​數控機床的自動換刀裝置，你認識幾種？

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數控機床為了能在工件一次裝夾中完成多道加工工序，縮短輔助時間，減少多次安裝工件所引起的誤（wù）差，必須帶有自（zì）動換刀裝置。自動換刀裝置（zhì）應當滿足（zú）換刀時間短、刀（dāo）具重複定位精度高、刀具儲存量足夠、刀庫占地麵積小以及安全可（kě）靠等基（jī）本要求。

一、自動換刀裝置的形（xíng）式

1．回轉刀架換刀

回轉刀架是一種最簡（jiǎn）單的自動換刀裝置，常用於數控車床。可以設計成四方刀架、六角刀架或圓盤式軸向裝刀刀架等多種形式。回（huí）轉刀架（jià）上分別安裝（zhuāng）著四把、六把或更多的刀具，並（bìng）按數控裝（zhuāng）置的指令換刀（dāo）。

回轉刀架在（zài）結構上必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工時的切削抗力。由於（yú）車（chē）削加工精度在（zài）很（hěn）大程（chéng）度上取（qǔ）決於（yú）刀尖位置，對於數控車床來說，加工過程中刀具位置不進行人工調整，因此更（gèng）有必要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構，以保證回轉（zhuǎn）刀架在每次轉位之（zhī）後，具有盡可能高（gāo）的重複定位精度（一般為0.001～0.005mm）。

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

2．更換（huàn）主軸頭（tóu）換刀（刀具旋轉為主運動）

更換主軸換刀是帶有旋轉刀具的數（shù）控機床的一種比較簡單的換刀方式。這種主軸頭實際上就

是一（yī）個轉塔刀庫。

主軸頭有臥式和立式兩種，通常用轉塔的轉位來更換主軸頭，以實現自動換刀。在轉塔的各個主軸（zhóu）上，預先安裝有各工序所需要的（de）旋轉刀具，當發出換刀指令時，各主（zhǔ）軸頭依次地轉到加（jiā）工位置，並（bìng）接通主運動，使相應的主軸帶動刀具旋轉。而其它處於不加工（gōng）位置上的（de）主軸都與主運動脫開。

這種更換主軸換刀裝置，省去了自動鬆、夾、卸刀、裝刀以（yǐ）及刀具搬運等一係列的複雜操作，從而縮短了換刀時間，並（bìng）提高了換刀的可靠性。但是由於空間位置的限製，使主軸部件結構尺（chǐ）寸不能太大，因而影響了主軸係統的剛（gāng）性。為了保證（zhèng）主軸的剛性，必須限（xiàn）製主軸的數目，否則會使結構尺寸增（zēng）大。因此（cǐ），轉塔主軸頭通常隻（zhī）適用於工序較少、精度要求不太高的機床，例如數控鑽、銑床等。

3.帶刀（dāo）庫的自動（dòng）換刀係統

由於回轉刀架、轉塔頭式換刀裝置（zhì）容納的刀具數量不能太多，不能滿足複雜零件的加工需要，因此，自（zì）動換刀數控機床多采用帶刀庫的自動（dòng）換刀裝（zhuāng）置。帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和換刀（dāo）機構組成，換刀過程較為複雜。首先要把加工過（guò）程中使用的全部刀（dāo）具分別安裝在標準刀柄上，在機外（wài）進行尺寸預調整（zhěng）後，按一定的方式放入刀庫。換刀時，先（xiān）在刀庫中選刀，再由換刀（dāo）裝置從刀庫或主軸上（shàng）取出刀具，進行交（jiāo）換，將新刀裝入主軸，舊刀放（fàng）回刀庫。刀庫具有較大的容量，既可（kě）安裝在主軸箱的側麵或上方（fāng）。由於帶刀庫的自動換刀裝置的數控機床的主軸箱內隻有（yǒu）一根主軸，主軸部件的剛（gāng）度要高，以滿足精密加工要求。

另外，刀庫內刀具數量較大，因而能夠進行複雜零件的多工序加工，大大提高（gāo）了機床的適應性和加工效率。帶刀庫的自動（dòng）換刀（dāo）係統適用於數控鑽削中心和加工中心。

二、刀庫和刀具的選擇方式

1.刀庫類型

刀庫的作用是儲備一定數量的刀具（jù），通過機械手實現與主軸上刀具（jù）的互換。刀庫的類型（xíng）有盤式（shì）刀庫、鏈式刀（dāo）庫等多（duō）種形式，刀庫的形式（shì）和（hé）容量要根據機床的工藝範圍來確定。圖7-16所示的盤式刀（dāo）庫（kù），刀具的（de）方向與主軸同向，換刀時主軸箱上升（shēng）到一定（dìng）的位置，使主軸上的刀具正好對（duì）準刀庫最下麵的那個位置，刀具被夾住，主軸在CNC的控製下，鬆開刀（dāo）柄，盤式刀庫向前運動，拔出主軸上（shàng）的刀具，然後刀庫將下一個（gè）工序所用的刀具旋轉至與主軸對準的位置（zhì），刀庫後（hòu）退（tuì）將新刀具插入主軸孔中，主軸夾（jiá）緊刀柄，主軸箱下降到工作位置，完成換刀任務，進（jìn）行下道工序的加工。此換（huàn）刀裝置的優點是結構（gòu）簡單，成本較低，換刀可靠性較好；缺（quē）點是換刀時（shí）間長，適用於刀庫容量較小的加工中心。

對於刀庫（kù）容量需要較大的加工中心可采用（yòng）鏈式刀庫（圖7-17），鏈式刀庫的結構（gòu）緊湊，刀（dāo）庫容量較大，鏈環的形狀（zhuàng）可（kě）根據機床（chuáng）的布局製成（chéng）各種形狀，也可（kě）將換刀位突出以便（biàn）於換刀。當需要增加刀具數量時，隻需增加（jiā）鏈條的長度即可，給刀庫設計與製造（zào）帶來了方（fāng）便。

2. 刀（dāo）具的（de）選（xuǎn）擇方式

一般的刀庫（kù）內存放有多把刀具，每次換刀前要進行選刀，常（cháng）用的選刀（dāo）方法有順序選（xuǎn）刀和任意 選刀兩種，順序選刀是在加工之前，將加工零件所需刀具（jù）按照工藝要（yào）求依次插入刀庫的刀套中，加工是（shì）按順序調刀，加工不同的工件時必須重新調整刀庫中的（de）刀具順序。其優點是（shì）刀庫的驅（qū）動和控製都比較簡單。因此，這種方式適合加工批量較大、工件品種（zhǒng）數（shù）量較少的中、小型數控機床的自（zì）動換刀。

隨著數控係統的發展，目前大（dà）多數的數控係統都采用任意選刀的方式，其分為刀套編碼、刀具編碼和記憶式等三種。

3. 刀具編碼方式

刀具（jù）編碼或刀套編碼需要在刀具或刀套上安裝用（yòng）於識別的編碼條，一（yī）般都是根據二進製（zhì）編碼的原理進行編碼（mǎ）。刀具編碼選刀方式采用了一種特殊的刀柄結（jié）構，並對每把（bǎ）刀具編碼（mǎ）。每把刀具都（dōu）具有自己的代碼，因而刀（dāo）具可在不同的工序中多次重複使用，換下的（de）刀具不用放回原刀座，刀庫的容量也可相應減（jiǎn）少。但每把刀具上都帶有專用的編碼環（huán），刀具長度加長（zhǎng），製（zhì）造困難，刀庫和機械（xiè）手的結構變複雜。刀套編（biān）碼的方式是一把刀具隻對應一（yī）個刀套，從（cóng）一（yī）個刀套中取出的（de）刀具必須放回同一刀套中，取送刀具十分麻煩，換刀時間長。目前在（zài）加工中心上大量使用（yòng）記憶式的（de）方式（shì）。這種方式能將（jiāng）刀（dāo）具（jù）號和刀庫中的刀套位置對應地記憶在數控係統的PLC中，無論刀具放在哪個（gè）刀套內，刀具信息都始終記存在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（xī）。這樣刀具就可以任意取出並送回。刀庫上還設有機械原點，使每次選刀時就近選取。

三、刀具（jù）交換裝置

數控機床的自動換刀裝置中，實現刀（dāo）庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式有兩種：由刀庫與機床（chuáng）主軸的相對（duì）運動實現刀具交換以及采（cǎi）用機械手交換（huàn）刀具。利用刀庫與機床主軸的相對運動（dòng）實現刀具交換的裝置在換刀時必須首先（xiān）將用過的刀具送回刀庫，然後再從刀庫中取出新（xīn）刀具，兩個（gè）動作不能同（tóng）時進行，換刀時間較長。而采用機械手換刀裝置在換刀時能（néng）夠同時抓取和裝卸機床（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（jìn）行刀具交換的方式應用最廣泛。這是因（yīn）為機械手換刀靈活，動作快，而且結構簡單。機械手能夠完（wán）成抓刀—拔刀—回轉—插刀—返回等一係列動作。為了防止刀具掉落，機械手的活動爪（zhǎo）都帶有自（zì）鎖機構。