加工中心銑床刀庫的主要分類、使用選擇方式和注意事項

刀庫系統,是加工中心銑床(無論是立加、臥加還是車銑複合加工中心等)的必備附件,刀庫系統是提供自動化加工過程中所需之儲刀及換刀需求的一種裝置。其自動換刀機構及可以儲放多把刀具的刀庫,改變了傳統以人為主的加工設備換刀方式,藉由電腦程序的控制,可以完成各種不同的加工形式對刀具的需求,例如銑削,鑽孔,鏜孔,攻絲等,極大的提升了加工的效率,降低了生存成本,解放了操作者雙手,減低了勞動強度。

首先我們來介紹一下刀庫的主要分類(有鑑於個人的經歷有限,使用過的刀庫類型也有限,在這裡我只選擇幾種典型的應用於立式(臥式)加工中心的刀庫作一個具體的說明,其它很多類型的刀庫,特別是我們沒有接觸過的刀庫,在這裡不會提及,也歡迎大家分享一些別種類型刀庫的使用選擇方式和注意事項)。

1、圓盤式刀庫

加工中心銑床刀庫的主要分類、使用選擇方式和注意事項

加工中心銑床刀庫的主要分類、使用選擇方式和注意事項

這種類型的刀庫,多用於小型的立式加工中心和臥式加工中心上,其主要特點是刀庫容量不大,一般的刀庫容量在20-30把刀之間,需搭配自動換刀機構ATC(Auto Tools Change)進行刀具交換。在本文的後面,我們將就如何選擇一個圓盤時刀庫作一個案例分析,分享一下如何從實際的設計過程中選擇一個圓盤時刀庫(這也是我選擇和使用最多的一種刀庫)。2、斗笠式刀庫

加工中心銑床刀庫的主要分類、使用選擇方式和注意事項

加工中心銑床刀庫的主要分類、使用選擇方式和注意事項

這種類型的刀庫,其實用的機床相對較小,例如精雕加工中心,鑽攻加工中心等,斗笠式刀庫在換刀時整個刀庫向主軸移動。當主軸上的刀具進入刀庫的卡槽時,主軸向上移動脫離刀具,這時刀庫轉動。當要換的刀具對正主軸正下方時主軸下移,使刀具進入主軸錐孔內,夾緊刀具後,刀庫退回原來的位置,其刀庫容量一般在16-24把刀之間,所以也是相對較小的一種刀庫。

3、鏈式刀庫

加工中心銑床刀庫的主要分類、使用選擇方式和注意事項

加工中心銑床刀庫的主要分類、使用選擇方式和注意事項

這種類型的刀庫的使用範圍更廣泛一些,其特點是可儲放較多數量之刀具,一般都在20把以上,有些可儲放120把以上。它是藉由鏈條將要換的刀具傳到指定位置,由機械手將刀具裝到主軸上。換刀動作均採用馬達加機械凸輪的結構,此設計之結構簡單、動作快速、確實、可靠,但是價格相對較高,除了應用於立式加工中心和臥式加工中心外還廣泛的應用於龍門加工中心等其它類型的機床。我們下面主要以圓盤式刀庫的選擇來做一個舉例說明:

首先,你得確認你所要選擇的刀庫類型,而這個刀庫類型的選擇跟你的加工主機的結構和對刀庫的刀具容量有直接的關係。

通常來說,主機的結構基本上就決定了你說選擇的刀庫的類型,例如昆明臺正的光機,據我瞭解50,60的立加基本上都是採用圓盤式刀庫的,70以上的光機有采用鏈式刀庫的結構(50,60的光機我用過,但是70以上的沒有用過)。

確認了刀庫的類型,我們接下來就是按刀庫的參數來進行選擇,看一個主要參數的圖紙

加工中心銑床刀庫的主要分類、使用選擇方式和注意事項

這個就是一個昆明臺正的850C光機的刀庫選擇確認圖紙,我們可以看一下里面的注意事項:1、刀庫規格:圓盤式BT40-16T,這個的意思是刀柄大小為BT40(這個型號的介紹我會放在主軸選擇的文章裡來介紹),16T就是指刀庫的容量為16把刀。

2、刀具的最大外徑:直徑100(滿刀狀態),直徑150(鄰空刀狀態),這個的意思是,如果你把16把刀全部裝上去,那刀具的最大外徑只能為100,超過100就會發生刀具干涉,如果你隔一個到位裝一把刀,那刀具的最大外徑可以達到150而不發生干涉。

3、刀具數量:16T,前面在刀庫規格上已經說過了,刀庫的刀具容量為16把。

4、刀具換刀時間:1.8sec,這個跟電氣的設置調整有關係。

5、倒刀動力源:氣缸直徑63X73L(自鎖),倒刀的意思就是指把刀具由橫向放置推倒垂直放置,以便於機械臂抓到,這個是靠氣缸推動的,這個只需要瞭解就行了。

6、刀具最大重量:8Kg,這個很關鍵,不要裝超過這個重量的刀具,否則有掉出來刀套的危險。

7、刀具最大長度:350mm,這個也很重要,否則刀具過長可能會和其它的零部件發生干涉,導致在換刀過程中損壞刀具和刀臂。

還有一些其它的相關參數和數據都是需要和刀庫供應商確認的,並這個過程需要電氣設計工程師的參與,因為刀庫的控制部分是有電氣工程師來對接的,所以在控制方面的一些參數需要進行圖紙和文件的確認。

同時,我們也要仔細的看一下圖紙,上面的圖紙不單體現在參數上,圖紙的安裝位置也是需要我們的機械設計工程師進一步確認和設計刀庫支撐架的:

1、刀庫支撐架的位置,即在立柱上的安裝位置,這個和我們立柱的刀庫基準面,Z向運動的最高位有很大的關係,我們需要和刀庫供應商確認這兩個參數,如果是昆明臺正的光機,一般他們都已經把刀庫的安裝孔做好了的(因為刀庫的支撐架鎖緊孔一般都在M16以上,所以事先如果不用機械加工的手段來做的話,現場配做是很難實現的,手電鑽打孔的最大加緊直柄是13(好像是,這個參數不是很確定),如果超過這個直徑的鑽頭都是錐柄的、一般手電鑽是夾不起的,所以無法進行現場配做,當然也可以用磁力鑽來配做,但是並不是每個裝配現場都有這些工具,所以我們通常是在立柱進行機械加工的時候就會把這寫安裝孔做好)。

2、刀庫的調整方式,在水平和垂直方向都需要有相應的頂塊進行調整。這個也是需要在裝配圖上做好的,並設計相應的零件圖紙的。

同時我們還要準備一份像這樣的刀庫採購技術協議表:

加工中心銑床刀庫的主要分類、使用選擇方式和注意事項

因為刀庫作為一個外購標準件,雖然其在出廠的時候已經經過了嚴格的質量控制,但是在這裡我們還是要針對我們選擇的一些參數和技術要求做一份詳細的註明,並對其售後做出相應的要求,千萬不要以為這個事情是多餘的,這就和保險的性質是類似的,如果採購的刀庫沒有任何問題,那這份東西一點用都沒有,如果不小心出了問題,那就可以很清楚的界定出是誰的責任,並由誰來承擔相應的費用。在辦理完上面的手續後,我們就需要馬上進行刀庫支撐架的零件設計,一般來說,刀庫支撐架的外形結構圖是有刀庫供應商的售後工程師來定的,當然我們也可以加上一些我們的設計經驗,例如下面這這張圖紙。

加工中心銑床刀庫的主要分類、使用選擇方式和注意事項

外形和結構需要和刀庫供應商來確認是因為,這牽涉到刀庫的重量和重心的一些力學計算(雖然他們也不算,但是他們有足夠的經驗),而我們可以根據我們的設計經驗對一些我們認為需要更改和加強的地方再做一些細節方面的改動,同時圖紙的加工保證的尺寸和形位公差也是由我們機械工程師來確認和設計。

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