A. 數控加工中心常見自動換刀方式的特點是什麼
數控加工中心除了和其它數控銑削加工設備一樣,具有高效加工復雜曲面工件和異形輪廓工件的加工能力以外。它還具有自動更換加工刀具的先進功能。藉助於這一加工特性,可以實現機床對各類型工件特別是多工序復雜工件各工序的自動轉接加工。可以做到工件在單台加工設備上,集中自動完成其鑽、銑、鏜、鉸和攻絲等多種工序的加工內容。以至於有人說,數控加工中心是多功能的智能化加工設備。
數控加工中心之所以具有上述較高的自動化加工能力,除了機床配置的控制裝置和工件的加工程序以外,硬體方面主要配置有刀庫和自動換刀裝置兩部分。有了刀庫可使工件各工序加工刀具可以得到較好的存儲和管理,自動換刀機構可使機床每完成一道工序加工時,可以及時的更換下刀工序相應的加工刀具,它們是相互獨立而又不可分割的一個整體。根據機床配置刀庫的不同其換刀機構也不盡相同。本文就簡單介紹一下,數控加工中心常見的自動換刀方式及其特點。
根據數控加工中心加工形式和加工要求的不同,常見的刀庫形式主要有斗笠式刀庫、圓盤機械手刀庫、鏈式刀庫等幾種。相對應的換刀方式可分為直接換刀方式、機械手換刀方式和轉塔頭方式幾種,具體我們看一下它們各自的特點:
一、機械手換刀方式
一般配置機械手換刀機構的刀庫常使用圓盤式刀庫。所謂機械手換刀方式,就是指在換刀時,由機械手進行抓刀、選刀及換刀。負責在刀庫和數控加工中心的主軸之間傳遞刀具,將替換下來的刀具送回到刀庫內,再將需要使用的刀具推送到主軸上。這種換刀方式的特點是待使用的新刀和已使用的舊刀同時抓取。也就是說抓刀和換刀同時進行,因此相對其它換刀方式來說,具有換刀速度更快、各機械元件的運動幅度更小等特點。是現在比較主流的換刀方式。
二、直接換刀方式
所謂直接換刀方式是指換刀過程由刀庫和主軸箱配合完成,這是一種最直接的換刀方式。一般配置的刀庫是斗笠式的。按照換刀過程中,刀庫有沒有發生位移來區分,直接換刀方式又可以分為刀庫移位方式和刀庫固定方式兩種。刀庫移位方式中,刀庫是可以移動的,在換刀前,刀庫進入換刀工作區,換刀後在退出該區域。這種換刀方式由於刀庫發生的運動較多,布局比較講究,靈活性和適應性較差。刀庫固定方式中,主要通過主軸箱的移動進行選刀。刀庫可以是保持靜止的,也可以只進行位置旋轉。前者只能進行順序選刀,適用於刀具數量較少的數控加工中心,而後者可以實現轉位選刀。這種選刀方式減少了刀庫的移動,可以大大簡化刀庫的設計結構,對換刀過程的控制也簡單可靠。直接換刀方式的特點是換刀速度慢、故障率高,只在早期的機型上使用。
三、轉塔頭換刀方式
轉塔頭方式是通過磚塔的旋轉,使需要的刀具移動到相應位置的換刀方式。它一般為順序換刀,優點是結構緊湊,換刀時間極短,一般較多應用於加工曲軸類等細長類工件且需要完成多道工序的復雜工序加工場合。
轉塔頭方式的自動換刀裝置和直接換刀方式類似,又分為轉塔刀架換刀和磚塔主軸頭換刀兩種方式。轉塔刀架換刀方式是通過轉塔頭的旋轉,實現自動換刀動作;轉塔主軸頭換刀方式也需要配備轉塔,但轉塔主軸上連接的不是刀架,而是多個不同方位,成章魚觸手狀分布的分主軸頭,每個主軸頭上事先安裝有各個工序需要使用的刀具。
在數控加工中心加工中,通過旋轉轉塔,各主軸頭按照程序指令,依次轉動到加工位置,從而實現自動換刀動作。這種換刀方式,由於各分主軸都集中在一個轉塔上,對轉塔主軸的剛度有較高的要求,對刀具主軸的數量也有一定的限制。這種換刀方式主要應用在較小型的數控加工中心上。
B. 數控機床的刀庫及自動換刀裝置
不知道你說的是不是數控機床啊?其實數控機床和普通機床完全不同,普通機床有很復雜的傳動系統和變速機構.大部分只有一個驅動電機.而數控機床的機械結構就要簡單的多,沒有復雜的變速機構,因為它的電機是無級變速的.數控機床一般由下列幾個部分組成:
●主機,他是數控機床的主題,包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。他是用於完成各種切削加工的機械部件。
●數控裝置,是數控機床的核心,包括硬體(印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等)以及相應的軟體,用於輸入數字化的零件程序,並完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控制功能。
●驅動裝置,他是數控機床執行機構的驅動部件,包括主軸驅動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統實現主軸和進給驅動。當幾個進給聯動時,可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。
●輔助裝置,指數控機床的一些必要的配套部件,用以保證數控機床的運行,如冷卻、排屑、潤滑、照明、監測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作台、數控轉台和數控分度頭,還包括刀具及監控檢測裝置等。
●編程及其他附屬設備,可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。
自從1952年美國麻省理工學院研製出世界上第一台數控機床以來,數控機床在製造工業,特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業中被廣泛地應用,數控技術無論在硬體和軟體方面,都有飛速發展。
加工中心
加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高度自動化的多功能數控機床。工件在加工中心上經一次裝夾後,能對兩個以上的表面完成多種工序的加工,並且有多種換刀或選刀功能,從而使生產效率大大提高。
加工中心按其加工工序分為鏜銑和車削兩大類,按控制軸數可分為三軸、四軸和五軸加工中心。
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C. 數控機床的自動換刀裝置都有哪些方式
1、刀具交換方式
數控機床的自動換刀裝置中,實現刀庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式和它們的具體結構對機床的生產率和工作可靠性有著直接的影響。
刀具的交換方式很多,一般可分為以下兩大類。
(一)無機械手換刀
無機械手換刀,是由刀庫和機床主軸的相對運動實現的刀具交換。換刀時,必須首先將用過的刀具送回刀庫,然後再從刀庫中取出新刀具,這兩個動作不可能同時進行,因此,換刀時間長。所示的數控立式鏜銑床就是採用這種換刀方式的實例。它的選刀和換刀由三個坐標軸的數控定位系統來完成,因此每交換一次刀具,工作台和主軸箱就必須沿著三個坐標軸作兩次來回運動,因而增加了換刀時間。另外,由於刀庫置於工作台上,減少了工作台的有效使用面積。
(二)機械手換刀
由於刀庫及刀具交換方式的不同,換刀機械手也有多種形式。因為機械手換刀有很大的靈活性,而且還可以減少換刀時間,應用最為廣泛。
在各種類型的機械手中,雙臂機械手全面地體現了以上優點,為了防止刀具掉落,各機械手的活動爪都必須帶有自鎖結構。雙臂回轉機械手的動作比較簡單,而且能夠同時抓取和裝卸機床主軸和刀庫中的刀具,因此換刀時間可以進一步縮短。雙臂回轉機械手,雖不是同時抓取主軸和刀庫中的刀具,但是換刀准備時間及將刀具送回刀庫的時間(圖中實線所示位置)與機械加工時間重合,因而換刀(圖中雙點劃線所示位置)時間較短。
2、機械手形式
在自動換刀數控機床中,機械手的形式也是多種多樣,常見的有以下幾種形式。
1、單臂單爪回轉式機械手
這種機械手的手臂可以回轉不同的角度來進行自動換刀,其手臂上只有一個卡爪,不論在刀庫上或是在主軸上,均靠這個卡爪來裝刀及卸刀,因此換刀時間較長。
2、單臂雙爪回轉式機械手
這種機械手的手臂上有兩個卡爪,兩個卡爪有所分工。一個卡爪只執行從主軸上取下「舊刀」送回刀庫的任務,另一個卡爪則執行由刀庫取出「新刀」送到主軸的任務。其換刀時間較上述單爪回轉式機械手要少。
3、雙臂回轉式機械手
這種機械手的兩臂上各有一個卡爪,兩個卡爪可同時抓取刀庫及主軸上的刀具,回轉180°後又同時將刀具放回刀庫及裝入主軸。這種機械手換刀時間較以上兩種單臂機械手均短,是最常用的一種形式。
4、雙機械手
這種機械手相當於兩個單臂單爪機械手,它們互相配合進行自動換刀。其中一個機械手從主軸上取下「舊刀」送回刀庫,另一個由刀庫中取出「新刀」裝入機床主軸。
5、雙臂往復交叉式機械手
這種機械手的兩手臂可以往復運動,並交叉成一定的角度。一個手臂從主軸上取下「舊刀」送回刀庫,另一個手臂由刀庫中取出「新刀」裝入主軸。整個機械手可沿某導軌直線移動或繞某個轉軸回轉,以實現由刀庫與主軸間的運刀工作。
6、雙臂端面夾緊式機械手
這種機械手只是在夾緊部位上與前幾種不同。前幾種機械手均靠夾緊刀柄的外圓表面來抓取刀具,這種機械手則是靠夾緊刀柄的兩個端面來抓取的。
3、機械手夾持結構
在換刀過程中,由於機械手抓住刀柄要作快速回轉,要作拔、插刀具的動作,還要保證刀柄鍵槽的角度位置對准主軸上的驅動鍵。因此,機械手的夾持部分要十分可靠,並保證有適當的夾緊力,其活動爪要有鎖緊裝置,以防止刀具在換刀過程中轉動脫落。機械手夾持刀具的方法有以下兩種。
(一)柄式夾持
柄式夾持,也稱軸向夾持或V形槽夾持。其刀柄前端有V形槽,供機械手夾持用,目前我國數控機床較多採用這種夾持方式。機械手手掌結構示意圖。它由固定爪及活動爪組成,活動爪可繞軸回轉,其一端在彈簧柱塞的作用下,支靠在擋銷上,調整螺釘以保持手掌適當的夾緊力,鎖緊銷使活動爪牢固地夾持刀柄,防止刀具在交換過程中松脫。鎖緊銷還可軸向移動,使活動爪放鬆,以便杈刀從刀柄V形槽中退出。
(二)法蘭盤式夾持
法蘭盤式夾持,也稱徑向夾持或碟式夾持。刀柄的前端有供機械手夾持的法蘭盤。採用法蘭盤式夾持的優點是:當採用中間搬運裝置時,可以很方便從一個機械手過渡到另一個輔助機械手上去。對於法蘭盤式夾持方式,其換刀動作較多,不如柄式夾持方式應用廣泛。
4、自動換刀動作順序
由於自動換刀裝置的布局結構多種多樣,其換刀過程動作順序會不盡相同。下面分別以常見的雙臂往復交叉式機械手和鉤刀機械手為例用動作分圖加以說明。
(一)雙臂往復交叉式機械手的換刀過程
(1)開始換刀前狀態。主軸正用T05號刀具進行加工,裝刀機械手已抓住下一工步需用的T09號刀具,機械手架處於最高位置,為換刀做好了准備;
(2)上一工步結束,機床立柱後退,主軸箱上升,使主軸處於換刀位置。接著下一工步開始,其第一個指令是換刀,機械手架回轉180o轉向主軸。
(3)卸刀機械手前伸,抓住主軸上已用過的T05號刀具。
(4)機械手架由滑座帶動,沿刀具軸線前移,將T05號刀具從主軸上拔出。
(5)卸刀機械手縮回原位。
(6)裝刀機械手前伸,使T09號刀具對准主軸。
(7)機械手架後移,將T09號刀具插入主軸。
(8)裝刀機械手縮回原位。
(9)機械手架回轉180o,使裝刀、卸刀機械手轉向刀庫。
(10)機械手架由橫梁帶動下降,找第二排刀套鏈,卸刀機械手將T05號刀具插回P05號刀套中。
(11)刀套鏈轉動把在下一個工步需用的T46號刀具送到換刀位置,機械手一降,找第三排刀鏈,由裝刀機械手將T46號刀具取出。
(12)刀套鏈反轉,把P09號刀套送到換刀位置,同時機械手架上升至最高位置,為再下一工步的換刀做好准備。
(二)鉤刀機械手的換刀過程
作為最常用的一種換刀形式,換刀一次所需的基本動作如下。
1)抓刀。手臂旋轉90?,同時抓住刀庫和主軸上的刀具。
(2)拔刀。主軸夾頭松開刀具,機械手同時將刀庫和主軸上的刀具拔出。
(3)換刀。手臂旋轉180?,新舊刀具更換。
(4)插刀。機械手同時將新舊刀具分別插入主軸和刀庫,然後主軸夾頭夾緊刀具;
(5)復位。轉動手臂,回到原始位置。
D. 數控機床對自動換刀裝置有什麼基本要求
1.自動回轉刀架
自動回轉刀架是數控車床上使用的一種簡單的自動換刀裝置,有四方刀架和六角刀架等多種形式,回轉刀架上分別安裝有四把、六把或更多的刀具,並按數控指令進行換刀。回轉刀架又有立式和卧式兩種,立式回轉刀架的回轉軸與機床主軸成垂直布置,結構比較簡單,經濟型數控車床多採用這種刀架。
回轉刀架在結構上必須具有良好的強度和剛度,以承受粗加工時切削抗力和減少刀架在切削力作用下的變形,提高加工精度。回轉刀架還要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構,以保證回轉刀架在每次轉位之後具有較高的重復定位精度(一般為0.001~0.005mm)。圖1所示為螺旋升降式四方刀架,它的換刀過程如下:
(1)刀架抬起 當數控裝置發出換刀指令後,電機22正轉,並經聯軸套16、軸17,由滑鍵(或花鍵)帶動蝸桿18、蝸輪2、軸1、軸套10轉動。軸套10的外圓上有兩處凸起,可在套筒9內孔中的螺旋槽內滑動,從而舉起與套筒9相連的刀架8及上端齒盤6,使6與下端齒盤5分開,完成刀架抬起動作。
1,17—軸;2—蝸輪;3—刀座;4—密封圈;5,6—齒盤;7—壓蓋;8—刀架;9,20—套簡;10—軸套;11—墊圈;12—螺母;13—銷;14—底盤;15—軸承;16—聯軸套;18—蝸桿;19—微動開關;21—壓縮彈簧;22—電機
(2)刀架轉位 刀架抬起後,軸套10仍在繼續轉動,同時帶動刀架8轉過90°,180°,270°或360°,並由微動開關19發出信號給數控裝置。具體轉過的度數由數控裝置的控制信號確定,刀架上的刀具位置一般採用編碼盤來確定。
(3)刀架壓緊 刀架轉位後,由微動開關發出的信號使電機22反轉,銷11使刀架8定位而不隨軸套10回轉,於是刀架8向下移動。上下端齒盤5、6合攏壓緊。蝸桿18繼續轉動則產生軸向位移,壓縮彈簧21,套筒20的外圓曲面,微動開關19使電機22停止旋轉,從而完成一次轉位。
2.轉塔頭式換刀裝置
帶有旋轉刀具的數控機床常採用轉塔頭式換刀裝置,如數控鑽鏜床的多軸轉塔頭等。轉塔頭上裝有幾個主軸,每個主軸上均裝一把刀具,加工過程中轉塔頭可自動轉位實現自動換刀。主軸轉塔頭就相當於一個轉塔刀庫,其優點是結構簡單,換刀時間短,僅為2秒左右。由於受空間位置的限制,主軸數目不能太多,主軸部件結構不能設計得十分堅實,影響了主軸系統的剛度,通常只適用於工序較少、精度要求不太高的機床,如數控鑽床、數控銑床等。近年來出現了一種用機械手和轉塔頭配合刀庫進行換刀的自動換刀裝置,如圖2所示。它實際上是轉塔頭換刀裝置和刀庫式換刀裝置的結合。其工作原理如下:
1—刀庫;2—機械手;3,4—刀具主軸;5—轉塔頭;6—工件;7—工作台
轉塔頭5上有兩個刀具主軸3和4,當用刀具主軸4上的刀具進行加工時,可由機械手2將下一步需用的刀具換至不工作的刀具主軸3上,待本工序完成後,轉塔頭回轉180°,完成換刀。因其換刀時間大部分和加工時間重合,真正換刀時間只需轉塔頭轉位的時間。這種換刀方式主要用於數控鑽床和數控銑鏜床。
3.帶刀庫的自動換刀系統
由於回轉刀架、轉塔頭式換刀裝置容納的刀具數量不能太多,不能滿足復雜零件的加工需要,因此,自動換刀數控機床多採用帶刀庫的自動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和換刀機構組成,換刀過程較為復雜。首先要把加工過程中使用的全部刀具分別安裝在標准刀柄上,在機外進行尺寸預調整後,按一定的方式放入刀庫。換刀時,先在刀庫中選刀,再由換刀裝置從刀庫或主軸上取出刀具,進行交換,將新刀裝入主軸,舊刀放回刀庫。刀庫具有較大的容量,既可安裝在主軸箱的側面或上方。由於帶刀庫的自動換刀裝置的數控機床的主軸箱內只有一根主軸,主軸部件的剛度要高,以滿足精密加工要求。
另外,刀庫內刀具數量較大,因而能夠進行復雜零件的多工序加工,大大提高了機床的適應性和加工效率。帶刀庫的自動換刀系統適用於數控鑽削中心和加工中心。
E. 數控鑽床自動換刀裝置包含哪些東西
各類數控機復床的自動換刀裝置制的結構取決於機床的形式、工藝范圍以及刀具的種類和數量等,主要可以分為以下幾種形式
①回轉刀架換刀
數控機床上使用的回轉刀架是一種最簡單的自動換刀裝置,根據加工對象的不同,可以設計成四方刀架和六角刀架等多種形式,分別安裝著四把、六把或更多的刀具,並按數控裝置的指令換刀。回轉刀架的結構上必須具有良好的強度和剛性,以承受粗加工時的切削抗力,由於車削加工精度在很大程度上取決於刀尖位置,而加工工程中對刀尖位置一般不進行人工調整,因此更有必要選擇可靠地定位方案和合理的定位結構,以保證回轉刀架在每次轉位之後,具有盡可能高的重復定位精度
回轉刀架的全部動作由液壓系統通過電磁換向閥和順序閥進行控制,他的動作分為四個步驟:刀架抬起。刀架轉位。刀架壓緊。轉位油缸復位
回轉刀架除了採用液壓缸驅動轉位和定位銷定位以外,還可以採用電機/馬氏機構轉位和鼠齒定位,以及其他轉位和定位機構。
F. 自動回轉刀架的工作原理是什麼
數控車床上使用的回轉刀架是一種最簡單的自動換刀裝置,根據不同加工對象,專可以設計成四屬方刀架和六角刀架等多種形式。回轉刀架上分別安裝著四把、六把或更多的刀具,並按數控裝置的指令換刀。
G. 數控機床的結構特點有哪些
在數控機床發展的最初階段,其機械結構與通用機床相比沒有多大的變化,只是在自動變速、刀架和工作台自動轉位和手柄操作等方面作些改變。隨著數控技術的發展,考慮到它的控制方式和使用特點,才對機床的生產率、加工精度和壽命提出了更高的要求。
數控機床的主體機構有以下特點:
1、由於採用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統,數控機床的極限傳動結構大為簡化,傳動鏈也大大縮短;
2、為適應連續的自動化加工和提高加工生產率,數控機床機械結構具有較高的靜、動態剛度和阻尼精度,以及較高的耐磨性,而且熱變形小;
3、為減小摩擦、消除傳動間隙和獲得更高的加工精度,更多地採用了高效傳動部件,如滾珠絲杠副和滾動導軌、消隙齒輪傳動副等;
4、為了改善勞動條件、減少輔助時間、改善操作性、提高勞動生產率,採用了刀具自動夾緊裝置、刀庫與自動換刀裝置及自動排屑裝置等輔助裝置。
根據數控機床的適用場合和機構特點,對數控機床結構因提出以下要求:
(一)較高的機床靜、動剛度
數控機床是按照數控編程或手動輸入數據方式提供的指令自動進行加工的。由於機械結構(如機床床身、導軌、工作台、刀架和主軸箱等)的幾何精度與變形產生的定位誤差在加工過程中不能人為地調整與補償,因此,必須把各處機械結構部件產生的彈性變形控制在最小限度內,以保證所要求的加工精度與表面質量。
為了提高數控機床主軸的剛度,不但經常採用三支撐結構,而且選用鋼性很好的雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向心推力軸承鉸接出相信忒力軸承,以減小主軸的徑向和軸向變形。為了提高機床大件的剛度,採用封閉界面的床身,並採用液力平衡減少移動部件因位置變動造成的機床變形。為了提高機床各部件的接觸剛度,增加機床的承載能力,採用刮研的方法增加單位面積上的接觸點,並在結合面之間施加足夠大的預載入荷,以增加接觸面積。這些措施都能有效地提高接觸剛度。
為了充分發揮數控機床的高效加工能力,並能進行穩定切削,在保證靜態剛度的前提下,還必須提高動態剛度。常用的措施主要有提高系統的剛度、增加阻尼以及調整構件的自振頻率等。試驗表明,提高阻尼系數是改善抗振性的有效方法。鋼板的焊接結構既可以增加靜剛度、減輕結構重量,又可以增加構件本身的阻尼。因此,近年來在數控機床上採用了鋼板焊接結構的床身、立柱、橫梁和工作台。封砂鑄件也有利於振動衰減,對提高抗振性也有較好的效果。
(二)減少機床的熱變形
在內外熱源的影響下,機床各部件將發生不同程度的熱變形,使工件與刀具之間的相對運動關系遭到破環,也是機床季度下降。對於數控機床來說,因為全部加工過程是計算的指令控制的,熱變形的影響就更為嚴重。為了減少熱變形,在數控機床結構中通常採用以下措施。
1、減少發熱
機床內部發熱時產生熱變形的主要熱源,應當盡可能地將熱源從主機中分離出去。
2、控制溫升
在採取了一系列減少熱源的措施後,熱變形的情況將有所改善。但要完全消除機床的內外熱源通常是十分困難的,甚至是不可能的。所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升,以減少熱源的影響。其中部較有效的方法是在機床的發熱部位強製冷卻,也可以在機床低溫部分通過加熱的方法,使機床各點的溫度趨於一致,這樣可以減少由於溫差造成的翹曲變形。
3、改善機床機構
在同樣發熱條件下,機床機構對熱變形也有很大影響。如數控機床過去採用的單立柱機構有可能被雙柱機構所代替。由於左右對稱,雙立柱機構受熱後的主軸線除產生垂直方向的平移外,其它方向的變形很小,而垂直方向的軸線移動可以方便地用一個坐標的修正量進行補償。
對於數控車床的主軸箱,應盡量使主軸的熱變形發生在刀具切入的垂直方向上。這就可以使主軸熱變形對加工直徑的影響降低到最小限度。在結構上還應盡可能減小主軸中心與主軸向地面的距離,以減少熱變形的總量,同時應使主軸箱的前後溫升一致,避免主軸變形後出現傾斜。
數控機床中的滾珠絲杠常在預計載荷大、轉速高以及散熱差的條件下工作,因此絲杠容易發熱。滾珠絲杠熱生產造成的後果是嚴重的,尤其是在開環系統中,它會使進給系統喪失定位精度。目前某些機床用預拉的方法減少絲杠的熱變形。對於採取了上述措施仍不能消除的熱變形,可以根據測量結果由數控系統發出補償脈沖加以修正。
(三)減少運動間的摩擦和消除傳動間隙
為了使工作台能對數控裝置的指令作出准確響應,就必須採取相應的措施。目前常用的滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌在摩擦阻尼特性方面存在著明顯的差別。在進給系統中用滾珠絲杠代替滑動絲杠也可以收到同樣的效果。目前,數控機床幾乎無一例外地採用滾珠絲杠傳動。
數控機床(尤其是開環系統的數控機床)的加工精度在很大程度上取決於進給傳動鏈的精度。除了減少傳動齒輪和滾珠絲杠的加工誤差之外,另一個重要措施是採用無間隙傳動副。對於滾珠絲杠螺距的累積誤差,通常採用脈沖補償裝置進行螺距補償。
(四)提高機床的壽命和精度保持性
為了提高機床的壽命和精度保持性,在設計時應充分考慮數控機場零部件的耐磨性,尤其是機床導軌、進給伺港機主軸部件等影響進度的主要零件的耐磨性。在使用過程中,應保證數控機床各部件潤滑良好。
(五)減少輔助時間和改善操作性能
在數控機床的單件加工中,輔助時間(非切屑時間)佔有較大的比重。要進一步提高機床的生產率,就必須採取促使最大限度地壓縮輔助時間。目前已經有很多數控機床採用了多主軸、多刀架、以及帶刀庫的自動換刀裝置等,以減少換刀時間。對於切屑用量加大的數控機床,床身機構必須有利於排屑。
H. 數控機床自動換刀裝置的分類和特點及具體應用
數控機床自動換來刀裝置分為轉塔自式和刀庫式
轉塔式分為回轉刀架和轉塔頭
刀庫式分為刀庫與主軸之間直接換刀、用機械手配合刀庫進行換刀和(用機械手、運輸裝置配合刀庫進行換刀)三種
回轉刀架多為順序換刀,換刀時間短,結構緊湊,容納刀具較少 用於數控車床、數控車削中心機床
其它的太多了我打字太慢請諒解~~
I. 什麼是自動換刀裝置
一、自動換刀裝置的形式
自動換刀裝置是數控機床的重要執行機構,它的形式多種多樣,目前常見的有以下幾種:
1.回轉刀架換刀;
2.排式刀架換刀;
3.更換主軸頭換刀;
4.帶刀庫的自動換刀系統
在這里我對數控機床常見的這幾種換刀系統逐一介紹,首先介紹一下回轉刀架換刀系統。
二、回轉刀架
數控機床使用的回轉刀架是比較簡單的自動換刀裝置,常用的類型有四方刀架、六角刀架,即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。
回轉刀架必須具有良好的強度和剛度,以承受粗加工的切削力:同時要保證回轉刀架在每次轉位的重復定位精度。下面我們結合一台四工位的四方刀架了解一下其換刀過程及原理。並結合換刀原理分析一下四方刀架的常見故障現象及原因。常見機床四方刀架如圖一(左)。
圖一數控機床刀架或刀庫是由機床PLC來進行控制,對於普通的四工位刀架來說,控制比較簡單,一般用於普通的車床。我們分析車床刀架的控制原理其實就是指刀架的整個換刀過程,刀架的換刀過程其實是通過PLC對控制刀架的所有I/O信號進行邏輯處理及計算。實現刀架的順序控制。另外為了保證換刀能夠正確進行,系統一般還要設置一些相應的系統參數來對換刀過程進行調整。下面我們分析PLC控制下的換刀過程。在分析之前,我們首先了解刀架控制的電氣部分。刀架電氣控制部分如圖二所示。圖二中的a是刀架控制的強電部分,主要是控制刀架電機的正轉和反轉,來控制刀架的正轉和反轉;圖b是刀架控制的交流控制迴路,主要是控制兩個交流接觸器的導通和關閉來實現a中的強電控制;圖c部分是刀架控制的繼電器控制迴路及PLC的輸入及輸出迴路,整個過程的控制最終是由這個模塊來完成的。 圖中各器件的作用如下:
序號 名稱 含義
1 M2 刀架電動機
2 QF3 刀架電動機帶過載保護的電源空開
3 KM5、KM6 刀架電動機正、反轉控制交流接觸器
4 KA1 由急停控制的中間繼電器
5 KA6、KA7 刀架電動機正、反轉控制中間繼電器
6 S1~S4 刀位檢測霍爾開關
7 SB11 手動刀位選擇按鈕
8 SB12 手動換刀啟動按鈕
9 RC3 三相滅弧器
10 RC9、RC10 單相滅弧器
自動刀架控制涉及到的I/O信號如下:
PLC輸入信號:
X2.7:刀架電動機過熱報警輸入;
X3.0~X3.3:1~4號刀到位信號輸入;
X30.6:手動刀位選擇按鈕信號輸入;
X30.7:手動換刀啟動按鈕信號輸入;
PLC輸出信號:
Y0.6:刀架正轉繼電器控制輸出;
Y0.7:刀架反轉繼電器控制輸出。
我們現在已經清楚了刀架控制的I/O信號,下面我們結合這些信號來分析一下換刀過程,刀架換刀有兩種模式,一種是手動換刀,一種是通過T指令進行自動換刀。我們以手動狀態為例,介紹一下換刀過程及常見故障。
1、首先我們將機床調至手動狀態,通過刀位選擇按鍵進行目的刀位選擇,有的系統是利用波段開關的形式進行實現,有的系統是利用記數的形式來實現,比如說通過檢測刀位選擇信號(X30.6)的狀態,如果按下刀位選擇按鍵,X30.6的狀態應該會改變一次,計數器的數值會發生改變,系統選擇的目的刀具也會發生相應的改變。
2、選擇目的刀具完成以後,下面就是將機床刀架的當前刀位轉換到目的刀位。我們按下刀位轉換按鍵X30.7以後。這時系統PLC輸出一個刀架正轉信號Y0.6,KA6吸合;KM5吸合,這時刀架電機開始正向旋轉,刀架開始正轉。
3、刀架在正向旋轉的過程中不停的對刀位輸入信號進行檢測,如圖3所示,每把刀具各有一個霍爾位置檢測開關。各刀具按順序依次經過發磁體位置產生相應的刀位信號。當產生的刀位信號和目的刀位寄存器中的刀位相一致的時候,PLC認為所選刀具已經到位。
圖34、刀具到位以後,刀架仍繼續正向旋轉一段時間,然後停止正向旋轉(Y0.6停止輸出),延時一段時間以後,刀架反轉控制信號Y0.7有效,此時刀架開始反轉,反轉過程其實就是刀架鎖緊的過程,此過程延續一段時間,直到刀架鎖緊到位,但反轉時間不宜過長或過短。過長就有可能燒壞電機或造成電機過熱空開跳閘,時間過短有可能造成刀架不能夠鎖緊。刀架鎖緊以後,整個換刀過程結束。
安全互鎖
1、架電動機長時間旋轉,而檢測不到刀位信號,則認為刀架出現故障,立即停止刀架電動機,以防止將其損壞並報警提示;
2、刀架電動機過熱報警時,停止換刀過程,並禁止自動加工;
我們現在已經對此種刀架的換刀原理有所了解,那麼對於此種刀架在工作過程中常見的一些故障我們應該很容易分析出他的原因。常見的故障現象如下:
故障現象一:選擇了目標刀位,按下刀位轉換按鈕以後,電動刀架不轉;
故障現象二:選擇了目標刀位,按下刀位轉換按鈕以後,電動刀架轉個不停;
我們現在就以這兩種比較典型的故障現象來分析一下故障原因,希望大家有所收獲,比如故障現象一;這是比較常見的一種故障現象,出現此現象後我們應該利用怎樣的方法才能夠比較容易去解決。
從上面的敘述中我們已經了解了換刀的整個過程, 如圖四,如果刀架不動,我們應該怎麼樣去檢修呢?
1、首先我們可以利用現象比較明顯,比較容易觀察到的地方來進行判斷,在這里我們可以把接觸器作為一個特殊點,以接觸器為分界點,作出一個初步判斷,可以觀察一下接觸器是否動作,如果接觸器動作我們可以聽到接觸器吸合的聲音,相反則聽不到。
2、接觸器吸合的情況下,我們可以判斷出換刀過程中的① ④沒有問題。那麼問題應該在⑤ 或 ⑥上,具體原因如下:
1)電機電源缺相或電壓過低;
2)接觸器主觸點被燒壞或接觸不良;
3)刀架電機電源相序錯,造成電機旋轉方向發生改變,刀架選刀的過程變成刀架鎖緊的過程;
4)電機被燒壞;
5)刀架鎖得太緊或被機械卡死等。
3、接觸器在沒有吸合的情況下,我們可以判斷出故障原因有可能出在①⑤這幾步上,具體分析過程如下:
1)KM5沒有吸合的情況下,觀察KA6是否吸合,如果KA6已經動作,那麼可以測量一下KM5線圈有沒有燒壞,控制電纜有沒有斷線,KA6的觸點接觸是否良好。
2)如果KA6沒有動作,可以通過觀察PLC的輸入輸出寄存器的狀態來確定刀架正轉信號Y0.6是否有輸出,如果有輸出,可以檢測一下繼電器KA6線圈是否被燒壞,PLC輸出板是否有問題,系統PLC到KA6的連線是否有問題。如果沒有輸出,則檢查一下是否PLC編寫有誤,是否有些換刀條件沒有滿足。