自動換刀裝置初期曾采用轉塔頭自動換刀,這種裝置按其結構形式可分為水平轉軸式和垂直轉軸式。

圖5.22 水平轉軸式轉 塔頭自動提刀裝置

所示為具有8根主軸的水平轉軸式轉塔頭自動換刀裝置,只有處于最下端的主軸進行切削加工,該刀具加工完畢后,由數控系統控制轉塔頭轉過一個或幾個位置,實現自動換刀,轉入下一工步加工。這種換刀裝置結構簡單、緊湊,換刀迅速,但每把刀具都需一根主,而且變速箱工作時的振動和熱量都直接傳到轉塔上來,所以它的尺寸、結構以及儲存刀具的數量都受到限制、一般為6-8把刀具,僅適用于簡單工件加工。

采用單獨存儲刀具的刀庫、刀具數量可以增加,能夠滿足加工復雜零件的需要,這時的加工中心只需要一個夾持刀具進行切削的主軸、所以制造難度也比轉塔刀架低,因此這種換刀方式在加工中心上得到了廣泛的應用。帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和刀具交換機構組成,實現刀庫與機床主軸間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置、它分為無機械手(由刀庫與機床主軸的相對運動實現刀具交換)和有機械手自動換刀兩種形式。

1.無機械手自動換刀

無機械手換刀通過刀庫和機床主軸的相對運動實現刀具交換。采用這種換刀方式換刀時必須首先將用過的刀具送回刀庫,然后再從刀庫中取出新刀具,這兩個動作不可能同時進行,因此換刀時間較長。

圖5.23 無機械手自動換刀裝置

1一工作臺;2一刀庫;3一刀具

4一主軸;5一主軸箱;6一工件

是立式數控機床無機械手自動換刀裝置。它的刀庫安放在機床工作臺的一端,當某一把刀具加工完畢而它的換刀過程卻較為復雜,換刀時必須首先將用過的從工件上退出后,即開始換刀。這種自動換刀裝置只有一個刀庫,不需要其他裝置,結構比較簡單,動作也可靠。刀具送回刀庫,然后再通過刀庫的旋轉,選擇新的刀具,兩個動作不可能同時進行,無法實現刀具在刀庫中的“預選”。它的選刀和換刀由三個坐標軸的數控定位系統來完成,因而每交換一次刀具,工作臺和主軸箱就必須沿著三個坐標軸作兩次往復運動,換刀時間較長。另外,由圖5.23于刀庫置于工作臺上,減少了工作臺的有效使用面積。

2.機械手自動換刀

大多數加工中心采用機械手自動換刀方式,這是因為機械手換刀在刀庫的布局和刀具數量的增加上有很大的靈活性,而且可以通過刀具預選擇,減少換刀時間。由于加工中心有臥式、立式、龍門式等,因此也就存在各式各樣的換刀機械手。

圖5.24 刀庫 機械手聯合動作的自動換刀裝置

1一刀庫;2一機械手;3一主軸箱

4一主軸;5一工作臺;

為單臂雙爪式機械手自動換刀裝置。盤形刀庫1傾斜安裝在機床立柱上,其最下方的刀具為換刀位置。自動換刀時,刀庫回轉,將下一步需要的刀具提前轉到換刀位置;主軸準停,主軸箱向上退回原點;然后機械手由水平位置逆時針回轉90°,同時抓住主軸上和刀庫中需要更換的刀具;主軸松開,機械手沿軸向向外伸,將主軸上刀具和刀庫中的新刀拔出;然后機械手順時針回轉180°,沿軸向向里退回,將交換的刀具分別插入刀庫和主軸,主軸夾緊刀具;機械手逆時針回轉90°,返回到初始位置，整個換到過程結束。

下一篇我們來講：刀具的自動選擇

文章來源：蘇州五斗機械有限公司