適應于高速、換刀頻繁的工作場合。（a）

磁性識別法

利用磁性材料和非磁性材料磁感應強弱不同，通過感應線圈讀取代碼。刀具夾頭上的編碼環(huán)直徑均相等，只是材料不同，可用導磁材料(如軟鋼等)或非導磁材料(如黃銅、塑料等)。如預先規(guī)定導磁材料編碼環(huán)的編碼為“1”，則非導磁材料編碼即為“0”。每一個編碼環(huán)均對應一組檢測線圈。在檢測線圈的一次線圈4輸入交流電壓時：編碼環(huán)為導磁材料，磁感應較強，在二次線圈7中產(chǎn)生較大的感應電壓，為“1”。編碼環(huán)為非導磁材料，在二次線圈中產(chǎn)生的感應電壓較小，為“0”。（2）

光學纖維（光纖）刀具識別裝置在刀具的某個磨光部位按二進制規(guī)律涂黑或不涂黑，就可給刀具編上號碼。正當中的一小塊反光部分用來發(fā)出同步信號。同步信號用來避免刀具的誤選，先由同步信號發(fā)出信號，然后再對幾個數(shù)碼一起進行識別，因此，同步信號必須稍短于其它的數(shù)碼?？垢蓴_能力；使用方便，可任意彎曲，很有發(fā)展前途。3.刀座編碼方式對每個刀座進行編碼，根據(jù)刀座的編碼選取刀具。刀柄結(jié)構(gòu)大為簡化。識碼器可以放在較為適當?shù)奈恢?；必須將用過的刀具放回原來的刀座中，增加了換刀動作；取送刀具十分麻煩，換刀時間長；刀具在加工過程中可以重復使用。4.編碼附件方式

編碼附件有編碼鑰匙、編碼卡片、編碼桿和編碼盤等。應用最多的是編碼鑰匙。實質(zhì)上是給刀座編碼；是臨時性編碼。具有更大的靈活性。5.記憶方式利用軟件選刀，刀庫上裝有位置檢測裝置，刀庫上還設(shè)有機械原點。在PLC內(nèi)部設(shè)置一個模擬刀庫的數(shù)據(jù)表，其長度和表內(nèi)設(shè)置的數(shù)據(jù)與刀座的位置數(shù)據(jù)和刀具號相對應。刀具編號可任意設(shè)定，一旦設(shè)定不應隨意改變。模擬刀庫與實際刀庫中刀具的位置始終保持一致。穩(wěn)定性、可靠性高。每次選刀時就近選取六、刀具交換裝置實現(xiàn)刀庫與機床主軸之間裝卸與傳遞刀具的裝置。1.交換裝置的形式（1）無機械手的換刀：利用刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)刀具交換的裝置，把刀庫放在主軸箱可以運動到的位置，或整個刀庫或某一刀位能移動到主軸箱可以到達的位置。刀庫中刀具的存放方向一般與主軸上裝刀方向一致；換刀前，主軸要準停定位；換刀時，由主軸運動到刀庫上的換刀位置，利用主軸直接取走或放回刀具。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，換刀的可靠性較高。缺點：刀庫的容量不多；換刀時間較長，一般需要10~20秒；多用于中、小型加工中心。（2）由機械手進行刀具的交換有很大的靈活性，可以減少換刀時間。在刀庫遠離機床主軸的換刀裝置中除了機械手以外，還必須帶有中間搬運裝置。機械手的形式：1）單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手換刀時間較長。2）單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機械手換刀時間較少。3）雙臂回轉(zhuǎn)式機械手手臂上有兩個卡爪，兩個卡爪可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，回轉(zhuǎn)180°后又同時將刀具放回刀庫及裝入主軸。換刀時間較短最常用的一種形式。能夠完成抓刀、拔刀、回轉(zhuǎn)、插刀以及返回等全部動作。鉤手抱手伸縮手擦手雙臂機械手最常用的幾種形式是：4）雙機械手相當于兩個單臂單爪機械手互相配合起來進行自動換刀。雙臂端面夾緊式機械手2.刀具的夾持刀具必須裝在標準的刀柄內(nèi)。刀柄標準中有直柄及7:24錐柄。1——鍵槽用于傳遞切削扭矩2——機械手抓取部位3——刀柄定位及夾持部位4——螺孔用以安裝可調(diào)節(jié)拉桿，供拉緊刀柄機械手的夾持部分要十分可靠，保證有適當?shù)膴A緊力，活動爪要有鎖緊裝置。（1）柄式夾持（軸向夾持）我國較多采用。固定爪活動爪