​數控機床的自動換刀裝（zhuāng）置，你認識幾種？

　　

數控機床為了能在工件一次裝夾（jiá）中完成多（duō）道加（jiā）工工序，縮短輔助時間，減少多次（cì）安裝工件所引起的誤差，必須（xū）帶有自動（dòng）換刀裝置。自動（dòng）換刀裝置應當滿足換刀時間短（duǎn）、刀具重複定位（wèi）精度高、刀（dāo）具儲存量（liàng）足夠、刀（dāo）庫占地麵積小以及安全可靠等（děng）基本（běn）要求。

 

一、自動換刀裝置的形式

1．回轉刀架換刀

回轉刀（dāo）架是（shì）一種最簡單的自動換刀裝置，常用於數控車床。可以設計成（chéng）四方刀（dāo）架、六（liù）角刀（dāo）架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把、六把或更（gèng）多（duō）的刀具（jù），並按數（shù）控裝置的指令換刀。

回轉刀架在結構上必須具有良好的（de）強（qiáng）度和剛度，以承受粗加工時的切削抗力。由於車削加工精度（dù）在很大程度上取決於刀尖位置，對於（yú）數控車床來說，加工過程中刀具位置不進行人工調（diào）整（zhěng），因此更有必要選擇可靠的（de）定位方案（àn）和合理（lǐ）的（de）定位結構，以保證回轉刀架在每次轉位之後，具有盡可能（néng）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抬起、刀架（jià）轉位及刀架壓緊等。

2．更換（huàn）主（zhǔ）軸（zhóu）頭換刀（刀具旋轉為主運動）

更（gèng）換主軸換刀是帶有旋（xuán）轉刀（dāo）具的數控機床的一種比（bǐ）較簡單的換刀方式。這種主軸頭實際上就

是一個（gè）轉塔刀庫。

主軸頭有臥式和立式兩種，通常用轉塔的轉位來更換主軸頭，以實現自（zì）動換刀。在轉塔的各個主軸上，預先（xiān）安裝有（yǒu）各工（gōng）序所需要的旋轉刀具，當發出換刀（dāo）指（zhǐ）令時，各主軸頭依次地轉到加工位置，並接通主運動，使相應的主軸帶動刀具旋轉。而其它處於不加工位置上的主軸都與主運（yùn）動脫開。

這種（zhǒng）更換主軸換（huàn）刀裝（zhuāng）置，省去了自動鬆、夾、卸刀、裝刀以及（jí）刀具搬運等一係列的複雜操作，從而縮短了換刀時間（jiān），並提高了換刀的可靠性。但是由於空間位置（zhì）的限製，使主軸部件結構尺寸不能太大（dà），因而影響了（le）主軸係統的剛性。為了保證主（zhǔ）軸的剛性，必（bì）須限製主軸的數（shù）目，否則會使結構尺寸增大。因此，轉塔主軸頭通常隻（zhī）適用於工序較少、精度要求不太高的機床，例（lì）如數控鑽、銑床等。

3.帶刀庫的自（zì）動換刀係統

由於回轉刀架、轉塔頭式換刀裝置容納的刀具數量不能太多，不能滿足複雜零件的（de）加工需要（yào），因此，自動換刀數控（kòng）機床多（duō）采用帶刀庫的（de）自動換刀裝置。帶（dài）刀庫的自動換刀裝置（zhì）由刀庫（kù）和換刀機（jī）構組成，換刀過程較為複雜。首先要（yào）把加工過程中使用的全部刀具分別安裝在標準刀柄上，在機外進行（háng）尺寸預調整後，按一定的（de）方式放入（rù）刀庫。換刀時，先在刀庫中選（xuǎn）刀，再由換刀裝置從（cóng）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（jì）可安裝（zhuāng）在主軸箱的側麵或上方。由於帶刀庫的自動換刀裝置（zhì）的數控機床的主軸箱（xiāng）內隻有（yǒu）一根主（zhǔ）軸（zhóu），主軸部（bù）件的剛度要高（gāo），以滿足精密加工要求。

另（lìng）外，刀（dāo）庫內刀具數量較大（dà），因而能夠進行複雜零件的多工序加工，大大提高了機床的（de）適應性和加工效率。帶刀庫的自（zì）動換刀係統適用於數控鑽削中心（xīn）和加（jiā）工中心。

 

二、刀庫和（hé）刀具的選擇方式

1.刀庫類型

刀庫的（de）作用是儲備一定（dìng）數量的刀具，通過機械手實現與主軸上刀具的互換（huàn）。刀庫的類型有盤式刀庫、鏈式刀庫等多種形式，刀庫的形式和容量要根據機床的工（gōng）藝範圍來確定。圖7-16所示的盤式刀庫，刀具的方（fāng）向與主軸同向（xiàng），換刀時主（zhǔ）軸箱上升到一定的位置，使主軸上的（de）刀具正好對準刀庫最下麵的那（nà）個位置，刀具被夾住，主軸在CNC的控（kòng）製下，鬆開刀柄，盤式刀庫向前運動，拔出主軸上的刀（dāo）具，然後刀庫將下一個工序所用的刀（dāo）具旋轉（zhuǎn）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（jǐn）刀（dāo）柄，主（zhǔ）軸箱下降到工作位置，完成換刀任務，進行（háng）下道工序的加工。此換刀裝置的優點是結構簡單，成本較低，換（huàn）刀（dāo）可靠性較好；缺點是（shì）換刀時（shí）間（jiān）長，適用於刀庫容量較小的加工中心。

對於刀庫容（róng）量需（xū）要較大（dà）的加工中心可采用鏈式刀庫（圖7-17），鏈式（shì）刀庫的結構緊湊（còu），刀（dāo）庫容量較大，鏈環的形狀可根據機床的布局製成各種形狀，也（yě）可將換刀位突出以便於換刀。當需要增加刀具數量時，隻需增加（jiā）鏈條的長度即可，給刀庫設計與製造帶（dài）來了方便（biàn）。

2. 刀具的選擇方式

一般的刀庫內存放有多把刀（dāo）具，每次換刀前要進行選刀，常（cháng）用的選（xuǎn）刀方法有順序選刀和任意 選刀兩種（zhǒng），順序選刀是在加工（gōng）之前，將加（jiā）工零件所需刀具按照工藝要（yào）求依次插（chā）入刀庫的刀套中，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的（de）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大、工件品種數量（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（zhǎn），目前大多數的數控（kòng）係統都采用任意選刀的方（fāng）式（shì），其分（fèn）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（biān）碼或刀套編碼需要在（zài）刀（dāo）具或刀套上安裝用於識別的編碼條，一般都（dōu）是根據二（èr）進製編碼的原理進行編碼（mǎ）。刀（dāo）具編碼選刀方式采用了一種特（tè）殊的刀柄結構（gòu），並對每把（bǎ）刀具編碼。每把刀具都具有自己的代碼（mǎ），因而刀具（jù）可在不同的工序中（zhōng）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。但每把刀具上都帶有專用（yòng）的編碼環，刀具長度（dù）加長，製（zhì）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（zhī）對應一個刀套，從一個刀套中取出的刀（dāo）具必須（xū）放回同一刀套中，取送刀具十分麻煩，換刀時間長。目前（qián）在加工（gōng）中心上大量使用記憶式的方式。這種（zhǒng）方式能將刀具號和刀庫（kù）中的刀套（tào）位置對應地記憶在數控（kòng）係統（tǒng）的PLC中，無論刀具放在哪個刀套（tào）內，刀具信息都始終記（jì）存在PLC內。刀庫上裝有位置檢測裝置，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（hái）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（kòng）機床（chuáng）的自動（dòng）換刀裝置中，實現（xiàn）刀（dāo）庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式有兩（liǎng）種：由刀庫與機床主（zhǔ）軸的相對運動實現刀具交換以及采用機械手交換刀具。利用刀庫與機床主軸的相對運動實現刀具交換的裝置在換刀時（shí）必須首先（xiān）將用過的刀具送回刀庫，然後再從刀庫中（zhōng）取出新刀具，兩（liǎng）個動（dòng）作不能同時進行，換刀時間（jiān）較長。而采用機械手換刀裝置在換刀時能夠同時抓取和裝卸機床主軸和刀（dāo）庫中的刀（dāo）具，因此換刀時間進一步（bù）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（kuài），而且結構簡單。機械（xiè）手能夠完成（chéng）抓（zhuā）刀—拔刀（dāo）—回轉—插刀—返回等一係列動（dòng）作。為了防止刀具掉落，機械手的活動爪都（dōu）帶有自鎖機構。