​數（shù）控機床（chuáng）的（de）自動（dòng）換刀裝置，你認識幾種（zhǒng）？

數控機床為了能在工件一次裝夾中完成多道加工工序（xù），縮短輔助時間，減少多次安裝工件所引起的誤差，必須帶有自動換刀裝置。自動換刀裝置應（yīng）當滿足換刀時間短、刀具重複（fù）定位精度（dù）高、刀具（jù）儲存量足夠、刀庫占地麵積（jī）小以及安全可靠等（děng）基本要求。

一、自動換刀裝置的形式（shì）

1．回轉刀架換刀

回（huí）轉刀架是一種最簡（jiǎn）單的自動換刀裝置（zhì），常用於數控車床。可以設計（jì）成四方刀架、六角刀架（jià）或圓盤式軸向裝刀刀架等多種形式。回轉刀架上分別安裝著四（sì）把（bǎ）、六把或更多的刀具，並按數控裝置的指令換刀。

回轉刀架在結構上必須（xū）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（zài）很（hěn）大（dà）程度上取決於刀（dāo）尖位置，對於數控車床（chuáng）來說，加工過程中刀具位（wèi）置（zhì）不（bú）進行人工調整，因此（cǐ）更有必要選擇可靠的定位方（fāng）案和合理的定位結構（gòu），以保證回轉（zhuǎn）刀架在每次（cì）轉位之後，具有盡可能高的重複定位精度（一般（bān）為0.001～0.005mm）。

一般情況下，回轉（zhuǎn）刀架的換刀動作（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（wéi）主運動）

更換主軸換刀是帶有旋轉刀具的數（shù）控機床的（de）一種比較簡單的換刀方式。這（zhè）種（zhǒng）主軸頭實際上就（jiù）

是一個轉塔刀（dāo）庫。

主軸頭有臥式和立式兩種，通常用轉塔的轉位來（lái）更換主軸頭，以實（shí）現自動換刀。在（zài）轉塔的各個主軸上，預先安裝有各工序所需要的旋轉刀具，當發出（chū）換刀指令時，各主軸頭依次地轉到加工位置，並接通主（zhǔ）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（zhóu）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，並提高了換刀的可靠性。但是由（yóu）於（yú）空間位置的限製，使主軸部件結（jié）構尺寸不能太大，因而影（yǐng）響了主軸係統（tǒng）的剛性。為（wéi）了保證主軸的剛性，必須限製（zhì）主軸的數目，否則會使結構尺寸增大。因此，轉塔主軸頭通常隻適用於工序（xù）較少、精度（dù）要求不太高的機床，例如數控鑽、銑床等。

3.帶刀（dāo）庫的自（zì）動換刀係統

由於回轉（zhuǎn）刀架、轉塔頭式（shì）換刀裝置容納的刀（dāo）具數量不能太多，不能滿足複雜（zá）零件的加（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。帶刀庫的自動（dòng）換刀裝置由刀庫和換刀機構組成，換（huàn）刀過程（chéng）較為複雜。首先要把加工過程中使用（yòng）的全部刀具分（fèn）別安裝在標準（zhǔn）刀柄上，在機外進行尺寸預調整後，按一定的（de）方式放入刀庫。換刀時，先在（zài）刀庫中選刀，再由換（huàn）刀（dāo）裝置從刀庫或主軸上取出刀具，進行交（jiāo）換，將新刀裝入主軸（zhóu），舊刀放回刀庫（kù）。刀庫（kù）具有較大的容量，既可安（ān）裝在主軸箱的側麵或（huò）上方。由於帶刀庫的自動換刀裝置的數控機床的主軸箱內隻有一根主軸，主軸部件的剛（gāng）度要高，以滿（mǎn）足精密加工要求。

另外，刀庫內刀具數量較（jiào）大（dà），因（yīn）而（ér）能夠進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（lǜ）。帶刀庫的自動（dòng）換刀係統適用於數控鑽削中心和（hé）加工（gōng）中心（xīn）。

二、刀庫和刀（dāo）具的選擇方式（shì）

1.刀庫類型

刀庫的作用是儲備一定數量（liàng）的刀具，通過機械手實現與主軸上刀具的互換。刀庫的類型有盤式刀庫、鏈式刀庫等（děng）多種形式，刀庫（kù）的形式（shì）和容量要根據機床的工（gōng）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位置，使主軸上的（de）刀具（jù）正好對準刀庫最（zuì）下麵的那個位置，刀具被夾（jiá）住，主軸在CNC的控製下，鬆開刀柄，盤式刀庫向前運動，拔（bá）出主軸上的刀具，然後刀庫將（jiāng）下（xià）一個工序所用的刀具旋轉至與主（zhǔ）軸（zhóu）對準的位置（zhì），刀庫後退將新刀具插入主軸孔中，主（zhǔ）軸夾緊刀柄，主軸箱下降到工作位置，完成換刀任務，進行下道工序的加工。此換刀裝置的優點（diǎn）是結構簡單，成本較低，換刀可靠性較好；缺點是換刀時間長，適用於刀庫容量較小的加工中心。

對於刀庫（kù）容量需（xū）要較大的加工中心可采用鏈式刀庫（圖7-17），鏈式刀庫的結構緊湊，刀庫容量較大，鏈（liàn）環的形狀可根據機（jī）床的布局製成各種形狀，也可將（jiāng）換刀位突出以（yǐ）便於換刀。當需要增加刀具數（shù）量時，隻需增加鏈條的（de）長度即可，給刀庫設計與製造帶來了方（fāng）便。

2.刀具的選擇方式

一般的刀庫內存放有多把刀具（jù），每次換刀前要進行選刀，常用的（de）選刀方法有順序選刀和（hé）任意選刀兩種，順（shùn）序選（xuǎn）刀是在加工之（zhī）前，將加工零件所需刀具按照工藝要求（qiú）依次插入刀庫的刀套中，加工是按順序調刀，加工不同的工（gōng）件時必須重新（xīn）調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，這種方式適合加工批量較（jiào）大、工件品種（zhǒng）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（duō）數的數控係統都采用任意選刀（dāo）的方式，其分為刀套編碼、刀具編碼和記憶式等三種。

3.刀具編碼方式

刀具編碼或刀套編碼需要在刀具或（huò）刀套上安裝用於識別的編碼條，一般（bān）都是根據二進製編碼的原理進行編碼。刀具編碼選刀（dāo）方（fāng）式（shì）采用了一種（zhǒng）特殊的刀柄結構，並對每把刀（dāo）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（xù）中多次（cì）重複使用，換下（xià）的刀具不（bú）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（zhuān）用的編碼環（huán），刀具長度加長，製造困難，刀庫和機械手的結構變複雜。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，取送刀具十分麻煩，換（huàn）刀時間長。目前在加工中心上（shàng）大量使用記憶式（shì）的方式。這種方式能將刀（dāo）具號和刀庫中的刀套位置對應（yīng）地記憶在數（shù）控係統的PLC中，無論刀具放在哪個刀套（tào）內，刀具信（xìn）息都始（shǐ）終記存在PLC內。刀庫上裝有位置檢測（cè）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。刀庫上還設有（yǒu）機械原點，使每（měi）次（cì）選刀時就近選取。

三、刀具交（jiāo）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（jiān）傳遞和裝卸（xiè）刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式有兩種：由刀庫與機（jī）床主軸的相對運動實現刀具交換以及（jí）采用機械手交換（huàn）刀具（jù）。利用刀庫與機床主軸的相對（duì）運動實（shí）現刀（dāo）具交換的裝（zhuāng）置（zhì）在換刀時必（bì）須首先將用過的刀具送回刀（dāo）庫，然後再從刀（dāo）庫中取出新刀具，兩個動作不能同時進行（háng），換刀時間較（jiào）長。而采用機械手換刀裝置在換刀時能夠（gòu）同時抓取和裝卸機床主軸和刀庫中的刀具，因此換（huàn）刀時間進一步縮短。采用機械手進行刀具交換的方式應用最廣泛。這是因為機械手換刀靈活，動作快，而且（qiě）結構簡單。機械手能（néng）夠完成抓刀—拔刀—回轉—插刀—返回等一係列動作。為了防止刀（dāo）具掉（diào）落，機械手的活動（dòng）爪都帶有自鎖機（jī）構。