自动换刀装置

第二节数控加工系统的自动换刀装置为了进一步提高数控机床的加工效率，数控机床向着工件在一台机床上经一次装夹可完成多道工序或全部工序加工的方向发展，从而出现了各种类型的加工中心机床和车削中心机床。

这类机床为了完成不同工序的加工工艺，需使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置。

自动换刀装置应满足换刀时间短、刀具重复定位精度高、刀具储存量足够、结构紧凑及安全可靠等要求。

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、使用刀种类和数目。

目前数控机床使用的自动换刀装置主要有转塔式自动换刀和刀库式自动换刀二种。

一、转塔式自动换刀装置转塔式自动换刀装置又分回转刀架式和转塔头式二种，回转刀架式用于各种数控车床和车削中心机床。

转塔头式多用于数控钻、镗、铣床。

（一）回转刀架换刀回转刀架换刀是一种简单的自动换刀装置。

在回转刀架各刀座安装或夹持各种不同用途的刀具，通过回转刀架的转位实现换刀。

回转刀架可在回转轴径向和轴向安装刀具。

在数控车床上，回转刀架和其上的刀具布置大致有：（1）一个回转刀架，外圆类、内孔类刀具混合放置，如图6-10所示。

（2）两个回转刀架，分别布置外圆和内孔类刀具。

如图6-11所示，上刀架的回转轴与主轴平行，用于装外圆类刀具；下刀架的回转轴与主轴垂直，用于装内孔类刀具。

图6-11 带有两个回转刀架的数图6-12 双排回转刀架外形图控车床（3）一个回转刀架，外圆类、内孔类刀具分别布置在刀架的一侧面，如图6-12所示。

回转刀架的回转轴与主轴倾斜，每个刀位上可装两把刀具，用于加工外圆和内孔。

回转刀架的工位数最多可达20余个，但最常用的是8、10、12和16工位4种。

工位数越多，刀间夹角越小，非加工位置刀具与工件相碰而产生的干涉可能性越大；在刀架布刀时要给予考虑，避免发生干涉现象。

回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时切削抗力和减小刀架在切削力作用下的位移变形，提高加工精度。

回转刀架还要选择可靠的定位方案和定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后具有高的重复定位精度。

自动换刀原理
自动换刀装置是加工中心的重要组成部分，它的作用是在加工过程中自动更换刀具，以提高加工效率和加工精度。

自动换刀装置的原理如下：
1. 刀具识别：自动换刀装置通过刀具识别系统对刀具进行识别，刀具识别系统通常采用编码、RFID 等技术，对刀具进行唯一标识。

2. 刀具库：刀具库是存储刀具的地方，刀具库通常采用圆盘式、链式等结构，刀具库中的刀具按照一定的规则排列，以便于自动换刀装置进行取刀。

3. 取刀机构：取刀机构是自动换刀装置的核心部分，它的作用是将刀具从刀具库中取出，并将其送到主轴上。

取刀机构通常采用机械手、夹爪等结构，取刀机构的动作由控制系统控制。

4. 主轴：主轴是加工中心的核心部件，它的作用是安装刀具，并对工件进行加工。

主轴通常采用电动、气动等方式进行驱动，主轴的转速和转向由控制系统控制。

5. 刀具交换：当取刀机构将刀具送到主轴上后，控制系统会控制主轴停止转动，并将刀具夹紧。

然后，取刀机构会将旧刀具从主轴上取下，并将其送回刀具库中。

最后，控制系统会控制主轴转动，开始进行加工。

自动换刀装置的工作过程是一个自动化的过程，它需要控制系统、刀具识别系统、刀具库、取刀机构、主轴等多个部分协同工作，以实现刀具的自动更换。

以上是自动换刀的原理，希望对你有所帮助！。

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。

(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与相应的触头12接触，发出信号表示换刀过程已经结束，可以继续进行切削加工。

说明JCS-018型自动换刀装置的结构组成、功能及特点。

JCS018型自动换刀装置是一种用于机床上刀具的自动更换设备。

它由一系列组件和部件组成，具有多项功能和特点。

下面将一步一步解释JCS018型自动换刀装置的结构组成、功能及特点。

一、结构组成JCS018型自动换刀装置主要由以下几个组件和部件组成：1. 刀库：刀库是储存刀具的地方，通常由多个刀位组成，每个刀位可以放置一个刀具。

刀库通常位于机床的侧面，便于操作和维护。

2. 刀臂：刀臂是用于夹持和释放刀具的组件。

刀臂可以通过气动或液压系统来控制其动作，使其能够夹持和释放刀具。

3. 刀夹：刀夹是用于夹住刀具的夹具。

刀夹通常由两个夹爪组成，可以根据需要夹持不同规格的刀具。

4. 刀具传感器：刀具传感器用于检测刀具是否安装在刀臂上。

一旦刀具安装完毕，传感器会发送信号给控制系统，以便进行后续操作。

5. 升降装置：升降装置用于将刀具从刀库中抬起，并将其送入机床的刀位。

升降装置可以根据需要进行调节，以适应不同刀具的高度。

6. 控制系统：控制系统是整个自动换刀装置的大脑，它接收刀具传感器的信号，并按照预设的程序进行操作。

控制系统通常由PLC或CNC控制器组成，具有较高的自动化程度。

二、功能JCS018型自动换刀装置具有多项功能，主要包括以下几个方面：1. 自动换刀：JCS018型自动换刀装置能够在机床加工过程中自动完成换刀操作，无需工人手动干预。

它可以将刀具从刀库中取出，并将其送入机床的刀位，实现切削工具的自动更换。

2. 快速换刀：JCS018型自动换刀装置具有快速换刀的特点。

它能够在短时间内完成刀具的换装，并保证刀具的定位精度和稳定性，提高机床的加工效率。

3. 多刀位切换：JCS018型自动换刀装置具有多个刀位，可以同时储存多个不同规格的刀具。

它能够根据加工需求，快速切换不同的刀具，以适应不同的加工任务。

4. 刀具保护：JCS018型自动换刀装置能够对刀具进行有效的保护。

三种自动换刀装置常见于型材加工中心型材加工中心的自动刀具更换系统由刀库和自动刀具更换装置组成。

自动刀具更换系统有两个优点：一是主轴箱内只保留一个主轴，有利于简化主轴结构，提高主轴刚度；二是存放大量不同类型和功能的刀具，便于完成各种复杂多步的加工程序。

因此，自动刀具更换系统是区分数控机床和数控加工中心的重要标志。

型材加工中心自动换刀系统中的自动换刀装置主要分为三种类型：直接换刀、机械手换刀和转塔头。

我们一一介绍直接换刀所谓直接换刀，是指换刀过程由刀库与主轴箱配合完成，顾名思义，这是直接的换刀方式。

根据换刀过程中刀库是否有位移，直接换刀可分为刀库位移和刀库固定两种方式。

在刀库位移方式中，刀库可以移动。

换刀前，刀库进入换刀工作区，换刀后退出该区域。

由于刀库运动较多，布局精致，灵活性和适应性差。

在刀库的固定模式下，刀主要通过主轴箱的移动进行选择。

刀库可以保持静止，也可以只旋转位置。

前者只能有序选择刀具，适用于刀具数量较少的数控加工中心，后者可以实现转位选择刀具。

这种刀具选择减少了刀库的移动，可以大大简化刀库的设计结构，控制刀具更换过程简单可靠。

机械手换刀所谓机械手换刀方式，是指机械手在换刀时操作，负责在刀库和主轴之间传输刀具，将所需的刀具推到主轴上，然后将更换的刀具送回刀库。

虽然这种换刀方式不像以前那么直接，但它避免了刀库和主轴移动换刀，而是由机械手取代。

这降低了机械元件的运动范围，更快地完成换刀，设计布局更灵活，因此广泛应用于大多数型材加工中心。

如果每个刀具都用自己独立的机械手切换，则称为专用换刀机械手；相反，更多的刀具使用公共机械手切换，称为公共换刀机械手方式。

后者有三种类型：换刀机械手、双手换刀机械手和刀具传输机械手。

转塔头方式转动塔头的方法是通过砖塔的旋转将所需的刀具移动到相应的位置。

一般是顺序换刀，结构紧凑，换刀时间短，一般用于加工曲轴等细工件，需要完成多个工序。

塔式自动换刀装置分为塔式刀架换刀和砖塔主轴头换刀两种方式。

加工中心自动换刀装置结构
加工中心自动换刀装置是现代数控机床的重要组成部分，其结构主要由刀库、刀杆、刀座、换刀机构、信号传感器等部分组成。

刀库是自动换刀装置的存储器，可容纳数个刀柄，常用的有圆弧式、直线式和旋转式等多种形式，不同形式的刀库在结构上有所差异，但其本质作用是一样的。

刀杆则是将刀具从刀库中取出，并传递给刀座的部分，其材料通常为高强度合金钢，具有较高的刚性和耐磨性。

刀座是刀具的支撑部件，其主要作用是将刀具固定在数控机床工作台上，并通过数控机床的指令精确控制其移动和加工路径。

换刀机构是自动换刀装置的核心部件，其结构复杂，包括电机、减速器、传动链、传动装置等多个组成部分，其作用是控制刀杆的升降和前后移动，使刀具能够准确地进入刀座并完成换刀操作。

信号传感器则是自动换刀装置的辅助部件，其作用是通过检测刀具的位置和状态等信息，向数控机床发出信号，控制换刀机构的运行。

总之，加工中心自动换刀装置是一项高度自动化的技术，其结构复杂，涉及到多个专业领域，对机械加工工艺和设备性能提出了高要求。

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数控机床自动换刀装置及其控制研究一、本文概述随着现代制造业的飞速发展，数控机床作为重要的加工设备，其自动化、智能化水平的高低直接决定了生产效率与加工质量。

自动换刀装置（Automatic Tool Changer, ATC）作为数控机床的关键组成部分，其性能直接影响到机床的加工效率与灵活性。

本文旨在对数控机床自动换刀装置及其控制进行深入的研究，探讨其结构特点、工作原理、控制策略以及优化方法，以期为提高数控机床的整体性能提供理论支持和实践指导。

文章首先对数控机床自动换刀装置的基本概念和分类进行介绍，明确研究对象和范围。

接着，分析不同类型自动换刀装置的结构特点和工作原理，包括刀库类型、换刀方式、换刀时间等关键因素。

在此基础上，研究自动换刀装置的控制策略，包括换刀过程的控制逻辑、运动轨迹规划、故障检测与处理等。

同时，结合实际应用案例，探讨自动换刀装置在实际生产中的性能表现及优化空间。

文章对数控机床自动换刀装置的发展趋势进行展望，提出未来研究方向和建议。

通过本文的研究，旨在为数控机床自动换刀装置的设计、制造和应用提供有益的参考和借鉴，推动现代制造业的持续发展。

二、数控机床自动换刀装置概述随着制造业的快速发展，数控机床作为高精度、高效率的加工设备，其应用越来越广泛。

在数控机床中，自动换刀装置（Automatic Tool Changer，简称ATC）是一项关键技术，它能够在加工过程中自动更换刀具，从而大幅提高加工效率。

本章节将对数控机床自动换刀装置进行概述，包括其工作原理、主要类型以及发展趋势。

工作原理：自动换刀装置主要通过刀库和换刀机构两部分实现刀具的自动更换。

刀库负责存储多把刀具，而换刀机构则负责在需要时从刀库中选取合适的刀具，并将其安装到主轴上。

整个换刀过程由数控系统控制，确保换刀过程精确、快速。

主要类型：根据换刀方式和结构特点，自动换刀装置可以分为多种类型，如转塔式、盘式、链式等。

转塔式换刀装置通过旋转转塔来选取刀具，结构紧凑但刀具容量有限盘式换刀装置利用旋转刀盘进行刀具更换，刀具容量较大链式换刀装置则通过链条或传送带将刀具输送到指定位置，适用于大型数控机床。