自动化制造系统-第四章-刀具自动化

自动化制造系统教师：谢楠2020/3/28自动化制造系统2第四章刀具自动化自动化机床的刀具和辅助工具自动化加工机床连续生产对刀具的要求（除刀具一般要求之外）尺寸耐用度高断（卷）屑和排屑方便可靠刀具的更换和调整方便实现刀具的标准化、系列化和通用化设置加工及刀具工作状态的监控及检测装置刚性自动化生产线：尽可能提高刀具的专用化程度提高总体效益，机床、刀具和夹具基本上是专用的，刀具及其辅具相对简单。柔性生产线：以刀具的标准化、系列化和模块化，尽可能以通用化取得最佳的总体效益；为了适应随机变换，考虑刀具及工具系统的构成、刀具数据库的建立、刀具信息编码与识别、刀具调整等。2020/3/28自动化制造系统3第一节自动化机床的刀具和辅助工具刚性自动化刀具及辅具（一般刀具、复合刀具、特殊工具），应注意以下问题：优先选取各种标准刀具为了工序集中或加工精度的需要，可以采用复合刀具。例如用装有几把镗刀的镗杆镗削同轴孔。要根据加工材料的特点合理选择刀具结构，以保证加工耐用度。镗刀和铰刀的选用原则：进行孔的精加工时，大多数镗铰都可以，但因铰刀的直径不宜做的过大，故铰孔一般用于100mm以下的孔。在多工位的回转工作台和鼓轮机床上，宜采用铰削。2020/3/28自动化制造系统4第一节自动化机床的刀具和辅助工具数控机床和柔性自动化加工用的工具系统数控车削加工用的工具系统影响因素：机床刀架的形式、刀具类型、刀具系统是否需要动力驱动。一般采用：立式或卧式转塔刀架为刀库。2020/3/28自动化制造系统5第一节自动化机床的刀具和辅助工具DIN69880工具系统插图2020/3/28自动化制造系统6第一节自动化机床的刀具和辅助工具数控机床和柔性自动化加工用的工具系统数控镗铣加工刀具的工具系统包括：刀具柄部、刀具装夹部分和刀具。刀柄一般分：直柄和锥柄。优点：锥柄不自锁、比直柄有较高的定心精度和刚度（以具有较高的制造精度为前提）。不足：轴向定位精度差、刚度不够、高速旋转时会导致主轴扩展、尺寸质量及所需拉紧力大、换刀时间长。2020/3/28自动化制造系统7第一节自动化机床的刀具和辅助工具镗铣类工具系统的分类整体式结构镗铣类工具系统工具系统的柄部与夹持刀具的工作部分连成一体，不同规格和品种的工作部分都必须带有与机床主轴相连接的柄部。模块式工具系统工具的柄部和工作部分分开，制成各种系列化的模块，然后用不同规格的中间模块组装成不同用途、不同规格的模块式工具。2020/3/28自动化制造系统8第一节自动化机床的刀具和辅助工具刀具的快换及调整基本方法：更换刀片、更换刀体、更换刀夹。更换刀片更换刀具更换刀夹2020/3/28自动化制造系统9第二节自动化换刀装置自动化换刀装置应满足的要求：换刀时间短；足够的重复定位精度；识刀、选刀可靠，换刀动作简单；刀库存储量合理；刀库占地面积小，并能与主机配合使机床外观完整；刀具装卸、调整、维护方便。加工中心的自动换刀系统一般包括：刀库；刀具交换装置；换刀机械手；刀具识别装置等四个部分。刀库——储存加工所需各种刀具的仓库，具有接受刀具传送装置送来的刀具和将刀具给予刀具传送装置的功能。2020/3/28自动化制造系统10第二节自动化换刀装置鼓轮式刀库应用较广，刀具轴线与盘轴线平行、垂直或者成锐角。这种刀库结构简单紧凑。但刀具单环排列，空间利用率低，大容量刀库外径大，转动惯量大，选刀时间长，因此最多不能超过32把刀。链式刀库容量大，当采用多环链式刀库时，刀库外形较紧凑，占用空间较小，适用于大容量的刀库。增加刀具，只需增加链条长度而不增加链轮直径，因此刀库运动惯量增加不多。格子箱式刀库容量大，结构紧凑，空间利用率高，但布局不灵活。通常将刀库安放于工作台。直线式刀库结构简单，刀库容量小，一般应用于数控车床和数控钻床。2020/3/28自动化制造系统11第二节自动化换刀装置刀具交换装置——实现刀库和机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换的装置利用机械手实现刀具交换的装置2020/3/28自动化制造系统12第二节自动化换刀装置换刀机械手单臂单爪回转式：手臂上只有一个爪，时间长。单臂双爪回转式：换刀速度比单臂单爪快。双臂回转式：两端的卡爪，可同时抓刀库和主轴上的刀具，回转180度后分别转入刀库和主轴。换刀时间比单臂的短。双机械手：相当于2个单臂单爪机械手配合使用。双臂往复交叉式：双臂可往复式运动，并交叉成一个角度。可延导轨移动或绕轴转动。双臂端面夹紧式：夹紧部位不同，夹紧刀柄的两个端面。2020/3/28自动化制造系统13第二节自动化换刀装置刀具识别装置——根据数控系统的指令迅速准确地从刀具库中选中所需的刀具以便调用。顺序选刀按加工工序排，加工时按顺序选刀。无需刀具识别装置，刀库的控制和驱动简单。顺序选刀带来的问题？任意选刀预先将刀具（套）进行编码供选择时识别，增加了系统的柔性，而且同一刀具可供不同工步使用。但是，刀具的识别装置使刀库的控制和驱动复杂。加工不同工件时，刀具顺序必须重新排列；工艺过程中不相邻工步所用的刀具不能重复使用，使刀具数量增加。2020/3/28自动化制造系统14第二节自动化换刀装置刀具识别装置编码方式（刀具编码、刀套编码和编码附件等）•刀具编码方式•刀套编码方式•编码附件方式2020/3/28自动化制造系统15第二节自动化换刀装置刀具识别装置刀具（刀套）识别装置接触式刀具识别装置应用广，适合于空间位置较小的编码非接触式刀具识别装置适合高速、换刀频繁的工作场合。–磁性识别法–光电识别法2020/3/28自动化制造系统16第三节排屑自动化排屑自动化包括：从加工区域把切屑清除出去；从机床内把切屑运输到自动线外；从切屑液中把切屑分离出去，使切屑液能继续回收使用。切屑的排除方法靠重力或刀具回转离心力将切屑甩出。一般用于卧式孔加工或者垂直面的加工。用大量的冷却润滑液冲洗加工部位，再用过滤器把切屑与切屑液分离开来。用压缩空气吹。用真空负吸屑。适合磨削及铸铁等加工后形成的粉末状切屑。电磁吸屑。需要退磁在自动线中安排清屑、清洗工位。2020/3/28自动化制造系统17第三节排屑自动化切屑的搬运装置平带输屑装置刮板式输屑装置螺旋输屑装置大流量切削液冲屑装置2020/3/28自动化制造系统18第三节排屑自动化切屑的搬运装置刮板式输屑装置2020/3/28自动化制造系统19第三节排屑自动化切屑的搬运装置螺旋输屑装置大流量切屑液冲屑装置2020/3/28自动化制造系统20第三节排屑自动化切屑液处理系统沉淀箱和分离器过滤装置按介质分：经久耐用、可循环使用的，如钢丝、不绣钢丝、尼龙合成纤维编制；一次性的过滤纸、毛毡、纱布。过滤装置一般分重力过滤、真空过滤、加压过滤。