數(shù)控機(jī)床的刀庫(kù)中存儲(chǔ)多把刀具,按數(shù)控裝置的刀具選擇指令,從刀庫(kù)中挑選各工序所需刀具的操作,稱(chēng)為自動(dòng)選刀。目前,常用的自動(dòng)選刀方式主要有順序選刀和任意選刀兩種。

1.順序選擇方式

刀具的順序選擇方式是將刀具按加工工序的順序,依次放入刀庫(kù)的每一個(gè)刀座內(nèi)。每次換刀時(shí),刀庫(kù)按順序轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刀座的位置,并取出所需要的刀具。已經(jīng)使用過(guò)的刀具可以放回到原來(lái)的刀座內(nèi),也可以按順序放入下一個(gè)刀座內(nèi)。采用這種方式的刀庫(kù),不需要刀具識(shí)別裝置,而且驅(qū)動(dòng)控制也比較簡(jiǎn)單,可以直接由刀庫(kù)的分度機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此刀具的順序選擇方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。但由于刀庫(kù)中的刀具在不同的工序中不能重復(fù)使用,因而必須相應(yīng)地增加刀具的數(shù)量和刀庫(kù)的容量,這樣就降低了刀具和刀庫(kù)的利用率,而且每更換一種工件時(shí),必須重新排列刀庫(kù)中刀具的順序,增加了操作的復(fù)雜性,在使用同一種刀具時(shí),刀具的尺寸誤差也容易導(dǎo)致加工精度不穩(wěn)定。此外,人工裝刀操作必須十分謹(jǐn)慎,如果刀具在刀庫(kù)中的順序發(fā)生差錯(cuò),將會(huì)造成嚴(yán)重事故。

2.任意選刀方式

由于數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,目前絕大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)都具有刀具任選功能,因此多數(shù)加工中心都采用任選刀具的換刀方法。任選刀具的換刀方式可以有刀套編碼、刀具編碼和記憶等方式。伺服沖床

(1)刀具編碼方式

這種方式是采用一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu),對(duì)每把刀具進(jìn)行編碼,換刀時(shí)通過(guò)編碼識(shí)別裝置,按換刀指令代碼,在刀庫(kù)中尋找出所需要的刀具。由于每一把刀具都有自己的代碼,因此,刀具可以存放于刀庫(kù)的任一刀套中。這樣刀庫(kù)中的刀具在不同的工序中也就可重復(fù)使用,而且換下來(lái)的刀具也不必放回原來(lái)的刀套中,避免了因刀具存放在刀庫(kù)中的順序差錯(cuò)而造成的事故:同時(shí)縮短了刀庫(kù)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間,刀庫(kù)的容量也可相應(yīng)地減少,使自動(dòng)換刀控制線(xiàn)路得到簡(jiǎn)化。刀具編碼的具體結(jié)構(gòu)如圖5.25所示。在刀柄1后面的拉緊螺桿4上套裝有一組等間隔的編碼環(huán)2,由鎖緊螺母3固定。編碼環(huán)既可以是整體的,也可由圓環(huán)組裝而成。編碼環(huán)的外徑有大小兩種不同的規(guī)格,大直徑表示二進(jìn)制的1,小直徑為0°。通過(guò)對(duì)這兩種圓環(huán)的不同列,可以得到一系列的代碼。

落料輸送料沖壓生產(chǎn)線(xiàn)

(2)刀座編碼方式

刀座編碼方式是對(duì)刀庫(kù)的刀座進(jìn)行編碼,圖5.25刀具編碼刀具進(jìn)行編號(hào)。裝刀時(shí),將與刀座編碼相對(duì)應(yīng)1一刀柄:2一碼環(huán):3一鎖緊螺母;4一拉桿的刀具一一放入指定的刀座中,然后根據(jù)刀座的編碼選取刀具。換刀時(shí)刀庫(kù)旋轉(zhuǎn),使各個(gè)刀座依次經(jīng)過(guò)刀具識(shí)別裝置,直至找到所需要的刀座,刀庫(kù)便停止旋轉(zhuǎn)。刀座編碼方式取消了刀柄中的編碼環(huán),使刀柄的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。因此刀具識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)不受刀柄尺寸的限制,而且可以放置在較為合理的位置。采用刀座編碼方式時(shí),在自動(dòng)換刀過(guò)程中必須將用過(guò)的刀具放回原來(lái)的刀座中,增加了刀座動(dòng)作的復(fù)雜性,如果操作者把刀具誤放入與編碼不符的刀座內(nèi)也會(huì)造成事故。與順序選擇刀具的方式相比,刀座編碼的突出優(yōu)點(diǎn)是刀具在加工過(guò)程中可以重復(fù)使用。刀座編碼方式分永久性編碼和臨時(shí)性編碼。一般情況下,永久性編碼是將一種與刀座編號(hào)相對(duì)應(yīng)的刀座編碼板安裝在每個(gè)刀座的側(cè)面,它的編碼是固定不變的。臨時(shí)性編碼也稱(chēng)鑰匙編碼,它采用了一種專(zhuān)用的代碼鑰匙(圖5.26a),并在刀座旁設(shè)專(zhuān)用的代碼鑰匙孔(圖5.26b)。編碼時(shí),先按加工程序的規(guī)定給每一把刀具系上表示該刀具號(hào)碼的代碼鑰匙,在刀具任意放入刀座的同時(shí),將對(duì)應(yīng)的代碼鑰匙插入該刀座旁的代碼鑰匙孔內(nèi)這樣就通過(guò)鑰匙把刀具的號(hào)碼轉(zhuǎn)記到該刀座中,從而給刀座編上了代碼。編碼時(shí),鑰匙對(duì)準(zhǔn)鍵槽和水平方向槽子插入鑰匙孔座,然后順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90°,處于鑰匙有齒部分的彈簧接觸片被撐起,表示代碼1,處于無(wú)齒部分的彈簧接觸片保持原狀,表示代碼0。刀庫(kù)上裝有數(shù)碼讀取裝置,它由兩排成180°分布的炭刷組成。當(dāng)?shù)稁?kù)轉(zhuǎn)動(dòng)選刀時(shí)鑰匙孔座的兩排接觸片依次通過(guò)炭刷,讀出刀座的代碼,直到尋找到所需要的刀具。當(dāng)?shù)毒邚牡蹲腥〕鰰r(shí),刀座中的編碼鑰匙也取出,刀座中原來(lái)的編碼隨之消失。因此這種方式具有更大的靈活性,可以對(duì)大量刀具中的每一種用統(tǒng)一的固定編碼,有利于程序編制和刀具管理,而且在刀具裝入刀庫(kù)時(shí),不容易發(fā)生人為的差錯(cuò)。主要缺點(diǎn)是鑰匙編伺服沖床

碼方式仍然必須把用過(guò)的刀具放回原來(lái)的刀座中。伺服沖床

數(shù)控沖壓周邊輸送設(shè)備

(3)編碼識(shí)別裝置

編碼識(shí)別裝置是自動(dòng)換刀系統(tǒng)中重要組成部分,常用的有下列幾種

1)接觸式編碼識(shí)別裝置

接觸式編碼識(shí)別裝置應(yīng)用較廣,特別適應(yīng)于空間位置較小的編碼。采用這種方式時(shí),在

刀柄上裝有兩種直徑不同的編碼環(huán),在刀庫(kù)附近固定一刀具識(shí)別裝置,其上有一排與編碼環(huán)一一對(duì)應(yīng)的觸針。每個(gè)觸針與一個(gè)繼電器相連,當(dāng)編碼環(huán)是大直徑時(shí)與觸針接觸,相應(yīng)的繼電器通電,其數(shù)碼為1。當(dāng)編碼環(huán)是小直徑時(shí),與觸針不接觸,繼電器不通電,其

數(shù)碼為0。當(dāng)識(shí)別裝置的繼電器讀出的數(shù)碼與所需刀具的編碼一致時(shí),由控制裝置發(fā)出信號(hào),使刀庫(kù)停轉(zhuǎn),所需刀具就準(zhǔn)確地停在取刀位置上,然后由機(jī)械手從刀庫(kù)中將刀具取出。接觸式刀具識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但由于觸針有磨損,故壽命較短,可靠性較差,難于快速選刀。伺服沖床

2)非接觸式編碼識(shí)別裝置

非接觸式刀具識(shí)別裝置沒(méi)有機(jī)械直接接觸,因而無(wú)磨損、無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng),可以快速選刀,適應(yīng)于高速、換刀頻繁的工作場(chǎng)合。常用的非接觸式編碼識(shí)別有磁性識(shí)別和光電識(shí)別兩種方式。

①非接觸式磁性識(shí)別法磁性識(shí)別法是利用磁性材料和非磁性材料磁感應(yīng)強(qiáng)弱不同,通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈讀取代碼實(shí)現(xiàn)刀具識(shí)別。編碼環(huán)用直徑相等的導(dǎo)磁材料(如軟鋼)和非導(dǎo)磁材料(如黃銅、塑料等)制成,分別表示二進(jìn)制數(shù)1和0。識(shí)別裝置由一組感應(yīng)線(xiàn)圈組成,當(dāng)編碼環(huán)為導(dǎo)磁材料時(shí),磁感應(yīng)較強(qiáng);如果編碼環(huán)為非導(dǎo)磁材料,磁感應(yīng)較弱。利用感應(yīng)電壓的強(qiáng)弱,就能識(shí)別刀具的號(hào)碼。當(dāng)編碼環(huán)的號(hào)碼與指令刀號(hào)相符時(shí),控制電路便發(fā)出信號(hào),使刀具停在換刀位置等待換刀

②光電識(shí)別法這種識(shí)別方法是利用光學(xué)系統(tǒng)將刀具外形及編碼環(huán)投影到由光敏元件組

成的屏板上,形成刀具圖樣。裝刀時(shí),每把刀具形成的圖樣由屏板轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的脈沖信息,經(jīng)過(guò)處理后將每一把刀具的圖樣存入存儲(chǔ)器中。選刀時(shí),當(dāng)某一把刀具在識(shí)別位置出現(xiàn)的圖樣與存儲(chǔ)器中指定刀具的圖樣一致時(shí),便發(fā)出信號(hào),該刀具便停在換刀位置上,機(jī)械手將該刀取出。這種識(shí)別系統(tǒng),既能識(shí)別編碼,又能識(shí)別圖樣,但系統(tǒng)價(jià)格昂貴,所以限制了它的使用。伺服沖床

3.軟件記憶刀具識(shí)別法

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,可以利用計(jì)算機(jī)的程序來(lái)選擇刀具,以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的編碼環(huán)和刀具識(shí)別裝置。在這種選刀與換刀的方式中,刀庫(kù)上的刀具能與主軸上的刀具任意地直接交換,即隨機(jī)任意選刀換刀。主軸上換上的新刀號(hào)以及還回刀庫(kù)上的刀具號(hào),均在計(jì)算機(jī)(或可編程序控制器)內(nèi)部相應(yīng)地存儲(chǔ)單元記憶中,不論刀具放在哪個(gè)地址,都始終能跟蹤記憶。這種刀具選擇方式需在計(jì)算機(jī)內(nèi)部設(shè)置一個(gè)模擬刀庫(kù)的數(shù)據(jù)表,其長(zhǎng)度和表內(nèi)設(shè)置的數(shù)據(jù)與刀庫(kù)的刀座位置數(shù)和刀具號(hào)相對(duì)應(yīng)。這種方法主要用軟件完成選刀,消除了由于刀具識(shí)別裝置的穩(wěn)定性、可靠性所帶來(lái)的選刀失誤。

關(guān)于沖壓機(jī)床周邊的送料機(jī)、整平機(jī)、開(kāi)卷機(jī)、機(jī)械手、分條機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備的相關(guān)生產(chǎn)知識(shí)，關(guān)注五斗機(jī)械。