刀库及换刀装置 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 为主的生产方式。由电脑程式的控制，可以完 成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔 、攻牙等。大幅缩短加工时程，降低生产成本 ；这是刀库系统的最大特点。 3.4.1结构特点 v刀库主要是提供储刀位置，并能依程式的控制， 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。 1. 主要构件 刀库 换刀机构 同时存在 相辅相成 两者关系两者关系 : : v近年来刀库的发展已超越其为工具机配件的 角色，在其特有的技术领域中发展出符合工 具机高精度、高效能、高可靠度及多工复合 等概念之产品。其产品品质的优劣，关系到 工具机的整体效能表现。 目前状况： v刀库的容量、布局，针对不同的工具机，其 形式也有所不同，根据刀库的容量、外型和 取刀方式可概分为以下几种： 分类： 1、斗笠式刀库 2、 圆盘式刀库 3、链条式刀库 下一页 1、斗笠式刀库 v一般只能存1624把刀具 ，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。 返回 2、 圆盘式刀库 v 圆盘式刀库通常应用在小型立式综合加工 机上。“圆盘刀库“一般俗称“盘式刀库“，以便 和“斗笠式刀库“、“链条式刀库“相区分。圆盘 式的刀库容量不大，顶多二、三十把刀。需 搭配自动换刀机构ATC(AutoToolsChange)进 行刀具交换。 返回 3、链条式刀库 v链条式刀库的特点是可 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 加机加工中心使用的刀 库最常见的形式是圆盘 式刀库和机械手换刀刀 库。 返回 v圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编 号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把 一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该 刀位内。其特点如下： 1、制造成本低。 圆盘式刀库特点 2、刀号的计数原理。 3、固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机 床一般要8秒以上 4、圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多 下一页 1、制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘， 只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动 部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏 机构”，前后、上下运动主要选用气缸。装配调 整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都 能自制。 返回 v2、刀号的计数原理。一般在换刀位安装一个无触点开关 ，1号刀位上安装挡板。每次机床开机后刀库必须“回零”，刀 库在旋转时，只要挡板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开 关，数控系统就默认为1号刀。并以此为计数基准，“马氏机 构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当前刀 号就被记忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号 编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号位8，要 换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。如要换 10号刀，刀库是顺时针转。 v 机床关机后刀具记忆清零。 返回 3、固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一 般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。 返回 4、圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多 ，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过 20把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式 结构，刀具数量多达60把。 返回 14 刀库的故障 v(1)刀库不能转动或转动不到位,刀库不能转动的 可能原因有：联接电动机轴与蜗杆轴的联轴器 松动；变频器故障，应查变频器的输入输出电 压正常与否；PLC无控制输出，可能是接口板 中的继电器失效；机械连接过紧或黄油粘涩； 电网电压过低(不应低于370V)。 刀库转动不到位的可能原因有：电机转动故 障，传动机构误差。 v(2)刀套不能夹紧刀具 可能原因是刀套上的调 整螺母松动，或弹簧太松，造成卡紧力超重，刀 具超重。 15 v(3)刀套上下不到位 可能原因是装置调 整不当或加工误差过大而造成拨叉位置 不正确；因限位开关安装不准或调整不 当而造成反馈信号错误。 v(4)刀套不能拆卸或停留一段时间才能拆 卸 应检查操纵刀套上下的气缸、气阀 是否松动，气压足不足，刀套的转动轴 锈蚀等。 v自动换刀系统是CNC工具机的重要组成部分，主要 是将加工所需刀具，从刀库中传送到主轴夹持机构 上。 v刀具夹持元件的结构特性及其与工具机主轴的联结 方式，将直接影响工具机的加工性能。刀库结构形 式及刀具交换装置的工作方式，则会影响工具机的 换刀效率。自动换刀系统本身及相关结构的复杂程 度，又会对整机的成本产生直接影响。 2. 自动换刀系统 生产成本 生产成本 加工性能 “三个影响” 换刀效率 v 数控工具机的自动换刀系统大概分为1.油压机构2.气压机 构3.电气式凸轮机构。在不断追求速度及可靠性提升的数控 工具机市场，凸轮式换刀机构就广泛的被采用。此设计只用 一个驱动马达就可完成复杂的换刀动作，快速确实，除了换 油外没有其他消耗零件及保养需求，故障率最少，寿命超过 百万次以上。 v 一般具有ATC装置者都有ATC臂。换刀时若是需要在刀 具库与主轴两处更换，则需要ATC臂来补助。但有些工具机 并不需要ATC臂即可完成换刀动作。 19 自动换刀装置的常见故障与维护 v自动换刀装置的常见故障有： v1.刀库运动故障， v2.定位误差过大， v3.机械手夹持刀柄不稳定， v4.机械动作误差过大等。 自动换刀装置常见故障的诊断与排除 v 对于机械、液压(或气动)方面的故障，主要应重 视对现场设备操作人员的调查，故障的判断由于ATC 装置是由PLC可编程序控制器通过应答信号控制的， 因此大多数故障出现在反馈环节(电路或反馈元件) 上。需通过电路分析与信号一动作定位一限位等 有关环节的综合分析来判断故障所在，故难度较大 。 v 未来工具机产业的发展，均以追求高速、高精度 、高效率为目标。随着切削速度的提高，切削时间 的不断缩短，对换刀时间的要求也在逐步提高；换 刀的速度已成为高等级工具机的一项重要指标。 3.刀库技术发展趋势 快速自动换刀技术是以减少辅助加工时间为主 要目的，综合考虑工具机的各方面因素，在尽可 能短的时间内完成刀具交换的技术方法。 v一般强调换刀速度快的卧式机台，皆有几个特点： 1.刀臂短 v2.刀臂不一定成直线 v3.两刀可能互相垂直 v4.凸轮箱小且可移动。 v 其主要目的是要让换刀时，可动件之转动惯量小 ，以达到快速换刀之目的。该技术包括刀库的设置 、换刀方式、换刀执行机构和适应高速工具机的结 构特点等。 23 3.4.2 刀库及换刀机械手的维护 v(1)严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止在机械手换刀时掉 刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞。 v(2)顺序选刀方式必须注意刀具放置在刀库中的顺序要正确。其 他选刀方式也要注意所换刀具是否与所需刀具一致，防止换错 刀具导致事故发生。 v(3)用手动方式往刀库上装刀时，要确保装到位、装牢靠。检查 刀座上的锁紧是否可靠。 v(4)经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点 位置是否到位，并及时调整，否则不能完成换刀动作。 v(5)要注意保持刀具刀柄和刀套的清洁。 v(6)开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否 正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。检查机械手 液压系统的压力是否正常，刀具在机械手上锁紧是否可靠，发 现不正常时应及时处理。 你学了。 你学会了。 你体会了。 v1.刀库的故障有哪些？ 2.自动换刀装置的常见故障有哪些？ 1）刀库运动故障， 2）定位误差过大， 3）机械手夹持刀柄不稳定， 4）机械动作误差过大等。 (1)刀库不能转动或转动不到位 (2)刀套不能夹紧刀具 (3)刀套上下不到位 (4)刀套不能拆卸或停留一段时间才能拆卸