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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:可换刀头雕刻打印机
学校名称:南昌理工学院
参赛队伍:TIA002
参赛学生:魏思行 肖育清  

详细说明

 自动换刀装置是加工中心的重要执行机构,它的形式多种多样,目前常见的有以下几种。1.回转刀架换刀 2.更换主轴头换刀  3.带刀库的自动换刀系统  但是现有的这些换刀系统无法满足同时在一台机床上类比换刀头一样更换激光头,3d打印的硬件设施或者雕刻机的雕刻刀头以及其他工作部件,从而满足一机多用。我们的产品可以一台机床就完成包括传统的换刀头,3d打印的硬件设施或者雕刻机的雕刻刀头以及一些其他的工作部件,大大的方便了使用者,降低移动,定位和固定工件所产生的成本,并且后期发展空间广阔,从硬件来看,可以发展新的刀头部件,或改善现有部件结构从而满足客户的不同需求,软件方面可以优化算法整合不同设备软件,众所周知有需求就有市场,从现有的换刀装置来看,我们产品的出现是必然的。
        我们的产品与现有的带刀库的自动换刀系统有一定的共性。带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成。首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准刀柄上,在机外进行尺寸预调整后,按一定的方式放入刀库中去。换刀时先在刀库中进行选刀,并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具,在进行交换刀具之后,将新刀具装入主轴,把旧刀具放回刀库。存放刀具的刀库具有较大的容量,它既可以安装在主轴箱的侧面或上方,也可作为单独部件安装到机床以外,并由搬运装置运送刀具。 与转塔主轴头相比较,由于带刀库的自动换刀装置数控机床主轴箱内只有一个主轴,设计主轴部件就有可能充分增强它的刚度,因而能满足精密加工的要求。另外,刀库可以存放数量很大的刀具,因而能够进行复杂零件的多工序加工,这样就明显提高了机床的适应性和加工效率。所以带刀库的自动换刀装置特别适用于数控钻床、数控铣床和数控镗床。
        只不过我们产品的刀库内放置的不是传统刀头,应该说不仅仅是传统主轴刀头还有3d打印的硬件设施或者雕刻机的雕刻刀头以及一些其他的工作部件。相应的刀具交换装置也需要进行改变,我们采用的是转塔头式换刀装置,带有旋转刀具的数控机床常采用转塔头式自动换刀装置,如数控钻镗床的多轴转塔头等。在转塔头上装有几个主轴,每个主轴上均装一把刀具,加工过程中转塔头可自动转位,从而实现自动换刀。主轴转塔头可看作是一一个转塔刀库,它的结构简单,换刀时间短,仅为20s左右。但由于受到空间位置的限制,主轴数目不能太多,主轴部件的结构刚度也有所下降,通常只适用与工序较少,精度要求不太高的机床,  如数控钻床、数控铣床等。
自动换刀系统的意义
       为了进一步提高数控机床的加工效率,数控机床正向着工件在一台机床一次装来即可完成多道工序或全部工序的方向发展。因此出现了各类型的加I中心机床加工过程中要使用多种刀具,因此必须有自动换刀装置,以便选用不同刀具,完成不同工序加工工序。从而衍伸出按有无机械手又分为不带机械手的自动换刀装置(如斗笠式换刀装置)和带机械手的自动换刀装置。
数控车床的刀具必须有良好的的强度和刚度。要保证会装刀架每次转位的重复定位精度。

      数控车床方刀架此类有四把不同刀具,转位信号由加工程序指定

      数控六角回转刀架,回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制,它的动作分为4个步骤:

      (1)刀架抬起当数控装置发出换刀指令后,压力油由孔进入压紧液压缸的下腔,活塞上升,刀架体抬起,使定位用的活动插销与固定插销脱开。同时,活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮结合。

      (2)刀架转位当刀架抬起后,压力油从孔进入转位液压缸左腔,活塞向右移动,通过联接板带动齿条移动,使空套齿轮作逆时针方向转动。通过端齿离合器使刀架转过600  。活塞的行程应等于齿轮分度圆周长的1/6,并由限位开关控制。

(3)刀架压紧刀架转位之后,压力油从孔进入压紧液压缸_上腔,活塞带动刀架体下降。齿轮的底盘_上精确地安装有个带斜楔的圆柱固定插销,  利用活动插销消除定位销与孔之间的间隙,实现反靠定位。刀架体下降时,定位活动插销与另一一个固定插销卡紧,同时齿轮与齿圈的锥面接触,刀架在新的位置定位并夹紧。这时,端齿离合器与空套齿轮5脱开。

(4)转位液压缸复位刀架压紧之后,压力油从孔进入转位液压缸的右腔,活塞带动齿条复位,由于此时端齿离合器已脱开,齿条带动齿轮在轴.上空转。

如果定位和夹紧动作正常,推杆与相应的触头接触,发出信号表示换刀过程已经结束,可以继续进行切削加工。

回转刀架除了采用液压缸转位和定位销定位之外,还可以采用电动机带动离合器定位,以及其他转位和定位机构。

带刀库的自动换刀装置数控机床主轴箱内只有一个主轴,设计主轴部件就有可能充分增强它的刚度,因此能满足精密加工的要求。另外刀库可以存放很大的刀具,因此能够进行复杂的零件的多工序加工,  这样就明显提高了机床的适应性和加工效率。所以带刀库的自动换刀装置特别适用数控钻床、数控铣床和数控镗床。

采用机械手换刀有很大的灵活性而且可以减少换刀时间。目前在加工中心上绝大多数都使用记忆式的任选换刀方式。这种方式能将刀具号和刀库中刀套位置(地址)对应地记忆在数控系统的PC中,不论刀具放在哪个刀套内都始终记忆着它的踪迹。刀库上装有位置检测装置(一般与电动机装在一起)可以检测出每个刀套的位置,这样刀具就可以任意取出并送回。刀库上没有机械原点,  使每次选刀时,就近选取。


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