​數控機床的自動換刀裝置，你認識幾種？

；

數控（kòng）機床為了能在工件（jiàn）一次裝夾（jiá）中完成多道加工工序，縮短輔助時間（jiān），減少多次安裝工件所引起的誤差，必須帶（dài）有自（zì）動換刀裝（zhuāng）置。自動換刀裝置應當滿足換刀時間（jiān）短、刀（dāo）具重（chóng）複定位精度高、刀具儲存（cún）量足夠、刀庫占地麵積小以及安全可靠等基本要求（qiú）。

一、自動換刀（dāo）裝（zhuāng）置的形式

1．回轉刀架換刀

回轉刀架是一（yī）種最簡單的自動換刀裝置，常用於數控車床。可以設計成（chéng）四方刀（dāo）架、六（liù）角刀架或（huò）圓盤式軸向裝（zhuāng）刀刀架等多（duō）種形式。回轉刀架上分別安裝著四把、六把或更多的刀具，並（bìng）按數控裝置的指令換（huàn）刀（dāo）。

回轉刀架在結構上必須具（jù）有良好的強度和剛度（dù），以承受粗加工時的切削抗力。由於車削（xuē）加工精度在很（hěn）大程度上取決於刀尖位置，對於數控車床來說，加工過程中刀具位置不進行（háng）人（rén）工調整（zhěng），因（yīn）此更有（yǒu）必要選擇可靠的定位方（fāng）案和合理的定位結構，以保證（zhèng）回（huí）轉刀架在每次轉位（wèi）之後（hòu），具有（yǒu）盡可能高的重（chóng）複定位精度（一般為0.001～0.005mm）。

一般情況下（xià），回轉刀架的（de）換刀動作（zuò）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）

更換主（zhǔ）軸換刀是帶有旋轉（zhuǎn）刀具的數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（shì）一個轉塔刀庫。

主軸頭有臥式和立式兩種，通常用轉塔的（de）轉位來更換主軸頭（tóu），以實現自動換刀。在轉塔的各個主軸上，預（yù）先安裝有（yǒu）各工序所需（xū）要（yào）的旋轉刀具，當發出換刀指令時，各主軸頭依（yī）次地轉到加工位置，並接通主運動，使相應的主軸帶動刀具旋轉。而其它處於不加工位置上的主軸都與主運動脫開。

這種更換主軸（zhóu）換刀裝置，省去了自動鬆、夾、卸（xiè）刀、裝（zhuāng）刀以及刀具搬運等（děng）一係列的複雜操作，從而縮短了換刀時（shí）間，並提高了換刀（dāo）的可靠性（xìng）。但是由於空間位置的限製，使主軸部件（jiàn）結構尺寸不能太大，因而影響了（le）主軸係統的剛（gāng）性。為了保（bǎo）證主軸的剛性，必須限製主軸的數目，否則會使結構尺寸（cùn）增大。因此（cǐ），轉塔主軸頭通常隻適用於工（gōng）序較少（shǎo）、精（jīng）度要求不太高的機床，例如數控（kòng）鑽、銑床等（děng）。

3.帶（dài）刀庫的自動換（huàn）刀係（xì）統

由於回轉刀架、轉塔頭式換刀裝（zhuāng）置（zhì）容（róng）納的刀具數量不能太多，不能滿足（zú）複雜零件的加（jiā）工需要，因此，自動換刀數控機（jī）床多采用帶刀庫的自動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和換刀機構組成，換刀過程（chéng）較為複雜。首先要把加工過程中使用的全部刀具分別安裝在（zài）標準刀柄上（shàng），在（zài）機外進行尺寸預調整後，按一定的方式放入刀庫。換刀時（shí），先在刀（dāo）庫中選刀，再由換刀裝置從刀庫或主軸（zhóu）上（shàng）取出刀具，進行交換，將新刀裝入主軸，舊刀放回刀（dāo）庫。刀庫（kù）具有較大的容量，既可安裝在主軸箱的側麵或上方。由於帶刀庫的自動換刀裝（zhuāng）置的數控機床的主軸箱內隻有一根主（zhǔ）軸（zhóu），主軸部件的剛度（dù）要高，以滿足精密（mì）加工要求。

另（lìng）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（dà）提高了機床的適應性和加工效（xiào）率。帶（dài）刀庫的（de）自動換刀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（dāo）庫的作用是儲備一定數量的（de）刀具，通過機（jī）械手實現（xiàn）與主軸上刀具的互（hù）換。刀庫的類型有盤式刀（dāo）庫、鏈式刀庫等多種形式，刀庫的形式和容量要根據（jù）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（xiàng），換刀時主軸箱上（shàng）升到一定的位置，使主軸上的刀具正（zhèng）好對（duì）準（zhǔn）刀（dāo）庫最下麵的那個位置，刀（dāo）具被（bèi）夾住，主軸在CNC的控製下，鬆開刀柄，盤式刀庫向前運動，拔出主軸上的刀具，然後刀庫將下一個工序所（suǒ）用的刀具（jù）旋轉至（zhì）與主軸對準的位置，刀庫後退將新刀具插入主軸孔中，主（zhǔ）軸夾（jiá）緊刀柄，主軸箱下降到工作（zuò）位置，完成換（huàn）刀任務，進行下道工序的加工（gōng）。此換刀裝置的優（yōu）點是結構簡單，成本較低，換刀（dāo）可靠性較好；缺點是換刀時間長，適用於刀庫容量較小的（de）加工中心。

對於刀庫容量需要較大的加工中心可采（cǎi）用鏈式刀庫（圖7-17），鏈式刀庫的結構緊湊，刀庫容量較大，鏈環的形狀可根據機（jī）床的布局製成各種（zhǒng）形狀，也可將換刀位突出以便於換刀（dāo）。當需（xū）要（yào）增加刀具數量時，隻需增（zēng）加鏈條的長（zhǎng）度即可，給刀庫設（shè）計與製造帶來了方便。

2. 刀具的選擇方（fāng）式

一般的刀庫內（nèi）存（cún）放有多把刀（dāo）具，每次換刀前要（yào）進行選（xuǎn）刀，常用的選刀方法有順序選刀和任意 選刀兩種，順序選刀是在加工之前（qián），將加工零件所需刀具按照工藝要（yào）求依次插入刀庫的刀（dāo）套中，加工是按順序調刀，加工不同的工件時必須重新調整（zhěng）刀庫中的刀具順（shùn）序。其優點是刀庫的驅動和（hé）控製都比較（jiào）簡（jiǎn）單。因（yīn）此，這種方式適合加工批量較大、工件品種（zhǒng）數量較少的中、小型數控機床的自動換（huàn）刀。

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

3. 刀具（jù）編（biān）碼方式

刀具編碼或刀套編碼（mǎ）需要在刀具或刀套上安裝用（yòng）於（yú）識（shí）別（bié）的（de）編（biān）碼條，一般都是根據二進製編碼的原理進行編碼。刀具編碼選（xuǎn）刀方式（shì）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複使用，換（huàn）下的刀具不用放回原刀座，刀庫的容量也可相應減少。但每把刀具上都帶有專用的編（biān）碼環，刀具長度加長，製造困難，刀庫和機械（xiè）手的結構變複雜。刀套編碼的方式是一把刀具隻對應一個刀套，從一個刀套中取出的刀具必須放回同一刀套中，取送刀（dāo）具十分麻（má）煩，換刀時間長。目前在加工中心上大量使用記（jì）憶式的方式。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的PLC中，無論（lùn）刀具放在哪個刀套內，刀具信息都始終記存在PLC內（nèi）。刀庫上裝有位置檢測（cè）裝置，可獲得每個刀套（tào）的位（wèi）置信息。這樣刀具就可以任意取出並送回。刀庫上還設有（yǒu）機械原點，使每次選刀時就近選取（qǔ）。

三、刀具交換裝置

數控（kòng）機床的自動換刀裝置中，實現刀庫與（yǔ）機床（chuáng）主軸之（zhī）間傳遞和裝卸（xiè）刀具的裝置稱為刀（dāo）具交換裝置。刀具的（de）交換方式有兩（liǎng）種：由刀庫與機床主軸的相（xiàng）對（duì）運動實（shí）現刀具（jù）交換以及采用機械手交換刀（dāo）具。利用刀庫與機床主（zhǔ）軸的相對運動實現刀具交（jiāo）換的裝置在換刀時必須首先將用過的刀具送回刀庫，然後再從刀庫中取出新刀具，兩個動作不（bú）能（néng）同時進行，換刀時間較長。而（ér）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刀庫中的刀具，因此換刀時間進一步縮短。采用機械（xiè）手進行刀具（jù）交換的方（fāng）式應用最廣泛。這（zhè）是因為機械手換刀靈活，動作快，而且結構（gòu）簡單。機械手能夠完成抓刀—拔刀（dāo）—回轉—插刀—返（fǎn）回等一係列動作（zuò）。為了防止刀（dāo）具掉（diào）落，機械手的活動爪都帶有自鎖機構。