控機床的自動換刀裝（zhuāng）置（zhì），你（nǐ）認識幾種？

數（shù）控機床為了能在工件一次裝夾中完成多道加工工序，縮（suō）短輔助時間，減少多次安（ān）裝工件所引起的誤差（chà），必須帶有自動換刀裝置。自動（dòng）換刀裝置應當（dāng）滿足換刀時間短、刀具重複定位精度高、刀具儲（chǔ）存量（liàng）足夠、刀庫占地麵積（jī）小以及安全可（kě）靠等（děng）基本（běn）要求。

一、自動換（huàn）刀裝（zhuāng）置的形式

1．回轉刀架換刀

回轉（zhuǎn）刀架是一種最（zuì）簡單的自動換刀（dāo）裝置，常用於數（shù）控車床。可以設計（jì）成四方刀架、六角刀（dāo）架（jià）或圓盤式軸向裝（zhuāng）刀刀架等多種形式。回轉刀架上分別安裝著四把、六（liù）把或更多的刀具，並按數控裝置的指令換刀。

回轉刀架在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。由於車削加工精度在很大程度上取決（jué）於刀（dāo）尖位置（zhì），對於數控車床來說（shuō），加工過程中刀具位置不進行人工調整（zhěng），因此更有必要選擇可靠的（de）定位方案和合理的（de）定位結構（gòu），以保證回轉刀架在每次轉位之後，具有盡（jìn）可能高的重複定位精度（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（jià）抬起、刀（dāo）架轉位及（jí）刀架壓緊等。

2．更換主軸頭換刀（刀具旋轉為主運動）

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

是一個轉塔刀庫。

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

這種（zhǒng）更換主軸換刀裝置，省去了自動（dòng）鬆、夾、卸刀、裝刀以及刀具搬運等一係列的複雜操作，從而縮短了換刀時間，並提高了（le）換刀的（de）可靠性。但是（shì）由於空間位置的限製，使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，必須限製主軸的數目，否則會使結構（gòu）尺寸增大。因此，轉塔主軸（zhóu）頭通常隻適（shì）用於工序較少、精度要求不太高的機床，例如數（shù）控鑽、銑床等（děng）。

3.帶刀（dāo）庫的自（zì）動換刀（dāo）係（xì）統

由於回轉（zhuǎn）刀架、轉塔頭式換刀裝置容納的刀具數量不（bú）能太多，不能滿足複雜零件的加工需要，因此，自動換刀數控機床多采（cǎi）用帶刀庫的自動（dòng）換刀裝置。帶刀庫的自動換（huàn）刀裝置由刀庫和換刀機構組成，換刀過程較為複（fù）雜。首（shǒu）先要把加工過程中使用的（de）全部刀具分別安裝在標準（zhǔn）刀柄上，在（zài）機外進行尺（chǐ）寸預調整後，按一定的方式放入刀庫。換刀時，先在刀庫中選刀（dāo），再由換刀裝置從刀（dāo）庫或主軸上取出刀（dāo）具，進行交換，將（jiāng）新刀裝入主軸（zhóu），舊刀放回刀庫。刀庫具有較大的容量（liàng），既可安裝在主軸箱（xiāng）的側麵或上方。由於帶刀庫的自動換刀裝置的數控機床的（de）主軸箱內隻有（yǒu）一根主（zhǔ）軸，主軸（zhóu）部件的剛度要高（gāo），以滿足精密加工要求。

另外，刀庫內刀具（jù）數（shù）量較大，因而能夠進行複（fù）雜零件的（de）多工序加工，大大提高了機床的適應性和加工效（xiào）率。帶刀庫的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（xíng）

刀庫的作用是儲備一定數量的（de）刀具，通過機（jī）械手實現與主軸上刀具的互換。刀庫的（de）類型有盤式刀庫、鏈式刀庫等（děng）多（duō）種形式，刀庫的形式和容量要根據機床的工藝範圍來確定（dìng）。圖7-16所示的盤式刀庫，刀具的方向與主軸同向，換刀時主軸箱上升到一定的（de）位置，使（shǐ）主軸上（shàng）的刀具正好對準刀庫最下麵的那個位置（zhì），刀具被夾住，主軸在CNC的控製下，鬆開刀柄，盤式刀庫向前（qián）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）旋轉至與主軸對準的位置，刀庫後退將新刀具插入主軸孔中，主軸夾緊刀柄，主軸箱下降（jiàng）到工作位（wèi）置，完成換刀任務，進行下道工序的加工。此換刀（dāo）裝置的優點是結構簡單，成本較低，換刀可靠性（xìng）較好；缺點是換刀時間長，適用於刀（dāo）庫容量較小的加（jiā）工中心。

對於刀庫容量需要較大的加工中心可采用鏈式刀庫（圖7-17），鏈式（shì）刀庫的結構緊湊，刀庫容量較大，鏈環（huán）的形狀可（kě）根據機床的布局製成各種（zhǒng）形狀，也可（kě）將換刀位（wèi）突出以便（biàn）於換刀。當需要增加刀具數量時，隻需增加鏈條的長度即可，給（gěi）刀庫設（shè）計與製造帶來了（le）方便。

2. 刀具的選擇方式

一（yī）般的刀庫內存放有多把（bǎ）刀具，每次（cì）換刀前要（yào）進行選刀，常用的選刀方法有（yǒu）順序選刀和任意 選刀兩種（zhǒng），順序選刀是在加工之前，將加工零件所（suǒ）需刀具按照工藝要求依次插入刀庫的刀套（tào）中，加工是按順序（xù）調刀，加（jiā）工（gōng）不（bú）同的（de）工件時必須重新調整刀庫中的刀具順序。其優點是（shì）刀庫的驅動和控製都比較簡單。因（yīn）此，這種方式適合加工批量較大、工件品種數量較少的中、小（xiǎo）型數控（kòng）機床的自動換刀。

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

3. 刀具編碼方（fāng）式

刀（dāo）具編碼或（huò）刀套編碼需要在刀（dāo）具或刀套上（shàng）安裝用於識別的編碼條，一般都是根據（jù）二（èr）進製編碼的原理進行編碼。刀具編（biān）碼選刀方式采用（yòng）了一種特殊的刀柄（bǐng）結構，並對每把（bǎ）刀具編（biān）碼。每把刀具都具有自己的代碼，因（yīn）而刀（dāo）具可在不同的工序中多次重複使用（yòng），換下的刀具不用放回原刀座，刀庫（kù）的容量也可相應減少。但每把刀具上都帶有專用的編碼環，刀具長（zhǎng）度加長，製造困（kùn）難，刀庫和機械手的結構變複雜。刀（dāo）套（tào）編碼（mǎ）的方式是一把刀具隻（zhī）對應一個刀套，從一個刀套中取出的刀具必（bì）須放回同一刀套中，取送刀具十分麻煩，換刀時間長。目前在加工中心上大量使用記憶式的方式。這種方式（shì）能將刀具號和刀庫中的刀套位置對應地記憶在數（shù）控係統的PLC中，無論刀（dāo）具放在哪個刀套內，刀具信（xìn）息都始終記存在PLC內。刀庫上裝（zhuāng）有位置（zhì）檢測裝置，可獲得（dé）每個刀套的位置（zhì）信息。這樣刀具就可以任意取出並送回。刀庫上還設（shè）有（yǒu）機（jī）械（xiè）原（yuán）點，使每次選刀時就（jiù）近選取。

三、刀具交換裝置

數控機床的自動換刀裝置中，實（shí）現刀庫與機床主軸之間傳（chuán）遞和裝（zhuāng）卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方（fāng）式有兩種：由刀庫與機（jī）床主（zhǔ）軸的相對運動實現刀具交換以及采用機械手（shǒu）交換（huàn）刀具。利（lì）用刀庫（kù）與機床主軸的相對運動實現刀具交換的裝置在換刀時必須首（shǒu）先將用過的刀具送回刀庫，然後再從刀庫中取出新（xīn）刀具，兩個動作不能同時進行，換刀時間較長。而采用機械手換刀裝（zhuāng）置在換刀時能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（shǒu）進（jìn）行刀具交換的方式應用最廣泛。這是因為機械（xiè）手換（huàn）刀靈（líng）活，動作快，而且結（jié）構簡單。機械（xiè）手能夠完成抓刀—拔（bá）刀—回（huí）轉—插刀—返回等一係列（liè）動作。為（wéi）了防止（zhǐ）刀具掉落，機械手的活動爪都帶有自（zì）鎖機構（gòu）。