第十三章 数控刀具及其工具系统

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13－1：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14-3DIN69880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7∶24圆锥工具柄部尺寸（GB/T10944—2006)（单位：mm）第三节数控刀具的工具系统自动换刀机床用7∶24圆锥工具柄部尺寸（GB/T10944—2006)（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13－2、13－3。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1—KM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BIG－plus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。