加工中心斗笠式刀庫

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1、斗 笠 式 刀 庫 刀 庫 的 組 成 及 工 作 原 理 笠 式 刀 庫 的 組 成 ： 單 盤 式 刀 庫 俗 稱 斗 笠 式 刀 庫 （ 像 個 大 斗 笠 ） ， 由 刀 庫 鼓 輪 、 分 度 盤 、定 位 法 蘭 、 圓 柱 滾 子 等 零 部 件 組 成 。 一 般 只 能 存 16 24 把 刀 具 。 1 斗 笠 式 刀 庫 的 動 作 過 程 ， 斗 笠 式 刀 庫 在換 刀 時 整 個 刀 庫 向 主 軸 平 行 移 動 ， 首 先 ， 取 下 主 軸 上 原 有 刀 具 ， 當(dāng) 主軸 上 的 刀 具 進(jìn) 入 刀 庫 的 卡 槽 時 ， 主 軸 向 上 移 動 脫 離 刀

2、 具 其 次 主 軸 安 裝新 刀 具 這 時 刀 庫 轉(zhuǎn) 動 當(dāng) 目 標(biāo) 刀 具 對 正 主 軸 正 下 方 時 ， 主 軸 下 移 ， 使 刀具 進(jìn) 入 主 軸 錐 孔 內(nèi) ， 刀 具 夾 緊 后 ， 刀 庫 退 回 原 來 的 位 置 ， 換 刀 結(jié) 束 。刀 庫 具 體 動 作 過 程 如 下 ： 斗 笠 式 刀 庫 具 有 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 成 本 低 、 易 于 控 制 和 維 護 方 便 等 特 點 ， 因 此 在 中小 型 加 工 中 心 上 得 到 了 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 但 是 ， 在 我 們 使 用 中 發(fā) 現(xiàn) ， 往 往 會 出 現(xiàn)亂 刀 現(xiàn) 象 ， 從 而 又

3、引 起 撞 刀 。 這 對 數(shù) 控 車 床 安 全 和 精 度 構(gòu) 成 極 大 的 危 險 。 斗 笠 式 刀 庫 的 工 作 原 理 ： 斗 笠 式 刀 庫 的 換 刀 時 間 為 5 7秒 1.1 刀 庫 處 于 正 常 狀 態(tài) ， 此 時 刀 庫 停 留 在 遠(yuǎn) 離 主 軸 中 心 的 位 置 。 此 位 置 一般 安 裝 有 信 號 傳 感 器 （ 為 了 方 便 理 解 ， 定 義 為 A） ， 傳 感 器 發(fā) 送 信號 輸 送 到 數(shù) 控 機 床 的 PLC中 ， 對 刀 庫 狀 態(tài) 進(jìn) 行 確 認(rèn) 。 1.2 數(shù) 控 系 統(tǒng) 對 指 令 的 目 標(biāo) 刀 具 號 和 當(dāng) 前 主 軸

4、 的 刀 具 號 進(jìn) 行 分 析 。 如 果 目標(biāo) 刀 具 號 和 當(dāng) 前 主 軸 刀 具 號 一 致 ， 直 接 發(fā) 出 換 刀 完 成 信 號 。 如 果 目 標(biāo)刀 具 號 和 當(dāng) 前 主 軸 刀 具 號 不 一 致 ， 啟 動 換 刀 程 序 ， 進(jìn) 入 下 一 步 。 1.3 主 軸 沿 Z方 向 移 動 到 安 全 位 置 。 一 般 安 全 位 置 定 義 為 Z軸 第 一 參 考 點 位置 ， 同 時 主 軸 完 成 定 位 動 作 ， 并 保 持 定 位 狀 態(tài) ； 主 軸 定 位 常 常 通 過 檢測 主 軸 所 帶 的 位 置 編 碼 器 一 轉(zhuǎn) 信 號 來 完 成 。 1

5、.4 刀 庫 平 行 向 主 軸 位 置 移 動 。 刀 庫 刀 具 中 心 和 主 軸 中 心 線 在 一 條 直 線 上 時 為 換刀 位 置 ， 位 置 到 達(dá) 通 過 信 號 傳 感 器 （ B） 反 饋 信 號 到 數(shù) 控 系 統(tǒng) PLC進(jìn) 行 確 認(rèn) 。 1.5 主 軸 向 下 移 動 到 刀 具 交 換 位 置 。 一 般 刀 具 交 換 位 置 定 義 為 軸 的 第 二 參 考 點 ，在 此 位 置 將 當(dāng) 前 主 軸 上 的 刀 具 還 回 到 刀 庫 中 。 1.6 刀 庫 抓 刀 確 認(rèn) 后 ， 主 軸 吹 氣 松 刀 。 機 床 在 主 軸 部 分 安 裝 松 刀 確

6、 認(rèn) 傳 感 器（ C） ， 數(shù) 控 機 床 PLC接 收 到 傳 感 器 發(fā) 送 的 反 饋 信 號 后 ， 確 認(rèn) 本 步 動 作 執(zhí) 行完 成 ， 允 許 下 一 步 動 作 開 始 。 1.7 主 軸 抬 起 到 軸 第 一 參 考 點 位 置 。 此 操 作 目 的 是 防 止 刀 庫 轉(zhuǎn) 動 時 ， 刀 庫 和 主軸 發(fā) 生 干 涉 。 1.8 刀 庫 旋 轉(zhuǎn) 使 能 。 數(shù) 控 系 統(tǒng) 發(fā) 出 刀 庫 電 機 正 /反 轉(zhuǎn) 啟 動 信 號 ， 啟 動 刀 庫 電 機 的 轉(zhuǎn)動 ， 找 到 指 令 要 求 更 換 的 目 標(biāo) 刀 具 ， 并 使 此 刀 具 位 置 的 中 心 與

7、主 軸 中 心 在 一 條 直 線 上 。 1.9 主 軸 沿 下 移 到 Z軸 的 第 二 參 考 點 位 置 ， 進(jìn) 行 抓 刀 動 作 。 1.10 主 軸 刀 具 加 緊 。 加 緊 傳 感 器 （ D） 發(fā) 出 確 認(rèn) 信 號 。 1.11 刀 庫 向 遠(yuǎn) 離 主 軸 中 心 位 置 側(cè) 平 移 ， 直 到 PLC接 收 到 傳 感 器 A 發(fā) 出 的 反 饋 確 認(rèn) 信 號 。 1.12 主 軸 定 位 解 除 ， 換 刀 操 作 完 成 。 刀 庫 僅 有 以 上 四 個 傳 感 器 是 不 夠 的 ， 為 了 保證 數(shù) 控 機 床 的 安 全 ， 保 證 刀 庫 的 換 刀 順

8、 利 完 成 ， 在 斗 笠 式 刀 庫 中 一 般 還 安 裝刀 庫 轉(zhuǎn) 動 到 位 確 認(rèn) 傳 感 器 （ E） ， 保 證 刀 庫 轉(zhuǎn) 動 停 止 時 ， 刀 具 中 心 線 位 置 和 主軸 中 心 線 在 一 條 直 線 上 。 不 能 太 多 ， 太 多 的 話 這 個 “ 斗 笠 ” 就 太 大 了 ， 放 不下 了 。 這 種 斗 笠 式 刀 庫 在 換 刀 時 整 個 刀 庫 向 主 軸 移 動 。 當(dāng) 主 軸 上 的 刀 具 進(jìn) 入刀 庫 的 卡 槽 時 ， 主 軸 向 上 移 動 脫 離 刀 具 ， 這 時 刀 庫 轉(zhuǎn) 動 。 當(dāng) 要 換 的 刀 具 對 正主 軸 正 下

9、 方 時 主 軸 下 移 ， 使 刀 具 進(jìn) 入 主 軸 錐 孔 內(nèi) ， 夾 緊 刀 具 后 ， 刀 庫 退 回 原來 的 位 置 。 斗 笠 式 刀 庫 的 分 度 裝 置 是 利 用 了 外 嚙 合 槽 輪 機 構(gòu) 能 把 主 動 軸 的 勻 速 連 續(xù) 運 動轉(zhuǎn) 換 為 從 動 軸 的 周 期 性 間 歇 運 動 原 理 設(shè) 計 的 一 種 分 度 轉(zhuǎn) 位 機 構(gòu) 。 斗 笠 式 刀 庫選 刀 時 ， 首 先 由 刀 庫 回 轉(zhuǎn) 電 機 得 到 旋 轉(zhuǎn) 指 令 ， 輸 入 軸 通 過 聯(lián) 軸 器 帶 動 定 位 法蘭 旋 轉(zhuǎn) ， 從 而 使 在 定 位 法 蘭 上 的 圓 柱 滾 子 回

10、 繞 法 蘭 中 心 轉(zhuǎn) 動 ； 當(dāng) 圓 柱 滾 子 轉(zhuǎn)動 一 定 角 度 ， 進(jìn) 入 分 度 盤 的 分 度 槽 中 ， 撥 動 分 度 盤 開 始 作 轉(zhuǎn) 位 運 動 ； 當(dāng) 分 度盤 轉(zhuǎn) 過 一 定 的 角 度 后 ， 圓 柱 滾 子 從 分 度 槽 中 脫 出 ， 刀 庫 鼓 輪 盤 （ 分 度 盤 通 過螺 釘 與 刀 庫 鼓 輪 連 在 一 起 轉(zhuǎn) 動 見 圖 1） 即 靜 止 不 動 ， 并 由 定 位 法 蘭 的 鎖 止 半 軸定 位 。 1 2o1o2 1 2 2 4 1265 3 t 2 / 1 k=td / t 2 12 2td 2 1/ 1=2 1/2 90 902 1

11、= 2 2= (2 /z)= 2 (z-2)/2z 代 入 上 式 1 2 k=n(1/2-1/z) k 1 槽 輪 的 槽 數(shù) z 3 得 ： n 2z/ (z -2)k =1/2-1/z 1 1BOABtg 2 cos1 sin1 tg R 2 2 1 2o1 O2A B cossinRL R L 1 - 1。k=n(1/2 1/z) = 0.5 2 - 2 12 dtd 221 cos21 )(cos i 21222 dtd 12cos21 )(cos 212212 )cos21( sin)1( 22 12 )cos21( sin)1( k k = 2/ 21i21 z=3 z=3z=4

12、z=6 z=4z=6 z=4 1 R s d1d2r h Lr0 b 數(shù) 控 車 床 中 四 方 回 轉(zhuǎn) 刀 架 的 組 成 及工 作 原 理 四 方 回 轉(zhuǎn) 刀 架 的 工 作 過 程 為 ： 刀 架 抬 起 刀 架 轉(zhuǎn) 位 刀 架 定 位 夾 緊 刀 架 1-直 流 伺 服 電 機 ； 2-聯(lián) 軸 器 ； 3-蝸 桿 軸 ； 4-渦 輪 絲 杠 ； 5-刀 架 底 座 ； 6-粗 定 位 盤 ； 7-刀 架 體 ； 8-球 頭 銷 ； 9-轉(zhuǎn) 位 套 ； 10-電 刷 座 ； 11-發(fā) 信 體 ；12-螺 母 ； 13 14-電 刷 ； 15-粗 定 位 銷 （ 1） 當(dāng) 數(shù) 控 裝 置

13、發(fā) 出 換 刀 指 令 后 ， 電 動 機 1啟 動 正 常 ， 通過 套 筒 聯(lián) 軸 器 2使 蝸 桿 軸 3轉(zhuǎn) 動 ， 從 而 帶 動 渦 輪 絲 杠 4轉(zhuǎn) 動 。刀 架 體 7的 內(nèi) 孔 加 工 有 螺 紋 ， 與 螺 紋 絲 杠 旋 合 ， 渦 輪 與 絲杠 為 整 體 結(jié) 構(gòu) 。 渦 輪 絲 杠 內(nèi) 孔 與 刀 架 中 心 軸 式 間 隙 配 合 ，在 轉(zhuǎn) 位 換 刀 時 ， 中 心 軸 固 定 不 動 ， 渦 輪 絲 杠 繞 中 心 軸 旋 轉(zhuǎn) 。 當(dāng) 渦 輪 開 始 轉(zhuǎn) 動 時 ， 由 于 刀 架 底 座 5和 刀 架 體 7上 的 端 面 齒處 在 嚙 合 狀 態(tài) ， 且 渦

14、輪 絲 杠 軸 向 固 定 ， 因 此 刀 架 體 7抬 。 （ 2） 刀 架 轉(zhuǎn) 位 當(dāng) 刀 架 體 抬 至 一 定 距 離 后 ， 刀 架 底 座 5和 刀 架 體 7 的 端 面 體 脫 開 ， 轉(zhuǎn) 位 套 9用 銷 釘 與 渦 輪 絲 杠 4聯(lián) 接 ， 隨 渦 輪絲 杠 一 同 轉(zhuǎn) 動 ， 當(dāng) 端 面 齒 完 全 脫 開 時 轉(zhuǎn) 位 套 正 好 轉(zhuǎn) 過 160 ， 球 頭 銷 8在 彈 簧 力 的 作 用 下 進(jìn) 入 轉(zhuǎn) 位 套 9的 槽 中 ， 帶 動刀 架 體 轉(zhuǎn) 位 。 （ 3） 刀 架 定 位 刀 架 體 7轉(zhuǎn) 動 時 帶 動 著 電 刷 座 10轉(zhuǎn) 動 ， 當(dāng) 轉(zhuǎn) 到 程 序

15、 指 定 的 刀 號 時 ， 粗定 位 銷 15在 彈 簧 力 的 作 用 下 進(jìn) 入 粗 位 盤 6的 槽 中 進(jìn) 行 粗 定 位 ， 同 時 電 刷 13接觸 導(dǎo) 體 使 電 動 機 1翻 轉(zhuǎn) 。 由 于 粗 定 位 槽 的 限 制 ， 刀 架 體 7不 能 轉(zhuǎn) 動 ， 使 其 在 該位 置 垂 直 落 下 ， 刀 架 體 7和 刀 架 底 座 5上 的 端 面 齒 嚙 合 實 現(xiàn) 精 確 定 位 。 （ 4） 夾 緊 刀 架 電 動 機 繼 續(xù) 反 轉(zhuǎn) ， 此 時 渦 輪 停 止 轉(zhuǎn) 動 ， 蝸 桿 軸 3自 身 轉(zhuǎn) 動 ， 當(dāng) 兩 端 面齒 增 加 到 一 定 夾 緊 力 時 ， 電

16、動 機 1停 止 轉(zhuǎn) 動 。 譯 碼 裝 置 由 發(fā) 信 體 13 14組 成 ，電 刷 13負(fù) 責(zé) 發(fā) 信 號 ， 電 刷 14負(fù) 責(zé) 位 置 判 斷 當(dāng) 刀 架 定 位 出 現(xiàn) 過 位 或 不 到 位 時 ，可 松 開 螺 母 12， 調(diào) 好 發(fā) 信 體 11與 電 刷 14的 相 對 位 置 。 刀 架 在 正 向 旋 轉(zhuǎn) 的 過 程中 不 停 的 對 刀 位 輸 入 信 號 進(jìn) 行 檢 測 ， 每 把 刀 具 各 有 一 個 霍 爾 位 置 檢 測 開 關(guān) 。 各 刀 具 按 順 序 依 次 經(jīng) 過 發(fā) 磁 體 位 置 產(chǎn)生 相 應(yīng) 的 刀 位 信 號 。 當(dāng) 產(chǎn) 生 的 刀 位 信

17、號 和 目 的 刀 位 寄 存 器 中 的 刀 位 相 一 致 的時 候 ， PLC認(rèn) 為 所 選 刀 具 已 到 位 。 電 動 刀 架 工 作 原 理 系 統(tǒng) 發(fā) 出 換 刀 信 號 ， 刀 架 電 機 正 轉(zhuǎn) 繼 電 器 動 作 ， 電 機 正 轉(zhuǎn) ， 通 過 減 速 機 構(gòu) 和 升 降 機 構(gòu) 將 上 刀 體 上 升 至 一 定 位 置 ， 離 合 盤 起 作 用 ， 帶 動 上 刀 體 旋 轉(zhuǎn) 到 所 選 擇 刀 位 ， 發(fā) 訊 盤 發(fā) 出 刀 位 信 號 ，刀 架 電 機 反 轉(zhuǎn) 繼 電 器 動 作 ， 電 機 反 轉(zhuǎn) ， 完成 初 定 位 后 上 刀 體 下 降 ， 齒 牙 盤 嚙 合 ， 完 成 精 確 定 位 ， 并 通 過 升 降機 構(gòu) 鎖 緊 刀 架 。