​數控機床的自（zì）動換刀（dāo）裝置（zhì），你認識幾種？

數控機床（chuáng）為（wéi）了能在工件一次裝夾中完成多道（dào）加工工序，縮短輔助時（shí）間（jiān），減少（shǎo）多次安裝工件所引起的誤差，必須帶有自動換刀裝置。自動換刀裝置應當滿（mǎn）足（zú）換刀時間短、刀（dāo）具重複定位精度高、刀具（jù）儲存量足夠、刀庫占（zhàn）地麵積小以及安全可靠等基本要求。

一、自動換刀（dāo）裝置（zhì）的形式

1．回（huí）轉刀架（jià）換刀

回轉刀架是一種最簡單的自（zì）動換刀裝置，常用於數控車床（chuáng）。可以設計成四方刀架、六角刀架或圓（yuán）盤式軸向（xiàng）裝刀刀架等多種形式。回轉刀架上分別安裝著四把、六（liù）把或更多（duō）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（cū）加工時的切削（xuē）抗力。由於車削加工精度在很大程度上取決於（yú）刀尖位置，對於數控車床來說，加工過程中刀具位置（zhì）不進行人（rén）工調（diào）整，因此更有必要（yào）選（xuǎn）擇可靠的定（dìng）位方案和合理的定位結構，以（yǐ）保證（zhèng）回轉刀架在每次轉位之（zhī）後，具有盡可能（néng）高的重複定位精度（一般為（wéi）0.001～0.005mm）。

一般情況下，回轉（zhuǎn）刀架（jià）的換刀（dāo）動作（zuò）包括刀架（jià）抬起、刀架轉位及刀架壓（yā）緊等。

2．更（gèng）換（huàn）主軸頭換刀（dāo）（刀具（jù）旋轉為（wéi）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的換刀方式。這種主軸頭實際上就

是一個轉塔刀庫。

主軸頭有臥式和立（lì）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（zhuǎn）塔的（de）各個主軸上，預先安裝有各工序所需要的旋轉刀具，當發出換刀指令時，各主軸頭（tóu）依次地轉到加工位置，並接通主運動，使（shǐ）相應的主軸（zhóu）帶動刀具旋轉。而其它處於不（bú）加（jiā）工位置上的主（zhǔ）軸都與主運動脫開。

這種更（gèng）換（huàn）主軸換刀裝置，省去了自動鬆、夾、卸刀、裝（zhuāng）刀以及（jí）刀具搬運等一係列（liè）的複（fù）雜操作，從而縮短了換刀時間，並（bìng）提高了換刀的可靠性。但（dàn）是由於空間位置的限製，使主（zhǔ）軸（zhóu）部件結構尺（chǐ）寸不能太大，因而影響了主軸係統的剛性。為了保（bǎo）證（zhèng）主軸的剛性，必須限製主軸的數目，否（fǒu）則會使結構尺寸增大（dà）。因此，轉塔主軸頭通常隻適用於工序較少、精度要求不太高的機床，例如數控鑽、銑床等。

3.帶刀庫的自動（dòng）換刀係統

由於回轉刀架、轉塔頭（tóu）式換刀裝置容納的刀具（jù）數量不能太多，不能滿足複雜零件的加工需要，因（yīn）此，自動換刀數控機床（chuáng）多采用（yòng）帶刀庫的自動（dòng）換（huàn）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（guò）程較為複雜。首先（xiān）要把加工過程中使用的全部刀具分別（bié）安裝在標準（zhǔn）刀柄上，在機外進行尺寸預調（diào）整後，按一定（dìng）的方（fāng）式放入刀庫。換刀時，先在刀庫中（zhōng）選刀，再由換刀裝置從刀庫或主軸上取出刀具，進行交換，將新刀裝入主軸，舊刀放回刀庫。刀庫具有較大的容量，既可安裝在主（zhǔ）軸箱的側麵或上方。由於帶（dài）刀庫（kù）的自動換刀裝（zhuāng）置的數控機床的（de）主軸箱內（nèi）隻有一根主軸，主軸部件的剛度要高，以滿足精密加工要求。

另外，刀庫（kù）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（tí）高了機床的適應性和加工效率。帶刀庫（kù）的自動換（huàn）刀係統適用於數控鑽削（xuē）中心和加工中（zhōng）心。

二（èr）、刀庫和刀（dāo）具的選擇方（fāng）式

1.刀庫類型（xíng）

刀庫的作用（yòng）是儲備一定數量的刀具，通過機械手實現與主軸上刀具（jù）的互換。刀庫的類型有（yǒu）盤式刀庫、鏈式刀庫等多種形式，刀庫（kù）的（de）形式和容量要根據機床的工藝範圍來確定。圖7-16所示的盤式（shì）刀庫（kù），刀具（jù）的方向與主軸同向（xiàng），換（huàn）刀時主軸箱上升到一定（dìng）的位置，使（shǐ）主（zhǔ）軸上的刀具正好（hǎo）對準刀庫最下麵的那個位置，刀具被夾住，主軸（zhóu）在CNC的控製下，鬆開刀柄，盤式刀庫向前運動，拔出主軸上的（de）刀具，然後刀庫將下一個工序所用的刀具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（zhóu）夾緊刀（dāo）柄（bǐng），主軸箱下降到工作位置，完成（chéng）換刀任務，進行下道工序的加工（gōng）。此換刀裝置的優點是（shì）結構簡單，成本（běn）較低，換刀可靠（kào）性較好；缺點是換刀時間長（zhǎng），適用於刀庫容量較小的（de）加工中（zhōng）心。

對於刀庫容量需要（yào）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，鏈環的形狀（zhuàng）可根據機床的布局製成各種形狀，也可將換刀位突出（chū）以便於換刀。當需要增加刀具數量時，隻需（xū）增加鏈條的長度即可，給刀庫設（shè）計與製造帶來了方便。

2.刀具的選（xuǎn）擇方式

一般的刀庫內存放有多把刀具，每次換刀前（qián）要（yào）進行（háng）選刀，常用的選刀方法有順序選刀和任（rèn）意選刀兩種，順序選刀是在加工之前，將（jiāng）加工零件所需刀具按照工藝要求依次插入刀庫的刀套（tào）中，加工是按順序調刀，加工不同的工件時（shí）必須重新調整刀庫中的刀具順序。其優（yōu）點是刀庫的驅動和控製都比較簡單。因此，這（zhè）種方（fāng）式適合加工批量較大、工（gōng）件品種數量較少的（de）中、小型數控機床的自動換刀。

隨著數（shù）控係統的發（fā）展，目前大多數的數控係統都采用任意選刀（dāo）的方式（shì），其分為刀套編碼（mǎ）、刀具編碼和（hé）記（jì）憶式等三種。

3.刀（dāo）具編碼方式

刀具編碼（mǎ）或刀套編碼需要在刀具（jù）或刀套上安裝用於識別的編碼條，一般都是根據二進製編碼的原理進行編碼。刀具編碼選刀方式采用了一種特殊（shū）的（de）刀柄結構，並對每（měi）把刀具編碼（mǎ）。每把（bǎ）刀具（jù）都具有自己的代碼，因而刀具可在不（bú）同的工序中多次重複使用，換（huàn）下（xià）的刀具不用放回原刀座，刀庫的容量也（yě）可相應減少。但每把（bǎ）刀具上（shàng）都帶有專用的編碼（mǎ）環，刀具長度加長，製造困（kùn）難（nán），刀（dāo）庫和機（jī）械手的結構變複雜。刀套（tào）編碼的方（fāng）式是一把刀具（jù）隻對應一個刀套，從（cóng）一（yī）個刀套中取出的刀具必須放回同一刀套（tào）中，取送刀具十分麻煩，換刀時間長。目前在（zài）加工中（zhōng）心上大量使用記憶式的方式。這種（zhǒng）方式（shì）能將刀具號和刀庫中（zhōng）的刀套位置對應地記（jì）憶在數（shù）控係統的PLC中，無（wú）論刀具（jù）放在哪個刀套內，刀具信息都始終（zhōng）記存在PLC內。刀（dāo）庫上裝有位置（zhì）檢測裝置（zhì），可獲得每個刀套（tào）的位置信息。這樣刀具就可以任意取（qǔ）出並送回。刀庫上還設有機械原點，使每次（cì）選刀時就近選取。

三、刀具交換裝置

數（shù）控機床的（de）自動（dòng）換刀裝置中，實現刀庫與機床主軸之間傳遞和（hé）裝（zhuāng）卸刀具的裝（zhuāng）置稱為刀（dāo）具交（jiāo）換裝置。刀具的交換方式有兩種：由刀（dāo）庫與機床主軸的相對運動實現刀具交換以及（jí）采用機械手交換刀具。利用刀（dāo）庫與機床主軸的相對運動（dòng）實現刀具交換的裝置（zhì）在換刀時必（bì）須首先（xiān）將用過的刀具送回刀庫，然（rán）後再從刀庫中取出新刀具，兩（liǎng）個動作不能同時進行，換刀時間較長。而采用機械手換刀（dāo）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。采用機械手進行刀具交（jiāo）換的方式應用最廣泛。這是因為機械手換刀靈活，動作快，而且結（jié）構簡單。機械手能夠完成抓刀（dāo）—拔刀—回轉（zhuǎn）—插刀—返回等一係列動作（zuò）。為了防止刀具掉落，機械手的（de）活動爪都帶有自鎖機構。