搜索 | 注册
现代机床杂志 2024 第一期

订阅电话:010-80335298
台湾治盛科技G-TOP 昆山雷柏士精密科技有限公司 江苏维香工具制造有限公司 山东欧诺威数控刀具有限公司 四川泰刕斯工具制造有限公司 常州埃特法斯工具有限公司 北京科勘工具制造有限公司 昆山涵博电子科技有限公司 上海工博会 泰劦斯工具制造有限公司 上海洛友精密工具有限公司 苏氏精密工具股份有限公司 诺伊数控工具 上海翔驰刀具有限公司 德州凯狮商贸有限公司 东莞市川润数控刀具有限公司
首页 » 技术前沿 » 新型全自动落地式刀库

新型全自动落地式刀库

1.序言

刀库是数控机床的重要核心部件之一,中小型立式加工中心通常选择斗笠式刀库和圆盘机械手刀库,龙门式数控镗铣床通常采用链式刀库,卧式加工中心因采用双交换工作台,所以通常采用落地式链式刀库。大型落地镗床通过采用侧挂式多工位链式刀库,来满足复杂零件加工的需要。由于加工中心所处行业不同,所以往往不需要配备大型链式刀库,而采用常见的24把刀,但是,由于主轴前端配备了其他功能部件,空间受到限制,所以在这种情况下,通用型刀库不能够满足实际使用需要。因此,本文重点围绕此类设备需求,为用户提供一种全新的解决方案。

 

2.刀库总体设计

一种落地式镗床,由于加工的需要,原设计方案中的刀库受使用空间限制,无法进行正常的换刀。针对换刀空间受限的问题,可以采用如下两种方案。方案一,采用侧挂式刀库,如图1所示,斗笠式刀库1,通过刀库座2与立柱3使用螺栓固定在一起,滑座4在立柱3上能够上下运动,主轴6安装在方滑枕5上,能够在滑座4内实现前后运动,刀柄7通过斗笠式刀库1中的执行机构,带动刀盘整体运行至主轴6的中心线上。方案二,采用固定落地式刀库,如图2所示,刀库座1落地,与地面固定,刀盘2固定在刀库座1上,可以在其上进行旋转,气缸3推动刀柄组件,向上运动至主轴中心线上。上述两种方案,当刀柄运动至主轴中心线后,在数控系统换刀指令作用下,实现了刀库与主轴间的自动换刀。

1 侧挂式刀库

 

2 固定落地式刀库

 

对两种方案进行对比,两方案的相同点在于都是通过气缸作为执行元件,都是刀盘需要旋转,旋转到位之后再进行送刀动作。不同点在于方案一采用气缸推动整个刀盘运动,由于换刀行程的限制,传统的250mm距离往往不能满足工作需要;而方案二采用的是气缸推动刀柄组件实现换刀,因此,方案二推动的负载更小,由于采用的是落地结构,与机床的立柱不存在组合关系,与地面固定,占地面积更小,安装调试更加灵活,更利于选择合适的气缸来实现动作,在主轴前端有冷却组件等影响换刀的情况下,换刀所占用空间更小。综合上述对比可知,在某种程度上,采用落地式刀库解决自动换刀方案,优于侧挂式方案。

 

3.刀库刀盘受力分析

刀盘作为刀库的主要部件之一,它的作用是固定刀座,后面安装有分度机构,前面安装有气缸,气缸可以推动刀座组件向上移动,在数控系统的控制下实现自动换刀。刀盘结构是否合理、强度是否够用,直接影响整个功能部件的稳定性,鉴于此,重点对刀盘的结构进行受力分析。此刀库采用立式布局,以落地形式安装在地面上,所用刀柄及刀具的最大质量为3kg,刀库总容量24把,刀盘所用材料为Q235A,针对刀座的安装位置,分别从位移、压力、载荷方向三方面运用UG软件中的simulation功能进行相应的分析,如图3~5所示。

3 位移分析

4 压力分析

5 载荷方向分析

 

根据位移、压力及载荷分析可知,在上述条件下,在最大压强为2.03MPa的情况下,位移最大变化量是0.0014mm。载荷方向如图5所示,通过图形可知,载荷最大的方向存在于刀盘外侧刀套组件处,尤其是在中心线上下两侧,因此,这些位置变形量也是最大的。目前的分析条件是在满刀的情况下,同时刀具均是最大质量,变形量在允许范围之内,实际工况是所用刀具由加工工艺来决定,刀具质量会因种类不同,而存在差异,因此,通过上面的分析可知,该刀盘的结构能够满足主机的使用要求。从图3位移分析中可知,中间部分的变形量很小,从降低电动机驱动负载的角度分析,可以将刀盘中间增开圆孔以减轻质量。

 

4.刀库电气控制

刀库刀盘的驱动采用3380V刀库专用减速电动机进行分度,由优质的铝合金压铸形成,电动机的体积小、扭力大、效率高且散热快,表面经皮膜处理不生锈,性能稳定。送刀动作由同气缸推动刀座组件来实现,机构稳定可靠,负载小,通过专用减速电动机、气动系统以及相应的磁性传感器、零点位置传感器及计数传感器等,在数控系统的作用下可实现自动换刀,根据实际工况,确定了具体的换刀动作。本文以主轴初始状态为空刀,以换5号刀为例,进行动作过程描述,具体如下。

1)机床数控系统发出换刀指令T5M6,刀库电动机带动拨杆转动,拨杆带动刀盘旋转,刀盘每旋转一个刀位,计数传感器计数一次。

2)根据系统存储数据进行对比,若不匹配,向下一个工位旋转;若匹配,刀库专用减速电动机停止旋转,执行下一步程序。

3)气动系统上的前进电磁阀得电后,气源推动气缸轴带动刀座组件向上运动至主轴中心换刀点,气缸的运动行程由磁性传感器来反馈。

4)主轴部分由数控机床伺服电动机带动执行机构至换刀点,刀柄顺利进入主轴锥孔,并用相应拉紧机构锁死。

5)主轴将刀柄锁紧在主轴锥孔后,主轴机构后移,退出至安全位置。

6)气缸此时将刀套组件带回,移至原刀位后,等待下一次的换刀指令。

7)在主轴上有刀的情况下,需要事先计算出哪个刀位是空刀位,再将主轴上的刀抓取下来,送入指定刀位,再执行上述动作,完成下一次的换刀过程。时序如图6所示。

6 刀库运行时序

5.效果验证

此刀库经过零部件三维建模后,进行了虚拟装配,并运用UG软件中的simulation对刀库刀盘进行了受力分析。根据数据分析,改进了部分结构,提高了整机的刚性和产品的可靠性。刀库三维效果如图7所示。

 

7 刀库三维效果

 

在制造完成的同时,也对该刀库的整机性能进行了48h以上的无故障运行测试,分别对每个刀位进行往复式换刀测试,经试验,该设备运行稳定可靠,换刀动作流畅无卡顿,换刀时间优于设计指标,实际刀具的质量大于设计指标,其余各项指标均达到了设计的预期,能够满足主机加工需要,具体测试数据见表1

1 刀库测试数据

6.结束语

本文所述落地式刀库与圆盘机械手刀库相比,由于采用的是凸轮带动机械手臂双向就近选刀,因此换刀速度较快,但是设备成本高。

与侧挂式刀库相比,落地式刀库采用的是气缸推动刀座组件实现换刀,移动负载小,系统反应更加灵敏可靠,同时成本较低,在安装空间受限制的情况下,本方案能够解决主机自动化换刀的功能,同时,本方案采用气缸实现换刀,节能绿色环保。因此,落地式刀库具有很广泛的使用价值和推广空间。


来源:沈阳工学院机械工程与自动化学院 报道:穆德敏 王瑞洋
产业热点 政策解读 展会报道
  1. CIMT 2025:孚尔默创新产品矩阵惊艳首秀 展现“工具全工艺解决方案”硬实力
  2. 汇聚动能 向新而行 ——肯纳金属创新产品媒体发布会在京举办
  3. 西门子第五代SINUMERIK 828D重磅发布, 加速中端市场数字化低碳化转型
  4. 友嘉集团亮相CIMT2025 诠释智能制造新典范
  5. 推进本地化生产,达诺巴特集团升级中国服务
  6. 马扎克 CIMT2025 实力出圈: 以 “革新制造” 开启智造新未来
  7. 人工智能技术在数控机床中的应用研究
  8. 国产机床更聪明了
  9. 五轴加工技术在商用车发动机行业的应用
  10. 中国模具产业发展趋势与需求分析
  1. 2025年一季度机床工具行业经济运行情况
  2. CCMT2024刀具展品述评
  3. 强国复兴有我
  4. 中国装备 装备中国 走向世界
  5. 国家最新政策,国产工业软件必将崛起!
  6. AI方兴未艾,国内数控系统能否借力开启逆袭之路?
  7. 国家推动实施设备更新行动 机床行业迎利好
  8. 2023年机床工具行业经济运行情况
  9. 跨界融合 协同创新 CIMES2018新闻发布会在京召开
  10. 中共中央、国务院发布关于开展质量提升行动的指导意见
  1. CMES华机展|天津国际机床展
  2. 2026第47届无锡太湖国际机床及智能工业装备产业博览会
  3. 聚焦网红重庆:“第25届立嘉国际智能装备展览会”将于5月13-16日举行
  4. 邀请函|《现代机床》杂志社与您相约2025台州机床展
  5. CMES华机展|苏州国际机床展
江苏开璇智能科技有限公司
广东钶锐锶数控技术有限公司
全鑫精密工业股份有限公司
广东丞洋智能设备有限公司
深圳市金汇丰精密机械有限公司
迈萃斯精密股份有限公司
东莞诺金精密机械有限公司
凯柏精密机械(嘉兴)有限公司
东莞市盛鸣鸿精密机械有限公司
台中精密機械有限公司
广东正代机械科技有限公司
惠州市德瑞科机械有限公司
安微力成智能装备股份有限公司
江苏德湾数控机床科技有限公司
常州钜瑞工具有限公司
广州台茂精密机械有限公司
宁波市凯博数控机械有限公司
上海精霸数控机床有限公司
关于我们| 营销服务| 人才招聘| 网站地图| 友情链接
京ICP备14047549号-1 Copyright©2001-2014 mmtol.com.

用户登录