数控刀具及其工具系统.ppt
第十三章 数控刀具及其工具系统,对数控刀具的要求 刀具快换、自动更换和尺寸预调 数控刀具的工具系统 刀具尺寸的控制系统与刀具磨损、破损检测,本章要求：了解数控刀具的特殊要求；认识车削类、镗铣类数控机床的刀具系统的结构及特点；掌握数控刀具预调的原理和方法。,第一节 对数控刀具的要求,为适应多变加工零件的要求，数控机床尽可能通过提高刀具及其工具系统的标准化、系列化和模块化程度来获得最佳经济效益。,1）刀具切削性能应稳定可靠，避免刀具过早损坏而造成不必要的停机。2）刀具应有较高的寿命。3）保证可靠地断屑、卷屑和排屑。4）能快速地换刀或自动换刀。5）能迅速、精确地调整刀具尺寸。6）必须从数控加工特点出发来制定数控刀具的标准化、系列化和通用化结构体系。7）应建立刀具及其工具系统信息的数据库及其管理系统。8）具有完善的刀具组装、预调、编码标识和识别系统。9）应建立切削数据库以便合理使用机床与刀具。,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,一、刀具快换或自动更换,1、刀片转位或更换刀片,精加工仍需尺寸调整。,2、更换刀头模块,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,一、刀具快换或自动更换,3、更换刀夹,4、手动更换刀柄,更换刀夹,更换刀柄,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,一、刀具快换或自动更换,5、自动换刀,转塔刀架自动换刀,利用刀库和机床运动来自动换刀,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,利用刀库和机械手自动换刀过程：,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,二、数控刀具尺寸预调,1、数控刀具尺寸的预调方法,表131：常用刀具尺寸调整结构和方法,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,二、数控刀具尺寸预调,1、数控刀具尺寸的预调方法,示例：刀具轴向尺寸数显对刀,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,二、数控刀具尺寸预调,1、数控刀具尺寸仪,光学测量立式多工位刀具预调仪,第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调,二、数控刀具尺寸预调,1、数控刀具尺寸仪,刀具预调仪的功能模块图,第三节 数控刀具的工具系统,数控刀具的工具系统 用来连接机床主轴和刀具之间的辅助系统（含硬件和软件）。除刀具本身以外，还包括实现刀具快换所必需的定位、夹持、拉紧、动力传递和刀具保护等部分。按使用范围可分为车削类和镗铣类数控工具系统；按系统的结构特点可分为整体式和模块式工具系统。,第三节 数控刀具的工具系统,一、车削类数控工具系统,1、车床刀架的形式,图14-11 常见数控车床刀架形式a）盘形刀架（径向装刀)b）盘形刀架（轴向装刀）c）四方刀架,2、刀具类型,第三节 数控刀具的工具系统,一、车削类数控工具系统,3、工具系统中的动力驱动,动力驱动的钻夹头,CZG车削类数控工具系统（DIN69880）a）非动力刀夹组合形式 b）动力刀夹组合形式,第三节 数控刀具的工具系统,一、车削类数控工具系统,3、工具系统中的动力驱动,CZG车削类数控工具系统柄部结构,第三节 数控刀具的工具系统,一、车削类数控工具系统,DIN69880工具系统圆柄刀夹基本结构尺寸（单位：mm）,第三节 数控刀具的工具系统,一、车削类数控工具系统,表14-3 DIN69880工具系统容槽基本结构尺寸（单位：mm）,第三节 数控刀具的工具系统,一、车削类数控工具系统,3、工具系统中的动力驱动,Sandvik模块式车削CZG车削工具系统1带有椭圆三角短锥接柄的刀头模块 2刀柄 3可涨开涨环 4拉杆,第三节 数控刀具的工具系统,二、镗铣类数控工具系统,系统一般由工具柄、刀具装夹和刀具组成，分为整体式和模块式两大类。,自动换刀机床用724圆锥工具柄部尺寸（GB/T 109442006)（单位：mm）,第三节 数控刀具的工具系统,自动换刀机床用724圆锥工具柄部尺寸（GB/T 109442006)（单位：mm）,二、镗铣类数控工具系统,1、整体式镗铣类工具系统（TSG）,工具系统中柄部形式和尺寸代号、工具代号及意义分别见表132、133。,二、镗铣类数控工具系统,2、模块式镗铣类工具系统（TMG）,第三节 数控刀具的工具系统,二、镗铣类数控工具系统,2、模块式镗铣类工具系统（TMG）,（1）圆柱定心径向销钉锁紧式（TMG21）1）拆装方便 2）夹紧力大 3）刀柄刚性好 4）制造精度要求高 5）组装方便,第三节 数控刀具的工具系统,圆柱定心径向销钉锁紧结构1定位销 2固定螺钉 3锥端滑销 4紧固螺钉,二、镗铣类数控工具系统,2、模块式镗铣类工具系统（TMG）,（2）圆锥定心轴向螺栓锁紧式（TMG10）1）定心精度高联结刚性好；2）拆卸、组装、调整工作量大；3）废品率低，结构简单，成本比TMG21低。,第三节 数控刀具的工具系统,圆锥定心轴向螺栓锁紧式（TMG10）工具系统,二、镗铣类数控工具系统,3、高速铣削用工具系统,第三节 数控刀具的工具系统,在高速旋转中离心力使主轴锥孔扩张,二、镗铣类数控工具系统,3、高速铣削用工具系统,第三节 数控刀具的工具系统,德国 HSK 刀柄与主轴联结结构与工作原理a）HSK刀柄 b）主轴,二、镗铣类数控工具系统,3、高速铣削用工具系统,第三节 数控刀具的工具系统,美国 KM 刀柄与主轴联结结构1KM刀柄 2主轴 3拉杆,二、镗铣类数控工具系统,3、高速铣削用工具系统,第三节 数控刀具的工具系统,日本 BIGplus 刀柄（图上半部）与BT刀柄（图下半部）,二、镗铣类数控工具系统,3、高速铣削用工具系统,第三节 数控刀具的工具系统,高精度液压夹头1加压螺钉2油腔3油腔4装刀孔5刀具,一、刀具尺寸的控制系统,第四节 刀具尺寸的控制系统与 刀具磨损、破损检测,尺寸检测刀具尺寸控制（补偿）加工,a）尺寸控制系统工作原理 b）拉杆摆块式补偿装置,二、刀具磨损的检测与控制,第四节 刀具尺寸的控制系统与 刀具磨损、破损检测,镗刀磨损测量 1参考表面 2磨损传感器 3测量装置 4刀具触头,1、刀具磨损的直接检测与补偿,二、刀具磨损的检测与控制,第四节 刀具尺寸的控制系统与 刀具磨损、破损检测,装有测力轴承的加工中心主轴1、3测力轴承 2电缆线,2、刀具磨损的间接测量和监测,（1）以刀具寿命为判断依据,（2）以刀具寿命为判断依据,二、刀具磨损的检测与控制,第四节 刀具尺寸的控制系统与 刀具磨损、破损检测,表面粗糙度与刀具磨损之间的关系,2、刀具磨损的间接测量和监测,（3）以加工表面粗糙度为判断依据,二、刀具磨损的检测与控制,第四节 刀具尺寸的控制系统与 刀具磨损、破损检测,2、刀具磨损的间接测量和监测,激光检测工件表面粗糙度1参考探测器 2激光发生器3斩波器 4测量探测器,三、刀具破损检测,第四节 刀具尺寸的控制系统与 刀具磨损、破损检测,1、光电式,1光源 2钻头 3光敏元件,1钻头 2气动压力开关 3喷嘴,2、气动式,思考题：,1.对数控刀具有哪些特殊要求？2.自动化加工用刀具的快换有哪些基本方式，各有何优缺点?3.举例说明车刀尺寸预调的方法。4.什么是数控机床刀具的工具系统?它包括哪些组成部分？5.简述CZG车削工具系统结构及其特点。6.模块式工具系统有何优点?试比较TMG21与TMG10的结构及其优缺点。7.分析镗铣类工具系统7：24工具锥柄的优缺点 8.试比较几种高速铣刀柄的结构及其优缺点。9.举例说明刀具尺寸补偿的工作原理。,
