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台湾恩德五轴加工中心的快速自动换刀技术
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台湾恩德五轴加工中心的快速自动换刀技术
发布于:2014-09-05    文字:【】【】【
              由于五轴加工中心的自动换刀要求可靠准确,而且结构相对比较复杂,提高换刀速度技术难度大。目前台湾恩德五轴加工中心为了适应高速加工,大都配备了快速自动换刀装置,很多采用了新技术、新方法。本文将介绍一些提高换刀速度的技术方法和恩德先进高速五轴加工中心的快速自动换刀技术。
1快速自动换刀技术
     快速自动换刀技术是以减少辅助加工时间为主要目的,综合考虑机床的各方面因素,在尽可能短的时间内完成刀具交换的技术方法。该技术包括刀库的设置、换刀方式、换刀执行机构和适应高速机床的结构特点等。
(1)换刀速度指标
     衡量换刀速度的方法主要有三种:①刀到刀换刀时间:②切削到切削换刀时间:③切屑到切屑换刀时间。由于切屑到切屑换刀时间基本上就是加工中心两次切削之间的时间,反映了加工中心换刀所占用的辅助时间,因此切屑到切屑换刀时间应是衡量加工中心效率高低的最直接指标。而刀到刀换刀时间则主要反映自动换刀装置本身性能的好坏,更适合作为机床自动换刀装置的性能指标。这两种方法通常用来评价换刀速度。
(2)提高换刀速度的基本原则
     加工中心自动刀具交换的基本出发点是在多种刀具参与的加工过程中,通过自动换刀,减少辅助加工时间。在高速五轴加工中心上,由于切削速度的大幅度提高,自动换刀装置和刀库的配置要考虑尽可能缩短换刀时间,从而和高速切削的机床相配合。
     五轴加工中心的换刀装置通常由刀库和刀具交换机构组成,刀库的形式和摆放位置也不一样。为了适合高速运动的需要,高速五轴加工中心在结构上已和传统的加工中心不同,以刀具运动进给为主,减小运动件的质量已成为高速五轴加工中心设计的主流。因此,设计换刀装置时,要充分考虑到高速机床的新结构特征。
     在设置高速五轴加工中心上的换刀装置时,时间并不是唯一的考虑因素。首先,应在换刀动作准确、可靠的基础上提高换刀速度。
 (3)提高换刀速度的主要技术方法
     适合于高速五轴加工中心的快速自动换刀技术主要有以下几个方面:
根据高速机床新的结构特点设计刀库和换刀装置的形式和位置。而台湾恩德高速五轴加工中心则多为立柱移动的进给方式,为减轻运动件质量,刀库和换刀装置不宜再装在立柱上。
     采用新方法进行刀具快速交换。不用刀库和机械手方式,而改用其它方式换刀。

     适合于高速五轴加工中心的刀柄。HSK刀柄质量轻,拔插刀行程短,可以使自动换刀装置的速度提高。快速自动换刀装置采用HSK空心短锥柄刀是发展的趋势。


2快速换刀的一些结构方法 

     除了在传统换刀装置的基础上提高动作速度外,还出现了一些新方法和新结构换刀装置。 下面介绍其中一些,以供参考。
(1)多主轴换刀
     这种机床没有传统的刀库和换刀装置,而是采用多个主轴并排固定在主轴架上,一般为3~18个。每个主轴由各自的电动机直接驱动,并且每个主轴上安装了不同的刀具。换刀时不是主轴上的刀具交换,而是安装在夹具上的工件快速从一个主轴的加工位置移动到另一个装有不同刀具的主轴,实现换刀并立即加工。这个移动时间就是换刀时间,而且非常短。由夹具快速移动完成换刀,省去了复杂的换刀机构。
(2)双主轴换刀
     加工中心有两个工作主轴,但不是同时用于切削加工。一个主轴用于加工,另一个主轴在此期间更换刀具。但需要换刀时,加工的主轴迅速退出,换好刀具的主轴立即进入加工。由于两个过程可以同时进行,换刀时间实际就是已经装好刀具的两个主轴的换位时间,使辅助时间减到最少,即机床切屑到切屑换刀时间达到最短。由于有两个主轴,这种机床的刀库和换刀机械手可以是一套,也可以是两套。
(3)刀库布置在主轴周围的方式
     这种方式,刀库本身就相当于机械手,即通过刀库拔插刀并采用顺序换刀,使机床切屑到切屑换刀时间较短。这种方式如果要实现任意换刀,则就随所选刀在刀库的位置不同而存在时间长短不等,最远的刀可能切屑到切屑换刀时间较长。因此,这种方式作为高速自动换刀装置只能采用顺序选刀的方式。


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