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数控加工中心刀库知识汇总

文章出处: 人气:发表时间:2019-08-14 14:15


刀库系统,是加工中心铣床(无论是立加、卧加还是车铣复合加工中心等)的必备附件,刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置。其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库,改变了传统以人为主的加工设备换刀方式,借由电脑程序的控制,可以完成各种不同的加工形式对刀具的需求,例如铣削,钻孔,镗孔,攻丝等,极大的提升了加工的效率,降低了生存成本,解放了操作者双手,减低了劳动强度。

首先我们来介绍一下刀库的主要分类(有鉴于个人的经历有限,使用过的刀库类型也有限,在这里我只选择几种典型的应用于立式(卧式)加工中心的刀库作一个具体的说明,其它很多类型的刀库,特别是我们没有接触过的刀库,在这里不会提及,也欢迎大家分享一些别种类型刀库的使用选择方式和注意事项)。

1、圆盘式刀库

这种类型的刀库,多用于小型的立式加工中心和卧式加工中心上,其主要特点是刀库容量不大,一般的刀库容量在20-30把刀之间,需搭配自动换刀机构ATC(Auto Tools Change)进行刀具交换。在本文的后面,我们将就如何选择一个圆盘时刀库作一个案例分析,分享一下如何从实际的设计过程中选择一个圆盘时刀库(这也是我选择和使用最多的一种刀库)。

2、斗笠式刀库

这种类型的刀库,其实用的机床相对较小,例如精雕加工中心,钻攻加工中心等,斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时,主轴向上移动脱离刀具,这时刀库转动。当要换的刀具对正主轴正下方时主轴下移,使刀具进入主轴锥孔内,夹紧刀具后,刀库退回原来的位置,其刀库容量一般在16-24把刀之间,所以也是相对较小的一种刀库。

3、链式刀库

这种类型的刀库的使用范围更广泛一些,其特点是可储放较多数量之刀具,一般都在20把以上,有些可储放120把以上。它是藉由链条将要换的刀具传到指定位置,由机械手将刀具装到主轴上。换刀动作均采用马达加机械凸轮的结构,此设计之结构简单、动作快速、确实、可靠,但是价格相对较高,除了应用于立式加工中心和卧式加工中心外还广泛的应用于龙门加工中心等其它类型的机床。

我们下面主要以圆盘式刀库的选择来做一个举例说明:

首先,你得确认你所要选择的刀库类型,而这个刀库类型的选择跟你的加工主机的结构和对刀库的刀具容量有直接的关系。

通常来说,主机的结构基本上就决定了你说选择的刀库的类型,例如昆明台正的光机,据我了解50,60的立加基本上都是采用圆盘式刀库的,70以上的光机有采用链式刀库的结构(50,60的光机我用过,但是70以上的没有用过)。

确认了刀库的类型,我们接下来就是按刀库的参数来进行选择,看一个主要参数的图纸

这个就是一个昆明台正的850C光机的刀库选择确认图纸,我们可以看一下里面的注意事项:

1、刀库规格:圆盘式BT40-16T,这个的意思是刀柄大小为BT40(这个型号的介绍我会放在主轴选择的文章里来介绍),16T就是指刀库的容量为16把刀。

2、刀具的最大外径:直径100(满刀状态),直径150(邻空刀状态),这个的意思是,如果你把16把刀全部装上去,那刀具的最大外径只能为100,超过100就会发生刀具干涉,如果你隔一个到位装一把刀,那刀具的最大外径可以达到150而不发生干涉。

3、刀具数量:16T,前面在刀库规格上已经说过了,刀库的刀具容量为16把。

4、刀具换刀时间:1.8sec,这个跟电气的设置调整有关系。

5、倒刀动力源:气缸直径63X73L(自锁),倒刀的意思就是指把刀具由横向放置推倒垂直放置,以便于机械臂抓到,这个是靠气缸推动的,这个只需要了解就行了。

6、刀具最大重量:8Kg,这个很关键,不要装超过这个重量的刀具,否则有掉出来刀套的危险。

7、刀具最大长度:350mm,这个也很重要,否则刀具过长可能会和其它的零部件发生干涉,导致在换刀过程中损坏刀具和刀臂。

还有一些其它的相关参数和数据都是需要和刀库供应商确认的,并这个过程需要电气设计工程师的参与,因为刀库的控制部分是有电气工程师来对接的,所以在控制方面的一些参数需要进行图纸和文件的确认。

同时,我们也要仔细的看一下图纸,上面的图纸不单体现在参数上,图纸的安装位置也是需要我们的机械设计工程师进一步确认和设计刀库支撑架的:

1、刀库支撑架的位置,即在立柱上的安装位置,这个和我们立柱的刀库基准面,Z向运动的最高位有很大的关系,我们需要和刀库供应商确认这两个参数,如果是昆明台正的光机,一般他们都已经把刀库的安装孔做好了的(因为刀库的支撑架锁紧孔一般都在M16以上,所以事先如果不用机械加工的手段来做的话,现场配做是很难实现的,手电钻打孔的最大加紧直柄是13(好像是,这个参数不是很确定),如果超过这个直径的钻头都是锥柄的、一般手电钻是夹不起的,所以无法进行现场配做,当然也可以用磁力钻来配做,但是并不是每个装配现场都有这些工具,所以我们通常是在立柱进行机械加工的时候就会把这写安装孔做好)。

2、刀库的调整方式,在水平和垂直方向都需要有相应的顶块进行调整。这个也是需要在装配图上做好的,并设计相应的零件图纸的。

同时我们还要准备一份像这样的刀库采购技术协议表:

因为刀库作为一个外购标准件,虽然其在出厂的时候已经经过了严格的质量控制,但是在这里我们还是要针对我们选择的一些参数和技术要求做一份详细的注明,并对其售后做出相应的要求,千万不要以为这个事情是多余的,这就和保险的性质是类似的,如果采购的刀库没有任何问题,那这份东西一点用都没有,如果不小心出了问题,那就可以很清楚的界定出是谁的责任,并由谁来承担相应的费用。

在办理完上面的手续后,我们就需要马上进行刀库支撑架的零件设计,一般来说,刀库支撑架的外形结构图是有刀库供应商的售后工程师来定的,当然我们也可以加上一些我们的设计经验,例如下面这这张图纸。

外形和结构需要和刀库供应商来确认是因为,这牵涉到刀库的重量和重心的一些力学计算(虽然他们也不算,但是他们有足够的经验),而我们可以根据我们的设计经验对一些我们认为需要更改和加强的地方再做一些细节方面的改动,同时图纸的加工保证的尺寸和形位公差也是由我们机械工程师来确认和设计。如果你想了解更多的UG编程知识,推荐你们加一个UG编程群726236503,里面有免费的UG编程资料供大家学习,有什么不懂的可以在群里大家相互交流。学好UG编程其实很简单,只要跟对经验丰富的人系统的学习,多跟朋友,同事,同学交流。可以更加强化自己的编程水平,学到的知识是自己的,别人拿不走。​

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