​數（shù）控機床的自動換刀裝置，你（nǐ）認識幾種？

數控機床為了（le）能在工件一次裝夾中完成多道加工工序（xù），縮短輔助時間，減少多次安裝工件（jiàn）所引起的誤差，必須（xū）帶有自動換刀裝置。自動換刀裝置應當（dāng）滿足換刀時間短、刀具重複定（dìng）位精度（dù）高、刀具儲存量足夠、刀庫占地麵積小以（yǐ）及安全可（kě）靠（kào）等基本要求。

一、自動換（huàn）刀裝置的形式

1．回轉刀架換刀

回轉刀架是一種最簡單的（de）自動換刀裝置，常（cháng）用於數控車床。可以設計（jì）成四方刀架、六角刀架或圓盤式軸向裝刀刀架等多種形（xíng）式。回轉刀架上分別安裝著四把、六把或更多的刀具（jù），並按數控裝置的指（zhǐ）令換刀（dāo）。

回轉刀架在結構上（shàng）必須具（jù）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於刀尖位置，對於數控車床（chuáng）來說，加工過程中刀具位置（zhì）不進行人工調整，因此更有必要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構，以保證回轉刀架在每次轉位之後，具有盡可能高的重複定位精度（dù）（一般為（wéi）0.001～0.005mm）。

一般情況下，回轉刀架（jià）的換刀動作包括（kuò）刀架抬起、刀架轉位及刀架壓緊等。

2．更換主軸頭換刀（dāo）（刀具旋轉為主運動）

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

是一個轉塔（tǎ）刀庫。

主軸頭有臥式和立式兩種，通常（cháng）用轉塔（tǎ）的轉位來更換（huàn）主軸頭，以實現自動換刀（dāo）。在轉塔的各個主軸上，預先安裝有各工序所需要的旋（xuán）轉（zhuǎn）刀具，當發出換刀指令（lìng）時，各主軸頭依次地轉到加（jiā）工位（wèi）置，並接（jiē）通主運動，使相應的主軸（zhóu）帶動（dòng）刀具（jù）旋轉。而其（qí）它處於不加工位置上的主軸都（dōu）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（zhuāng）刀以及刀具（jù）搬運等一係列的複雜操作，從而縮短了換刀時間，並提高了換刀的可靠性。但是由於（yú）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（bì）須限製主軸的數目，否則會使結構尺寸增大（dà）。因此，轉塔（tǎ）主軸頭通常隻適用於工序較少、精度要求不（bú）太高的機床，例如數控鑽、銑床等。

3.帶刀庫的自動換刀係（xì）統

由於回轉刀架、轉塔頭式換刀（dāo）裝置容納的（de）刀具數量不（bú）能太多，不能滿足複（fù）雜零件的加工需要，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（dāo）庫（kù）的自動換刀裝置由刀庫和換刀機構組成，換刀過程較為複雜。首先要把加工（gōng）過程中使用的全部刀具（jù）分別安裝在標準刀柄（bǐng）上，在機外進行（háng）尺寸預調整後，按一定的方式放入刀庫。換刀時，先在（zài）刀庫中選刀，再由換（huàn）刀裝置從刀（dāo）庫或主軸上取出刀具，進行交換，將新刀裝入主軸（zhóu），舊刀放回刀庫。刀庫具有較大的容量，既可安裝在主軸箱的側（cè）麵或上方。由於帶刀庫的自動換（huàn）刀裝（zhuāng）置的數控機床（chuáng）的主軸箱內隻有一根主（zhǔ）軸，主（zhǔ）軸部件的剛（gāng）度要高（gāo），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（jìn）行複雜零件的多工序加工，大大提高了機床的適應性和加工效率。帶刀（dāo）庫的（de）自動換（huàn）刀係統適用於數（shù）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（yòng）是儲備一定數量的刀具，通過機械手實現（xiàn）與主軸上刀（dāo）具的互換。刀庫的類型有盤式刀庫、鏈式刀庫等多種（zhǒng）形式，刀庫的形式和容量要根據機床（chuáng）的（de）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），換刀時主軸箱上升到一定的位置，使主軸上的刀具正好（hǎo）對準刀庫最下（xià）麵的（de）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（kù）向前運動，拔（bá）出主軸上的刀具，然後刀庫將（jiāng）下一個工序所用的刀具旋轉至與主軸對（duì）準的位置，刀（dāo）庫後退將新刀具插入主軸（zhóu）孔中，主軸夾緊刀柄，主軸箱下降到工作位置，完（wán）成換刀（dāo）任（rèn）務，進行下（xià）道（dào）工序的加工。此換刀裝置的優點（diǎn）是（shì）結構（gòu）簡單，成（chéng）本較低，換刀可靠性較好；缺點是換刀時（shí）間長，適用於刀庫容量較（jiào）小的加工中心。

對於刀庫容量需（xū）要較大的加工中心可采用鏈（liàn）式刀庫（圖7-17），鏈（liàn）式刀庫的結構緊湊，刀庫容量較大，鏈環的形狀可根據機床的布局製成各（gè）種形狀，也可將換（huàn）刀位突出以便於換刀。當（dāng）需要增加刀具數（shù）量時，隻需增加鏈條的長度（dù）即可，給刀庫（kù）設計與製造帶來了方便。

2.刀具的選擇方式（shì）

一般的刀庫內存放有多把刀具，每次換（huàn）刀前要進行選刀，常用的選刀方（fāng）法有（yǒu）順序選刀和（hé）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照工藝（yì）要求依次（cì）插入刀庫的（de）刀套中（zhōng），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（zhōng）的刀（dāo）具順序。其（qí）優點是刀庫的（de）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（pǐn）種數量（liàng）較少的中、小型數控機床的自動換刀。

隨著數控係統的發展，目前大多數的（de）數控係統都（dōu）采用任（rèn）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（dāo）具編碼方式

刀具編碼或刀套編碼需要在刀具或刀套上安裝（zhuāng）用於識（shí）別的（de）編碼條，一（yī）般都是根據（jù）二進製編（biān）碼的原理進行編碼。刀具編碼選（xuǎn）刀（dāo）方式采用了（le）一種特殊的刀柄結構，並對每把刀具編碼。每把刀具都具有（yǒu）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（yuán）刀座，刀庫的容量（liàng）也（yě）可相應（yīng）減少。但每把刀具上都帶（dài）有專用的編碼環，刀具長度加長，製造困難，刀庫和機械手的（de）結構變複（fù）雜。刀（dāo）套編碼的方式是一把刀具隻對應一個刀套，從（cóng）一個刀套中取出的刀具必須放回同一（yī）刀套中（zhōng），取送刀具十分麻煩，換刀時間長。目前在加工（gōng）中心上大量使用記（jì）憶式的方式。這（zhè）種方式能將刀（dāo）具（jù）號和刀庫中的刀套位置對應地記憶在數控係（xì）統的PLC中，無論刀具放在哪個刀套內，刀具信息都始終記存在PLC內。刀庫上裝有位置檢測裝（zhuāng）置，可獲得每個刀套的位置（zhì）信息。這（zhè）樣刀具（jù）就可以任意取出並送回。刀庫上還設有機械原點，使每（měi）次選刀時就近選取。

三、刀具交換裝置

數控機床的（de）自動換刀裝置（zhì）中，實現刀庫與機床主軸（zhóu）之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具（jù）交換（huàn）裝置（zhì）。刀具的交換方式（shì）有兩種（zhǒng）：由刀庫與機床主軸的相對運（yùn）動實現刀具交換以（yǐ）及采用機械手交換刀具。利用刀庫（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先將用過的刀具送回刀庫，然後再從（cóng）刀庫（kù）中取出新刀具，兩個動作（zuò）不能同時進行，換刀時間較（jiào）長。而采用機械（xiè）手換刀裝（zhuāng）置在換刀時能夠同時抓取和裝卸機床主（zhǔ）軸和刀庫中的（de）刀具（jù），因此換刀時間（jiān）進（jìn）一步縮短。采用機械（xiè）手進行刀具交換的方式應用最（zuì）廣（guǎng）泛。這是（shì）因為機械手換刀靈活，動作快，而且結（jié）構（gòu）簡單。機械手能夠完成抓刀—拔刀（dāo）—回轉—插刀—返回等一係列動作。為了防止刀具（jù）掉落，機械手的活動爪都帶有自鎖機構。