【導(dǎo)讀】Toolfromthestent,drive,drivesystem,Turret,shielding,controlsystem,andelectrical. supportponent.

　　

【正文】 式選刀的基礎(chǔ)上采用了西門子 840D 特色功能，使選刀程序更簡(jiǎn)潔，并完成空刀套的查找。 刀庫(kù)快速換刀利用 STEP7 完成編程，并在實(shí)際中得到驗(yàn)證。在刀庫(kù)定位問(wèn)題上， PLC 程序控制采用模塊化設(shè)計(jì)方法，這對(duì)今后生產(chǎn)類似機(jī)床將十分有利，很容易將其利用到其他機(jī)床上。自動(dòng)換刀系統(tǒng)將以較快的速度增長(zhǎng)，縮短換刀時(shí)間，提高刀具的定位精度是重要的手段，有利于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。 刀具及其元件庫(kù)存是現(xiàn)代生產(chǎn)管理中的重要環(huán)節(jié) , 特別是大型車間管理。傳統(tǒng)的人工記帳管理方式 , 效率低下 , 錯(cuò)誤率高 , 且信息數(shù)據(jù)不能共享 , 刀具的使用狀態(tài)和壽命周期無(wú)法跟蹤 , 不能適應(yīng)當(dāng)前信息化管理需要。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際 , 我們?cè)谲囬g刀具準(zhǔn)備間建 立刀具貯存立體庫(kù)系統(tǒng) , 以滿足車間刀輔具儲(chǔ)存與管理的需要。 該系統(tǒng)采用最優(yōu)化技術(shù) , 利用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的大量庫(kù)存信息 , 能及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地反映刀具庫(kù)的庫(kù)存情況。整個(gè)系統(tǒng)采用圖形界面 , 人機(jī)對(duì)話由中文菜單提示 , 可實(shí)現(xiàn)各種功能選擇和各種信息的輸入。管理系統(tǒng)采用在線幫助功能?？赏ㄟ^(guò)車間管理層、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息管理和共享。具有自動(dòng)庫(kù)存管理、刀具入庫(kù)管理、刀具出庫(kù)管理和統(tǒng)計(jì)查詢功能。 機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作原理 刀具庫(kù)由支架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀架、護(hù)罩、電氣控制系統(tǒng)等部分組成。支架 由立柱、橫梁、上下導(dǎo)向環(huán)軌、支撐地軌組成。 1)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 該系統(tǒng)選用了變頻調(diào)速的方法。采用錐形制動(dòng)電機(jī) , 帶變頻調(diào)速 , 經(jīng)擺線針輪減速器 , 通過(guò)鏈輪傳動(dòng)。 2)拖動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng) 采用變頻控制技術(shù)。通過(guò)變頻調(diào)速 , 可使傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速在正常范圍內(nèi)調(diào)節(jié)使刀架回轉(zhuǎn)速度控制到 5～ 30mm in, 2 個(gè)傳動(dòng)軸各帶上、下 2 個(gè)鏈輪通過(guò)上、下 2 條異形滾子鏈帶動(dòng)貨架轉(zhuǎn)動(dòng)。鏈條脹緊機(jī)構(gòu)采用螺紋調(diào)節(jié)脹緊 , 為定期脹緊方式。調(diào)節(jié)時(shí)上、下鏈條松度調(diào)節(jié)一致 , 使鏈條受力均勻。 3)刀架與防護(hù)罩 整庫(kù)共有 14 列獨(dú)立刀架。其中 13 列為插座式刀架 , 1 列為抽屜式刀架 , 每個(gè)刀架背部通過(guò)銷軸與上、下輸送鏈鏈板聯(lián)接 , 底部安裝滾輪 , 鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)刀架沿地軌轉(zhuǎn)動(dòng)。插座式刀架分 BT40 刀架和 BT50 刀架 2 種形式。為加強(qiáng)管理 , 保證安全 , 美化造型 , 貨架外圍加防護(hù)罩。抽屜式刀架分 6 個(gè)抽屜放置其他刀輔具 , 可分類裝存一些刀輔具 , 如鉆頭、車刀等。 . 電氣控制系統(tǒng) 本刀具儲(chǔ)存系統(tǒng)的電氣控制主要是對(duì)其貨架進(jìn)行運(yùn)行控制和位置控制。運(yùn)行控制包括運(yùn)行設(shè)備的啟動(dòng)、制動(dòng)控制。位置控制主要是對(duì)貨架位置和地址進(jìn)行檢測(cè)。控制系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。 1)電氣傳動(dòng) 水平旋轉(zhuǎn)刀具儲(chǔ)存系統(tǒng)各機(jī)械的動(dòng)作都屬于反復(fù)短時(shí)工作制。而且系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)需要幾種速度 , 因此傳動(dòng)系統(tǒng)需要調(diào)速 , 所以該系統(tǒng)選用了變頻調(diào)速的方法 , 可以采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠的變頻器和變頻電動(dòng)機(jī)。 2)控制方式 該系統(tǒng)分為手動(dòng)和自動(dòng)控制 2 種控制方式 , 手動(dòng)控制一般作為調(diào)試用和備用的工作方式 。 自動(dòng)控制方式為本系統(tǒng)計(jì)算機(jī) (IPC)和控制單元 (變頻器、接觸器等 )組成的一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)。 3)位置及定位精度檢測(cè) 本系統(tǒng)中自動(dòng)認(rèn)址和位置檢測(cè)采用了接近開關(guān)作為檢測(cè)元器件 , 通過(guò)光點(diǎn)隔離繼 電器板和記數(shù)板對(duì)接近開關(guān)采集的信號(hào)進(jìn)行記數(shù)和運(yùn)算處理 , 采用最優(yōu)路徑尋址方式確定貨架的當(dāng)前位置和貨架的目的位置。為了使系統(tǒng)定位更準(zhǔn)確 , 采用了 2 只光電開關(guān) , 分別檢測(cè) 2 個(gè)貨架的 2 只檢測(cè)片。 刀庫(kù)的作用是儲(chǔ)備一定數(shù)量的刀具，機(jī)械手實(shí)現(xiàn)主軸上刀具的互換 }zs}a 刀具的類型有盤式刀庫(kù)、鏈?zhǔn)降稁?kù)等多種形式，刀庫(kù)的形式和容量要根據(jù)機(jī)床的工藝范圍來(lái)確定。 刀庫(kù)是存儲(chǔ)刀具的裝置，常見的刀庫(kù)主要有以下幾種形式 : (1)轉(zhuǎn)塔式刀庫(kù) 包括水平轉(zhuǎn)塔頭和垂直轉(zhuǎn)塔頭兩種，見圖 )與 b): (2)盤式刀庫(kù) 盤式刀庫(kù)中刀庫(kù)呈盤狀 ,刀具沿盤面垂直排列 (包括徑向取刀和軸向取刀 ),沿盤面徑向排列或成銳角排列的形式的刀庫(kù) 。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 緊湊 ,應(yīng)用較多 ,但刀具單環(huán)排列 ,空間利用率低 。見圖 )~c)。 若增加刀庫(kù)容量必須使刀庫(kù)的外徑增大 ,那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也相應(yīng)增大 ,選刀運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng) 。 刀具數(shù)量一般不多于 32 把 。 刀具呈多環(huán)排列的刀庫(kù)的空間利用率高 ,但必然使得取刀機(jī)構(gòu)復(fù)雜 ,適用于機(jī)床空間受限制而刀庫(kù)容量又較大的場(chǎng)合 。 雙盤式結(jié)構(gòu)是兩個(gè)較小容量的刀庫(kù)分置于主軸兩側(cè) ,布局較緊湊 ,儲(chǔ)刀數(shù)量也相應(yīng)增 大 ,適用于中小型加工中心 。 (3)鏈?zhǔn)降稁?kù) 包括單環(huán)鏈和多環(huán)鏈，鏈環(huán)形式可有多種變化，見圖 )~c)，基本結(jié)構(gòu)見圖 2. 8do 特點(diǎn) :適用于刀庫(kù)容量較大的場(chǎng)合，所占的空間小，一般適用于刀具數(shù)在 30120 把。僅增加鏈條長(zhǎng)度即可增加刀具數(shù)，可以不增加圓周速度其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不像盤式刀庫(kù)增加的那樣大 (4)直線式刀庫(kù)和組合刀庫(kù) 直線式刀庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單如圖 2. 9，刀具單行排列，刀庫(kù)容量小，多用于數(shù)控車床和鉆床上。由于刀庫(kù)位置固定，換刀動(dòng)作由主軸完成，無(wú)需機(jī)械手。組合刀庫(kù)一般是轉(zhuǎn)塔式刀庫(kù)的組合、轉(zhuǎn)塔式與盤式刀庫(kù)的組合及鏈?zhǔn)降稁?kù)的組合。每單個(gè)刀庫(kù)的儲(chǔ)刀量較小，換刀速度快。另外還有一些密集型的鼓輪式、彈匣式和格子式刀庫(kù)，這些密集型刀庫(kù)雖 .占地面積小，但由于結(jié)構(gòu)限制，基本上不用于單機(jī)加工中心，多用于 FMS 的集中供刀系統(tǒng)。 刀庫(kù)的容量首先要考慮加工工藝的需要，從使用角度出發(fā)，一般為 10~40 把刀，刀庫(kù)的利用率會(huì)高，而結(jié)構(gòu)比較緊湊。 (1)順序選擇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)。每次換刀時(shí)，刀庫(kù)順序轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刀座位置，并取出所需要的刀具，己經(jīng)使用 過(guò)的刀具可以放回原來(lái)的刀座內(nèi)，也可以順序放入下一個(gè)刀座內(nèi)。但由于刀庫(kù)中刀具在不同的工序中不能重復(fù)使用，必須增加刀庫(kù)的容量，降低了利用率。 (2)任意選擇目前大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都采用任意選刀的方式，其分為刀套編碼、刀具編碼和記憶式等三種。刀具編碼或刀套編碼需要在刀具或刀套上安裝用于識(shí)別的編碼條，一般都是根據(jù)二進(jìn)制編碼的原理進(jìn)行編碼。刀具編碼選刀方式采用了一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)，并對(duì)每把刀具編碼。每把刀具都具有自己的代碼，因而刀具可在不同的工序中多次重復(fù)使用，換下的刀具不用放回原刀座，刀庫(kù)的容量也可相應(yīng)減少。本文采用 記憶式選刀，這種方式能將刀具號(hào)和刀庫(kù)中的刀套位置對(duì)應(yīng)地記憶在數(shù)控系統(tǒng)的 PLC 中，無(wú)論刀具放在哪個(gè)刀套內(nèi)，刀具信息都始終記存在 PLC 內(nèi)。刀庫(kù)上裝有位置檢測(cè)裝置，可獲得每個(gè)刀套的位置。這樣刀具就可以任意取出并送回。刀庫(kù)上還設(shè)有機(jī)械原點(diǎn)，使每次選刀時(shí)就近選取。 ,特點(diǎn)和適用范圍 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控機(jī)床上使用的一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置，有四方刀架和六角刀架等多種形式，回轉(zhuǎn)刀架上分別安裝有四把、六把或更多的刀具，并按數(shù)控指令進(jìn)行換刀?；剞D(zhuǎn)刀架又有立式和臥式兩種，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單 ，適用于經(jīng)濟(jì)數(shù)控車床。 回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工時(shí)切削抗力和減少刀架在切削力作用下的變形，提高加工精度?；剞D(zhuǎn)刀架還要選擇可靠的定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位之后具有較高的重復(fù)定位精度 (一般為 ~ )。圖 所示為螺旋升降式四方刀架 。 在自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架中最簡(jiǎn)單的換刀裝置是 180186。回轉(zhuǎn)式換刀裝置，如圖 所示。接到換刀指令后，機(jī)床控制系統(tǒng)便將主軸控制到指定換刀位置 。與此同時(shí)，刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)到適當(dāng)位置，換刀裝置回轉(zhuǎn)并同時(shí)與主軸、刀具庫(kù) 的刀具相配合 。拉桿從主軸刀具上卸掉，換刀裝置將刀具從各自的位置上取下 。換刀裝置回轉(zhuǎn) 180186。并將主軸刀具與刀具庫(kù)刀具帶走 。換刀裝置回轉(zhuǎn)的同時(shí)，刀具庫(kù)重新調(diào)整其位置，以接受從主軸取下的刀具 。接下來(lái)，換刀裝置將要換上的刀具與卸下的刀具分別裝入主軸和刀具庫(kù) :最后，換刀裝置轉(zhuǎn)回原“待命”位置。至此，換刀完成，程序繼續(xù)運(yùn)行。這種換刀裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、涉及的運(yùn)動(dòng)少、換刀快。主要缺點(diǎn)是刀具必須存放在與主軸平行的平面內(nèi)，與側(cè)置后置刀具庫(kù)相比，切屑及切削液易進(jìn)入刀夾，因此必須對(duì)刀具另加防護(hù)。刀夾錐面上有切屑會(huì)造成換刀誤 差，甚至有損壞刀夾與主軸的可能。有些加工中心使用了傳遞桿，并將刀具庫(kù)側(cè)置。當(dāng)換刀指令被調(diào)用時(shí)，傳遞桿將刀具庫(kù)的刀具取下，轉(zhuǎn)到機(jī)床前方，并定位于與換刀裝置配合的位置。 180186。“回轉(zhuǎn)式換刀裝置既可用于臥式機(jī)床，也可用于立式機(jī)床。 2. 帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)床常采用此種換刀裝置，轉(zhuǎn)塔頭上裝有幾個(gè)主軸，每個(gè)主軸上均裝一把刀具，加工過(guò)程中轉(zhuǎn)塔頭可自動(dòng)轉(zhuǎn)位實(shí)現(xiàn)換刀。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換刀時(shí)間短，僅為 2s 左右。但由于受空間位置的限制，主軸數(shù)目不能太多，通常只適用于工序較少、精度要就不高的機(jī)床，如數(shù)控鉆 床、數(shù)控銑床等。近年來(lái)出現(xiàn)了一種用機(jī)械手和轉(zhuǎn)塔頭配合刀庫(kù)進(jìn)行換刀的自動(dòng)換刀裝置，如圖 所示。它實(shí)際上是轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置和刀庫(kù)式換刀裝置的結(jié)合。其原理如下 : 轉(zhuǎn)塔頭 5 上有兩個(gè)刀具主軸 3 和 4，當(dāng)用刀具主軸 4 上的刀具進(jìn)行加工時(shí)，可由機(jī)械手 2 將下一步需要的刀具換至不工作的刀具主軸 3 上，待本工序完成后，轉(zhuǎn)塔頭回轉(zhuǎn) 180186。，完成換刀。因其換刀時(shí)間大部分和加工時(shí)間重合，真正換刀時(shí)間只需轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位的時(shí)間，這種換刀方式主要用于數(shù)控鉆床和數(shù)控銼床等。 結(jié) 語(yǔ) 重點(diǎn)討論了在當(dāng)今制造環(huán)境下刀具存儲(chǔ)與管理新的模式和 方法 , 實(shí)際應(yīng)用效果良好 , 在系統(tǒng)集成和優(yōu)化運(yùn)行等方面將進(jìn)一步探討 , 使之具有更高理論和實(shí)際水平 。