立式加工中心和臥式加工中心的核心科技—斗笠式自動(dòng)換刀裝置
小編這篇文章主要介紹立式加工中心和臥式加工中心斗笠式自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)。斗笠式刀庫的自動(dòng)換刀裝置主要由刀庫橫移裝置和刀庫分度裝置組成。其自動(dòng)換刀的形式為無機(jī)械手換刀，換刀過程中刀盤需要橫向移動(dòng)到合適的位置使機(jī)床主軸便于與刀庫交換刀具，其換刀速度要快于圓盤式刀庫。刀庫的選刀方式為任意選刀，換刀過程中，刀盤需要轉(zhuǎn)動(dòng)從而進(jìn)行選刀，這就需要刀庫分度裝置對(duì)裝有刀具的刀盤進(jìn)行分度，并且利用接觸傳感器對(duì)刀具進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把所得的電信號(hào)傳遞給數(shù)控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)刀具的快速準(zhǔn)確選擇。
加工中心的分類
數(shù)控立式加工中心
這類加工中心一般用于加工盤、套、板類零件，工件一次裝夾后，可對(duì)其表面上進(jìn)行銑、鉆、擴(kuò)、锪、攻螺紋等以及側(cè)面的輪廓加工。因此，這類加工中心是數(shù)控加工中心中數(shù)量最多的一種，應(yīng)用范圍也最為廣泛。從機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制的坐標(biāo)數(shù)量來看，目前三坐標(biāo)數(shù)控立式加工中心仍占大多數(shù)。成海數(shù)控可按客戶需求為您添加四軸或多軸。一般可進(jìn)行三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，但也有部分機(jī)床只能進(jìn)行三坐標(biāo)中的任意二個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工。此外，還有機(jī)床主軸可以繞X、Y、Z坐標(biāo)軸中其中一個(gè)或兩個(gè)軸作數(shù)控?cái)[角運(yùn)動(dòng)的四坐標(biāo)和五坐標(biāo)數(shù)控立式加工中心。一般來說，機(jī)床控制的坐標(biāo)軸越多，特別是要求聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸越多，機(jī)床的功能、加工范圍及可選擇的加工對(duì)象也越多。但隨之而來的是機(jī)床的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求更高，編程的難度更大，設(shè)備的價(jià)格也更高。
數(shù)控臥式加工中心
這類數(shù)控加工中心一般都帶有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，工件一次裝夾后可完成除安裝面和頂面以外的其余四個(gè)面的各種工序加工，適宜于箱體類零件加工。與通用臥式加工中心相同，其主軸平行于水平面。為了擴(kuò)大加工范圍和擴(kuò)大功能，臥式數(shù)控加工中心通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實(shí)現(xiàn)4、5坐標(biāo)加工，這樣，不但工件側(cè)面上的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓可以加工出來，而且可以實(shí)現(xiàn)在一次安裝中，通過轉(zhuǎn)盤改變工位，進(jìn)行“四面加工”，可以省去許多專用夾具或?qū)Ｓ媒嵌瘸尚豌姷丁?/p>
自動(dòng)換刀裝置
在零件制造過程中，大量的時(shí)間用于更換刀具，切削加工時(shí)間僅占整個(gè)工時(shí)中較小的比例。為了縮短非切削時(shí)間，提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，機(jī)床正朝著一臺(tái)機(jī)床在一次裝夾中完成多工序的方向發(fā)展。在這類多工序的數(shù)控機(jī)床中，必須帶有自動(dòng)換刀裝置。自動(dòng)換刀裝置的功能就是儲(chǔ)備一定數(shù)量的刀具并完成刀具的自動(dòng)交換。它應(yīng)當(dāng)滿足換刀時(shí)間短、刀具重復(fù)定位精度高、刀具儲(chǔ)存量足夠、結(jié)構(gòu)緊湊及安全可靠等要求。
刀庫類型
根據(jù)刀庫的容量和存取刀具的方式，刀庫可設(shè)計(jì)成多種形式。目前常見的刀庫類型如下：
（1）盤式刀庫
此刀庫結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多。如上圖所示，由于刀庫呈環(huán)形排列，空間利用率低，因此出現(xiàn)了刀具在盤中進(jìn)行雙環(huán)和多環(huán)排列，以增加空間的利用率的設(shè)計(jì)。但這樣一來，刀庫的外徑較大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也很大，選刀時(shí)間也較長。因此，盤式刀庫一般適用于刀具容量較小的刀庫。
（2）鏈?zhǔn)降稁?br />
（3）格子箱式刀庫
該種刀庫結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫空間利用率高，換刀時(shí)間較長。布局不靈活，通常刀庫安裝在工作臺(tái)上，應(yīng)用者較少。
大家可以看到以上三種刀庫多多少少都有不理想的方面，而斗笠式刀庫的誕生使加工中心刀庫技術(shù)得到了質(zhì)的飛躍。
笠式自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)，其主要由刀庫橫移裝置和刀庫分度裝置組成。因此，本設(shè)計(jì)基本上就是對(duì)這兩個(gè)裝置的設(shè)計(jì)。
刀庫的橫移裝置，是在進(jìn)行換刀的整個(gè)過程中，刀庫從遠(yuǎn)離主軸的位置直線移動(dòng)到主軸軸線位置，以實(shí)現(xiàn)換刀。斗笠式刀庫橫移裝置，由兩根圓柱導(dǎo)軌（滑桿）支撐，每根圓柱導(dǎo)軌由兩個(gè)支架固定在連接板上，連接板固定在機(jī)床立柱上，實(shí)現(xiàn)刀庫與機(jī)床立柱的連接。整個(gè)刀庫可以在兩根圓柱導(dǎo)軌上滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀庫前后運(yùn)動(dòng)，以完成抓刀和返回動(dòng)作。
斗笠式自動(dòng)換刀裝置其刀庫橫移裝置采用氣壓傳動(dòng)，而刀庫分度裝置則采用槽輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
最終設(shè)計(jì)最優(yōu)方案如下效果圖：
斗笠式刀庫結(jié)構(gòu)組成及工作原理
刀庫橫移裝置的設(shè)計(jì)：
刀庫刀盤的橫向移動(dòng)是使用氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。如圖2.2所示，機(jī)床箱體上安裝有兩個(gè)平行的導(dǎo)桿9。刀庫刀盤安裝在刀盤基座10上，刀盤基座10安裝在這兩個(gè)導(dǎo)桿9上并可以沿著導(dǎo)桿9作橫向移動(dòng)。同時(shí)，氣缸7固定安裝在機(jī)床箱體上，刀盤基座10與氣缸7中的柱塞8固定連接。通過柱塞8的橫向移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀盤基座10的橫向移動(dòng)，從而帶動(dòng)刀盤在初始位置和換刀位置之間的切換運(yùn)動(dòng)。氣缸7上裝有兩個(gè)磁環(huán)開關(guān)，當(dāng)左端磁環(huán)開關(guān)亮?xí)r，氣缸處于原始狀態(tài)；當(dāng)右端磁環(huán)開關(guān)亮?xí)r，氣缸處于推出信號(hào)狀態(tài)，這時(shí)柱塞會(huì)右移，刀盤會(huì)移動(dòng)到換刀位置。
刀庫分度裝置的設(shè)計(jì)：
本文設(shè)計(jì)的斗笠式刀庫的分度裝置，如圖2.2所示，由電機(jī)6、連接軸5、法蘭盤3，刀庫鼓輪1、分度盤4、圓柱滾子2等零部件組成，分度裝置的電機(jī)連接軸5的軸線與分度盤4、刀庫鼓輪1的回轉(zhuǎn)軸線平行。刀庫選刀時(shí)，首先由刀庫回轉(zhuǎn)電機(jī)得到旋轉(zhuǎn)指令，連接軸5通過軸套帶動(dòng)法蘭盤3旋轉(zhuǎn)，從而使在法蘭盤3上的圓柱滾子2繞法蘭中心轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)圓柱滾子2轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，進(jìn)入分度盤4的分度槽中，撥動(dòng)分度盤4開始作轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)；當(dāng)分度盤4轉(zhuǎn)過一定的角度后，圓柱滾子2從分度槽中脫出，刀庫鼓輪1（分度盤通過螺釘與刀庫鼓輪連在一起轉(zhuǎn)動(dòng)）即靜止不動(dòng)。
法蘭盤3每回轉(zhuǎn)一圈，就驅(qū)動(dòng)分度盤4轉(zhuǎn)過一個(gè)槽。電機(jī)是連續(xù)勻速運(yùn)動(dòng)的，從而帶動(dòng)法蘭盤3與圓柱滾子2連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。但圓柱滾子2是間斷性的轉(zhuǎn)入分度槽的，從而使刀庫輪轂得到周期性間歇運(yùn)動(dòng)，起到了刀庫的分度作用。分度盤4與刀庫鼓輪1同軸，分度盤4的分度槽數(shù)與刀庫鼓輪1上的刀數(shù)一致。法蘭盤3不斷回轉(zhuǎn)，分度盤4就不停地進(jìn)行分度，刀庫鼓輪1就不斷重復(fù)上述的運(yùn)動(dòng)循環(huán)，從而將下一個(gè)工序所需刀具的刀位轉(zhuǎn)到換刀位置上，以便讓主軸進(jìn)行換刀，實(shí)現(xiàn)刀庫的自動(dòng)換刀。
