1、刀庫(kù)的功能
在自動(dòng)換刀裝置中,刀庫(kù)是最主要的部件之一。刀庫(kù)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(duì)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)都有很大影響。
2、刀庫(kù)的形式根據(jù)刀庫(kù)的容量和取刀的方式,可以將刀庫(kù)設(shè)計(jì)成各種形式。常見的形式有如下幾種。
一)直線刀庫(kù)刀具在刀庫(kù)中是直線排列,如圖a所示。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,刀庫(kù)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(dòng)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(kù)中,刀具徑向布局,占有較大空間,刀庫(kù)位置受限制,一般置于機(jī)床立柱上端,其換刀時(shí)間較短,使整個(gè)換刀裝置較簡(jiǎn)單。2)如圖c所示的刀庫(kù)中,刀具軸向布局,常置于主軸側(cè)面。刀庫(kù)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(kù)中,刀具與刀庫(kù)軸心線成一定角度(小于90o)呈傘狀布置,這可根據(jù)機(jī)床的總體布局要求安排刀庫(kù)的位置,多斜放于立柱上端,刀庫(kù)容量不宜過大。
上述三種圓盤刀庫(kù)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(jī)床布局不協(xié)調(diào)。
為進(jìn)一步擴(kuò)大存刀量,有的機(jī)床使用多圈分布刀具的圓盤刀庫(kù),如圖e所示;多層圓盤刀庫(kù),如圖f所示;多排圓盤刀庫(kù),如圖g所示。多排圓盤刀庫(kù)每排4把刀,可整排更換。后三種刀庫(kù)形式使用較少。
三)鏈?zhǔn)降稁?kù)
鏈?zhǔn)降稁?kù)是較常用的形式。這種刀庫(kù)刀座固定在環(huán)形鏈節(jié)上。常用的有單排鏈?zhǔn)降稁?kù),如圖h所示。這種刀庫(kù)使用加長(zhǎng)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?kù)結(jié)構(gòu)緊湊,刀庫(kù)容量大,鏈環(huán)的形狀可根據(jù)機(jī)床的布局制成各種形狀。同時(shí)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(shí),可增加鏈條的長(zhǎng)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(kù)運(yùn)動(dòng)慣量的增加可不予考慮。這些為系列刀庫(kù)的設(shè)計(jì)與制造提供了很多方便。一般當(dāng)?shù)毒邤?shù)量在30~120把時(shí),多采用鏈?zhǔn)降稁?kù)。
四)其它刀庫(kù)
刀庫(kù)的形式還有很多,值得一提的是格子箱式刀庫(kù)。圖j所示的為單面式,由于布局不靈活,通常刀庫(kù)安置在工作臺(tái)上,應(yīng)用較少。圖k所示的為多面式,為減少換刀時(shí)間,換刀機(jī)械手通常利用前一把刀具加工工件的時(shí)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(xiàng)功能)。該刀庫(kù)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(dòng)作復(fù)雜,現(xiàn)已較少用于單機(jī)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(kù)的容量刀庫(kù)中的刀具并不是越多越好,太大的容量會(huì)增加刀庫(kù)的尺寸和占地面積,使選刀時(shí)間增長(zhǎng)。刀庫(kù)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(jì),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(duì)被加工工件的全部工序進(jìn)行統(tǒng)計(jì),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(kù)的容量一般取為10~40把,盲目地加大刀庫(kù)容量,將會(huì)使刀庫(kù)的利用率降低,結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,造成很大浪費(fèi)。