數（shù）控機（jī）床的自動換刀裝（zhuāng）置，你認識幾（jǐ）種（zhǒng）？

數控機床（chuáng）為了能在工件一次裝夾中完成多道加（jiā）工工序，縮短輔助時間，減少多（duō）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（dāng）滿足換刀時間短、刀具重複定位（wèi）精度高、刀具儲存量足夠、刀庫占地麵積小以及安全可（kě）靠等基本要求。

一、自動換刀裝（zhuāng）置的（de）形（xíng）式

1．回轉刀架換刀

回轉刀架是一種最簡單（dān）的（de）自動換刀裝置，常用於數控車床。可以設計（jì）成（chéng）四方刀架、六（liù）角（jiǎo）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（liù）把或更多的刀具，並按數控裝置的（de）指令換刀。

回（huí）轉刀架在結構上必須具有良好的強（qiáng）度和剛度，以承受粗加工時（shí）的切削（xuē）抗力。由於（yú）車削加工（gōng）精度在很大程度上取決於刀尖位置，對於數控車床來說，加（jiā）工過程中刀具（jù）位置不進行人工（gōng）調整，因此更有必要選擇（zé）可靠的定位方案和合理的定位結構，以保證回轉刀架在每（měi）次轉（zhuǎn）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，回轉刀架的換刀（dāo）動作包括刀架抬起、刀架轉位（wèi）及刀（dāo）架壓緊等。

2．更換主軸頭換刀（刀具旋轉為主運動）

更換（huàn）主軸換（huàn）刀是帶有旋轉（zhuǎn）刀具的數控機床的一種（zhǒng）比（bǐ）較簡（jiǎn）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（hé）立式兩種，通常用轉塔（tǎ）的轉位來更（gèng）換主軸頭，以實現（xiàn）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轉刀具，當發出換刀指令（lìng）時，各主軸頭依次地轉到加工位置（zhì），並接（jiē）通主運動，使相應的主軸帶動刀具旋（xuán）轉。而其它處於不加工位置上的主軸都與主運動脫開（kāi）。

這種更換主軸換刀裝置，省去了自動鬆、夾、卸刀、裝刀以及刀具搬運等一係列（liè）的複雜操作，從而縮短了換（huàn）刀時間（jiān），並提高了換刀的可靠性。但是由於空間位置的限製，使主（zhǔ）軸部件結構尺寸不能太大，因而影響了主軸係統的（de）剛性。為了保證主軸的剛性，必須限製主軸的數目，否則會使結構尺寸增大。因此，轉塔主軸頭通常隻適用於工序（xù）較少、精度要求不太（tài）高的機床，例如數控鑽（zuàn）、銑床（chuáng）等。

3.帶刀庫的自動換（huàn）刀係統

由於回轉刀架（jià）、轉塔頭式換刀裝（zhuāng）置容納（nà）的刀具數量不能太多，不能滿足複雜（zá）零件的（de）加工需要，因此，自（zì）動換刀數控機床多采用（yòng）帶（dài）刀庫的自動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀裝（zhuāng）置由刀庫和換刀機構組成，換刀過程較（jiào）為複雜。首先要把加工過程中使用的全部刀具分別安（ān）裝（zhuāng）在標準刀柄上（shàng），在機外進行尺寸預調整後，按一（yī）定的方（fāng）式放入刀（dāo）庫。換刀時，先在刀庫中選刀，再由換刀裝置從刀庫或主軸上取出（chū）刀具，進行交換，將新（xīn）刀裝（zhuāng）入主軸，舊刀（dāo）放回刀庫。刀庫具有（yǒu）較大的容量，既可安裝在主軸箱的側麵或上方。由（yóu）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，主軸部件的剛度要（yào）高，以滿足精密（mì）加工要求。

另外，刀庫內刀具數（shù）量較大，因而能夠進行複（fù）雜零件的多工序加工，大（dà）大提高了（le）機床的適應性和加工效率。帶刀庫的自動換刀係（xì）統適用於數控鑽削中心和加工中心。

二（èr）、刀庫和刀具的（de）選擇方式

1.刀庫（kù）類型

刀庫的作用是儲備一定（dìng）數（shù）量的刀具，通過（guò）機械手實現與主軸上刀具的互換。刀庫的類型有（yǒu）盤式刀庫、鏈式刀（dāo）庫等多（duō）種形式，刀庫的形（xíng）式和容量要根據機床的工藝範圍（wéi）來確（què）定。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（xiāng）上升到一定的位置，使主軸上的刀具正好對準刀庫最下麵（miàn）的那個位置，刀具（jù）被夾住，主軸在（zài）CNC的控（kòng）製下，鬆開刀柄，盤式刀庫向前運動，拔出主軸（zhóu）上的刀具，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（jù）插入（rù）主軸孔中，主軸夾緊刀柄（bǐng），主（zhǔ）軸箱下（xià）降到工作位置，完成換刀任務，進行下道工序的加工。此換刀裝置的優點是結構簡單，成本較（jiào）低，換刀可靠性較好；缺點是換刀（dāo）時間長，適用於刀庫容量較小的（de）加工中（zhōng）心。

對於刀庫容量需要較大的（de）加工中心可采用（yòng）鏈式刀庫（圖7-17），鏈式刀庫的結構（gòu）緊湊，刀庫容量較大（dà），鏈環的形（xíng）狀（zhuàng）可根（gēn）據機床的布局製成各（gè）種形狀，也可將換刀位突出以便於換刀。當需要增（zēng）加刀具（jù）數量時，隻需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（jù）的選擇（zé）方（fāng）式

一般的刀庫內存放有多把刀具，每次換刀前要（yào）進行選刀，常用的選（xuǎn）刀方法有順序選刀和任意 選刀兩種（zhǒng），順序選刀（dāo）是在加工之前，將（jiāng）加工零件所（suǒ）需（xū）刀具按照工藝（yì）要求依次插入刀（dāo）庫的刀套中，加工是按順序調刀，加工不同的工件時必須重新調整刀庫中（zhōng）的刀具順（shùn）序（xù）。其優點是刀庫的驅動和控（kòng）製都比（bǐ）較簡單。因此（cǐ），這種方式適合加工批（pī）量較大、工件品種（zhǒng）數量較少的中、小型數控（kòng）機（jī）床的自動換刀。

隨著數控係統的（de）發（fā）展，目前大多數的（de）數控係統都（dōu）采用任意（yì）選刀的方式，其（qí）分為（wéi）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刀套上安裝用於（yú）識別的編碼條，一般都是根據二進製編碼（mǎ）的原理進行編碼（mǎ）。刀具編碼選刀（dāo）方式采用了一種特（tè）殊的刀柄結構（gòu），並對（duì）每把刀具編碼。每把刀具都具有自己的代碼，因而刀具可在不（bú）同的工序中多次重複使用，換下的刀具不用放回原刀座，刀庫的容量也可相應減少。但每把（bǎ）刀具上都帶有專用（yòng）的編碼環，刀具長（zhǎng）度加長，製（zhì）造困難，刀庫和機械手的結構變複雜。刀套編（biān）碼的方式是（shì）一把刀（dāo）具隻對應（yīng）一個刀套，從（cóng）一個刀（dāo）套中取出的刀具必須放回同一（yī）刀套（tào）中（zhōng），取送刀具十分麻煩，換刀時間長。目前在加工中心上大（dà）量使用記憶式的方式。這種方式能將刀具號和刀庫中的刀套位置對應地記憶（yì）在數（shù）控係統的PLC中，無論（lùn）刀具放在哪個刀套內，刀具信息都始終記存在（zài）PLC內。刀庫上裝有位置檢測裝置，可獲得每（měi）個刀套（tào）的位置信息。這（zhè）樣刀具就可以任意取出並送（sòng）回。刀庫上還設（shè）有機械原點，使每次選刀時就近選取。

三、刀具交換裝置

數控（kòng）機床的自動換刀裝置中，實現刀（dāo）庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱（chēng）為刀具交換裝置。刀具的交換方式有兩種：由（yóu）刀（dāo）庫與機床主軸的相對運動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（de）裝置在換刀時必須首先將（jiāng）用過的刀具送回刀庫（kù），然後再從刀庫中（zhōng）取出新刀具，兩個動（dòng）作不能同時進行，換刀時間較長。而采用機械（xiè）手換刀裝置在換刀時能夠同（tóng）時抓取和裝卸機（jī）床主軸和（hé）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換的方式應用最廣（guǎng）泛。這是因為機械手換刀靈活，動作快，而且（qiě）結構簡單。機械手能夠完成抓刀—拔刀—回（huí）轉—插刀—返回（huí）等一係列動作。為了防止刀具掉落，機械手的活動爪（zhǎo）都（dōu）帶有自（zì）鎖（suǒ）機構。