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数控刀具的刀库管理
发布日期:2013/4/8      浏览次数:2236次      关键字:本站

    刀库是用来储存加工数控刀具及辅助工具的,数控车床是自动换刀装置中最主要的部件之一。由于多数加工中心的取送数控刀具位置都是在刀库中某一固定刀位,因此刀库还需要有使数控刀具运动的机构来保证换刀的可靠性。刀库中数控刀具的定位机构是用来保证要更换的每一把数控刀具或刀套都能准确地停在换刀位置上。机床其控制部分可以采用简易位置控制器,或类似半闭环进给系统的伺服位置控制,也可以采用电气和机械相结合的销定位方式,一般要求其综合定位精度达到o.1~乱5mm,即可采用电动机或液压系统为刀库转动提供动力。

   a.刀库的类型按刀库的结构形式可分为圆盘式刀库、链式刀库和箱型式刀库,前两种较为常见。

   圆盘式刀库其结构简单,应用也较多。但因数控刀具采用单环排列,空间利用率低,因此出现了将数控刀具在盘中采用双环或多环排列的形式,以增加空间利用率。但这样使刀库的外径扩大,转动惯量也增大,选刀时间也长,所以,圆盘式刀库一般用于数控刀具容量较小的刀库。

   链式刀库,适用于刀库容量较大的场合。数控车床链的形状可以根据机床的布局配置,也可将换刀位突出以利于换刀。当需要增加链式刀库的数控刀具容量时,只需增加链条的长度,在一定范围内,机床无需变更刀库的线速度及惯量。一般数控刀具数量30一120把时都采用链式刀库。

    另外,按设置部位的不同,刀库可以分为顶置式、侧置式、悬挂式和落地式等多种类型。按交换数控刀具还是交换主轴,刀库可分为普通刀库(简称刀库)和主轴箱刀库。

    b.刀库的容量确定。刀库的容量首先要考虑加工工艺的需要。对若干种工件进行分析表明,各种加工所必需的数控刀具数量是4把铣刀可完成工件95%左右的铣削工艺,10把孔加工数控刀具可完成70%的钻削工艺,因此14把刀的容量就可完成70%以上工件的钻铣工艺机床。如果从完成工件的全部加工所需的数控刀具数目统计,数控车床则80%的工件(中等尺寸,复杂程度一般)完成全部加工任务所需的数控刀具数为40种以下。所以对于一般的中、小型立式加工中心,配有14~40把数控刀具的刀库就能够满足70%一95%工件的加工需要。

    c.刀库的选刀方式。目前,加工中心刀库使用的选刀方式有顺序选刀和任意选刀两种。顺序选刀是在加工之前将加工零件所需数控刀具按照工艺要求依次插入刀库的刀套中,/顷序不能有差错,加工时按顺序调刀。加工不同的工件时必须重新调整刀库中的数控刀具顺序,因而操作十分繁琐,而且加工同一工件中各工序的数控刀具不能重复使用。这样就会增加数控刀具的数量,而且由于数控刀具的尺寸误差也容易造成加工精度的不稳定。数控车床其优点是刀库的驱动和控制都比较简单,机床因此这种方式适合加工批量较大、工件品种数量较少的中、小型自动换刀装置。

    随着数控系统的发展,目前绝大多数的数控系统都具有数控刀具任选功能。任选数控刀具的换刀方式可以有刀套编码、数控刀具编码和记忆等方式。数控车床数控刀具编码或刀套编码都需要在数控刀具或刀套安装用于识别的编码条,摇臂钻床一般都是根据二进制编码原理进行编码。

    数控刀具编码选刀方式采用了一种特殊的刀柄结构,并对每把数控刀具编码。由于每把数控刀具都具有自己的代码,数控刀具可以放在刀库中的任何一个刀座内,这样不仅刀库中的数控刀具可以在不同的工序中多次重复使用,而且换下的数控刀具也不用放回原来的刀座,这对装刀和选刀都十分有利,刀库的容量也可以相应地减少,而且还可以避免由于数控刀具顺序的差错所造成的事故。但是由于每把数控刀具上都带有专用的编码系统,使数控刀具的长度加长,制造困难,数控刀具刚度降低,同时使得刀库和机械手的结构也变得复杂。对于刀套编码的方式,一把数控刀具只对应一个刀套,从一个刀套中取出的数控刀具必须放回同一刀套中,取送数控刀具十分麻烦,换刀时间长。因此,无论是数控刀具编码还是刀套编码都给换刀系统带来麻烦。摇臂钻床目前,绝大多数加工中心都使用记忆式的任选换刀方式。这种方式是第一次给刀库装刀时,控制系统记忆刀库中的每个刀套号和该刀套上的数控刀具号,数控刀具在使用中不一定被送还到原来的刀套上,但是控制系统仍能记住该数控刀具号所在的新刀套号。数控车床这种方式有利于缩短换刀、选刀时间。由于这种方式经常改变数控刀具号与刀套的对应关系,所以在重新启动机床时必须使刀库回零,校验一下显示器上显示的内容与实际数控刀具的情况。

    刀库选刀方式一般采用就近移动原则,即无论采取哪种选刀方式,在根据程序指令把下一工序要用的数控刀具移到换刀位置时,都要向距离换刀最近的方向移动,以节省选刀时间。


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