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关于刀库的知识,你知道多少?

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1、刀库的功能
在自动换刀装置中,刀库是最主要的部件之一。刀库是用来贮存加工刀具及辅助工具的地方。其容量、布局以及具体结构,对数控机床的设计都有很大影响。


2、刀库的形式
根据刀库的容量和取刀的方式,可以将刀库设计成各种形式。常见的形式有如下几种。


一)直线刀库
刀具在刀库中是直线排列,如图a所示。其结构简单,刀库容量小,一般可容纳8~12把刀具,故较少使用。此形式多见于自动换刀数控车床,在数控钻床上也采用过此形式。


二)圆盘刀具

此形式存刀具少则6~8把,多则50~60把,其中有多种形式。


1)如图b所示的刀库中,刀具径向布局,占有较大空间,刀库位置受限制,一般置于机床立柱上端,其换刀时间较短,使整个换刀装置较简单。
2)如图c所示的刀库中,刀具轴向布局,常置于主轴侧面。刀库轴心线可垂直放置,也可以水平放置,此种形式使用较多。
3)如图d所示的刀库中,刀具与刀库轴心线成一定角度(小于90o)呈伞状布置,这可根据机床的总体布局要求安排刀库的位置,多斜放于立柱上端,刀库容量不宜过大。


上述三种圆盘刀库是较常用的形式,其存刀量最多为50~60把,存刀量过多,则结构尺寸庞大,与机床布局不协调。


为进一步扩大存刀量,有的机床使用多圈分布刀具的圆盘刀库,如图e所示;多层圆盘刀库,如图f所示;多排圆盘刀库,如图g所示。多排圆盘刀库每排4把刀,可整排更换。后三种刀库形式使用较少。


三)链式刀库
链式刀库是较常用的形式。这种刀库刀座固定在环形链节上。常用的有单排链式刀库,如图h所示。这种刀库使用加长链条,让链条折叠回绕可提高空间利用率,进一步增加存刀量,如图i所示。链式刀库结构紧凑,刀库容量大,链环的形状可根据机床的布局制成各种形状。同时也可以将换刀位突出以便于换刀。在一定范围内,需要增加刀具数量时,可增加链条的长度,而不增加链轮直径。


因此,链轮的圆周速度(链条线速度)可不增加,刀库运动惯量的增加可不予考虑。这些为系列刀库的设计与制造提供了很多方便。一般当刀具数量在30~120把时,多采用链式刀库。

四)其它刀库
刀库的形式还有很多,值得一提的是格子箱式刀库。图j所示的为单面式,由于布局不灵活,通常刀库安置在工作台上,应用较少。图k所示的为多面式,为减少换刀时间,换刀机械手通常利用前一把刀具加工工件的时间,预先取出要更换的刀具(所配数控系统应具备该项功能)。该刀库占地面积小,结构紧凑,在相同的空间内可以容纳的刀具数目较多。但由于它的选刀和取刀动作复杂,现已较少用于单机加工中心,多用于FMS(柔性制造系统)的集中供刀系统。


3、刀库的容量
刀库中的刀具并不是越多越好,太大的容量会增加刀库的尺寸和占地面积,使选刀时间增长。刀库的容量首先要考虑加工工艺的需要。根据以钻、铣为主的立式加工中心所需刀具数的统计,绘制下图所示的曲线。曲线表明,用10把孔加工刀具可完成70%的钻削工艺,四把铣刀可完成90%的铣削工艺。


据此可以看出,用14把刀具就可以完成70%以上的钻铣加工。若是从完成对被加工工件的全部工序进行统计,得到的结果是,大部分(超过80%)的工件完成全部加工过程只需40把刀具就够了。因此,从使用角度出发,刀库的容量一般取为10~40把,盲目地加大刀库容量,将会使刀库的利用率降低,结构过于复杂,造成很大浪费。

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