​​數控機床的自動換刀裝置，你認識幾種？

數控機床為了能在工件一次裝夾中（zhōng）完（wán）成多道加工工序，縮（suō）短輔助（zhù）時間，減少多次安裝工（gōng）件所引起的誤差，必須帶有自動換刀（dāo）裝置（zhì）。自動換刀裝置應（yīng）當滿（mǎn）足換刀時間短、刀具重複定位精度高、刀具儲存量足夠、刀庫占地麵（miàn）積小以及（jí）安全可靠等基本要（yào）求（qiú）。

一、自動換刀裝置的形式

1．回轉刀架（jià）換刀

回轉刀架是一種最簡單的自動換刀裝置，常（cháng）用於數控車床。可以設計成四方刀架、六角刀架或圓盤式軸向裝刀（dāo）刀架等多種形式。回轉刀（dāo）架上分別安裝著四把、六把或更多的刀具，並按數控（kòng）裝置的指令換刀。

回轉刀架（jià）在結構上必須具有良好的強度（dù）和剛度，以承受粗加工時的切削抗力。由於車削加工精度在很大程度上取決於刀尖位置，對於數控（kòng）車床來說，加工過程中刀具位置不進行人工調整，因（yīn）此更有必要選擇可靠（kào）的（de）定位方案和合理的定位結構，以保證回轉刀架（jià）在每次轉位（wèi）之後，具有盡可能高的重複定位精度（dù）（一般為0.001～0.005mm）。

一般情況下（xià），回轉刀架的換刀動作包括刀架抬起、刀架轉位及刀架壓緊等。

2．更換主軸頭換刀（刀具旋轉為主運動（dòng））

更換（huàn）主軸（zhóu）換刀是帶有（yǒu）旋（xuán）轉刀具的數控機床的一（yī）種比較簡單的換刀方（fāng）式。這種主軸頭實際上（shàng）就（jiù）

是一個轉（zhuǎn）塔（tǎ）刀庫。

主軸頭（tóu）有臥式和立式兩種，通常用轉塔的轉位來更換主軸頭，以實（shí）現（xiàn）自動換刀。在轉塔（tǎ）的各個主軸上，預先安裝有各工序所需要（yào）的旋轉刀具，當發出換刀指令時，各主（zhǔ）軸頭依（yī）次地轉到加工位置，並接通主運動（dòng），使相應的主軸帶動刀具旋轉。而（ér）其它處（chù）於不加工位置上的主（zhǔ）軸都與主運動脫開。

這種更換主軸換（huàn）刀裝置，省去了自動鬆、夾、卸刀、裝刀以及（jí）刀具搬（bān）運等一係（xì）列的複雜（zá）操作，從而縮短了換刀時間，並提高了換刀的可靠性。但（dàn）是由於空間位置的（de）限製，使（shǐ）主軸部件結構尺寸不能太大，因而影響了主軸係統的剛性。為了保證主軸的剛性，必須限製主軸的數（shù）目，否則會使結構尺寸增大。因此，轉塔主軸頭通常（cháng）隻適用（yòng）於工序較少、精度要求不太高的機床，例如數（shù）控鑽、銑床等。

3.帶刀庫的自動換刀係統

由於（yú）回轉刀架、轉塔頭式換刀（dāo）裝置容納的刀具數量不能太多，不能（néng）滿足複（fù）雜零件的加工需要，因此，自動（dòng）換刀數控機床多采用帶刀庫的（de）自動換刀裝置。帶刀（dāo）庫的自動換刀裝置由刀庫和換（huàn）刀機構組成，換刀過程較為複雜。首先要把加工過程中使用的全部刀具分別（bié）安裝在標準刀柄（bǐng）上，在機外進行（háng）尺寸預調整後（hòu），按一定的方式（shì）放入刀庫。換刀時（shí），先在刀庫中選刀（dāo），再由換刀裝（zhuāng）置從刀庫或主軸上取出刀具，進行（háng）交換，將新刀裝入主軸，舊刀放回刀庫。刀庫具有較大的容量（liàng），既可安裝在主軸箱的側麵或上方。由於帶（dài）刀庫（kù）的（de）自動換刀裝置的數控機床的主軸箱內隻有一根主（zhǔ）軸，主軸部件的（de）剛（gāng）度要高，以滿足精密加工要求（qiú）。

另外，刀庫內刀具數量較大，因而能夠進行複雜（zá）零件的多工序加工，大大提高了機床的適應（yīng）性和加工效率。帶刀庫的自動換刀（dāo）係統適用於數控鑽削中心和加工中心。

二、刀庫和（hé）刀（dāo）具的選擇（zé）方式

1.刀庫類型

刀庫的作用是儲備一定數量（liàng）的刀具，通（tōng）過機械手實現與主軸上刀具的互換。刀庫的類型有盤式刀庫、鏈式刀庫等多種形式，刀（dāo）庫的形式（shì）和容量要根據機床的工藝範圍來確定。圖7-16所示的盤式刀庫，刀具的方向與主軸同向，換刀時（shí）主軸箱上升到一定的位置，使主（zhǔ）軸上的刀具正好對準刀庫最下麵的那個位（wèi）置，刀具被夾住，主軸在（zài）CNC的控（kòng）製（zhì）下，鬆開刀柄，盤式（shì）刀庫向前（qián）運動，拔出主（zhǔ）軸上（shàng）的刀（dāo）具，然後刀庫將下一個工序所用的刀具旋轉至與主軸對準的（de）位置，刀庫後退將新刀具（jù）插（chā）入主軸孔中，主軸夾緊刀柄，主軸箱下降到工作（zuò）位置，完成換刀任務，進行下道工（gōng）序的加工。此換（huàn）刀裝置的（de）優（yōu）點是結構簡單，成本較低，換刀可靠性較好；缺點是換刀時間長（zhǎng），適用於（yú）刀庫容量（liàng）較小的加工中心（xīn）。

對於刀庫容量需要較大的加工中心可采用鏈式刀庫（kù）（圖7-17），鏈式（shì）刀庫的結構緊湊，刀庫容量較（jiào）大，鏈（liàn）環的形狀可（kě）根據機床的布局製成各種（zhǒng）形狀，也可將換刀位突出以便於換刀。當需要增加刀具數量時，隻需增（zēng）加（jiā）鏈條的長度即可，給刀庫設（shè）計與製造帶來了方便。

2.刀具的選擇方式

一般的刀庫內存（cún）放有多把刀具，每次換刀前要進行選刀，常用的選刀（dāo）方（fāng）法有（yǒu）順序選（xuǎn）刀和任意選（xuǎn）刀兩種，順序選刀是在加工之（zhī）前，將加工零件（jiàn）所需刀具按照工藝要求依次插入刀庫的刀套中，加工（gōng）是按順序調刀，加工不同的工件時必須重新（xīn）調（diào）整刀（dāo）庫中的刀具順序。其優點是刀庫的驅動和控製都比較簡單。因此（cǐ），這種（zhǒng）方式適合加工批量較大、工件品種數量較少的中、小（xiǎo）型數（shù）控機（jī）床的自動換刀。

隨著數控係統（tǒng）的發展，目前大多數（shù）的數控係（xì）統都（dōu）采用任意選刀的方式，其分為刀套編碼、刀具編碼和（hé）記憶式等三種。

3.刀（dāo）具編碼方式

刀具編碼或（huò）刀套編碼需要在刀具或刀套上安裝用於識別的編碼條，一般都是根據二進製編碼的原理進行編（biān）碼。刀具編碼選刀（dāo）方式采用了一種特殊的刀柄結構，並對每把刀（dāo）具編碼。每把刀具都具有自己的代碼，因而刀具可在（zài）不同（tóng）的工序（xù）中多次重複使用，換下的刀具不用放回原刀座，刀庫的容量也（yě）可相（xiàng）應減少。但每把刀具上都帶有專用的編碼環，刀具（jù）長度加長，製（zhì）造困難，刀（dāo）庫和機（jī）械手的（de）結構變複（fù）雜。刀套編碼的方式是一把刀具隻對應一個刀套，從一（yī）個刀套中（zhōng）取（qǔ）出（chū）的刀具必須放回同一刀套中（zhōng），取送刀具十分麻煩，換刀時間長（zhǎng）。目前在加工中心上大量（liàng）使用記憶式的方（fāng）式。這種方式能將刀（dāo）具號和刀庫中的刀套（tào）位置對應地記憶在（zài）數控（kòng）係統的PLC中，無論刀具放在哪個刀套內（nèi），刀具信（xìn）息都始（shǐ）終記存在PLC內。刀庫上裝有位置檢測裝置，可獲得每個刀套的位置信息。這（zhè）樣刀具就可以任意取出並送回。刀（dāo）庫上還設有機械原點，使每次選刀時就近（jìn）選取。

三、刀具交換裝置

數（shù）控機床（chuáng）的（de）自動換刀裝置（zhì）中，實現刀庫與機床主軸之（zhī）間傳遞和（hé）裝卸（xiè）刀具的裝置稱為刀具交換裝（zhuāng）置（zhì）。刀具的交換方式有兩種：由刀庫與機（jī）床主軸的相對運動實現刀具交換（huàn）以及采（cǎi）用機械手（shǒu）交換（huàn）刀具（jù）。利用（yòng）刀庫與機床主軸（zhóu）的相（xiàng）對（duì）運動實現刀具交換的裝置在換刀時必須（xū）首先將用過的刀具送回刀庫，然後（hòu）再從刀庫（kù）中取出新刀具，兩個動作不（bú）能同時進行，換刀時間較長。而采用機械手換刀裝置在換（huàn）刀（dāo）時能夠同時抓取和裝卸（xiè）機床（chuáng）主軸和刀庫中的刀具，因此換刀時間進一步縮短。采用機械手進行刀具交換的方式應用最廣泛（fàn）。這是因為機械手換（huàn）刀靈活，動作快，而且結構簡單。機械手能夠完成抓刀—拔刀—回轉—插（chā）刀—返回等一係列動作。為（wéi）了防止刀具（jù）掉落，機械手的（de）活動爪都帶有自鎖機構。