數控（kòng）機床的（de）自動換刀裝置，你認（rèn）識幾種？

數控機床（chuáng）為了能在工件一次裝夾中完成多道加工（gōng）工序，縮（suō）短輔助時間，減少多次安裝工件所引起的誤差，必須帶有自動（dòng）換刀裝置。自動換刀裝（zhuāng）置應當滿足換刀（dāo）時間短、刀具重複定位精度高、刀具儲存量足夠、刀庫占地麵積小以（yǐ）及安全可靠等基本要求。

一（yī）、自動換刀裝置（zhì）的形（xíng）式

1．回轉刀架換刀

回轉（zhuǎn）刀架是一（yī）種最簡單的自動換刀裝（zhuāng）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（xiàng）裝刀刀架等多種形式。回轉刀（dāo）架上分別安裝著四把（bǎ）、六把（bǎ）或更多的刀具，並按數控裝置的指令換刀。

回轉刀架（jià）在結構上必須具有良好的（de）強度和剛度，以承（chéng）受粗加（jiā）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（dāo）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（diào）整，因此更有（yǒu）必要選擇可（kě）靠（kào）的定位（wèi）方案（àn）和合理的定位結構（gòu），以保證回轉刀架在每次轉位之後，具有（yǒu）盡可能高的重複定位精度（dù）（一般為0.001～0.005mm）。

一（yī）般（bān）情況下，回轉刀架的（de）換刀動（dòng）作包括刀架抬起、刀架轉位及刀架壓緊等。

2．更換主軸頭（tóu）換刀（刀具旋轉為主運動）

更換（huàn）主軸換刀是帶有旋轉刀具（jù）的數控機床的一種比較簡單的換刀方（fāng）式（shì）。這種主軸頭實際上就（jiù）

是一個轉塔刀庫。

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

這種更換（huàn）主軸換刀裝置，省去了自動鬆、夾、卸刀、裝刀以及刀具搬運（yùn）等一係列（liè）的複雜操作（zuò），從而縮短了換刀時間，並提高了換刀的（de）可靠性。但是由於空間位置（zhì）的限製，使主（zhǔ）軸部件結構尺寸不能太大，因而影（yǐng）響了（le）主軸係統的剛性。為了保（bǎo）證主軸的剛性，必須限製主軸的（de）數目，否則會使結構尺寸增大。因此，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（zuàn）、銑床等。

3.帶刀庫（kù）的自動（dòng）換刀（dāo）係（xì）統

由於回轉刀架、轉塔（tǎ）頭式（shì）換（huàn）刀裝置容納的刀具數量不能太（tài）多，不能滿足複雜零件的加工需要，因此，自動換刀數控（kòng）機床多采用帶刀庫的自（zì）動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀裝置由刀（dāo）庫和換刀機構（gòu）組（zǔ）成（chéng），換刀過程較為複雜。首（shǒu）先要把加工過程中使用的全部刀具分別安裝（zhuāng）在標準刀柄上，在機外進行（háng）尺寸預調整後，按一定（dìng）的方式放入刀庫。換刀時（shí），先在刀庫（kù）中選刀，再（zài）由換刀裝置從刀庫或主軸上取出刀具，進行交換，將新刀裝入（rù）主軸，舊刀放回刀庫。刀庫（kù）具有較大的容（róng）量，既可安（ān）裝在主軸箱的側麵或上方。由於帶刀庫的（de）自動換刀裝（zhuāng）置的數控（kòng）機床的主軸箱（xiāng）內隻（zhī）有一（yī）根主軸，主軸部件的剛度（dù）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，大大提高了（le）機床的適應性和加工效率。帶刀庫的自動（dòng）換刀係統適用於數控鑽削中心和加工中心。

二（èr）、刀庫和刀（dāo）具的（de）選擇方式（shì）

1.刀庫類型

刀庫的作（zuò）用是儲備一定數量的刀具，通過機械手實現與主軸（zhóu）上（shàng）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（kù）的（de）形式和容量要（yào）根據機床的工藝範圍（wéi）來確定。圖7-16所示的盤式刀庫（kù），刀具的方（fāng）向與主軸同向，換刀時主軸箱上（shàng）升到一定的位置，使主軸上的刀具正好對準刀庫最下麵的那個位置，刀具被（bèi）夾（jiá）住，主軸在CNC的控製下（xià），鬆開刀（dāo）柄，盤式刀庫（kù）向前運動，拔出主軸上的刀具，然後刀庫將下一個工序（xù）所用的刀具旋轉至與主軸對準的位置，刀庫（kù）後退將新刀具插入主軸孔中，主軸夾緊（jǐn）刀柄，主軸（zhóu）箱下降到工作位置，完成換刀任務，進行下道工（gōng）序的加（jiā）工（gōng）。此換（huàn）刀裝置（zhì）的（de）優點是結構簡單，成本較低（dī），換刀可靠性較好（hǎo）；缺點是換刀時（shí）間長，適用於刀庫容（róng）量較小的加工（gōng）中心。

對於（yú）刀庫容量需要較（jiào）大的加工中心可采用鏈式刀庫（kù）（圖7-17），鏈式刀庫的結構緊湊，刀庫容量較大，鏈環的（de）形狀可根據機床的布局（jú）製成各（gè）種形狀，也可將換刀（dāo）位突出以便於換刀。當需要增加刀具數量（liàng）時，隻需增加鏈條的長度即可，給刀庫設計與製造帶（dài）來（lái）了方便。

2. 刀具的選（xuǎn）擇方式

一般的刀庫（kù）內存放有（yǒu）多把刀具，每次換刀前要進行（háng）選刀，常用的選刀方法有順序（xù）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按（àn）照工藝（yì）要求依次插入刀庫的刀套中，加工是按順序調刀，加工不同（tóng）的工件時必須重新調（diào）整刀庫中的刀具順序。其優點是刀庫的驅動和控製都比較簡單。因此，這種方式適合加（jiā）工批（pī）量較大、工件（jiàn）品種數量較少的中、小（xiǎo）型數控機（jī）床的（de）自（zì）動換刀。

隨著數控係統的發展，目前大多數的數（shù）控係統都采用（yòng）任意選刀的方式，其分為刀套編碼、刀（dāo）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於識別的編碼（mǎ）條，一般都是根據二（èr）進（jìn）製編碼的原理進行編碼。刀具編碼選刀方式采用了一種特殊的刀柄結構，並對每把刀具編碼。每把刀具都具有自己的代碼，因而刀具可在不同的工序中多次重（chóng）複使用，換下的刀具不（bú）用放回原（yuán）刀座，刀庫的容量也可相應減少。但每把刀具（jù）上都帶（dài）有專用的編碼環，刀具長度（dù）加長，製造困（kùn）難，刀庫和機械手的結構變複雜。刀套（tào）編碼的方式是一把刀具隻（zhī）對應一個刀套，從一個刀套中取出（chū）的刀具必須放回同一刀套中，取（qǔ）送刀具十分麻煩，換刀時間長（zhǎng）。目前在加工中心上（shàng）大量使用記（jì）憶式的方（fāng）式。這種方式能將刀具號和刀庫中的刀套位置對應地記憶在數控係統（tǒng）的PLC中，無論刀具放在（zài）哪個刀套（tào）內，刀具信息都始終（zhōng）記存在PLC內（nèi）。刀庫上裝有位（wèi）置檢（jiǎn）測裝置，可獲得每個刀套的位置信息。這樣刀具就可以任意取出並送回。刀庫（kù）上還設有機械原點（diǎn），使每次選刀時就近選取。

三、刀具交換裝（zhuāng）置

數控（kòng）機床的自動換刀裝置中，實現刀庫與機床（chuáng）主軸之（zhī）間（jiān）傳遞和裝卸刀具的裝置（zhì）稱為刀具（jù）交換裝置。刀具的交（jiāo）換方式有兩（liǎng）種：由刀庫（kù）與機床主軸的（de）相對運（yùn）動實現刀具交換以及采用機械手交換刀具。利（lì）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（bì）須首先將（jiāng）用過（guò）的刀具送回刀庫，然後再（zài）從刀庫中取出新刀具，兩個動作不（bú）能同時進行，換刀時間較（jiào）長（zhǎng）。而采用機械手換刀裝置在換刀時能夠同時抓取和裝卸機床主軸和（hé）刀庫（kù）中的刀具，因（yīn）此換刀時間進一步縮短。采用（yòng）機械手（shǒu）進行（háng）刀（dāo）具交（jiāo）換的（de）方（fāng）式應用最廣泛。這是因為機械（xiè）手換刀靈活，動作快，而且結構簡單。機械（xiè）手能夠完成抓（zhuā）刀—拔刀—回轉—插刀—返回（huí）等一係列動作。為了（le）防（fáng）止刀具掉落，機械手的活（huó）動爪都帶（dài）有自鎖機構。