数控机床刀柄系统选择
工具系统的选择是数控机床配置中的重要内容之一，因为工具系统不仅影响数控机床的生产效率，而且直接影响零件的加工质量。根据数控机床(或加工中心)的性能与数控加工工艺的特点优化刀具与刀柄系统，可以取得事半功倍的效果。
一数控机床常用刀柄的分类
与普通加工方法相比，数控加工对刀具的刚度、精度、耐用度及动平衡性能等方面要求更为严格。刀具的选择要注重工件的结构与工艺性分析，结合数控机床的加工能力、工件材料及工序内容等因素综合考虑。
数控加工常用刀柄主要分为钻孔刀具刀柄、镗孔刀具刀柄、铣刀类刀柄、螺纹刀具刀柄和直柄刀具类刀柄(立铣刀刀柄和弹簧夹头刀柄)。
二数控机床常用刀柄的选择
1. 刀柄结构形式
数控机床刀具刀柄的结构形式分为整体式与模块式两种。整体式刀柄其装夹刀具的工作部分与它在机床上安装定位用的柄部是一体的。这种刀柄对机床与零件的变换适应能力较差。为适应零件与机床的变换，用户必须储备各种规格的刀柄，因此刀柄的利用率较低。模块式刀具系统是一种较先进的刀具系统，其每把刀柄都可通过各种系列化的模块组装而成。针对不同的加工零件和使用机床，采取不同的组装方案，可获得多种刀柄系列，从而提高刀柄的适应能力和利用率。
刀柄结构形式的选择应兼顾技术先进与经济合理：①对一些长期反复使用、不需要拼装的简单刀具以配备整体式刀柄为宜，使工具刚性好，价格便宜(如加工零件外轮廓用的立铣刀刀柄、弹簧夹头刀柄及钻夹头刀柄等)；②在加工孔径、孔深经常变化的多品种、小批量零件时，宜选用模块式刀柄，以取代大量整体式镗刀柄，降低加工成本；③对数控机床较多尤其是机床主轴端部、换刀机械手各不相同时，宜选用模块式刀柄。由于各机床所用的中间模块(接杆)和工作模块(装刀模块)都可通用，可大大减少设备投资，提高工具利用率。
2.刀柄规格
数控刀具刀柄多数采用7：24 圆锥工具刀柄，并采用相应型式的拉钉拉紧结构与机床主轴相配合。刀柄有各种规格，常用的有40 号、45 号和50 号。目前在我国应用较为广泛的有ISO7388-1983、GB10944-1989、MAS403-1982、ANSI/ASME B5.50-1985 等，选择时应考虑刀柄规格与机床主轴、机械手相适应。
3.刀柄的规格数量
整体式的TSG 工具系统包括20 种刀柄，其规格数量多达数百种，用户可根据所加工的典型零件的数控加工工艺来选取刀柄的品种规格，既可满足加工要求又不致造成积压。考虑到数控机床工作的同时还有一定数量的刀柄处于预调或刀具修磨中，因此通常刀柄的配置数量是所需刀柄的2 ～3 倍。
4.刀具与刀柄的配套
关注刀柄与刀具的匹配，尤其是在选用攻螺纹刀柄时，要注意配用的丝锥传动方头尺寸。此外，数控机床上选用单刃镗孔刀具可避免退刀时划伤工件，但应注意刀尖相对于刀柄上键槽的位置方向：有的机床要求与键槽方位一致，而有的机床则要求与键槽方位垂直。
5.选用高效和复合刀柄
为提高加工效率，应尽可能选用高效率的刀具和刀柄。如粗镗孔可选用双刃镗刀刀柄，既可提高加工效率，又有利于减少切削振动；选用强力弹簧夹头不仅可以夹持直柄刀具，也可通过接杆夹持带孔刀具等。对于批量大、加工复杂的典型工件，应尽可能选用复合刀具。尽管复合刀具与刀柄价格较为昂贵，但在加工中心上采用复合刀具加工，可把多道工序合并成一道工序、由一把刀具完成，有利于减少加工时间和换刀次数，显著提高生产效率。对于一些特殊零件还可考虑采用专门设计的复合刀柄。
6. 强化工具系统管理工作
随着数控机床数量增加，刀柄的数量会急剧增多。一套拥有5～8台数控机床的柔性制造系统，刀柄数量可达1000把以上。如何使这些刀具得到合理有效的利用，是刀具管理的重点工作。其内容包括：刀柄采购或补充计划的提出；刀具数据的预调；刀具的调度与保管；刀具寿命情况判断与控制等。
三数控机床刀柄的发展
1. 特殊功能的刀柄
近年来，加工中心上出现了一些特殊功能的刀柄，主要有以下类型。
a. 增速刀柄(增速头)：能实现自动换刀。如日本NIKKEN公司的NXSE增速头，在机床主轴速度为4000r/min 时，刀具可在0.8s内转速达到20000r/min。
b.多轴刀柄：它能同时加工多个孔，相当于多轴加工头。多轴与增速刀柄组合使用可构成双功能的多轴增速刀柄。
c. 内冷却刀柄：该刀柄与芯部开有冷却液通道的麻花钻或深孔钻配合使用，利用特殊的供油系统，将高压切削液喷注到切削部位，实现良好的冷却与润滑，并排除切屑。
d.转角刀柄：这种刀柄的头部可作30o、45o、60o、90o等角度旋转，具有五面加工功能。安装在立式加工中心上，可使立式加工中心具有卧式加工中心的功能，可用于深型腔的底部清角作业。
2.新型高速切削刀柄
随着数控机床高精度高速切削技术的发展，适应高速切削的刀柄系统好得到研制与开发。如德国OTT 公司的HSK刀柄和美国Kenamental公司的KM刀柄等，其轴向定位精度可达0 .001mm，且在高速旋转下，刀夹锁紧更为牢固，径向跳动不超过5μm。HSK刀柄是一种典型的1:10 短锥面、锥柄和主轴端面同
时接触的双定位型空心刀柄，其主要特点为：
a.采用锥面、端面过定位的结合形式，能有效地提高工
具系统的连接刚度，且重复定位精度高；
b.采用空心结构和缩短锥部长度，刀柄质量较轻，可缩短换刀移动距离，加快换刀速度，有利于实现高速自动换刀；
c. 采用1:10 锥度，锥柄较短，楔形效果好，有较强的抗扭能力，且能抑制因振动而产生的微量移位；
d.刀柄与主轴间由扩张爪锁紧，转速越高，扩张爪的离心力(扩张力)越大，锁紧力越大，具有良好的高速性能。
e.为提高刀具系统在高速状态下的动平衡精度，可在刀柄上安装自动校正动平衡装置。
第六章 数控机床的自动换刀装置第一节自动换刀装置的形式数控机床 为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。数控车床上的回转刀架就是一种简单的自动换刀装置，所不同的是在多工序数控机床出现之后，逐步发展和完善了各类回转刀具的自动换刀装置，扩大了换刀数量，从而能实现更为复杂的换刀操作。 在自动换刀数控机床上，对自动换刀装置的基本要求是：换刀时间短，刀具重复定位精度高，有足够的刀具存储量，刀库占地面积小及安全可靠等。 各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的形式、工艺范围及其刀具的种类和数量。其基本类型有以下几种。 一、转刀架换刀回转刀架是一种最简单的自动换刀装置，常用于数控车床。可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。回转刀架上分别安装着四把、六把或更多的刀具，并按数控装置的指令换刀。 回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程中刀具位置不进行人工调整，因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度（一般为 0.001～0.005mm）。 一般情况下，回转刀架的换刀动作包括刀架抬起、刀架转位及刀架压紧141 等。回转刀架按其工作原理分为若干类型，如图6-1所示。 图6-1a)所示为螺母升降转位刀架，电动机经弹簧安全离合器到蜗轮副带动螺母旋转，螺母举起刀架使上齿盘与下齿盘分离，随即带动刀架旋转到位，然后给系统发信号螺母反转锁紧。 转位刀架 刀架内装信号盘上齿盘销钉端齿盘定位开电动机合下齿盘销钉n螺母弹簧安全离合器蜗轮副(a)(b) 刀架 凸轮凸轮拔爪棘爪上齿盘下齿盘电动机液压缸棘轮摆动阀芯(c)(e)(d)回转刀架的类型及其工作原理图6-1 图6-1b)所示为利用十字槽轮来转位及锁紧刀架（还要加定位销），销钉每转一周，刀架便转1/4转（也可设计成六工位等）。 图6-1c)所示为凸台棘爪式刀架，蜗轮带动下凸轮台相对于上凸轮台转动，使其上、下端齿盘分离，继续旋转，则棘轮机构推动刀架转90o，然后利用一个接触开关或霍尔元件发出电动机反转信号，重新锁紧刀架。 图6-1d)所示为电磁式刀架，它利用了一个有10kN左右拉紧力的线圈使刀架定 位锁定。 142
加工中心刀柄规格 加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24 的通用系统和1:10 的HSK 真空系统。 7:24 锥度的通用刀柄 锥度为7:24 的通用刀柄通常有五种标准和规格，即NT（传统型）、DIN 69871（德国标准）、IS0 7388/1 （国际标准）、MAS BT（日本标准）以及ANSI/ASME（美国标准）。 NT 型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST；其它四 种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。 目前国内使用最多的是DIN 69871 型（即JT）和MAS BT 型两种刀柄。DIN 69871 型的刀柄可以 安装在DIN 69871 型和ANSI/ASME 主轴锥孔的机床上，IS0 7388/1 型的刀柄可以安装在DIN 69871 型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME 主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1 型的刀 柄是最好的。 （1）DIN 2080 型（简称NT 或ST） DIN 2080 是德国标准，即国际标准ISO 2583 ，是我们通常所说NT 型刀柄，不能用机床的机 械手装刀而用手动装刀。 （2）DIN 69871 型（简称JT、DIN、DAT 或DV） DIN 69871 型分两种，即DIN 69871 A/AD 型和DIN 69871 B 型，前者是中心内冷，后者是 法兰盘内冷，其它尺寸相同。 （3）ISO 7388/1 型（简称IV 或IT） 其刀柄安装尺寸与DIN 69871 型没有区别，但由于ISO 7388/1 型刀柄的D4 值小于DIN 69871 型刀柄的D4 值，所以将ISO 7388/1 型刀柄安装在DIN 69871 型锥孔的机床上是没有问题的，但将 DIN 69871 型刀柄安装在ISO 7388/1 型机床上则有可能会发生干涉。 （4）MAS BT 型（简称BT） BT 型是日本标准，安装尺寸与DIN 69871、IS0 7388/1 及ANSI 完全不同，不能换用。BT 型刀柄的对称性结构使它比其它三种刀柄的高速稳定性要好。 （5）ANSI B5.50 型（简称CAT） ANSI B5.50 型是美国标准，安装尺寸与DIN 69871、IS0 7388/1 类似，但由于少一个楔缺口， 所以ANSI B5.50 型刀柄不能安装在DIN69871 和IS0 7388/1 机床上，但DIN 69871 和IS0 7388/1 刀柄可以安装在ANSI B5.50 型机床上。 二、1:10 的HSK 真空刀柄
加工中心刀柄 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
加工中心刀柄介绍 随着加工中心在零件机械加工中的运用越来越普遍，加工中心刀柄的使用也越来越多。但是，刀柄的种类有很多，我们必须选择精度足够的、经济的、使用方便的刀柄用于零件的加工，这就要求我们对刀柄有全面的了解。 刀柄，用于连接加工中心主轴与切削刃具的装备。这就如同人用手拿着笔写字，人是机床，笔是切削刃具，手就是刀柄。 如图1所示，由于刀柄是与主轴连接、与刀具连接，所以刀柄的分类也主要有两种分类。按与加工中心主轴的连接方式分类：分为7:24锥度刀柄和1:10锥度刀柄；按刀柄与刀具的连接方式分类：分为侧固式刀柄、弹簧夹套式刀柄、液压刀柄、热涨刀柄等。 图1 一、刀柄与主轴连接方式 加工中心的主轴和刀柄之间通常采用锥度配合。锥度配合特点是具有定心性好、间隙或过盈可以方便地调整等。 图2 锥度C=（D-d）/L，如图2。 因此刀柄按锥度也分为7：24和1：10两大类。 （一）、7:24锥度刀柄定位原理及特点 1、7:24锥度刀柄定位原理 图3 图4 7:24锥度刀柄通过长锥面限制X、Y方向的移动及转动，Z方向的移动5个自由度，通过拉力F与锥面产生的摩擦力限制Z轴的转动（如图3、图4所示），从
而实现刀柄的完全定位，此定位方式刀柄端面与主轴端面有间隙，如BT系列刀柄。 2、7:24锥度刀柄的特点 优点： 1）、不自锁，可以实现快速装卸刀具； 2）、刀柄的锥体在拉杆轴向拉力的作用下，紧紧地与主轴的内锥面接触。 3）、7：24锥度的刀柄在制造时只要将锥角加工到高精度即可保证连接的精度，所以成本相应比较低，而且使用可靠。 缺点： 1）、单独的锥面定位。7：24锥度刀柄连接锥度较大，锥柄较长，导致a、换刀行程长，换刀时间慢；b、刀柄重量增加，机床损耗功率增加。 2）、在高速旋转时，由于离心力的作用，主轴前端锥孔会发生膨胀，膨胀量的大小随着旋转半径与转速的增大而增大，见图5，但是与之配合的7：24锥度刀柄由于是实心的所以膨胀量较小。（如：在离主轴中心r=0.02m处，一质量为m=100g的质点,在机床主轴转速为n=12000r/min时，所受到的离心力为 F=3158.3N，即为315.83Kg的力。） 图5 则有：a、刀柄旋转时，在拉杆拉力的作用下，刀柄向内位移，轴向精度低；b、刀具总的刚度会降低，导致刀具前端径向跳动大，加工位置的表面质量、位置精度都差；c、每次换刀后刀柄的径向尺寸都可能发生改变，存在着重复定位精度不稳定的问题；d、不适合高速切削
要 本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。第一，了解数控加工中心的分类，其按换刀形式的分类以及加工中心刀库的形式；然后根据给定的参数进行刀库类型的选择以及电动机的确定；接着对刀库的转位定位机构进行了设计；最后是对于控制系统进行了简单设计。 关键字：加工中心，换刀系统，刀库，PLC。
目录 1绪论 (3) 2.刀库的总体设计方案 (5) 课程设计的任务及要求 (5) 刀库的类型选择 (5) 3.电机的选择 (6) 电机的选型及相关参数 (6) 各部分转动惯量的计算 (7) 预选电机 (7) 电机的校核 (8) 4.机械系统的设计 (8) 刀库转动定位机构的设计 (8) 滚动轴承的选择计算 (10) 轴的校核计算 (11) 键的设计计算 (12) 5.控制系统的设计 (12) 刀库的换刀动作如下： (13) 利用PLC实现随机换刀 (14) 参考文献 (17)
1绪论 在现代数控机床中，加工中心(MC-Machining Center)能进行自动换刀、自动更换工件，实行平面、任意曲面、孔、螺纹等加工，成为一种独特的多功能高精、高效、高自动化的机床，并迅速向高速化、复合化、环保化、五轴联动等方向发展，己成为当今国际机床展上最大的亮点。 加工中心特别适合于箱体、框架、叶片等特殊复杂零件的柔性高效加工，能减省一些普通铣床、钻床、键床，提高加工精度和效率，减少转换时间，降低生产成本。 在当今机械工业中，产品不断向个性化、精密化、小批量发展，世界对MC的市场需求在不断增多。特别是在要求适量柔性、大批高效生产的汽车工业、单件、小批重切、快速生产的航空、模具工业以至IT高精尖工业中，MC已逐渐成为重要的高效性机种。 1996年国产加工中心与进口加工中心的台数比，仅为百分之几，到2005年逐步增长到%。2005年与2000年相比，进口的加工中心数量增加倍。加工中心需求猛增的主要原 因，大致有三:(l)整个机械工业原有工艺装备结构陈旧、性能落后，呈“三多三少”(手动的多、自动的少;粗加工的多、精加工的少;低效的多、高效的少)，函需大量更新。能源、交通、冶金、发电、工程机械、造船、模具、IT各业均需购置大、中、小各种Mc，量大面广;(2)汽车工业迅速发展，2002-2004年汽车产量分别为325、444、507万辆，发动机缸体、缸盖、变速箱及各种汽车零部件加工，均需 h L =86750 (h) 验算结果：合格。
第一章、刀架和自动换刀装置设计 一、机床刀架和自动换刀装置的功能、类型和应满足的要求 (一) 机床刀架和自动换刀装置的功能 机床上的刀架是安放刀具的重要部件，许多刀架还直接参与切削工作，如卧式车床上的四方刀架、转塔车床的转塔刀架、回轮式转塔车床的回轮刀架、自动车床的转塔刀架和天平刀架等。这些刀架既安放刀具，而且还直接参与切削，承受极大的切削力，所以它往往成为工艺系统中的较薄弱环节。随着自动化技术的发展，机床的刀架也有了许多变化，特别是数控车床上采用电(液)换位的自动刀架，有的还使用两个回转刀盘。加工中心则进一步采用了刀库和换刀机械手，实现了大容量存储刀具静自动交换刀具的功能，这种刀库安放刀具的数量从几十把到上百把，自动交换刀具的时间从十几秒减少到几秒甚至零点几秒。这种刀库和换刀机械手组成的自动换刀装置，就成为加工中心的主要特征。 (二) 机床刀架和自动换刀装置的类型 按照安装刀具的数目可分为单刀架和多刀架。例如自动车床上的前、后刀架和天平刀架。按结构形式可分为方刀架、转塔刀架、回轮式刀架等；按驱动刀架转位的动力可分为手动转位刀架和自动(电动和液动)转位刀架。 自动换刀装置的刀库和换刀机械手，驱动都是采用电气或液压自动实现。目前自动换刀装置主要用在加工中心和车削中心上，但在数控磨床上自动更换砂轮，电加工机床上自动更换电极，以及数控冲床上自动更换模
具等，也日渐增多。 数控车床的自动 换刀装置主要采用回转 刀盘，刀盘上安装8～ 12把刀。有的数控车床 采用两个刀盘，实行四 坐标控制，少数数控车 床也具有刀库形式的自 动换刀装置。图3—122a 是一个刀架上的回转 盘，刀具与主轴中心平 行安装，回转刀盘既有 回转运动又有纵向进给 运动(S纵)和横向进给 运动(S横)。固3—122b 为刀盘中心线相对于主 轴中心线倾斜的回转刀 盘，刀盘上有6～8个刀 位，每个刀位上可装两把刀具，分别加工外圆和内孔。图3—122c装有两个刀盘的数控车床，刀盘1的回转中心与主轴中心线平线，用于加工外圆l刀盘2的回转中心线与主轴中心线垂直，用以加工内表面。图3—122d 安装有刀库的数控车床，刀库可以是回转式或链式，通过机械手交换刀具。
加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24 的通用系统和1:10 的HSK 真空系统。 7:24 锥度的通用刀柄锥度为7:24 的通用刀柄通常有五种标准和规格，即NT（传统型）、DIN 69871（德国标准）、IS07388/1 （国际标准）、MAS BT（日本标准）以及ANSI/ASME （美国标准）。 NT 型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST；其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。 目前国内使用最多的是DIN 69871 型（即JT）和MAS BT 型两种刀柄。DIN 69871 型的刀柄可以安装在DIN 69871 型和ANSI/ASME 主轴锥孔的机床上，IS0 7388/1 型的刀柄可以安装在DIN69871 型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME 主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1 型的刀柄是最好的。 （1）DIN 2080 型（简称NT 或ST） DIN 2080 是德国标准，即国际标准ISO 2583 ，是我们通常所说NT 型刀柄，不能用机床的机械手装刀而用手动装刀。 （2）DIN 69871 型（简称JT、DIN、DAT 或DV） DIN 69871 型分两种，即DIN 69871 A/AD型和DIN 69871 B 型，前者是中心内冷，后者是法兰盘内冷，其它尺寸相同。 （3）ISO 7388/1 型（简称IV 或IT） 其刀柄安装尺寸与DIN 69871 型没有区别，但由于ISO 7388/1 型刀柄的D4 值小于DIN 69871刀柄的D4 值，所以将ISO 7388/1 型刀柄安装在DIN 69871 型锥孔的机床上是没有问题的，但将DIN 69871 型刀柄安装在ISO 7388/1 型机床上则有可能会发生干涉。 （4）MAS BT 型（简称BT） BT 型是日本标准，安装尺寸与DIN 69871、IS0 7388/1 及ANSI 完全不同，不能换用。BT 型刀柄的对称性结构使它比其它三种刀柄的高速稳定性要好。 （5）ANSI B5.50 型（简称CAT） ANSI B5.50 型是美国标准，安装尺寸与DIN 69871、IS0 7388/1 类似，但由于少一个楔缺口，所以ANSI B5.50 型刀柄不能安装在DIN69871 和IS0 7388/1 机床上，但DIN 69871 和IS0 7388/1刀柄可以安装在ANSI B5.50 型机床上。 二、1:10 的HSK 真空刀柄
数控机床大作业 数 控 机 床 的 自 动 换 刀 装 置 姓名： 学号： 班级：
数控机床的自动换刀装置 作者：刘伟杰 摘要 数控机床集中应用了计算机技术，电子技术，自动控制技术，传感测量，机械制造，等先进技术，是典型的机电一体化产品。它的发展和应用开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式，产业结构，管理形式，使世界制造业的格局发生了巨大的变化，促进了其他行业的生成和飞速发展。刀具及自动换刀装置对加工时间有着重要的影响，自动换刀的快慢又影响了加工的时间，刀库的容量决定了刀具的数量，进而影响换刀时间和加工时间。本文主要讲述数控机床的自动换刀机构。 关键词：发展趋势机构自动换刀刀库 中图分类号：TH 文献标识码：B
1.刀库 刀库是自动换刀装置的主要部件，其容量、布局以及具体结构对数控机床的设计有很大影响。刀库的刀具定位机构是用来保证要更换的每一把刀具准确的停在换到位置上。采用电动机或液压系统为刀库提供动力。根据刀库所需要的容量和取刀方式，可以将刀库设计成多种形式。 1.1刀库的类型 刀库的功能是储存加工工序所需要的各种刀具，并按指令将要用的刀具准确的送到换刀位置，并接受从主轴送来的已用刀具。根据需求，刀库类型有多种（1）盘式刀具在盘式刀库结构中，刀具可以沿主轴轴向、径向、斜向安放，刀具轴向安装的结构最为紧凑。在刀库容量较大时，可采用弹仓式结构，目前大量的刀库安装在机床立柱的顶面或侧面，也可安装在单独的基地上。盘式刀库分径向、轴向两种取刀方式，其刀座结构不同。此种刀库结构简单，适用于刀库容量较少的情况。 （2）链式刀库刀具容量比盘式的大，结构也比较灵活和紧凑，常为轴向换刀。可将换刀位置刀座突出以利于换刀。另外还可以采用加长连带方式加大刀库的容量，也可采用折叠回绕的方式提高空间利用率，在要求刀量容量很大时可以采用多条链带的结构。 （3）格子盒式刀具固定型格子盒式刀库。刀具分几排直线排列，由纵、横向移动的取刀机械手完成选刀运动，将选取的刀具送到固定的换刀位置刀座上，由换刀机械手交换刀具，此刀具空间利用高，刀库容量大。 1.2刀库的容量 刀库的容量首先要考虑加工工艺的分析需要。一般情况下，并不是刀库中的刀具越多越好，太的容量会增加刀库的尺寸和占地面积，使选刀过程时间增长。如果从完成工件的全部加工所需要的刀具数目统计，所得结果是80%的工件完成加工任务所需的刀具数目在40种以下，所以一般的中小型立式加工中心配14--30把刀具的刀库就能够满足70%--95%的工件加工需要。 1.3刀库的转位 刀库转位机构由伺服电动机通过消隙齿轮带动蜗杆，通过涡轮使刀库转动。
CNC 刀柄标准 加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24 的通用系统和1:10 的HSK 真空系统。 7:24 锥度的通用刀柄 锥度为7:24 的通用刀柄通常有五种标准和规格，即NT（传统型）、DIN 69871（德国标准）、IS0 7388/1 （国际标准）、MAS BT（日本标准）以及ANSI/ASME（美国标准）。NT 型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST；其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。目前国内使用最多的是DIN 69871 型（即JT）和MAS BT 型两种刀柄。DIN 69871 型的刀柄可以安装在DIN 69871 型和ANSI/ASME 主轴锥孔的机床上，IS0 7388/1 型的刀柄可以安装在DIN69871 型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME 主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1 型的刀柄是最好的。 （1）DIN 2080 型（简称NT 或ST） DIN 2080 是德国标准，即国际标准ISO 2583 ，是我们通常所说NT 型刀柄，不能用机床的机械手装刀而用手动装刀。 （2）DIN 69871 型（简称JT、DIN、DAT 或DV） DIN 69871 型分两种，即DIN 69871 A/AD 型和DIN 69871 B 型，前者是中心内冷，后者是法兰盘内冷，其它尺寸相同。 （3）ISO 7388/1 型（简称IV 或IT） 其刀柄安装尺寸与DIN 69871 型没有区别，但由于ISO 7388/1 型刀柄的D4 值小于DIN 69871型刀柄的D4 值，所以将ISO 7388/1 型刀柄安装在DIN 69871 型锥孔的机床上是没有问题的，但将DIN 69871 型刀柄安装在ISO 7388/1 型机床上则有可能会发生干涉。 （4）MAS BT 型（简称BT） BT 型是日本标准，安装尺寸与DIN 69871、IS0 7388/1 及ANSI 完全不同，不能换用。BT型刀柄的对称性结构使它比其它三种刀柄的高速稳定性要好。（5）ANSI B5.50 型（简称CAT） ANSI B5.50 型是美国标准，安装尺寸与DIN 69871、IS0 7388/1 类似，但由于少一个楔缺口，所以ANSI B5.50 型刀柄不能安装在DIN69871 和IS0 7388/1 机床上，但DIN 69871 和IS0 7388/1刀柄可以安装在ANSI B5.50 型机床上。 二、1:10 的HSK 真空刀柄 HSK 真空刀柄的德国标准是DIN69873，有六种标准和规格，即HSK-A、 HSK-B、HSK-C、HSK-D、HSK-E 和HSK-F，常用的有三种：HSK-A (带内冷自动换刀) 、HSK-C (带内冷手动换刀)和HSK-E(带内冷自动换刀，高速型)。7:24 的通用刀柄是靠刀柄的7:24 锥面与机床主轴孔的7:24 锥面接触定位连接的，在高速加工、连接刚性和重合精度三方面有局限性。 HSK 真空刀柄靠刀柄的弹性变形，不但刀柄的1:10 锥面与机床主轴孔的1:10 锥面接触，而且使刀柄的法兰盘面与主轴面也紧密接触，这种双面接触系统在高速加工、连接刚性和重合精度上均优于7:24 的刀柄 HSK 刀柄有A 型、B 型、C 型、D 型、E 型、F 型等多种规格，其中常用于加工中心(自动换刀)上的有A 型、E 型和F 型。A 型和E 型的最大区别就在于：1.A 型有传动槽而E 型没有。所以相对来说A 型传递扭矩较大，相对可进行一
数控刀柄的分类和标准【深度解析】 内容来源网络，由深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、自动化、数字无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯等展示，就在深圳机械展. 加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24的通用系统和1:10的HSK真空系统。 一、锥度为7:24的通用刀柄通常有五种标准和规格: NT（传统型）简称NT或ST） DIN 69871（德国标准）（简称JT、DIN、DAT或DV） IS0 7388/1 （国际标准）（简称IV或IT） MAS BT（日本标准）（简称BT） ANSI/ASME（美国标准）（简称CAT） NT型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST； 其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。目前国内使用多的是DIN 69871型（即JT）和MAS BT 型两种刀柄。DIN 69871型的刀柄可以安装在DIN 69871型和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，IS0 7388/1型的刀柄可以安装在DIN 69871型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1型的刀柄是及好的。 拉钉有三个关键参数：θ角、长度l以及螺纹G 关于刀柄拉钉的θ角有如下几种情况：
1、MAS BT（日本标准）刀柄拉钉θ角有45°、60°和90°之分，常用的是45°和60°的； 2、DIN 69871刀柄拉钉（通常称为DIN 69872－40/50）θ角只有75°一种； 3、IS0 7388/1刀柄拉钉（通常称为IS0 7388/2－40/50）θ角有45°和75°之分； 4、ANSI/ASME（美国标准）刀柄拉钉θ角有45°、60°和90°之分。 关于刀柄拉钉的螺纹G，除ANSI/ASME（美国标准）刀柄拉钉存在有英制螺纹标准外，其它三种均使用公制螺纹，40#刀柄拉钉通常使用M16螺纹，50#刀柄拉钉通常使用M24螺纹。 7:24的刀柄有： JT 系列刀柄（ISO、德国DIN标准、中国GB标准） BT 系列刀柄（日本MAS标准） JT-WA系列刀柄（德国VDI标准） JT-U系列刀柄（美国ANSI标准） CAT系列刀柄（美国ANSI标准-卡特彼勒） ST 系列刀柄（中国GB标准） SK 系列刀柄（德国DIN标准） 二、1:10的HSK真空刀柄 HSK真空刀柄的德国标准是DIN69873，有六种标准和规格，即HSK-A、HSK-B、HSK-C、HSK-D、HSK-E和HSK-F，常用的有三种：HSK-A (带内冷自动换刀) 、HSK-C (带内冷手动换刀) 和HSK-E(带内冷自动换刀，高速型)。 7:24的通用刀柄是靠刀柄的7:24锥面与机床主轴孔的7:24锥面接触定位连接
加工中心刀柄介绍 随着加工中心在零件机械加工中的运用越来越普遍，加工中心刀柄的使用也越来越多。但是，刀柄的种类有很多，我们必须选择精度足够的、经济的、使用方便的刀柄用于零件的加工，这就要求我们对刀柄有全面的了解。 刀柄，用于连接加工中心主轴与切削刃具的装备。这就如同人用手拿着笔写字，人是机床，笔是切削刃具，手就是刀柄。 如图1所示，由于刀柄是与主轴连接、与刀具连接，所以刀柄的分类也主要有两种分类。按与加工中心主轴的连接方式分类：分为7:24锥度刀柄和1:10锥度刀柄；按刀柄与刀具的连接方式分类：分为侧固式刀柄、弹簧夹套式刀柄、液压刀柄、热涨刀柄等。 图1 一、刀柄与主轴连接方式 加工中心的主轴和刀柄之间通常采用锥度配合。锥度配合特点是具有定心性好、间隙或过盈可以方便地调整等。 图2 锥度C=（D-d）/L，如图2。 因此刀柄按锥度也分为7：24和1：10两大类。 （一）、7:24锥度刀柄定位原理及特点 1、7:24锥度刀柄定位原理
图3 图4 7:24锥度刀柄通过长锥面限制X、Y方向的移动及转动，Z方向的移动5个自由度，通过拉力F与锥面产生的摩擦力限制Z轴的转动（如图3、图4所示），从而实现刀柄的完全定位，此定位方式刀柄端面与主轴端面有间隙，如BT系列刀柄。 2、7:24锥度刀柄的特点 优点： 1）、不自锁，可以实现快速装卸刀具； 2）、刀柄的锥体在拉杆轴向拉力的作用下，紧紧地与主轴的锥面接触。 3）、7：24锥度的刀柄在制造时只要将锥角加工到高精度即可保证连接的精度，所以成本相应比较低，而且使用可靠。 缺点： 1）、单独的锥面定位。7：24锥度刀柄连接锥度较大，锥柄较长，导致a、换刀行程长，换刀时间慢；b、刀柄重量增加，机床损耗功率增加。 2）、在高速旋转时，由于离心力的作用，主轴前端锥孔会发生膨胀，膨胀量的大小随着旋转半径与转速的增大而增大，见图5，但是与之配合的7：24锥度刀柄由于是实心的所以膨胀量较小。（如：在离主轴中心r=0.02m处，一质量为m=100g的质点,在机床主轴转速为n=12000r/min时，所受到的离心力为F=3158.3N，即为315.83Kg的力。）
自动换刀装置的结构原 理与维修 集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]
自动换刀装置的结构原理与维修2007-09-26 01:24:39?作者：来源：文字大小：【】【】【】 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： 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。 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出换刀指令后，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。
加工中心刀柄的种类和用途 刀柄是机床和刀具的连接体，刀柄是影响同心度和动平衡一个关键环节，千万不能将它当成一般的部件来看待。同心度可以决定刀具在旋转一周的情况下各切刃部分的切削量是否均匀；在主轴旋转时动不平衡将产生周期性的震动。 今天和大家聊一聊关于加工中心刀柄的知识。如今数控机床在工厂里得到了广泛的应用，这些机床和使用的工具来自世界各地，有着不同的型号和标准。你知道加工中心BT 刀柄中的7：24是什么意思吗？你又知道BT、NT、JT、IT、CAT是什么标准吗？往下看↓↓一、根据主轴锥孔分两大类 按加工中心主轴装刀孔的锥度通常分为两大类： ①锥度为7：24的SK通用刀柄； ②锥度为1：10的HSK真空刀柄。 1、锥度为7：24的SK通用刀柄 7：24指的是刀柄锥度为7：24，为单独的锥面定位，锥柄较长。锥体表面同时要起两个重要作用，即刀柄相对于主轴的精确定位以及实现刀柄夹紧。 优点：不自锁，可以实现快速装卸刀具；制造刀柄只要将锥角加工到高精度即可保证连接的精度，所以刀柄成本相对较低。 缺点：在高速旋转时主轴前端锥孔会发生膨胀，膨胀量的大小随着旋转半径与转速的增大而增大，锥度连接刚度会降低，在拉杆拉力的作用下，刀柄的轴向位移也会发生改变。每次换刀后刀柄的径向尺寸都会发生改变，存在着重复定位精度不稳定的问题。 锥度为7：24的通用刀柄通常有五种标准和规格： ①国际标准 IS0 7388/1 （简称IV或IT）； ②日本标准 MAS BT（简称BT）； ③德国标准 DIN 2080型（简称 NT或ST）； ④美国标准 ANSI/ASME（简称CAT）； ⑤DIN 69871 型（简称JT、DIN、DAT或者DV）； 拉紧方式：NT型刀柄是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST；其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。 通用性： ①目前国内使用最多的是DIN 69871型（即JT）和日本MAS BT 型两种刀柄；
数控机床刀库的作用
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数控机床刀库的作用 数控机床刀库的作用是储备一定数量的刀具，通过机械手实现与主轴上刀具的互换。刀库的类型有盘式刀库、链式刀库等多种形式，刀库的形式和容量要根据机床的工艺范围来确定。图1所示的盘式刀库，刀具的方向与主轴同向，换刀时主轴箱上升到一定的位置，使主轴上的刀具正好对准刀库最下面的那个位置，刀具被夹住，主轴在CNC的控制下，松开刀柄，盘式刀库向前运动，拔出主轴上的刀具，然后刀库将下一个工序所用的刀具旋转至与主轴对准的位置，刀库后退将新刀具插入主轴孔中，主轴夹紧刀柄，主轴箱下降到工作位置，完成换刀任务，进行下道工序的加工。此换刀装置的优点是结构简单，成本较低，换刀可靠性较好；缺点是换刀时间长，适用于刀库容量较小的加工中心。 图1 盘式刀库链式刀库 对于刀库容量需要较大的加工中心可采用链式刀库，链式刀库的结构
紧凑，刀库容量较大，链环的形状可根据机床的布局制成各种形状，也可将换刀位突出以便于换刀。当需要增加刀具数量时，只需增加链条的长度即可，给刀库设计与制造带来了方便。 一般的刀库内存放有多把刀具，每次换刀前要进行选刀，常用的选刀方法有顺序选刀和任意选刀两种，顺序选刀是在加工之前，将加工零件所需刀具按照工艺要求依次插入刀库的刀套中，加工是按顺序调刀，加工不同的工件时必须重新调整刀库中的刀具顺序。其优点是刀库的驱动和控制都比较简单。因此，这种方式适合加工批量较大、工件品种数量较少的中、小型数控机床的自动换刀。 随着数控系统的发展，目前大多数的数控系统都采用任意选刀的方式，其分为刀套编码、刀具编码和记忆式等三种。 刀具编码或刀套编码需要在刀具或刀套上安装用于识别的编码条，一般都是根据二进制编码的原理进行编码。刀具编码选刀方式采用了一种特殊的刀柄结构，并对每把刀具编码。每把刀具都具有自己的代码，因而刀具可在不同的工序中多次重复使用，换下的刀具不用放回原刀座，刀库的容量也可相应减少。但每把刀具上都带有专用的编码环，刀具长度加长，制造困难，刀库和机械手的结构变复杂。刀套编码的方式是一把刀具只对应一个刀套，从一个刀套中取出的刀具必须放回同一刀套中，取送刀具十分麻烦，换刀时间长。目前在加工中心上大量使用记忆式的方式。这种方式能将刀具号和刀库中的刀套位置对应地记忆在数控系统的plc中，无论刀具放在哪个刀套内，刀具信息都始终记存在PLC内。刀库上装有位置检测装置，可获得每个刀套的位
数控刀柄的分类和标准 加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24的通用系统和1:10的HSK真空系统。 一、锥度为7:24的通用刀柄通常有五种标准和规格: NT(传统型)简称NT或ST) DIN 69871(德国标准)(简称JT、DIN、DAT或DV) IS0 7388/1(国际标准)(简称IV或IT) MAS BT(日本标准)(简称BT) ANSI/ASME(美国标准)(简称CAT) ★NT型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST； 其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。目前国内使用最多的是DIN 69871型(即JT)和MAS BT型两种刀柄。DIN 69871型的刀柄可以安装在DIN 69871型和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，IS0 7388/1型的刀柄可以安装在DIN 69871型、IS0 7388/1和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1型的刀柄是最好的。 ★拉钉有三个关键参数：θ角、长度l以及螺纹G 关于刀柄拉钉的θ角有如下几种情况： 1、MAS BT(日本标准)刀柄拉钉θ角有45°、60°和90°之分，常用的是45°和60°的； 2、DIN 69871刀柄拉钉(通常称为DIN 69872-40/50)θ角只有75°一种； 3、IS0 7388/1刀柄拉钉(通常称为IS0 7388/2-40/50)θ角有45°和75°之分； 4、ANSI/ASME(美国标准)刀柄拉钉θ角有45°、60°和90°之分。 关于刀柄拉钉的螺纹G，除ANSI/ASME(美国标准)刀柄拉钉存在有英制螺纹标准外，其它三种均使用公制螺纹，40#刀柄拉钉通常使用M16螺纹，50#刀柄拉钉通常使用M24螺纹。 7:24的刀柄有： JT系列刀柄(ISO、德国DIN标准、中国GB标准) BT系列刀柄(日本MAS标准) JT-WA系列刀柄(德国VDI标准) JT-U系列刀柄(美国ANSI标准) CAT系列刀柄(美国ANSI标准-卡特彼勒) ST系列刀柄(中国GB标准) SK系列刀柄(德国DIN标准) 二、1:10的HSK真空刀柄 HSK真空刀柄的德国标准是DIN69873，有六种标准和规格，即HSK-A、HSK-B、HSK-C、HSK-D、HSK-E和HSK-F，常用的有三种：HSK-A (带内冷自动换刀)、HSK-C (带内冷手动换刀)和HSK-E(带内冷自动换刀，高速型)。 7:24的通用刀柄是靠刀柄的7:24锥面与机床主轴孔的7:24锥面接触定位连接的，在高速加工、连接刚性和重合精度三方面有局限性。
第六章数控机床的自动换刀装置 第一节自动换刀装置的形式 数控机床为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。数控车床上的回转刀架就是一种简单的自动换刀装置，所不同的是在多工序数控机床出现之后，逐步发展和完善了各类回转刀具的自动换刀装置，扩大了换刀数量，从而能实现更为复杂的换刀操作。 在自动换刀数控机床上，对自动换刀装置的基本要求是：换刀时间短，刀具重复定位精度高，有足够的刀具存储量，刀库占地面积小及安全可靠等。 各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的形式、工艺范围及其刀具的种类和数量。其基本类型有以下几种。 一、转刀架换刀 回转刀架是一种最简单的自动换刀装置，常用于数控车床。可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。回转刀架上分别安装着四把、六把或更多的刀具，并按数控装置的指令换刀。 回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程中刀具位置不进行人工调整，因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度（一般为0.001～0.005mm）。 一般情况下，回转刀架的换刀动作包括刀架抬起、刀架转位及刀架压紧等。回转刀架按其工作原理分为若干类型，如图6-1所示。 图6-1a)所示为螺母升降转位刀架，电动机经弹簧安全离合器到蜗轮副带动螺母旋转，螺母举起刀架使上齿盘与下齿盘分离，随即带动刀架旋转到 141
142 位，然后给系统发信号螺母反转锁紧。 (e)(d)(c)(b)(a) 图6-1 回转刀架的类型及其工作原理 图6-1b)所示为利用十字槽轮来转位及锁紧刀架（还要加定位销），销钉每转一周，刀架便转1/4转（也可设计成六工位等）。 图6-1c)所示为凸台棘爪式刀架，蜗轮带动下凸轮台相对于上凸轮台转动，使其上、下端齿盘分离，继续旋转，则棘轮机构推动刀架转90o，然后利用一个接触开关或霍尔元件发出电动机反转信号，重新锁紧刀架。 图6-1d)所示为电磁式刀架，它利用了一个有10kN 左右拉紧力的线圈使刀架定位锁定。 图6-1e)所示为液压式刀架，它利用摆动液压缸来控制刀架转位，图中有摆动阀芯、拨爪、小液压缸；拨爪带动刀架转位，小液压缸向下拉紧，产生10kN 以上的拉紧力。这种刀架的特点是转位可靠，拉紧力可以再加大，但其缺点是液压件难制造，还需多一套液压系统，有液压油泄漏及发热问题。 图6-2所示为数控车床的六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。这种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，其换刀过
第四章自动换刀装置 4.1概述 一、ATC刀具自动交换 为进一步提高数控机床的加工效率，数控机床正向着工件在一台机床一次装夹即可完成多道工序或全部工序加工的方向发展，因此出现了各种类型的加工中心机床，如车削中心、镗铣加工中心、钻削中心等等。这类多工序加工的数控机床在加工过程中要使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置，以便选用不同刀具，完成不同工序的加工工艺。自动换刀装置应当具备换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具储备量、占地面积小、安全可靠等特性。 各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的类型、工艺范围、使用刀具的种类和数量。数控机床常用的自动换刀装置的类型、特点、适用范围见表4-1。 表4-1 自动换刀装置类型 一、自动换刀装置的作用 自动换刀装置可帮助数控机床节省辅助时间，并满足在一次安装中完成多工序、工步加工要求。 二、对自动换刀装置的要求 数控机床对自动换刀装置的要求是：换刀迅速、时间短，重复定位精度高，刀具储存量足够，所占空间位置小，工作稳定可靠。 三、换刀形式 1、回转刀架换刀 其结构类似普通车床上回转刀架，根据加工对象不同可设计成四方或六角形式，由数控系统发出指令进行回转换刀。 2、更换主轴头换刀 各主轴头预先装好所需刀具，依次转至加工位置，接通主运动，带动刀具旋转。该方式的优点是省去了自动松夹、装卸刀具、夹紧及刀具搬动等一系列复杂操作，缩短了换刀时间，提高了换刀可靠性。
3、使用刀库换刀 将加工中所需刀具分别装于标准刀柄，在机外进行尺寸调整之后按一定方式放入刀库，由交换装置从刀库和主轴上取刀交换。 四、刀具交换装置 自动换刀装置中，实现刀库与主轴间传递和装卸刀具的装置为刀具交换装置。刀具交换方式常有两种：采用机械手交换刀具和由刀库与机床主轴的相对运动交换刀具（刀库移至主轴处换刀或主轴运动到刀库换刀位置换刀）,其中以机械手换刀最为常见。 五、刀库 刀库是自动换刀装置中最主要的部件之一，其容量、布局及具体结构对数控机床的总体设计有很大影响。 1、刀库容量 指刀库存放刀具的数量，一般根据加工工艺要求而定。刀库容量小，不能满足加工需要；容量过大，又会使刀库尺寸大，占地面积大，选刀过程时间长，且刀库利用率低，结构过于复杂，造成很大浪费。 2、刀库类型 一般有盘式、链式及鼓轮式刀库几种。 盘式刀库刀具呈环行排列，空间利用率低，容量不大但结构简单。 链式刀库结构紧凑，容量大，链环的形状也可随机床布局制成各种形式而灵活多变，还可将换刀位突出以便于换刀，应用较为广泛。 鼓轮式或格子式刀库占地小，结构紧凑，容量大，但选刀、取刀动作复杂，多用于FMS 的集中供刀系统。 3、选刀方式 常有顺序选刀和任意选刀两种。 顺序选刀是在加工前，将加工所需刀具依工艺次序插入刀库刀套中，顺序不能有差错，加工时按顺序调刀。工件变更时，需重调刀具顺序，操作烦琐，且加工同一工件中刀具不能重复使用。 任意选刀是刀具均有自己的代码，加工中任选且可重复使用，也不用放于固定刀座，装刀、选刀都较方便。 二、刀具的选择 按数控装置的刀具选择指令，从刀库中将所需要的刀具转换到取刀位置，称为自动选刀。在刀库中，选择刀具通常采用: 1．顺序选择刀具 刀具按预定工序的先后顺序插入刀库的刀座中，使用时按顺序转到取刀位置。用过的刀具放回原来的刀座内，也可以按加工顺序放入下一个刀座内。该法不需要刀具识别装置，驱动控制也较简单，工作可靠。但刀库中每一把刀具在不同的工序中不能垂复使用，为了满足加工需要，只有增加刀具的数量和刀库的容量，这就降低了刀具和刀库的利用率。此外，装刀时必须十分谨慎，如果刀具不按顺序装在刀库中，将会产生严重的后果。 2．任意选择刀具 这种方法根据程序指令的要求任意选择所需要的刀具，刀具在刀库中不必按照工件的加工顺序排列，可以任意存放。每把刀具(或刀座)都编上代码，自动换刀时，刀库旋转，每把刀具(或刀座)都经过“刀具识别装置”接受识别。当某把刀具的代码与数控指令的代码相符
加工中心刀柄的标准 7:24的刀柄有： JT 系列刀柄（ISO、德国DIN标准、中国GB标准） BT 系列刀柄（日本MAS标准） JT-WA系列刀柄（德国VDI标准） JT-U系列刀柄（美国ANSI标准） CAT系列刀柄（美国ANSI标准-卡特彼勒） ST 系列刀柄（中国GB标准） SK 系列刀柄（德国DIN标准） 分类： 加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24的通用系统和1:10的HSK真空系统。 一、锥度为7:24的通用刀柄通常有五种标准和规格: NT（传统型）简称NT或ST） DIN 69871（德国标准）（简称JT、DIN、DAT或DV） IS0 7388/1 （国际标准）（简称IV或IT） MAS BT（日本标准）（简称BT） ANSI/ASME（美国标准）（简称CAT） ★NT型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST； 其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。目前
国内使用最多的是DIN 69871型（即JT）和MAS BT 型两种刀柄。DIN 69871型的刀柄可以安装在DIN 69871型和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，IS0 7388/1型的刀柄可以安装在DIN 69871型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1型的刀柄是最好的。 ★拉钉有三个关键参数：θ角、长度l以及螺纹G 关于刀柄拉钉的θ角有如下几种情况： 1、MAS BT（日本标准）刀柄拉钉θ角有45°、60°和90°之分，常用的是45°和60°的； 2、DIN 69871刀柄拉钉（通常称为DIN 69872－40/50）θ角只有75°一种； 3、IS0 7388/1刀柄拉钉（通常称为IS0 7388/2－40/50）θ角有45°和75°之分； 4、ANSI/ASME（美国标准）刀柄拉钉θ角有45°、60°和90°之分。关于刀柄拉钉的螺纹G，除ANSI/ASME（美国标准）刀柄拉钉 存在有英制螺纹标准外，其它三种均使用公制螺纹，40#刀柄拉 钉通常使用M16螺纹，50#刀柄拉钉通常使用M24螺纹。 二、1:10的HSK真空刀柄 HSK真空刀柄的德国标准是DIN69873，有六种标准和规格，即HSK-A、HSK-B、HSK-C、HSK-D、HSK-E和HSK-F，常用的有三