【正文】 論刀具放入哪個地址，均可跟蹤記憶；利用刀庫上裝刀位置檢測裝置，可測得每一地址。故目前的加上中心絕大多數(shù)都采用這種方式。(1)接觸式刀具識別裝置 接觸式刀具識別裝置應(yīng)用廣泛，特別適應(yīng)于空間位置較小的刀具編碼，其原理如圖2—6所示。每個觸針連一個繼電器，當(dāng)大直徑的編碼環(huán)與觸針接觸，繼電器通電，其數(shù)碼為“1”。接觸式刀具識別裝置結(jié)構(gòu)簡單，但由于使用中觸針有磨損，故壽命較短，可靠性較差，且難于快速換刀。常用的有磁性識別法和光電識別法。編碼環(huán)的直徑相等，分別由導(dǎo)磁材料(如軟鋼)和非導(dǎo)磁材料(如黃銅、塑料等)制成，規(guī)定前者編碼為“1”，后者編碼為“0”。圖中刀柄1上裝有非導(dǎo)磁材料編碼環(huán)4和導(dǎo)磁材料編碼環(huán)與編碼環(huán)對應(yīng)的有一組檢測線圈6組成非接觸式識別裝置3。如編碼環(huán)為非導(dǎo)磁材料，則磁感應(yīng)較弱，在二次線圈中感應(yīng)的電壓較弱。當(dāng)編碼環(huán)的號碼與指令刀號相等時，控制電路便發(fā)出信號，使刀庫停止運轉(zhuǎn)，等待換刀。當(dāng)數(shù)控裝置接受穿孔紙帶給出的選刀號T代碼，由選刀控制電路使刀庫快速轉(zhuǎn)動，刀具依次通過識刀器，對應(yīng)每個刀具的編碼環(huán)感應(yīng)出不同的信號，經(jīng)刀號讀出電路將編碼環(huán)所表示的號碼讀出，通過輸入控制門存入刀號寄存器內(nèi)，然后送入比較符合電路與數(shù)控裝置，對已接收的T代碼進行比較。圖中延時清零電路用來等待識刀器讀完一個編碼號后再進行比較識別，以免因讀出信號時間上的不一致造成失誤。圖26 接觸式刀具識別裝置 圖27 磁性識別裝置圖28 識刀裝置原理框圖②光學(xué)纖維刀具識別裝置 這種裝置利用光導(dǎo)纖維很好的光傳導(dǎo)特性，采用多束光導(dǎo)纖維構(gòu)成閱讀頭。在刀具的某個磨光部位按二進制規(guī)律涂黑或不涂黑，就可以給刀具編上號碼。閱讀頭的端面如圖29(a)所示，共用的投光射出面為一矩形框，中間嵌進一排共9個圓形受光入射面、當(dāng)閱讀頭端面正對刀具編碼部位，沿箭頭方向相對運動時，在同步信號作用下，可將刀具編碼讀入，并與給定的刀具號進行比較而選刀。光導(dǎo)纖維可任意彎曲，這給機械設(shè)計、光源及光電轉(zhuǎn)換元件的安裝都帶來很大的方便。近年來，“圖像識別”技術(shù)也開始用于刀具識別，刀具不必編碼，而在刀具識別位置上利用光學(xué)系統(tǒng)將刀具的形狀投影到許多光電元件組成的屏板上，從而將刀具的形狀變?yōu)楣怆娦盘枺?jīng)信息處理后存人記憶裝置中。這種識別方法雖有很多優(yōu)點，但由于該系統(tǒng)價格昂貴而限制了它的使用。在這種選刀和換刀的方式中，刀庫上的刀具能與主軸上的刀具任意地直接交換，即隨機換刀。隨機換刀控制方式需要在Pc內(nèi)部設(shè)量一個模擬刀庫的數(shù)據(jù)表，其長度和表內(nèi)設(shè)置的數(shù)據(jù)與刀庫的位置數(shù)和刀具號相對應(yīng)。①ATC(自動換刀)控制和刀號數(shù)據(jù)表 如圖2—9所示，刀庫有8個刀座，可存放8把刀具。一旦給某刀編號后．該編號不應(yīng)隨意改變。在PC內(nèi)部建立一個模擬刀庫的刀號數(shù)據(jù)表，如圖211所示。圖中刀號表首地址TAB單元固定存放主軸上的刀具號數(shù)，TAB+1—TAR+8存放刀庫上的刀具號。 圖210刀庫中刀具位置編號 圖211刀庫的刀號數(shù)據(jù)表②刀具的識別 雖然刀具不附帶任何編碼裝置，且采用任意換刀方式，但是，由于在PC內(nèi)部設(shè)置的刀號數(shù)據(jù)表始終與刀具在刀庫中的實際位置相對應(yīng)，所以對刀具的識別實質(zhì)上轉(zhuǎn)變?yōu)閷Φ稁煳恢玫淖R別。同時．在PC內(nèi)部設(shè)置一個刀庫位置計數(shù)器，當(dāng)?shù)稁煺D(zhuǎn)(cw)時，每發(fā)一個計數(shù)脈沖，使該計數(shù)器遞增計數(shù)；當(dāng)?shù)稁旆崔D(zhuǎn)(ccw)時．每發(fā)一個計數(shù)脈沖，則計數(shù)器遞減計數(shù)。立式數(shù)控銑床的主軸軸線與工作臺面垂直，是數(shù)控銑床中最常見的一種布局形式。目前小型數(shù)控銑床一般采用這種方式 。這種方式一般運用在中型數(shù)控銑床中 當(dāng)PC接到新刀具的指令(TXX)后，在模擬刀庫的刀號數(shù)據(jù)表中進行數(shù)據(jù)檢索，檢索到T代碼給定的刀號，將該刀具號所在數(shù)據(jù)表中的表號數(shù)存放在一個緩沖存儲單元中，這個表序號數(shù)就是新刀具在刀庫中的目標(biāo)位置。刀庫停轉(zhuǎn)并定位，等待換刀。③刀具的交換及刀號數(shù)據(jù)表的修改 當(dāng)前一工序加工結(jié)束后需要更換新刀加工時，NC系統(tǒng)發(fā)出自動換刀指令M06控制機床主軸準(zhǔn)停。與此同時，應(yīng)通過軟件修改PC內(nèi)部的刀號數(shù)據(jù)表，使相應(yīng)的刀號表單元中的刀號與交換后的刀號相對應(yīng)。交換裝置的形式和具體結(jié)構(gòu)對數(shù)控機床的整體布局、生產(chǎn)率和工作可靠性都有直接影響。由刀庫和主軸的相對運動實現(xiàn)刀具交換 用這種形式交換刀具時，必須將主軸上用過的刀具送回刀庫，再從刀庫取出新刀，但兩個動作不能同時進行。這種換刀方式?jīng)]有機械手，因而結(jié)構(gòu)簡單；刀庫回轉(zhuǎn)是在工步與工步之間，故換刀時間長，換刀動作也較多，但卻免去了刀庫回轉(zhuǎn)時的振動對加工精度的影響。圓盤式刀庫可設(shè)在立柱頂上、立柱主軸箱的側(cè)面，也可以設(shè)在橫梁一端。格子箱式刀庫可設(shè)在雙工作臺的中間。機械手的類型如表22所示。雙手式雙手平行式這種機械手還起運輸作用換到時間較短，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜雙手交叉式雙手有回轉(zhuǎn)運動第3章 換刀機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)控機床的自動換刀裝置中,實現(xiàn)刀庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。無機械手交換刀具方式：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，換刀的可靠性較高；刀庫因結(jié)構(gòu)所限容量不多。刀具的交換方式及它們的具體結(jié)構(gòu)對機床的工作效率和工作可靠性有直接的影響。機械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個工步后，把這一工步的刀具送回刀庫，并把下一道工步的所需要的刀具從刀庫中取出并裝入主軸繼續(xù)進行加工的功能部件。在自動換刀數(shù)控機床中，換刀機械手的形式是多種多樣的，常見的有以下幾種。的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機械手； 圖31 機械手臂和手爪 2)兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機械手3)兩手平行的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機械手；4)雙手交叉式機械手；由于不同的數(shù)控機床（加工中心）的刀庫與主軸的相對位置不同。這次設(shè)計我選用兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機械手。一般來說，這種機械手用于刀庫刀座軸線與機床主軸軸線垂直，刀庫為徑向存取刀具形式的自動換刀裝置，因此，在LTCNC1000數(shù)控立式升降銑床的自動換刀裝置中可采用這種機械手形式。該機械手安裝在主軸的左側(cè)面，隨同主軸箱一起運動。的斜殼體組成。固定在回轉(zhuǎn)軸上，回轉(zhuǎn)軸與主軸成45176。伸縮動作：液壓缸（圖中未標(biāo)出）帶動手臂托架沿主軸軸向移動。從而實現(xiàn)手臂正向和反向180176。抓刀、松刀動作：機械手對刀具的夾緊和松開是通過液壓缸。碟形彈簧實現(xiàn)夾緊，液壓缸實現(xiàn)松開。（a） （b） （c） （d）圖32 換刀機械手的換刀過程自動換刀裝置的換刀過程由選刀和換刀兩部分組成。換刀動作的大致過程為：1)主軸箱回到最高處（z坐標(biāo)零點），同時實現(xiàn)“主軸準(zhǔn)?！薄?)機械手抓住主軸和刀庫上的刀具。3)把卡緊在主軸和發(fā)庫上的刀具松開4)活塞桿推動機械手下行，從主軸和刀庫上取出刀具5)機械手回轉(zhuǎn)180176。在自動換刀的整個過程中，各項運動均由限位開關(guān)控制，只有前一個動作完成后，才能進行下一個動作，從而保證了運動的可靠性。初取齒數(shù)z=303)下表為齒輪幾何尺寸設(shè)計的基本參數(shù)：名稱代號計算公式模數(shù)m壓力角分度圓直徑dD=mz==45齒頂高齒根高齒全高h齒頂圓直徑齒根圓直徑齒距p齒厚s頂隙c4) 齒條的基本尺寸，按外齒輪幾何尺寸的計算公式進行計算 為了傳遞扭矩，在主軸的前端裝有端鍵，當(dāng)?shù)毒叩侗b入錐孔時，刀柄上的鍵槽位置必須與該鍵對準(zhǔn)才能裝入。同時，由于工藝上的需要，也必須使主軸準(zhǔn)停在固定位置上。LTCNC1000數(shù)控立式升降臺銑床的自動換刀裝置，在每次自動裝卸刀具時，都必須要求主軸準(zhǔn)確地停止在固定的周向位置上。 1)換刀機械手安裝在主軸箱的左側(cè)面，加工零件時，換刀機械手隨