上海5軸加工中心-五軸加工中心編程-5軸加工中心視頻教程-朱軒實(shí)業(yè)

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臺(tái)灣恩德五軸加工中心的快速自動(dòng)換刀技術(shù)

    高速五軸加工中心是高速機(jī)床的典型產(chǎn)品，高速功能部件如電主軸、高速絲杠和直線電動(dòng)機(jī)的發(fā)展應(yīng)用極大地提高了切削效率。為了配合機(jī)床的高效率，作為加工中心的重要部件之一的自動(dòng)換刀裝置（ATC）的高速化也相應(yīng)成為高速五軸加工中心的重要技術(shù)內(nèi)容。 
 
    由于五軸加工中心的自動(dòng)換刀要求可靠準(zhǔn)確，而且結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，提高換刀速度技術(shù)難度大。目前臺(tái)灣恩德五軸加工中心為了適應(yīng)高速加工，大都配備了快速自動(dòng)換刀裝置，很多采用了新技術(shù)、新方法。本文將介紹一些提高換刀速度的技術(shù)方法和恩德先進(jìn)高速五軸加工中心的快速自動(dòng)換刀技術(shù)。

1快速自動(dòng)換刀技術(shù)
快速自動(dòng)換刀技術(shù)是以減少輔助加工時(shí)間為主要目的，綜合考慮機(jī)床的各方面因素，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成刀具交換的技術(shù)方法。該技術(shù)包括刀庫的設(shè)置、換刀方式、換刀執(zhí)行機(jī)構(gòu)和適應(yīng)高速機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。
（1）換刀速度指標(biāo)
衡量換刀速度的方法主要有三種：①刀到刀換刀時(shí)間：②切削到切削換刀時(shí)間：③切屑到切屑換刀時(shí)間。由于切屑到切屑換刀時(shí)間基本上就是加工中心兩次切削之間的時(shí)間，反映了加工中心換刀所占用的輔助時(shí)間，因此切屑到切屑換刀時(shí)間應(yīng)是衡量加工中心效率高低的最直接指標(biāo)。而刀到刀換刀時(shí)間則主要反映自動(dòng)換刀裝置本身性能的好壞，更適合作為機(jī)床自動(dòng)換刀裝置的性能指標(biāo)。這兩種方法通常用來評(píng)價(jià)換刀速度。
（2）提高換刀速度的基本原則
加工中心自動(dòng)刀具交換的基本出發(fā)點(diǎn)是在多種刀具參與的加工過程中，通過自動(dòng)換刀，減少輔助加工時(shí)間。在高速五軸加工中心上，由于切削速度的大幅度提高，自動(dòng)換刀裝置和刀庫的配置要考慮盡可能縮短換刀時(shí)間，從而和高速切削的機(jī)床相配合。

五軸加工中心的換刀裝置通常由刀庫和刀具交換機(jī)構(gòu)組成，刀庫的形式和擺放位置也不一樣。為了適合高速運(yùn)動(dòng)的需要，高速五軸加工中心在結(jié)構(gòu)上已和傳統(tǒng)的加工中心不同，以刀具運(yùn)動(dòng)進(jìn)給為主，減小運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量已成為高速五軸加工中心設(shè)計(jì)的主流。因此，設(shè)計(jì)換刀裝置時(shí)，要充分考慮到高速機(jī)床的新結(jié)構(gòu)特征。
在設(shè)置高速五軸加工中心上的換刀裝置時(shí)，時(shí)間并不是**的考慮因素。首先，應(yīng)在換刀動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠的基礎(chǔ)上提高換刀速度。

（3）提高換刀速度的主要技術(shù)方法
適合于高速五軸加工中心的快速自動(dòng)換刀技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面：

根據(jù)高速機(jī)床新的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)刀庫和換刀裝置的形式和位置。而臺(tái)灣恩德高速五軸加工中心則多為立柱移動(dòng)的進(jìn)給方式，為減輕運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量，刀庫和換刀裝置不宜再裝在立柱上。

采用新方法進(jìn)行刀具快速交換。不用刀庫和機(jī)械手方式，而改用其它方式換刀。

適合于高速五軸加工中心的刀柄。HSK刀柄質(zhì)量輕，拔插刀行程短，可以使自動(dòng)換刀裝置的速度提高。快速自動(dòng)換刀裝置采用HSK空心短錐柄刀是發(fā)展的趨勢(shì)。

2快速換刀的一些結(jié)構(gòu)方法 
除了在傳統(tǒng)換刀裝置的基礎(chǔ)上提高動(dòng)作速度外，還出現(xiàn)了一些新方法和新結(jié)構(gòu)換刀裝置。 

下面介紹其中一些，以供參考。

（1）多主軸換刀
這種機(jī)床沒有傳統(tǒng)的刀庫和換刀裝置，而是采用多個(gè)主軸并排固定在主軸架上，一般為3～18個(gè)。每個(gè)主軸由各自的電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，并且每個(gè)主軸上安裝了不同的刀具。換刀時(shí)不是主軸上的刀具交換，而是安裝在夾具上的工件快速從一個(gè)主軸的加工位置移動(dòng)到另一個(gè)裝有不同刀具的主軸，實(shí)現(xiàn)換刀并立即加工。這個(gè)移動(dòng)時(shí)間就是換刀時(shí)間，而且非常短。由夾具快速移動(dòng)完成換刀，省去了復(fù)雜的換刀機(jī)構(gòu)。
（2）雙主軸換刀
加工中心有兩個(gè)工作主軸，但不是同時(shí)用于切削加工。一個(gè)主軸用于加工，另一個(gè)主軸在此期間更換刀具。但需要換刀時(shí)，加工的主軸迅速退出，換好刀具的主軸立即進(jìn)入加工。由于兩個(gè)過程可以同時(shí)進(jìn)行，換刀時(shí)間實(shí)際就是已經(jīng)裝好刀具的兩個(gè)主軸的換位時(shí)間，使輔助時(shí)間減到最少，即機(jī)床切屑到切屑換刀時(shí)間達(dá)到最短。由于有兩個(gè)主軸，這種機(jī)床的刀庫和換刀機(jī)械手可以是一套，也可以是兩套。
（3）刀庫布置在主軸周圍的方式
這種方式，刀庫本身就相當(dāng)于機(jī)械手，即通過刀庫拔插刀并采用順序換刀，使機(jī)床切屑到切屑換刀時(shí)間較短。這種方式如果要實(shí)現(xiàn)任意換刀，則就隨所選刀在刀庫的位置不同而存在時(shí)間長短不等，最遠(yuǎn)的刀可能切屑到切屑換刀時(shí)間較長。因此，這種方式作為高速自動(dòng)換刀裝置只能采用順序選刀的方式。

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