畢業(yè)設(shè)計(jì)---加工中心無(wú)機(jī)械手自動(dòng)換刀控制及常見(jiàn)故障分析-文庫(kù)吧
2025-01-01 21:27 本頁(yè)面
【正文】 第 4 頁(yè) 共 30 頁(yè) 引言 加工中心是指在一次裝 夾 中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等多工序的數(shù)控機(jī)床。更為明確的說(shuō)法是：加工中心就是自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床。這就把加工中心和自動(dòng)換刀數(shù)控車(chē)床和車(chē)削中心區(qū)別開(kāi)來(lái)。 加工中心區(qū)別于別的數(shù)控鏜銑床的主要特點(diǎn)就在于它具有根據(jù)工藝要求自動(dòng)更換所需刀具的功能，機(jī)自動(dòng)換刀 (ATC)機(jī)能。 加工中心的自動(dòng)換 刀系統(tǒng) ,通常是由刀庫(kù)和機(jī)械手組成 ,它是加工中心的象征 ,又是加工中心成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此各加工中心制造廠家都在下大力研制動(dòng)作迅速、可靠性高的自動(dòng)換刀裝置 ,以求在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取得好的效益。正因?yàn)樽詣?dòng)換刀裝置是加工中心的核心內(nèi)容 ,各廠家都在保密 ,極少公開(kāi)有關(guān)資料 ,尤其機(jī)械手部分更始如此。 數(shù)控加工中心因帶有由刀庫(kù)和機(jī)械手組成的自動(dòng)換刀裝置 (ATC), 能使工件在一次裝夾中完成大部分甚至全部工序加工中心利用刀庫(kù)實(shí)現(xiàn)換刀 ,這是目前加工中心大量使用的換刀方式。由于有了刀庫(kù) ,機(jī)床只要一個(gè)固定主軸夾持刀具 ,有利于提高主軸剛 度。獨(dú)立的刀庫(kù) ,大大增加了刀具的儲(chǔ)存數(shù)量 ,有利于擴(kuò)大機(jī)床的功能 ,并能較好地隔離各種影響加工精度的干擾因素。刀庫(kù)換刀 ,按照換刀過(guò)程有無(wú)機(jī)械手參與 ,分成有機(jī)械手換刀和無(wú)機(jī)械手換刀兩種情況。在有機(jī)械手換刀的過(guò)程中 ,使用一個(gè)機(jī)械手將加工完畢的刀具從主軸中拔出 ,與此同時(shí) ,另一機(jī)械手將在刀庫(kù)中待命的刀具從刀庫(kù)拔出 ,然后兩者交換位置 ,完成換刀過(guò)程。有機(jī)械手的系統(tǒng)在刀庫(kù)配置、與主軸的相對(duì)位置及刀具數(shù)量上都比較靈活。因而大大減少了裝卸工件和換刀等輔助時(shí)間 , 消除由于多次安裝造成的定位誤差 , 比一般數(shù)控機(jī)床更能實(shí)第 5 頁(yè) 共 30 頁(yè) 現(xiàn)高精度、高效 率、高度自動(dòng)化加工。 ATC 換刀時(shí) , 根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)選刀指令 , 從刀庫(kù)中將所需要的刀具轉(zhuǎn)到取刀位置 , 稱(chēng)為自動(dòng)選刀然后由機(jī)械手從刀庫(kù)和主軸上取出刀具 , 進(jìn)行刀具交換 , 將新刀具裝人主軸 , 用過(guò)的舊刀具放回刀庫(kù)。 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)一般的有液壓驅(qū)動(dòng)和電氣驅(qū)動(dòng)。 液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手需要采用嚴(yán)格的密封，還需較復(fù)雜的緩沖機(jī)構(gòu)，控制機(jī)械手動(dòng)作的電磁閥都有一定的時(shí)間常數(shù)，因?yàn)閾Q刀速度較慢。近年來(lái)國(guó)內(nèi)、外先后研制出凸輪聯(lián)動(dòng)式單臂雙抓機(jī)械手。這種機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不需要較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)及其密封、緩沖機(jī)構(gòu)，沒(méi)有漏油現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 工作可靠。同時(shí)，機(jī)械手手臂的回轉(zhuǎn)和插刀、拔刀的分解動(dòng)作是聯(lián)動(dòng)的，部分時(shí)間可重疊，從而大大縮短了換刀時(shí)間。 因此，被廣泛的應(yīng)用在加工領(lǐng)域。 第 6 頁(yè) 共 30 頁(yè) 第一章 加工中心自動(dòng)換刀 加工中心自動(dòng)換刀的意義 為了進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的加工效率，數(shù)控機(jī)床正向著工件在一臺(tái)機(jī)床一次裝來(lái)即可完成多道工序或全部工序的方向發(fā)展。因此出現(xiàn)了各類(lèi)型的加工中心機(jī)床加工過(guò)程中要使用多種刀具，因此必須有自動(dòng)換刀裝置，以便選用不同刀具，完成不同工序加工工序。從而衍伸出按有無(wú)機(jī)械手又分為不帶機(jī)械手的自動(dòng)換刀裝置（如斗笠 式換刀裝置）和帶機(jī)械手的自動(dòng)換刀裝置。 帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置數(shù)控機(jī)床主軸箱內(nèi)只有一個(gè)主軸，設(shè)計(jì)主軸部件就有可能充分增強(qiáng)它的剛度，因此能滿(mǎn)足精密加工的要求。另外刀庫(kù)可以存放很大的刀具，因此能夠進(jìn)行復(fù)雜的零件的多工序加工，這樣就明顯提高了機(jī)床的適應(yīng)性和加工效率。所以帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置特別適用數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床。 采用機(jī)械手換刀有很大的靈活性而且可以減少換刀時(shí)間。目前在加工中心上絕大多數(shù)都使用記憶式的任選換刀方式。這種方式能將刀具號(hào)和刀庫(kù)中刀套位置（地址）對(duì)應(yīng)地記憶在數(shù)控系統(tǒng)的 PC 中，不論刀具放在 哪個(gè)刀套內(nèi)都始終記憶著它的蹤跡。刀庫(kù)上裝有位置檢測(cè)裝置（一般與電動(dòng)機(jī)裝在一起）可以檢測(cè)出每個(gè)刀套的位置，這樣刀具就可以任意取出并送回。刀庫(kù)上沒(méi)有機(jī)械原點(diǎn)，使每次選刀時(shí)，就近選取。 這里我們將介紹斗笠式換刀裝置（ 12 刀位）的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理 。 加工中心自動(dòng)換刀方式 第 7 頁(yè) 共 30 頁(yè) 加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)的控制主要分為兩部分：刀庫(kù)選刀控制（ T指令）和刀具交換控制 (M06 指令 )。目前刀庫(kù)選刀一般有四種控制方式：順序選刀方式，刀具編碼方式，刀套編碼方式，計(jì)算機(jī)記憶隨機(jī)換刀。 順序選刀方式是將刀具按加工工序的順序，依次放 入刀庫(kù)的每一個(gè)刀座內(nèi)，刀具順序不能搞錯(cuò)。更換加工工件時(shí)，刀具在刀庫(kù)上的排列順序也要改變。這種方式的缺點(diǎn)是同一工件上的相同的刀具不能重復(fù)使用，因此刀具的數(shù)量增加，降低了刀具和刀庫(kù)的利用率，但其控制以及刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)等則比較簡(jiǎn)單。 刀具編碼方式采用了一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)，并對(duì)每把刀具進(jìn)行編碼。換刀時(shí)通過(guò)編碼識(shí)別裝置，根據(jù)換刀指令代碼，在刀庫(kù)中尋找出所需要的刀具。由于每一把刀都有自己的代碼，因而刀具可以放入刀庫(kù)的任何一個(gè)刀座中，這種方式編程控制簡(jiǎn)單，但是編碼刀柄結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易出故障。 刀套編碼方式是對(duì)刀庫(kù)各刀座預(yù)先編碼， 每把刀具放入相應(yīng)刀座之后，就具有了相應(yīng)刀座的編碼，即刀具在刀庫(kù)中的位置是固定的。缺點(diǎn)是用過(guò)的刀具必須放回原來(lái)的刀座，增加了輔助換刀的時(shí)間，降低了換刀效率。 計(jì)算機(jī)記憶隨機(jī)換刀方式是目前使用最為廣泛的一
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