转塔式自动换刀装置及结构改进

数控机床自动换刀系统的设计与优化方法数控机床自动换刀系统作为现代制造业中的关键设备之一，其设计和优化对于提高生产效率和产品质量至关重要。

本文将讨论数控机床自动换刀系统的设计原理、关键技术以及优化方法，旨在指导工程师和研究人员进行相关工作。

首先，数控机床自动换刀系统的设计原理主要包括以下几个方面：刀具库、刀具传递机构和换刀动作控制。

刀具库是存放刀具的地方，通常设计成可自动旋转、抬升和倾斜的结构，以便于刀具的选择和取放。

刀具传递机构用于将所需刀具从刀具库传递到机床主轴上，并确保刀具的正确位置和方向。

换刀动作控制则通过编程和传感器来实现，保证换刀过程的准确性和稳定性。

在设计数控机床自动换刀系统时，我们需要注意一些关键技术。

首先是刀具库的设计，刀具库的容量和结构需要根据实际工作中所涉及到的刀具种类和数量进行合理规划。

其次是刀具传递机构的设计，传递机构需要具备快速、准确的传递能力，同时要考虑到刀具重量对传递机构的负荷影响，确保稳定性。

换刀动作控制需要精确控制刀具的位置和方向，可以采用光电传感器或编码器等传感器，通过编程实现动作的控制和判断。

为了进一步优化数控机床自动换刀系统的性能，我们可以采取一些优化方法。

首先是刀具库的优化，可以采用高效的刀具存放方案，如采用自动尺寸检测技术，将刀具按照尺寸进行分类存放，方便快速选择和取放。

其次是刀具传递机构的优化，可以采用更先进的传递机构设计，如采用电磁吸盘或气动夹持装置等，提高传递速度和准确性。

此外，还可以通过改进换刀动作控制算法，优化换刀过程的稳定性和精度。

在优化设计过程中，还需要充分考虑数控机床自动换刀系统的可靠性和安全性。

可靠性是指系统在长时间运行中的稳定性和故障率，我们可以通过选用高质量的部件和进行严格的测试来提高可靠性。

安全性是指系统在使用过程中的安全保障，我们需要设置安全装置，如机械锁或密码锁等，防止误操作或意外伤害的发生。

总结起来，数控机床自动换刀系统的设计与优化需要考虑刀具库、刀具传递机构和换刀动作控制等关键技术。

55一、前言A K 31 系列刀架是引进于世界著名的数控转塔刀架生产企业—意大利 Baruffaldi 公司的先进技术，由烟台环球机床附件集团有限公司获得生产许可证而生产制造的。

该系列转塔刀架是普及型及高级系数控车床的核心配套附件，可保证零件通过一次装夹自动完成车削外圆、断面、螺纹和镗孔、切槽、切断等加工工序。

我公司有数十台数控车床配备了该系列数控刀架，数控车床刀架的维修量在数控车床故障维修中占 50%以上，成为数控车床维修中的重要工作。

二、产品结构及传动原理图一 AK31 系列数控转塔刀架结构图1-电机 2-电机齿轮 3-齿轮 4-行星齿轮 5-驱动齿轮 6-滚轮架端齿7-沟槽 8-滚轮架 9-滚轮 10-双联齿盘 11-主轴 12-弹簧 13-插销14-动齿盘 15-定齿盘 16-箱体 17-电磁铁 18-预分度接近开关19-锁紧接近开关 20-蝶形弹簧 21-角度编码器 22-后盖 23-空套齿轮本刀架采用三联齿盘作为分度定位元件。

由电机驱动后，通过一对齿轮和一套行星齿轮系进行分度运动。

工作程序为：主机控制系统发出转位信号后，刀架上的电机制动器松开，电源接通，电机开始工作，通过齿轮 2、3 带动行星齿轮系 4 旋转，这时销齿轮 5 为定齿轮，由于与行星轮 4 啮合的齿轮 5、23 齿数不同，行星轮 4 带动空套齿轮 23旋转，空套齿轮带动滚轮架 8 转过预置角度，使端齿盘后面的断面凸轮松开，端齿盘向后移动脱开端齿啮合，滚轮架 8 受到端齿盘后端面键槽的限制停止转动，这时空套齿轮23 成为定齿轮，行星齿轮 4 通过齿轮 5 带动主轴 11 旋转，实现转位分度，当主轴转到预置位置时，角度编码器 21 发出信号，电磁铁 17 向下将插销 13 压入主轴 11 的凹槽中，主轴 11 停止转动，预分度接近开关 18 给电机发出信号，电机开始发现旋转。

通过齿轮2 与 3，行星齿轮 4 和空套齿轮 23，带动滚轮架 8 反转，滚轮压紧凸轮，使端齿盘向前移动，端齿盘重新啮合，这时锁紧接近开关 19 发出信号，切断电机电源，电机制动器通电刹紧电机，电磁铁断电，插销 13 被弹簧弹回，转位工作结束，主机可以开始工作。

自动换刀装置的结构原理与维修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。