1、刀庫的功能
在自動換刀裝置中,刀庫是最主要的部件之一。刀庫是用來貯存加工刀具及輔助工具的地方。其容量、布局以及具體結(jié)構(gòu),對數(shù)控機床的設(shè)計都有很大影響。
2、刀庫的形式根據(jù)刀庫的容量和取刀的方式,可以將刀庫設(shè)計成各種形式。常見的形式有如下幾種。
一)直線刀庫刀具在刀庫中是直線排列,如圖a所示。其結(jié)構(gòu)簡單,刀庫容量小,一般可容納8~12把刀具,故較少使用。此形式多見于自動換刀數(shù)控車床,在數(shù)控鉆床上也采用過此形式。
二)圓盤刀具
此形式存刀具少則6~8把,多則50~60把,其中有多種形式。
1)如圖b所示的刀庫中,刀具徑向布局,占有較大空間,刀庫位置受限制,一般置于機床立柱上端,其換刀時間較短,使整個換刀裝置較簡單。2)如圖c所示的刀庫中,刀具軸向布局,常置于主軸側(cè)面。刀庫軸心線可垂直放置,也可以水平放置,此種形式使用較多。3)如圖d所示的刀庫中,刀具與刀庫軸心線成一定角度(小于90o)呈傘狀布置,這可根據(jù)機床的總體布局要求安排刀庫的位置,多斜放于立柱上端,刀庫容量不宜過大。
上述三種圓盤刀庫是較常用的形式,其存刀量最多為50~60把,存刀量過多,則結(jié)構(gòu)尺寸龐大,與機床布局不協(xié)調(diào)。
為進(jìn)一步擴大存刀量,有的機床使用多圈分布刀具的圓盤刀庫,如圖e所示;多層圓盤刀庫,如圖f所示;多排圓盤刀庫,如圖g所示。多排圓盤刀庫每排4把刀,可整排更換。后三種刀庫形式使用較少。
三)鏈?zhǔn)降稁?br/>鏈?zhǔn)降稁焓禽^常用的形式。這種刀庫刀座固定在環(huán)形鏈節(jié)上。常用的有單排鏈?zhǔn)降稁欤鐖Dh所示。這種刀庫使用加長鏈條,讓鏈條折疊回繞可提高空間利用率,進(jìn)一步增加存刀量,如圖i所示。鏈?zhǔn)降稁旖Y(jié)構(gòu)緊湊,刀庫容量大,鏈環(huán)的形狀可根據(jù)機床的布局制成各種形狀。同時也可以將換刀位突出以便于換刀。在一定范圍內(nèi),需要增加刀具數(shù)量時,可增加鏈條的長度,而不增加鏈輪直徑。
因此,鏈輪的圓周速度(鏈條線速度)可不增加,刀庫運動慣量的增加可不予考慮。這些為系列刀庫的設(shè)計與制造提供了很多方便。一般當(dāng)?shù)毒邤?shù)量在30~120把時,多采用鏈?zhǔn)降稁臁?/p>
四)其它刀庫
刀庫的形式還有很多,值得一提的是格子箱式刀庫。圖j所示的為單面式,由于布局不靈活,通常刀庫安置在工作臺上,應(yīng)用較少。圖k所示的為多面式,為減少換刀時間,換刀機械手通常利用前一把刀具加工工件的時間,預(yù)先取出要更換的刀具(所配數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具備該項功能)。該刀庫占地面積小,結(jié)構(gòu)緊湊,在相同的空間內(nèi)可以容納的刀具數(shù)目較多。但由于它的選刀和取刀動作復(fù)雜,現(xiàn)已較少用于單機加工中心,多用于FMS(柔性制造系統(tǒng))的集中供刀系統(tǒng)。
3、刀庫的容量刀庫中的刀具并不是越多越好,太大的容量會增加刀庫的尺寸和占地面積,使選刀時間增長。刀庫的容量首先要考慮加工工藝的需要。根據(jù)以鉆、銑為主的立式加工中心所需刀具數(shù)的統(tǒng)計,繪制下圖所示的曲線。曲線表明,用10把孔加工刀具可完成70%的鉆削工藝,四把銑刀可完成90%的銑削工藝。
據(jù)此可以看出,用14把刀具就可以完成70%以上的鉆銑加工。若是從完成對被加工工件的全部工序進(jìn)行統(tǒng)計,得到的結(jié)果是,大部分(超過80%)的工件完成全部加工過程只需40把刀具就夠了。因此,從使用角度出發(fā),刀庫的容量一般取為10~40把,盲目地加大刀庫容量,將會使刀庫的利用率降低,結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,造成很大浪費。