【文章內(nèi)容簡介】 定位機構(gòu)。 圖 1 數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架 1－活塞 2－刀架體 7－齒輪 4－齒圈 5－空套齒輪 6－活塞 8－ 齒條 9－ 固 定插 銷 11－推桿 12－ 觸頭 四方刀架 （ 1）刀架抬起 當換刀指令發(fā)出后，刀架電機正轉(zhuǎn)，通過蝸桿連軸器帶動渦輪絲杠轉(zhuǎn)動，刀架體內(nèi)孔有螺紋，與渦輪絲杠旋合。渦輪絲杠內(nèi)孔與刀架中心軸是動配合，在轉(zhuǎn)位換刀時，中心軸固定不動，渦輪絲杠環(huán)繞中心軸旋轉(zhuǎn)。由于刀架底座和刀架體嚙合，且渦輪絲杠軸向固定，這時刀架抬起。 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 （ 2）刀架換刀 當?shù)都荏w抬至一定距離后，端面齒脫開。轉(zhuǎn)位套用銷釘與渦輪絲杠連接，隨渦輪絲杠一同轉(zhuǎn)動，當端面齒完全脫開，轉(zhuǎn)位套正好轉(zhuǎn)過160176。，球頭銷在彈簧作用下進入轉(zhuǎn)位套的槽中，帶動刀架體轉(zhuǎn)位。 （ 3）刀架 定位 刀架體轉(zhuǎn)動時帶動電刷座一起轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)到程序指定的刀號時，定位銷在彈簧作用下進入粗定位盤的槽中進行粗定位，同時電刷接觸導面使電機反轉(zhuǎn)，由于粗定位槽的限制，刀架體不能轉(zhuǎn)動，使其在該位置垂直落下，刀架體和刀架底座上的端面齒嚙合實現(xiàn)精確定位。 （ 4）刀架鎖緊 刀架電機繼續(xù)反轉(zhuǎn)，此時渦輪停止轉(zhuǎn)動，蝸桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動，隨加緊力增加，轉(zhuǎn)矩不斷增大，達到一定值時，在傳感器的控制下，電機停止轉(zhuǎn)動，刀架鎖緊。 更換主軸頭換刀 在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機床中，更換主軸頭是一種簡單換刀方式。主軸頭通常有臥式和立式兩種， 而且常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭，以實現(xiàn)自動換刀。在轉(zhuǎn)塔的各個主軸頭上，預(yù)先安裝有各工序所需的旋轉(zhuǎn)刀具。當發(fā)出換刀指令時，各主軸頭依次地轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主軸運動，使相應(yīng)的主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)，而其他處于不加工位置上的主軸都與主運動脫開。 圖 2 為臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭。轉(zhuǎn)塔頭上徑向分布著八根結(jié)構(gòu)完全相同的主軸 7，主軸的回轉(zhuǎn)運動由齒輪 12 輸入。當數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令時，先通過液壓撥叉將移動齒輪 3 與齒輪 12 脫離嚙合，同時在中心液壓缸 14 的上腔通壓力油。由于活塞桿和活塞 15 固定在底座上，因此中心液壓缸 14 帶著由兩個推力軸承 17 和16 支承的轉(zhuǎn)塔刀架體 18 抬起，離合器 2 和 1 脫離嚙合。然后壓力油進入轉(zhuǎn)位液壓缸，推動活塞齒條，再經(jīng)過中間齒輪使大齒輪 4與轉(zhuǎn)塔刀架體 18一起回轉(zhuǎn) 45186。，將下一工序的主軸轉(zhuǎn)到工作位置。轉(zhuǎn)位結(jié)束后，壓力油進入中心液壓缸 14 的下腔，使轉(zhuǎn)塔頭下降，離合器 2 和 1 重新嚙合，實現(xiàn)了精確的定位。在壓力油的作用下，轉(zhuǎn)塔頭被壓緊，轉(zhuǎn)位液壓缸退回原位。最后，通過液壓撥叉移動齒輪 3，使它與新?lián)Q上的主軸齒輪 12 相嚙合。為了改善主軸結(jié)構(gòu)的裝配工藝性，整個主軸部件裝在套筒 5 內(nèi)，只要卸去螺釘 10，就可以將整個部件抽出。主軸前軸承 9采用錐孔 雙列圓柱滾子軸承，調(diào)整時，先卸下端蓋 6，然后擰緊螺母 8，使內(nèi)環(huán)做軸向移動，以便消除軸承的徑向間隙。 為了便于卸出主軸錐孔內(nèi)的刀具，每根主軸都有操縱桿 13，只要按壓操縱桿，就能通過斜面推動桿 11，頂出刀具。 轉(zhuǎn)塔主軸頭的轉(zhuǎn)位、定位和壓緊方式與鼠齒盤式分度工作臺極為相似，但因為在轉(zhuǎn)塔上分布著許多回轉(zhuǎn)主軸部件，使結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。 由于空間位置的限制，主軸部件的結(jié)構(gòu)不可能設(shè)計得十分堅實，因而影響了主軸系統(tǒng)的剛度。為了保證主軸的剛度，主軸數(shù)目必須加以限制，否則將會使結(jié)構(gòu)尺寸大為增加。 轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀方式的主要優(yōu)點在于省 去了自動松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復(fù)雜的操作。從而提高了換刀的可靠性，并顯著地縮短了換江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 刀時間。但由于上述結(jié)構(gòu)上的原因，轉(zhuǎn)塔主軸頭通常只是用于工序較少、精度要求不太高的機床，例如數(shù)控鉆床等。 圖 2臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭 2一離合器 12一齒輪 5一套筒 6一端蓋 7一主軸 8一螺母 1 17一軸承10一螺釘 1l一推動桿 13一操縱桿 14一液壓缸 15一活塞 18一轉(zhuǎn)塔刀架體 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng) 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)由刀庫和刀具交換機構(gòu)組成。首先把加工過程中需要的全部刀具分別安裝在標準刀柄上，在機外進行尺寸預(yù)調(diào)整后，按一定的方式放到刀庫中去。換刀時先在刀庫中選刀，并由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具，在進行交換刀具后，將新刀裝入主軸，把舊刀放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側(cè)面或上方，也可以作為單獨部件安裝到機床外，并由搬運裝置運送刀具。 與轉(zhuǎn)塔主軸頭相比較，由于帶刀庫的自動換刀裝置數(shù)控機床主軸箱內(nèi)只有一個主軸，設(shè)計主軸部件就有可能充分加強它的剛度，因而能滿足精密加工的要求。另外，刀庫可以存放數(shù)量很大的刀具，因而能進行復(fù)雜零件的多工序加工，這樣就明顯提高了機床的適應(yīng)性和加工效率。所以帶刀庫的自動換刀裝置特別適用于數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床。 刀庫是自動換刀裝置的主要部件，其容量、布局以及結(jié)構(gòu)對數(shù)控機床的設(shè)計有很大的影響。 根據(jù)刀庫所需要的容量和取刀方式，可以將刀庫設(shè)計成多種樣式。以下列出了幾種。單盤式刀庫，為適應(yīng)機床主軸的布局， 刀庫的刀具軸 線可以按不同的方向配置，刀具可做 90176。翻轉(zhuǎn)的圓盤刀庫，采用這種結(jié)構(gòu)能夠簡化取刀動作，刀庫容量通常為 15~30 把，因取刀方便，所以應(yīng)用最為廣泛。鼓輪彈倉式刀庫，其結(jié)構(gòu)十分緊湊，在相同的空間內(nèi)，它的容量較大，但取刀較復(fù)雜。鏈式刀庫，其江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 結(jié)構(gòu)有較大的靈活性，存放刀具數(shù)量也較多，選刀和取刀動作十分簡單。當鏈條較長時，可以增加支承鏈輪的數(shù)目，使鏈條折疊回繞，提高了空間利用率。多盤式和格子式刀庫，他們雖然也具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點，但選刀和取刀復(fù)雜，應(yīng)用較少。為一龍門加工中心采用的鏈式刀 ， 為一立式加工中心的圓盤式刀庫。 圖 3 常用的刀庫形式 圖 4 龍門加工中心采用的鏈式刀庫 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 5 盤式刀庫結(jié)構(gòu)示意圖 刀具交換裝置 數(shù)控機床的刀具交換方式通常分為有刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)刀具交換和采用機械手交換刀具兩類。刀具的交換方式和它們的具體結(jié)構(gòu)對機床的生產(chǎn)率和工作可靠性有直接影響。 由刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)換刀的裝置，在換刀換刀時必須先將用過的刀具送回刀庫，然后再從刀庫中取出新刀具，兩個動作不能同時進行，因此換刀時間長。 采用機械手換刀的方式應(yīng)用最為 廣泛，這是因為機械手換刀有很大的靈活性而且可以減少換刀時間。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和刀庫中的刀套位置對應(yīng)的記憶在數(shù)控系統(tǒng)的 PLC 中，不論刀具放在哪個刀套內(nèi)都始終記憶著它的軌跡。刀庫上裝有位置檢測裝置，可以檢測出每個刀套的位置，這樣刀具就可以任意取出并送回。刀庫上愛設(shè)有機械原點使每次選刀時，就近選取，如對于盤式刀庫來說，每次選刀運動角度都不會超過 180176。 圖 6 凸輪機械手換刀 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 TND360 刀架的結(jié)構(gòu)與工作原理 屬于轉(zhuǎn)塔刀架是由換刀機構(gòu)和刀盤組成，刀盤用于刀具的安裝。刀盤的背面裝有端面齒盤，用于刀盤的定位。轉(zhuǎn)