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自动换刀装置的结构原理与维修

日期:2014-09-29 16:15:55 浏览次数:

自动换刀装置的形式 

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 

数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置,有四方刀架、六角刀架,即在其上装有四把、六把或更多的刀具。 
回转刀架必须具有良好的强度和刚度,以承受粗加工的切削力:同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。 

图1为数控车床六角回转刀架,它适用于盘类零件的加工。在加工轴类零件时,可以用四方回转刀架。由于两者底部安装尺寸相同,更换刀架十分方便。

图1 数控车床六角回转刀架 
1-活塞 2-刀架体 3、7-齿轮 4-齿圈 5-空套齿轮 
6-活塞 8-齿条 9-固定插销 10、11-推杆 12-触头

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a孔进入压紧液压缸的下腔,活塞1上升,刀架体2抬起,使定位用的活动插销10与固定插销9脱开。同时,活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮5结合。 

(2)刀架转位 当刀架抬起后,压力油从c孔进入转位液压缸左腔,活塞6向右移动,通过联接板带动齿条8移动,使空套齿轮5作逆时针方向转动。通过端齿离合器使刀架转过60o。活塞的行程应等于齿轮5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b孔进入压紧液压缸上腔,活塞1带动刀架体2下降。齿轮3的底盘上精确地安装有6个带斜楔的圆柱固定插销9,利用活动插销10消除定位销与孔之间的间隙,实现反靠定位。刀架体2下降时,定位活动插销10与另一个固定插销9卡紧,同时齿轮3与齿圈4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d孔进入转位液压缸的右腔,活塞6带动齿条复位,由于此时端齿离合器已脱开,齿条带动齿轮3在轴上空转。 

如果定位和夹紧动作正常,推杆11与相应的触头12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。 

2.更换主轴头换刀 

在带有旋转刀具数控机床中,更换主轴头是一种简单换刀方式。主轴头通常有卧式和立式两种,而且常用转塔的转位来更换主轴头,以实现自动换刀。在转塔的各个主轴头上,预先安装有各工序所需的旋转刀具。当发出换刀指令时,各主轴头依次地转到加工位置,并接通主轴运动,使相应的主轴带动刀具旋转,而其他处于不加工位置上的主轴都与主运动脱开。 

图2为卧式八轴转塔头。转塔头上径向分布着八根结构完全相同的主轴7,主轴的回转运动由齿轮12输入。当数控装置发出换刀指令时,先通过液压拨叉将移动齿轮3与齿轮12脱离啮合,同时在中心液压缸14的上腔通压力油。由于活塞杆和活塞15固定在底座上,因此中心液压缸14带着由两个推力轴承17和16支承的转塔刀架体18抬起,离合器2和1脱离啮合。然后压力油进入转位液压缸,推动活塞齿条,再经过中间齿轮使大齿轮4与转塔刀架体18一起回转45o,将下一工序的主轴转到工作位置。转位结束后,压力油进入中心液压缸14的下腔,使转塔头下降,离合器2和1重新啮合,实现了精确的定位。在压力油的作用下,转塔头被压紧,转位液压缸退回原位。最后,通过液压拨叉移动齿轮3,使它与新换上的主轴齿轮12相啮合。为了改善主轴结构的装配工艺性,整个主轴部件装在套筒5内,只要卸去螺钉10,就可以将整个部件抽出。主轴前轴承9采用锥孔双列圆柱滚子轴承,调整时,先卸下端盖6,然后拧紧螺母8,使内环做轴向移动,


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