​數控機床的自（zì）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）完成多道加工工序，縮短（duǎn）輔助時（shí）間（jiān），減少多次安裝工件所引起的誤差，必須帶有自動換刀裝置。自動換刀裝（zhuāng）置應當滿足換刀時間短、刀具重複定位精度（dù）高、刀具儲存量足（zú）夠、刀庫占地麵積小以及安全可靠等基本要求。

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（huàn）刀裝置，常用於數控車床（chuáng）。可（kě）以設計成四方刀（dāo）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、六把或更（gèng）多的刀具，並按（àn）數控裝置的指令換刀。

回轉刀架（jià）在結（jié）構上（shàng）必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加（jiā）工時的切削抗力。由於車削加工精度在很大程度上取（qǔ）決於刀尖位置，對於數（shù）控車床來說，加（jiā）工過（guò）程中刀（dāo）具位置不進行人工調（diào）整，因此更有必要選擇可靠（kào）的定位方案和合理的定位結構，以保證回轉刀架在每次轉位之（zhī）後，具有（yǒu）盡可能高的重複定位精度（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（jià）抬起、刀架轉位及刀架壓緊等。

2．更換主（zhǔ）軸頭（tóu）換刀（dāo）（刀具旋轉為主運動）

更換（huàn）主（zhǔ）軸（zhóu）換刀是帶有旋轉刀具的數控機床的一種比較簡單的換（huàn）刀方式。這種主軸頭實際上（shàng）就

是一個轉塔刀庫（kù）。

主（zhǔ）軸頭有臥式和（hé）立式兩種，通常用（yòng）轉塔的轉（zhuǎn）位來更換主軸頭，以實現自動換刀。在轉塔的各個主軸上，預先安裝有各工序所需要的旋（xuán）轉刀具，當發（fā）出換刀指令時，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（dài）動刀具旋轉（zhuǎn）。而其它處（chù）於不加工位置上的主軸都與（yǔ）主運動脫開。

這種（zhǒng）更換主軸換刀（dāo）裝置，省去了自動鬆、夾、卸刀、裝刀以及刀具搬運等一係列的複雜操作，從而（ér）縮短了（le）換刀時間，並提高了換刀的可靠性。但是由於空（kōng）間位置（zhì）的限製，使主軸部件結構尺寸不能太（tài）大，因而影（yǐng）響（xiǎng）了主軸係統的剛性。為了保證主（zhǔ）軸的剛性，必須限製主軸的數目，否則會使結構尺寸增大。因此，轉塔主軸（zhóu）頭通常隻適（shì）用於（yú）工序較少、精度要求不太高（gāo）的機床，例如數控（kòng）鑽、銑床等。

3.帶刀庫的自動換刀係統

由於回轉刀架、轉塔頭式換刀裝置容納的（de）刀具數量不能太多，不（bú）能滿足複雜零件的（de）加（jiā）工需要，因此，自動換刀數控機床多采用帶刀庫的自動換刀裝置。帶刀庫的（de）自動換刀裝置（zhì）由刀庫（kù）和換刀機構組成，換刀過程較為複（fù）雜。首先要把加工過程中使用的全部（bù）刀具分別安（ān）裝在標準刀柄上，在機外進（jìn）行尺寸預調整後（hòu），按一定的方式放入刀庫。換刀時，先在刀庫（kù）中選刀（dāo），再由換刀裝置從刀（dāo）庫或主軸（zhóu）上取出刀具，進行（háng）交換，將新刀裝入主軸，舊刀放回刀（dāo）庫。刀庫具（jù）有較大的容（róng）量，既可安裝在主軸箱的側麵（miàn）或上方。由於帶刀庫的自（zì）動換刀裝置的數控機（jī）床的主軸箱（xiāng）內（nèi）隻有一（yī）根主軸，主軸部件的（de）剛度（dù）要高（gāo），以滿足（zú）精密（mì）加工要（yào）求。

另（lìng）外（wài），刀庫內刀（dāo）具數量較大，因而能夠進行複雜零件的多工序加工，大大提高了機床（chuáng）的適應性和加工效率。帶刀庫的自動換刀（dāo）係統適用（yòng）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（dāo）庫類型（xíng）

刀庫的作用是儲備一定（dìng）數量（liàng）的刀具，通過機械手（shǒu）實現與主（zhǔ）軸上刀（dāo）具（jù）的互換。刀庫的類（lèi）型有盤式刀庫、鏈式（shì）刀庫等多種形式，刀庫的形式和容量要根據機床的工藝範圍來確定。圖（tú）7-16所示的盤式（shì）刀庫（kù），刀具的方向與主軸同向，換刀時主軸箱上升到一定的位置，使主軸上的刀（dāo）具正好對準刀庫最下麵的那個位置，刀具被夾住，主軸在CNC的（de）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（gōng）序（xù）所用的刀具旋轉至與主（zhǔ）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（zhǔ）軸箱下降到工作位置（zhì），完成換刀任務，進（jìn）行下道工（gōng）序的加工。此換刀裝置的優（yōu）點是結構（gòu）簡單，成（chéng）本較低，換刀可靠性較好；缺點是換刀時間長，適（shì）用於刀庫容量較（jiào）小的加工中心（xīn）。

對於（yú）刀庫容量需要較大的（de）加工中心可采用（yòng）鏈式刀（dāo）庫（圖（tú）7-17），鏈式刀庫的（de）結構（gòu）緊湊，刀庫容量較大，鏈環的形狀可根據機床（chuáng）的布局製成各種形狀，也可將換刀位突出以（yǐ）便於換刀。當需（xū）要增加刀具數量（liàng）時（shí），隻需（xū）增加鏈條的長度即可（kě），給刀庫設計與製造帶來了方便（biàn）。

2.刀具的選擇方式

一（yī）般（bān）的刀庫內存放有多把刀具，每（měi）次換刀前要進行選刀（dāo），常用的選刀方法（fǎ）有順（shùn）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（dāo）具按（àn）照工藝要求依次插入刀庫的刀套中，加（jiā）工是按順序調刀，加工不同的工件時必須重新調整刀庫中的刀具順序。其優點是刀庫的（de）驅動和控製都比較簡單。因此，這種方式適合加工批量較大、工（gōng）件品種數量較少的中、小型數控機床的自動換刀。

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

3.刀具編碼方式

刀具編碼（mǎ）或刀套編（biān）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（biān）碼的原理進行編碼。刀（dāo）具編碼選刀方式采用了一種特殊的刀柄結構（gòu），並對每把刀具編碼。每把刀具都具有自己的代碼（mǎ），因而刀具可（kě）在不同的工序中多次重複使用，換下的刀具不用（yòng）放回原刀座，刀（dāo）庫的容量也可相應減少。但每把刀具上都帶有專（zhuān）用的編碼（mǎ）環，刀具長度加長（zhǎng），製（zhì）造困難（nán），刀庫和機械手的（de）結構（gòu）變複雜。刀套編碼的方式是一把（bǎ）刀具隻對應一個刀套，從（cóng）一個刀套（tào）中取出的刀具必（bì）須放回同一刀（dāo）套中，取送刀（dāo）具十分麻煩，換刀時間長。目前在（zài）加（jiā）工中心上大量使用記憶式（shì）的方式。這種方（fāng）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）哪個刀套內，刀具信息（xī）都始終記存在PLC內。刀庫上（shàng）裝有位置檢測裝置，可（kě）獲得每（měi）個刀套的位置信息。這樣刀具就可以任意取出並送（sòng）回。刀庫上（shàng）還設有機械原點，使每次選刀時就近選取。

三、刀具交換裝置

數控機床的自動換刀裝置中（zhōng），實（shí）現刀庫與機床主軸之間傳遞和裝（zhuāng）卸（xiè）刀具的裝置稱（chēng）為刀具交換裝置。刀具的交換方式有兩種：由刀庫與機床（chuáng）主軸的相對運動（dòng）實現刀具交換以及采用機械手交換刀具。利用刀（dāo）庫（kù）與（yǔ）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先將用過（guò）的刀具送回刀庫，然後再從刀（dāo）庫中取出新刀具，兩個動作不能（néng）同時進行，換刀時間較（jiào）長。而采用機械手換刀裝置在（zài）換刀時能（néng）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）手進行刀具交換的方式應（yīng）用最廣泛。這是因為機械手換刀靈活，動作快，而且結構（gòu）簡單。機（jī）械手能夠完成抓（zhuā）刀—拔（bá）刀—回轉—插刀—返回（huí）等一係列動作。為了防止刀具掉落，機械手（shǒu）的活（huó）動爪都帶有自鎖機構。