刀库系统丨数控加工中心刀库分类和特点
刀库系统是加工中心自动化加工过程中需储刀和换刀的一种装置,主要由刀库和换刀机构构成。刀库主要提供储刀位置,并能依程式控制正确选择刀具加以定位,以进行刀具交换。换刀机构则是执行刀具交换的动作。刀库和换刀机构必须同时存在。二者相辅相成,缺一不可。其容量、布局以及具体结构,对数控机床的设计都有很大影响。根据刀库的容量、外形。和取刀方式可以慨分为以下几种:
⦁ 斗笠式刀库
斗笠式刀库是数控加工中心常见的一种刀库,其刀库形状像个大斗笠而得名。一般储刀的数量不能太多,8-24把,具有体积小,安装方便,故障率少等特点,所以在立式加工中心应用比较常见。但换刀需要的时间4S-6S左右。
斗笠式刀库换刀过程:斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴平行移动,首先取下主轴上面原有的刀具,当主轴上面的刀具进入刀库卡槽时,主轴向上移动脱离刀库,然后刀库转动,目标刀具对准主轴正下方,主轴下移,使刀具进入主轴锥孔内,刀具加紧后,刀库退回,完成整个换刀过程。
圆盘式刀库可以叫做机械手刀库和刀臂式刀库,在每一个地方都不同叫法,但都是一样的,都是圆盘式刀库。圆盘式刀库的换刀速度快、结构复杂、价格贵,圆盘式刀库换刀速度在4s之内,因为其换刀动作:由机械手臂从刀库以及主轴上同时拔刀经过180°旋转安装到主轴和刀库上,就完成了其换刀过程。
其刀库的价格比斗笠式刀库贵很多。刀库可以最多可以装载40把刀具。圆盘式刀库对刀具的重量限制极其严格,装载的刀具一旦超过刀库的承受范围,刀具就会很容易从刀库甩出,容易造成事故发出。圆盘式刀库对刀具的长度也有一定的限制,如果刀具长度超过规定尺寸,在换刀过程中就会与刀具碰撞,就会造成刀库和刀具的损坏。
链式刀库在立式加工中心中并不常见,一般主要用于大型的卧式加工中心,链条式刀库可以储存数量较多的刀具,一般都是在20把以上,有些可以储存到120把以上,他是由链条将要换的刀具传到指定的位置,在由机械手将刀具装到主轴上。
链条式刀库容量大,到刀库定位精度低。链式刀库的链条式结构,决定了刀库自身存在着明显的缺陷;机械刚性差,传动间隙大,造成刀库定位精度差,常引起机床故障。换刀时间也比较长。
其它刀库
刀库的形式还有很多,值得一提的是格子箱式刀库。图j所示的为单面式,由于布局不灵活,通常刀库安置在工作台上,应用较少。图k所示的为多面式,为减少换刀时间,换刀机械手通常利用前一把刀具加工工件的时间,预先取出要更换的刀具(所配数控系统应具备该项功能)。该刀库占地面积小,结构紧凑,在相同的空间内可以容纳的刀具数目较多。但由于它的选刀和取刀动作复杂,现已较少用于单机加工中心,多用于FMS(柔性制造系统)的集中供刀系统。
总结:刀库中的刀具并不是越多越好,太大的容量会增加刀库的尺寸和占地面积,使选刀时间增长。刀库的容量首先要考虑加工工艺的需要。根据以钻、铣为主的立式加工中心所需刀具数的统计,绘制下图所示的曲线。曲线表明,用10把孔加工刀具可完成70%的钻削工艺,四把铣刀可完成90%的铣削工艺。据此可以看出,用14把刀具就可以完成70%以上的钻铣加工。若是从完成对被加工工件的全部工序进行统计,得到的结果是,大部分(超过80%)的工件完成全部加工过程只需40把刀具就够了。因此,从使用角度出发,刀库的容量一般取为10~40把,盲目地加大刀库容量,将会使刀库的利用率降低,结构过于复杂,造成很大浪费。
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