(wo)數(shù)控刀架的設(shè)計,wo,數(shù)控,刀架,設(shè)計 如何選用車刀架及其原理： （1）.切削角(Cutting edge angle)：切刃與工件接觸線所成之角，亦稱導(dǎo)角。 ：盡可能使用大切削角，以延長刀片壽命。 ① 選用大導(dǎo)角切削之優(yōu)缺點： 優(yōu)點：ⅰ 切削時，切削之寬度較寬，而較薄之切屑亦使切刃單位受力減少，可大幅提高進(jìn)刀速率。不必怕因超負(fù)荷，而致切刃損壞。 ⅱ 散熱效果優(yōu)，切刃不易磨損，提高刀片壽命。 ⅲ 圓鼻半徑處，不易損壞，以0°之導(dǎo)角切削時，因所以切削負(fù)荷，皆由刀鼻承受，故容易損壞。 缺點：ⅰ 工件有直角之軸肩時，無法使用。 ⅱ 推送力方向會產(chǎn)生變化，導(dǎo)角為0°時，推送力既無切削力，若導(dǎo)角大于0°時，推送力會分成兩分力，既切削力與徑向力，徑向力對于震動會產(chǎn)生很大之影響。震動是因變形而產(chǎn)生之變形量又隨徑向力之增加而增加，故徑向力增加，震動亦隨之增加。反之，切削力因作用于軸向，故對震動影響最小，幾乎無影響。 注： 通常工件無尾座支撐時，若長度比直徑大4倍以上，或者有尾座支撐，但長度比直徑大8倍以上時，最易發(fā)生震動現(xiàn)象，此時如使用大導(dǎo)角刀具，需多加考慮。 (2). 斜面角（Roke angle）：由邊斜面角，背斜面角及導(dǎo)角所形成，有正，負(fù)之分。 ①．選用負(fù)斜面角之利弊：ⅰ 切削時，切屑推向工件表面，容易傷及工件表面，大都用于粗加工，目前因斷屑槽發(fā)展多樣化，已漸漸改善此問題。 ⅱ 強(qiáng)度佳，不易斷裂，當(dāng)機(jī)器有足夠馬力時，可切削高強(qiáng)度合金鋼。 ⅲ 可作斷續(xù)及重力切削。 ⅳ 切削阻力大，機(jī)器需要有較大之馬力。 ⅴ 降低成本，可用之切刃比正斜面角刀片，多一倍。 ②．選用正斜面角之利弊：ⅰ 切削時，使切屑容易離開工件，獲得光滑表面。 ⅱ 斷屑槽變化少，不易斷屑，適用于軟鋼及非金屬。 ⅲ 切削阻力小，但刀尖易破損。 刀柄之選擇： ①． 功用：ⅰ 提供刀片之刀刃緣接觸刀工件之中心線，并產(chǎn)生正確之斜面角 與逃角(Clearance angle) ⅱ 提供刀刃緣足夠之支持力，使切削阻力所產(chǎn)生之變形，減至最低 ②． 使用方法：ⅰ 一般外徑加工所產(chǎn)生之刀具變形，幾等于零，故不予細(xì)論。 ⅱ 刀具變形與搪刀架之直徑的四次方根成正比，如搪刀直徑增為原來兩倍，則其變形量只為原來之1/16。 ⅲ 在使用搪刀時，應(yīng)就所加工之尺寸，選用最大之搪刀柄，但要維持工件內(nèi)徑之間隙及切屑排除之去路。在此建議，搪刀架與工件內(nèi)徑之間隙，每邊在4mm以上，但如要用4mm以下之間隙時，可能只有下列情況才會成功。 A． 貫穿孔加工 B.加工深度2×D以內(nèi)C.斷屑效果佳D.使用冷卻液,清除切屑E加工短屑材質(zhì)F.使用沒有Clamp Set之搪刀架,亦即P形鎖固. ⅳ 減少懸空長度,刀具變形量與懸空長度之三次方根成反比,如懸空長度減為原來之一半,則變形量減為原來之1/8.懸空之長度,亦影響震動,表面粗糙度及尺寸之控制. ⅴ 刀柄材質(zhì)之選擇:刀柄之材質(zhì)也關(guān)系到刀具變形量,雖沒像刀柄尺寸或懸空長度影響那么大,但若以碳化鎢刀柄取代鋼質(zhì)刀柄,則可減少變形量63%. ⅵ 刀柄材質(zhì)與伸長量:A 鋼質(zhì)刀柄→4×D以內(nèi),三倍以內(nèi)效果最好 B 高速鋼柄→6×D以內(nèi),4.5倍以內(nèi)效果最好 C 碳化鎢柄→8×D以內(nèi),六倍以內(nèi)效果最好 ③.鎖固方式:ⅰ.C型→壓板固定式,正斜面角切削,切削阻力小,適用于無孔之刀片. ⅱ.P型→是利用杠桿作用,將刀片內(nèi)拉而固定之,鎖固簡單,定位精度佳,惟零件更換麻煩,另需注意刀片磨耗后,是否依然緊密鎖固. ⅲ.M型→以偏心方式,用固定螺絲將刀片內(nèi)拉而固定之,并以壓板壓制刀片,防止刀片翹起,其綜合了C型及P型之鎖固方式,亦吸取其精華,促成其耐沖擊,耐重力切削之固鎖方式,惟操作上較麻煩,需用兩根不同之扳手操作,但零件替換容易. ⅳ.E型→是利用一偏心桿,依逆時針方向,將刀片鎖定,設(shè)計簡單,操作容易,減少刀片更換時間,適用于輕/中切削,是小型車床之最佳幫手. ⅴ.W型→強(qiáng)力型鎖固,是利用一固定銷加一壓板,將刀片往外推而固鎖,耐沖擊及重力切削,惟刀片定位精度稍差,零件費(fèi)用稍高,零件更換麻煩. ⅵ.S型→是一零件最少之鎖固方式,利用單一螺絲配合螺絲頭之斜度,以偏心方式,將刀片往內(nèi)拉而固鎖,一般用于小柄徑之內(nèi)/外徑刀. 注:為防止固定螺絲受力太大而磨損或不易開啟,請在螺絲部位及與刀片接觸之部位,抹上二硫化鉬油脂,以降低摩擦,而使刀片能輕易卸下,進(jìn)而節(jié)省刀具附件之消耗. 設(shè)定切削深度及進(jìn)給速率: Q(切除率)=V(切削速度)×F(進(jìn)給速率) ×D(切削深度) ① 由上式中得出,切削速度,進(jìn)給速率,切削深度,無論那一項增加和減少,都將影響切除速度的增減,亦會對刀片壽命產(chǎn)生影響,而其中之拿捏,端視操作上之要求,由操作者依需求,而做一適當(dāng)調(diào)整. ② 假設(shè)切削深度設(shè)定在10倍于進(jìn)給速率時:ⅰ. 將切削深度增加50%時,則刀片壽命將減少約15% ⅱ. 將進(jìn)給速率增加50%時,則刀片壽命將減少約60% ⅲ. 將切削速度增加50%時,則刀片壽命將減少約90% ⅳ. 由于切削速度影響刀片壽命甚巨,故而在建立工作條件時,應(yīng)謹(jǐn)慎處理,盡量提高切削深度及進(jìn)給速率,來減少工時. ③選擇最大切削深度及進(jìn)給率有以下之限制: ⅰ.工件表面粗糙度,光滑,精度. ⅱ.刀片抵擋切削阻力之能力. ⅲ.工件,刀具夾持之狀況. ⅳ.加工欲流量. ④簡易設(shè)定切削深度及進(jìn)給速率之方法: ⅰ.以刀片邊長的1/2為最大切削深度. ⅱ.以刀尖圓鼻半徑的2/3為最大進(jìn)給速率. ⑤切削速度所受到的限制: ⅰ.刀片壽命. ⅱ.機(jī)臺之最高轉(zhuǎn)速,馬力,穩(wěn)定性. ⅲ.下列狀況必須降低切削速度,(降低之百分比,是以正常切削為基準(zhǔn),是一經(jīng)驗值) A. 工件長度大于4倍直徑時(未加頂心) B. 車內(nèi)孔,切槽,切斷,約降為60%(以外徑加工為準(zhǔn)) C. 鍛件毛坯,不利夾持時,約降為60～80% D. 鑄件毛坯,不利夾持時, 約降為60～70% E. 斷續(xù)切削, 約降為60～70% F. 熱處理后加工:HRC43°以上,約降為30～40% :HRC52°以上,約降為10～30% ⑥切除率(Q)所受到之限制:ⅰ.切削加工之安全性,工件精度,刀片磨耗. ⅱ.一般切削條件參考: A.重切削→D=5～12mm F=0.4～0.8 V=90～150 B.中切削→D=2～6mm F=0.5～0.5 V=150～200 C.精切削→D=0.3～0.5mm F=0.05～0.3 V=180～250 防止振刀產(chǎn)生之對策 振刀之產(chǎn)生:切削之際,刀具與被削材間產(chǎn)生相對振動,于工件表面產(chǎn)生周期性的振紋而謂之. 原 因:切削中所產(chǎn)生的振動若與刀具或機(jī)械等原有之振動頻率結(jié)合一致時,則成為激烈振動,此時便有振刀產(chǎn)生. 對 策:1.提高或減少切削進(jìn)給量試驗之. 2.減少切削量(M級刀片時,MIN 0.2MM以上) 3.刀柄伸出量于可能范圍內(nèi)盡量縮小. 4.刀尖高度對準(zhǔn)工件中心線. 5.降低切削速度(亦可視情形提高) 6.減小隙角. 7.減小橫切刃角. 8.減小刀尖角(R 0.8→R 0.4) 9.增大斜角(以研磨式的斷屑槽為宜) 10.減少刀刃倒角量. 11.更換具有剛性的刀柄. 12.確認(rèn)夾具等安裝剛性. 13.調(diào)整機(jī)械. 不銹鋼 不銹鋼系列產(chǎn)品間之差別,如表1(a)所示.其中最難以切削者為奧斯田鐵系之不不銹鋼. (a) 不銹鋼系列 (d)奧斯田鐵系 含有元素 金屬組成 1 高Cr系 Cr 13 麻田散鐵系 2 Cr 18 肥粒田鐵系 3 高Cr高Ni系 奧斯田鐵系 種類 系數(shù) SUS201 SUS202 SUS301 SUS302 SUS303 SUS303Se SUS304 SUS304L SUS305 SUS305J1 SUS308 SUS309S SUS310S SUS316 SUS316L SUS316J1 SUS316J1L SUS317 SUS317L SUS321 SUS347 SUS384 SUS385 SUSXM7 SUSXM15J1 0.43 0.43 0.86 0.86 0.50 0.50 0.57 0.57 0.64 0.64 0.64 0.64 (b)麻田散鐵系 種類 系數(shù) 種類 系數(shù) SUS403 SUS410 SUS410J1 SUS416 SUS420J1 SUS420J2 0.71 0.71 0.64 0.93 SUS420F SUS431 SUS440A SUS440B SUS440C SUS440F 0.77 0.57 0.57 0.57 (C)肥粒田鐵系 種類 系數(shù) 種類 系數(shù) SUS405 SUS429 SUS430 0.79 0.71 SUS430F SUS434 1.1 注:((b),(c),(d)的系數(shù)為材料別切削速度 之系數(shù) 各系不銹鋼與軟鋼之比較 種類 軟鋼 麻田散鐵系 SUS-410(13Cr) 肥粒田鐵系 SUS-430(18Cr) 奧斯田鐵系 SUS-304(18-8 硬度 110～165 <210 140～170 120～150 支撐點(kgf/m㎡) 25～30 >35 30 28 拉力強(qiáng)度(kgf/m㎡) 38～45 >55 50～60 55～65 延展性(%) 28～35 >25 37～40 55～65 熱傳導(dǎo)度 ×10-3 Cal/cmSec℃ 124 57～59 50～52 33～39 比 1 0.5 0.4 0.3 熱膨脹系數(shù) 0～200℃ ×10-5/℃ 10.5～12.6 9.0～10.0 9.0～10.8 14.5～17.5 比 1 0.9 0.95 1.6 奧斯田鐵系不銹鋼難削性之原因及其對策 Ⅰ）加工硬化 圖3(a)表示加工硬化程度,奧斯田鐵系的硬化與局部淬火鋼之硬度相近. 【對策】 A) 切深及進(jìn)刀量不可變小,即使輕切削時切深量要在0.5mm以上,進(jìn)刀0.07mm/rev以上,可能的話最好超過0.1mm/rev. B) 速度較普通鋼減低,重切削則依加工基本原來進(jìn)行. C) 盡快更換刀片,以側(cè)面磨耗幅達(dá)到V=0.5mm之前應(yīng)更換刀片. Ⅱ)切削抵抗大 如圖3(b)背斜角20°時,顯示切削抵抗力.奧斯田鐵系時炭素鋼的二倍. Ⅲ)產(chǎn)生加工障礙之現(xiàn)象 切削時產(chǎn)生之組成應(yīng)力,在刀刃部分經(jīng)過后,會迅速反彈,撞擊刀刃,此種撞擊現(xiàn)象,會增加加工硬化之效果. 【對策】 A) 不要選用切削性不良或刃口易變形之刀刃設(shè)計. B) 使用剛性較佳的機(jī)械. C) 可能時,盡量不要作斷續(xù)切削. D) 采用斷面較大的刀桿(□20→□25→□32). E) 刀柄之突出量應(yīng)盡量減少,原則上不超出刀柄厚度之值. Ⅳ)低熱傳導(dǎo)性 奧斯田鐵系和軟鋼比較,產(chǎn)生之熱約二倍,而導(dǎo)熱性約1/3而已. 【對策】 A) 采用大斷面積之刀具,使熱容量增加(□20→□25→□32). B) 采用大背斜角(0°→5°→10°→15°) C) 大量注入水溶性切削油 ⅴ)刀刃部之溶著況象增加,引起刀具之剝損 【對策】 A) 選用耐剝損之刀具材種 B) 切削速度不能太低(50m/min以上) C) 選較大刀尖圓角R(1.2mm程度) D) 能有效處理切屑之?dāng)嘈疾? E) 在刀刃的刃口作輕微之倒角 F) 使用切削劑時,要大量且均勻的注入 超耐熱合金 耐熱合金是與STELLITE同類之材料,使用于溫度超過650℃以上之狀況,可分為Ni系,Co系及Fe系等,其切削特性與奧斯田系不銹鋼近似,均為難加工之材料. ① 分類及對照 Ni基合金 Inconel,Nimonic,Hastelloy,Waspaloy,Rone Co基合金 S-816,HS-25,J-1570,Stellite Fe基合金 Incoloy,N-155,S590 照片顯示車削耐熱合金時刀具型損傷,注意其境界磨耗異常的大,一般濕式切削效果比干式切削好的機(jī)會較大. 【推薦】 材 料 條 件 粗加工 高速 氮化矽陶瓷 KS8000 V=200m/min,d=2mm,f=0.1mm/rev,濕式,圓刀片 低速 超硬K種 K10 V=30m/min,d=2mm,f=0.1mm/rev,濕式 精加工 高速 黑陶瓷 A65 V=200m/min,d=0.5mm,f=0.1mm/rev,濕式,圓刀片 低速 超硬K種 K10 V=40m/min,d=0.5mm,f=0.1mm/rev,濕式 *STELLITE之粗加工,亦可使用KBN30S. 重點 l 盡可能使用圓型刀片,否則盡量挑鼻尖角大之刀片. l 盡可能使用大刀尖R角(如圖1,使切削深度包含于刀尖R之內(nèi)) l 使用變化境界深度之加工方式;如圖2 鈦合金 鈦及鈦合金 使用于宇宙,航空及原子能相關(guān)工業(yè)之耐蝕性,質(zhì)輕且高強(qiáng)度之未來形的材料. Ti合金因?qū)嶙畈罟室彩亲铍y切削之材料. ① 難削性的理由 a) 導(dǎo)熱性差,約為鋼之1/5～1/6 b) 因密度小,故工具與切屑之接觸區(qū)域非常的短,刀尖所受約為切削軟鋼二倍左右之高熱. c) 在高溫下之表面層形成含氧化物,碳化物,氮化物之表面層與刀具互相摩擦使刀具磨耗. d) 因化學(xué)的親和力高,被削物與切屑會溶接,損害加工面. e) 在空氣中熱到1200℃,會自然著火. f) 容易產(chǎn)生溶著現(xiàn)象 ② 切削條件及適合工具材料 切削速度 普通鋼之1/4程度 進(jìn)刀量 盡可能的提高 背斜面 盡量加大(加工不銹鋼亦同) 切削油劑 大量注入 工具材料 超硬K種(K10～30)KS=0 Al2O3被覆材質(zhì) HSS(含Co) 切削純鈦,有很多使用鉆石工具 車削 TNGG160408R-25R 銑削 SEK42AF3NY SEK42AF3N 削材之解決 難削材加工的重點一覽表 分類 代表性被削材 主要損傷 工具形狀之選定 切削條件 高 硬 度 材 淬火鋼 激冷軋輥 硬質(zhì)鑄鐵 背斜面磨耗 剝落 欠損 橫切刃角大 逃角大 背斜角,R角大 切削速度小 進(jìn)刀量小 不 銹 鋼 SUS302 SUS304 SUS310 SUS410 欠損 附著刃尖 熱磨耗 背斜面磨耗 斜角大 逃角大 R角大 切削速度小 進(jìn)刀量中 切削深度中 使用切削液 耐 熱 合 金 Inconel Ninonic Hastelloy Stellite 境界損傷 剝損 熱磨耗 背斜角大 側(cè)切刃角大 R角大 切削速度小 進(jìn)刀0.15以下 使用切削液 鈦 純鈦 鈦合金 磨耗 欠損 境界損傷 斜角大 背斜角大 R角大 切削速度小 進(jìn)刀量大 使用切削液 含 有 硬 質(zhì) 粒 玻璃 碳棒 陶瓷 巖石 機(jī)械磨耗 逃角大 前切刃角大 R角大 切削速度小 進(jìn)給量稍稍加快 合 成 樹 脂 等 F R P 木材 石棉 硬質(zhì)橡皮 熱磨耗 熱龜裂 背斜面磨耗 背斜角大 逃角大 R角大 切削速度大 進(jìn)刀量大 一般鋼及合金鋼 材料記號 名稱 特長 熱處理 用途 S10C～S25C 機(jī)械制造用碳鋼 韌性大 被削性不好 滲碳淬火 鉚釘 SCM的代替 S20C～S35C ↑ 一般用 被削性良好 淬火 齒輪 軸 S40C～S45C ↑ ↑ 淬火 高周波淬火 大型軸 一般作業(yè)工具 S50C～S58C ↑ 硬度高 被削性不好 淬火 大物機(jī)械零件 SCM 鉻鉬鋼 淬火性良好 被削性良好 淬火 滲碳淬火 高周波淬火 CRANK(曲軸) 齒輪 SPINDLE(紡錘) 工作機(jī)械 SCr 鉻鋼 硬度高 耐磨耗性大 耐腐蝕性大 被削性良好 淬火 射出模頂銷 模具 SKD 合金鋼 工具鋼 硬度高 耐磨耗性大 強(qiáng)度大 被削性不良 淬火 模具 (壓模) (測量工具) SUJ 高碳素鉻 軸受鋼 硬且韌性大 耐磨性大 燒入性良 被削性不良 淬火 軸承 SMn 錳鋼 硬度高 耐磨耗性大 被削性不良 淬火 建設(shè)機(jī)械 SNC 鎳鉻鋼 硬且韌性大 耐腐蝕性大 被削性不良 滲碳淬火 齒輪 曲軸 管路彎頭 SNCM 鎳鉻鉬鋼 硬且韌性大 耐腐蝕性良 被削性不良 淬火性較良 滲碳淬火 淬火 渦輪葉片 齒輪 軸 旋削加工之問題對策 1-1 有關(guān)崩刃,缺損之對策 A. 刀片 1. 改用刀尖角大之刀片.(△→◇→□→○) 2. 改用鼻尖角大之刀片(R0.4→R0.8→R1.2→R1.6) 3. 改用斷屑槽背斜角小之形狀 4. 將倒角面之寬度及角度加大 5. 加大橫切刃角(15°→45°) 6. 將刀片材質(zhì)改用韌性小之刀片 B. 加工條件 1. 降低進(jìn)給率 (f=0.35mm/rev → f=0.25mm/rev) 2. 減小切削深度 (d=3mm → d=2mm) 3. 速太低之情況,請?zhí)岣咔邢魉俣? (V=50m/min → v=100m/min) 4. 改用剛性高之刀柄 (柄20→柄25→柄32) 加工現(xiàn)場之利器---手(細(xì))磨刀石 以#400之手磨刀石于刃尖處輕輕研磨幾下,可輕易提升強(qiáng)度.尤其石車牙,切槽及小內(nèi)徑等重重視鋒利度之情形,更須微量研磨.若因機(jī)械或工件之情況所導(dǎo)致之不穩(wěn)定現(xiàn)象,請務(wù)必現(xiàn)場嘗試以手(細(xì))磨刀石研磨刀尖. 1-2 磨耗對策 2. 逃隙面磨耗 2.背斜面磨耗 A. 刀片 A.刀片 1. 將逃隙面加大 1.將背斜角加大. 2. 將倒角面之寬度及角度變小 2.改用較硬之刀片材質(zhì) 3. 改用較硬之刀片材質(zhì) B. 加工條件 B.加工條件 1. 提高進(jìn)給率.(f=0.15mm/rev → f=0.20mm/rev) 1.降低切削速度 2. 降低切削速度.(v=300m/min → v=250m/min) 2.降低進(jìn)給率 3. 減小切削深度.(d=3mm → d=2mm) 3.減小切削深度 14 數(shù)控機(jī)床自動換刀裝置的回轉(zhuǎn)刀架換刀 自動換刀裝置是數(shù)控機(jī)床加工中心的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的形式多種多樣，目前常見的有以下幾種。 數(shù)控機(jī)床使用的回轉(zhuǎn)刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。 回轉(zhuǎn)刀架必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工的切削力；同時要保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位的重復(fù)定位精度。 數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架，它適用于盤類零件的加工。在加工軸類零件時，可以用四方回轉(zhuǎn)刀架。由于兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便。 回轉(zhuǎn)刀架的全部動作由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥進(jìn)行控制，它的動作分為4個步驟： 1、刀架抬起 當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，壓力油由孔進(jìn)入壓緊液壓缸的下腔，活塞上升，刀架體抬起，使定位用的活動插銷與固定插銷脫開。同時，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪結(jié)合。 2、刀架轉(zhuǎn)位 當(dāng)?shù)都芴鸷?，壓力油從孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸左腔，活塞向右移動， 通過聯(lián)接板帶動齒條移動，使空套齒輪作逆時針方向轉(zhuǎn)動。通過端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過60°?；钊男谐虘?yīng)等于齒輪分度圓周長的1/6，并由限位開關(guān)控制。 3、刀架壓緊 刀架轉(zhuǎn)位之后，壓力油從孔進(jìn)入壓緊液壓缸上腔，活塞帶動刀架體下降。齒輪的底盤上精確地安裝有個帶斜楔的圓柱固定插銷，利用活動插銷消除定位銷與孔之間的間隙，實現(xiàn)反靠定位。刀架體下降時，定位活動插銷與另一個固定插銷卡緊，同時齒輪與齒圈的錐面接觸，刀架在新的位置定位并夾緊。這時，端齒離合器與空套齒輪脫開。 4、轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位 刀架壓緊之后，壓力油從孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸的右腔，活塞帶動齒條復(fù)位，由于此時端齒離合器已脫開，齒條帶動齒輪在軸上空轉(zhuǎn)。 如果定位和夾緊動作正常，推桿與相應(yīng)的觸頭接觸，發(fā)出信號表示換刀過程已經(jīng)結(jié)束，可以繼續(xù)進(jìn)行切削加工。 回轉(zhuǎn)刀架除了采用液壓缸轉(zhuǎn)位和定位銷定位之外，還可以采用電動機(jī)帶動離合器定位，以及其他轉(zhuǎn)位和定位機(jī)構(gòu)。 自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)原理與維修 2007-09-26 01:24:39??作者：山特維克??來源：互聯(lián)網(wǎng)??文字大?。骸敬蟆俊局小俊拘　? 簡介：8.4.1? 自動換刀裝置的形式 ? 自動換刀裝置是加工中心的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的形式多種多樣，目前常見的有以下幾種。 ? 1．回轉(zhuǎn)刀架換刀 ? 數(shù)控機(jī)床使用的回轉(zhuǎn)刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。? 回轉(zhuǎn)刀架必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時要保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn) 關(guān)鍵字：刀具 夾具 切削 銑削 車削 機(jī)床 測量 8.4.1? 自動換刀裝置的形式 ? 自動換刀裝置是加工中心的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的形式多種多樣，目前常見的有以下幾種。 ? 1．回轉(zhuǎn)刀架換刀 ? 數(shù)控機(jī)床使用的回轉(zhuǎn)刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。? 回轉(zhuǎn)刀架必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時要保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位的重復(fù)定位精度。 ? 圖8-17為數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架，它適用于盤類零件的加工。在加工軸類零件時，可以用四方回轉(zhuǎn)刀架。由于兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便。 圖8-17??數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架 1－活塞? 2－刀架體? 3、7－齒輪? 4－齒圈? 5－空套齒輪 6－活塞? 8－齒條? 9－固定插銷? 10、11－推桿? 12－觸頭 ? 回轉(zhuǎn)刀架的全部動作由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥進(jìn)行控制，它的動作分為4個步驟： (1)刀架抬起? 當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，壓力油由a孔進(jìn)入壓緊液壓缸的下腔，活塞1上升，刀架體2抬起，使定位用的活動插銷10與固定插銷9脫開。同時，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪5結(jié)合。 (2)刀架轉(zhuǎn)位? 當(dāng)?shù)都芴鸷?，壓力油從c孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸左腔，活塞6向右移動，通過聯(lián)接板帶動齒條8移動，使空套齒輪5作逆時針方向轉(zhuǎn)動。通過端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過60o?；钊男谐虘?yīng)等于齒輪5分度圓周長的1/6，并由限位開關(guān)控制。? (3)刀架壓緊? 刀架轉(zhuǎn)位之后，壓力油從b孔進(jìn)入壓緊液壓缸上腔，活塞1帶動刀架體2下降。齒輪3的底盤上精確地安裝有6個帶斜楔的圓柱固定插銷9，利用活動插銷10消除定位銷與孔之間的間隙，實現(xiàn)反靠定位。刀架體2下降時，定位活動插銷10與另一個固定插銷9卡緊，同時齒輪3與齒圈4的錐面接觸，刀架在新的位置定位并夾緊。這時，端齒離合器與空套齒輪5脫開。 (4)轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位? 刀架壓緊之后，壓力油從d孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸的右腔，活塞6帶動齒條復(fù)位，由于此時端齒離合器已脫開，齒條帶動齒輪3在軸上空轉(zhuǎn)。 如果定位和夾緊動作正常，推桿11與相應(yīng)的觸頭12接觸，發(fā)出信號表示換刀過程已經(jīng)結(jié)束，可以繼續(xù)進(jìn)行切削加工。 回轉(zhuǎn)刀架除了采用液壓缸轉(zhuǎn)位和定位銷定位之外，還可以采用電動機(jī)帶動離合器定位，以及其他轉(zhuǎn)位和定位機(jī)構(gòu)。 ? 2．更換主軸頭換刀 ? 在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)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(dāng)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(yùn)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(yùn)動脫開。 ? 圖8-18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(yùn)動由齒輪12輸入。當(dāng)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(jìn)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)45o，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(jìn)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。 1、2一離合器? 3、4、12一齒輪? 5一套筒? 6一端蓋? 7一主軸? 8一螺母 9、16、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 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(yùn)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(jī)床，例如數(shù)控鉆床等。 ? 3．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(jī)構(gòu)組成。首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄上，在機(jī)外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)整后，按一定的方式放入刀庫中去。換刀時先在刀庫中進(jìn)行選刀，并由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具，在進(jìn)行交換刀具之后，將新刀具裝入主軸，把舊刀具放回刀庫。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，也可作為單獨部件安裝到機(jī)床以外，并由搬運(yùn)裝置運(yùn)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(jī)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增強(qiáng)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，因而能夠進(jìn)行復(fù)雜零件的多工序加工，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。 自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)原理與維修 2007-09-26 01:24:39??作者：山特維克??來源：互聯(lián)網(wǎng)??文字大?。骸敬蟆俊局小俊拘　? 簡介：8.4.1? 自動換刀裝置的形式 ? 自動換刀裝置是加工中心的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的形式多種多樣，目前常見的有以下幾種。 ? 1．回轉(zhuǎn)刀架換刀 ? 數(shù)控機(jī)床使用的回轉(zhuǎn)刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。? 回轉(zhuǎn)刀架必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時要保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn) 關(guān)鍵字：刀具 夾具 切削 銑削 車削 機(jī)床 測量 8.4.1? 自動換刀裝置的形式 ? 自動換刀裝置是加工中心的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的形式多種多樣，目前常見的有以下幾種。 ? 1．回轉(zhuǎn)刀架換刀 ? 數(shù)控機(jī)床使用的回轉(zhuǎn)刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。? 回轉(zhuǎn)刀架必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時要保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位的重復(fù)定位精度。 ? 圖8-17為數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架，它適用于盤類零件的加工。在加工軸類零件時，可以用四方回轉(zhuǎn)刀架。由于兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便。 圖8-17??數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架 1－活塞? 2－刀架體? 3、7－齒輪? 4－齒圈? 5－空套齒輪 6－活塞? 8－齒條? 9－固定插銷? 10、11－推桿? 12－觸頭 ? 回轉(zhuǎn)刀架的全部動作由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥進(jìn)行控制，它的動作分為4個步驟： (1)刀架抬起? 當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，壓力油由a孔進(jìn)入壓緊液壓缸的下腔，活塞1上升，刀架體2抬起，使定位用的活動插銷10與固定插銷9脫開。同時，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪5結(jié)合。 (2)刀架轉(zhuǎn)位? 當(dāng)?shù)都芴鸷?，壓力油從c孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸左腔，活塞6向右移動，通過聯(lián)接板帶動齒條8移動，使空套齒輪5作逆時針方向轉(zhuǎn)動。通過端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過60o?；钊男谐虘?yīng)等于齒輪5分度圓周長的1/6，并由限位開關(guān)控制。? (3)刀架壓緊? 刀架轉(zhuǎn)位之后，壓力油從b孔進(jìn)入壓緊液壓缸上腔，活塞1帶動刀架體2下降。齒輪3的底盤上精確地安裝有6個帶斜楔的圓柱固定插銷9，利用活動插銷10消除定位銷與孔之間的間隙，實現(xiàn)反靠定位。刀架體2下降時，定位活動插銷10與另一個固定插銷9卡緊，同時齒輪3與齒圈4的錐面接觸，刀架在新的位置定位并夾緊。這時，端齒離合器與空套齒輪5脫開。 (4)轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位? 刀架壓緊之后，壓力油從d孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸的右腔，活塞6帶動齒條復(fù)位，由于此時端齒離合器已脫開，齒條帶動齒輪3在軸上空轉(zhuǎn)。 如果定位和夾緊動作正常，推桿11與相應(yīng)的觸頭12接觸，發(fā)出信號表示換刀過程已經(jīng)結(jié)束，可以繼續(xù)進(jìn)行切削加工。 回轉(zhuǎn)刀架除了采用液壓缸轉(zhuǎn)位和定位銷定位之外，還可以采用電動機(jī)帶動離合器定位，以及其他轉(zhuǎn)位和定位機(jī)構(gòu)。 ? 2．更換主軸頭換刀 ? 在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)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(dāng)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(yùn)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(yùn)動脫開。 ? 圖8-18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(yùn)動由齒輪12輸入。當(dāng)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(jìn)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)45o，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(jìn)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。 1、2一離合器? 3、4、12一齒輪? 5一套筒? 6一端蓋? 7一主軸? 8一螺母 9、16、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 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(yùn)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(jī)床，例如數(shù)控鉆床等。 ? 3．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(jī)構(gòu)組成。首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄上，在機(jī)外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)整后，按一定的方式放入刀庫中去。換刀時先在刀庫中進(jìn)行選刀，并由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具，在進(jìn)行交換刀具之后，將新刀具裝入主軸，把舊刀具放回刀庫。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，也可作為單獨部件安裝到機(jī)床以外，并由搬運(yùn)裝置運(yùn)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(jī)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增強(qiáng)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，因而能夠進(jìn)行復(fù)雜零件的多工序加工，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。