自动换刀装置的结构原理与维修
自动换刀装置的结构原理与维修
2007-09-26 01:24:39 作者：山特维克来源：互联网文字大小：【大】【中】【小】
简介：8.4.1 自动换刀装置的形式自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目
前常见的有以下几种。 1 .回转刀架换刀数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承
受粗加工的切削力：同时要保证回转刀架在每次转
关键字：刀具夹具切削铣削车削机床测量
8.4.1 自动换刀装置的形式
自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有以下几种。
1 .回转刀架换刀
数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、六把或
更多的刀具。
回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的切削力：同时要保证回转刀架在每次转位的重复定
位精度。
图8-17为数控车床六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。在加工轴类零件时，可以用四方回转刀架。
由于两者底部安装尺寸相同，更换刀架十分方便。
与相应的触头12接触，发岀信号表示换刀过程已经结束，可以继续 进行切削加工。 回转刀架除了采用液压缸转位和定位销定位之外，还可以采用电动机带动离合
器定位，以及其他转位和定
图8-17 数控车床六角回转刀架
1 —活塞
2 —刀架体 3、7 —齿轮 4 —齿圈 5 —空套齿轮
6 —活塞 8 —齿条 9 —固定插销 10、11 —推杆 12 —触头
回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，它的动作分为 4个步骤:
(1)刀架抬起 当数控装置发岀换刀指令后，压力油由 a 孔进入压紧液压缸的下腔，活塞 1上升，刀架体
2抬起，使定位用的活动插销10与固定插销9脱开。同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮
5结合。 (2)刀架转位 当刀架抬起后，压力油从 c 孔进入转位液压缸左腔，活塞 6向右移动，通过联接板带动齿
条8移动，使空套齿轮5作逆时针方向转动。通过端齿离合器使刀架转过
60o 。活塞的行程应等于齿轮 5分度圆周长的1/6 ，并由限位开关控制。
(3)刀架压紧 刀架转位之后，压力油从 b 孔进入压紧液压缸上腔，活塞
1带动刀架体2下降。齿轮3 的底盘上精确地安装有 6个带斜楔的圆柱固定插销
9，利用活动插销10 消除定位销与孔之间的间隙，实 现反靠定位。刀架体 2下降时，定位活动插销 10与另一个固定插销9卡紧，同时齿轮3与齿圈4的锥
面接触，刀架在新的位置定位并夹紧。这时，端齿离合器与空套齿轮 5脱开。
(4)转位液压缸复位 刀架压紧之后, 压力油从 d 孔进入转位液压缸的右腔，活塞
6带动齿条复位，由于 此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮
3在轴上空转。 如果定位和夹紧动作正常，推杆
11
位机构。
2 ?更换主轴头换刀
在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头是一种简单换刀方式。主轴头通常有卧式和立式两种，而且常用转塔的转位来更换主轴头，以实现自动换刀。在转塔的各个主轴头上，预先安装有各工序所需的旋转刀具。当发岀换刀指令时，各主轴头依次地转到加工位置，并接通主轴运动，使相应的主轴带动刀具旋转，而其他处于不加工位置上的主轴都与主运动脱开。
图8-18为卧式八轴转塔头。转塔头上径向分布着八根结构完全相同的主轴7,主轴的回转运动由齿轮1
2输入。当数控装置发岀换刀指令时，先通过液压拨叉将移动齿轮3与齿轮12脱离啮合，同时在中心液
压缸14的上腔通压力油。由于活塞杆和活塞15固定在底座上，因此中心液压缸14带着由两个推力轴
承17和16支承的转塔刀架体18抬起，离合器2和1脱离啮合。然后压力油进入转位液压缸，推动活塞齿条，再经过中间齿轮使大齿轮4与转塔刀架体18 一起回转450，将下一工序的主轴转到工作位置。
转位结束后，压力油进入中心液压缸14的下腔，使转塔头下降，离合器2和1重新啮合，实现了精确的
定位。在压力油的作用下，转塔头被压紧，转位液压缸退回原位。最后，通过液压拨叉移动齿轮3，使它
与新换上的主轴齿轮12相啮合。为了改善主轴结构的装配工艺性，整个主轴部件装在套筒5内，只要卸
去螺钉10，就可以将整个部件抽岀。主轴前轴承9采用锥孔双列圆柱滚子轴承，调整时，先卸下端盖 6 然后拧紧螺母8，使内环做轴向移动，以便消除轴承的径向间隙。
为了便于卸岀主轴锥孔内的刀具，每根主轴都有操纵杆13，只要按压操纵杆，就能通过斜面推动杆11，顶出刀具。
转塔主轴头的转位、定位和压紧方式与鼠齿盘式分度工作台极为相似，但因为在转塔上分布着许多回转主
轴部件，使结构更为复杂。
1、2 一离合器 3、4、12 一齿轮 5
8 一螺母 9、16、17 —轴承 10 一螺钉 11 一推动杆 13 一操纵杆 14 一液压缸 15 一活塞 18 一转塔刀架
体
由于空间位置的限制，主轴部件的结构不可能设计得十分坚实，因而影响了主轴系统的刚度。为了保证主
轴的刚度，主轴数目必须加以限制，否则将会使结构尺寸大为增加。
转塔主轴头换刀方式的主要优点在于省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操 作。从而提高了换刀的可靠性，并显著地缩短了换刀时间。但由于上述结构上的原因，转塔主轴头通常只 是用于工序较少、精度要求不太高的机床，例如数控钻床等。
3?带刀库的自动换刀系统
带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成。首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标
准刀柄上，在机外进行尺寸预调整后，按一定的方式放入刀库中去。换刀时先在刀库中进行选刀，并由刀
具交换装置从刀库和主轴上取出刀具，在进行交换刀具之后，将新刀具装入主轴，把旧刀具放回刀库。存 放刀具的刀库具有较大的容量，它既可以安装在主轴箱的侧面或上方， 也可作为单独部件安装到机床以外, 并由搬运装置运送刀具。 与转塔主轴头相比较，由于带刀库的自动换刀装置数控机床主轴箱内只有一个主轴，设计主轴部件就有可 能充分增强它的刚度，因而能满足精密加工的要求。另外，刀库可以存放数量很大的刀具，因而能够进行 复杂零件的多工序加工，这样就明显提高了机床的适应性和加工效率。所以带刀库的自动换刀装置特别适 用于数控钻床、数控铳床和数控镗床。 r
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