新型数控机床换刀装置
数控机床自动切换刀的原理
数控机床自动切换刀的原理数控机床是一种利用数控系统控制机床运动的机床。
在机床加工时，为了提高生产效率和加工质量，需要将不同的刀具进行切换。
数控机床自动切换刀的原理就是利用数控系统的控制信号和机床上的自动切换刀具系统实现的。
数控机床自动切换刀的原理要涉及到机床控制系统、切换刀具系统、动力传递系统和机床功能模块等方面。
下面我们就分别来介绍一下这些方面是如何共同作用的。
首先，数控机床自动切换刀的原理离不开机床控制系统。
数控系统通过程序控制切换刀具系统的动作，从而实现自动化的刀具更换。
数控系统内部会设计不同的切换信号，通过接口设备传递到机床上的切换系统，驱动切换系统的动作。
有的数控系统还能够实现刀具组合的自动切换，即按照预定的加工工艺，自动切换到不同的组合刀具，如切割刀、钻孔刀、铣刀、插铣刀等，以满足不同零件加工的需要。
其次，机床上的切换刀具系统也是数控机床自动切换刀的原理的关键组成部分。
该系统主要由刀库、换刀机构和切换机构三个部分构成。
刀库是刀具的存放处，一般有多个库位，每个库位可以存放不同形状、不同材质、不同尺寸的刀具。
换刀机构用于抓取和移动刀具，常见的是机械手形式或机械吸盘形式。
切换机构则是将刀具固定在刀柄上，并将刀柄插入主轴锥孔，完成刀具切换。
第三，动力传递系统也是数控机床自动切换刀的原理的重要部分。
就是将刀具的旋转力和推进力传递给工件的系统。
机床上的动力传递系统主要有主轴系统、伺服系统和进给系统等。
刀具切换时，要保证新刀具与传动装置的同心度，防止工件被切割时产生偏差或异常，同时还需保证机床整体刚度和运动精度。
最后，机床的功能模块也是数控机床自动切换刀的原理的一部分。
不同于传统机床，数控机床在进行刀具切换时还需要考虑各种功能模块的配合。
例如，需要进行刀具校正或零点重置等操作，以保证工件的精度和加工质量。
综上所述，数控机床自动切换刀的原理要涉及到机床控制系统、切换刀具系统、动力传递系统和机床功能模块等方面的配合运作。
数控加工系统的自动换刀装置
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。
第4章 数控机床自动换刀装置
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4.2 刀库
统计了15000种工件，按成组技术分析，各种加工刀具所必需 的刀具数的结果是：4把刀的容量就可以完成95%左右的铣削 工艺，10把孔加工刀具可完成70%的钻削工艺，因此，14把刀 的容量就可完成70~以上的工件钻削工艺。如果从完成工件的
全部加工所需的刀具数目统计，所得结果是80%的工件完成全
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4.3 机械手
2. 刀库夹爪 刀库夹爪既起着刀套作用，又起着手爪的作用。如图4-19 所示为刀库夹爪图。
4.3.4 机械手结构原理
如图4-20所示，机械手结构及工作原理如下。 机械手有两对抓刀爪，分别由液压缸1驱动其动作。当液压 缸推动机械手抓刀爪外伸时，抓刀爪上的销轴3在支架上的 导向槽2向滑动，使抓刀绕销4摆动，抓刀爪合拢抓住刀具； 当液压缸间缩时，支架2上的导向槽迫使抓刀爪张开，放松 刀具。由于抓刀动作由机械机构实现，且能自锁，因此工作 安全可靠.
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4.3 机械手
4.3.5 机械手的驱动机构
如图4-21所示为机械手的驱动机构。汽缸1通过杆6带动机械 手臂升降。当机械手在上边位置时，液压缸4通过齿条2、齿 轮3、传动盘5、杆6带动机械手臂回转；当机械手在下边位置 时，汔缸7通过齿条9、齿轮8、传动盘5和杆6，带动手臂回转。 如图4-22所示为机械手臂和手爪结构图。手臂的两端各有一 手爪。刀具被带弹簧1的活动销4紧靠着固定爪5。锁紧销2被 弹簧3弹起，使活动销4被锁位，不能后退，这就保证了在机 械手运动过程中，手爪中的刀具不会被甩出。当手臂在上方 位置从裙位置转过750时锁昆锁2被挡块压下，活动锁4就可以 活动，使得机械手可以抓住主轴和刀套中的刀具。
自动换刀装置
为完成对工件的多工序加工而设置的存储及更换 刀具的装置称为自动换刀装置（Automatic Tool Changer, ATC）。 自动换刀装置应当满足的基本要求为：
刀具换刀时间短且换刀可靠。 刀具重复定位精度高。 足够的刀具储存量。 结构简单，便于制造、维修、调整。 布局合理，机床总布局美观大方。
编码识别装置
接触式刀具识别装置的原理
非接触式磁性识别原理图
光导纤维刀具识别原理图
刀座编码方式
对每个刀座都进行编码，刀具也编号，并将刀具放到与 其号码相符的刀座中，换刀时刀库旋转，使各个刀座依次经 过识刀器，直至找到规定的刀座，刀库停止旋转。
如图所示为圆盘形刀库的刀 座编码装置。在圆盘的圆周上均 匀分布若干个刀座，其外侧边缘 上装有相应的刀座识别装置2。 刀座编码的识别原理与刀具编码 完全相同.
(6)主轴箱及主轴带着刀具上升；
(7)机床工作台快速向左返回，将刀库 从主轴下面移开，同时将工件移至主轴 数控立式镗铣床
下面，使主轴上的刀具对准工件的加工
面。
四、刀具交换装置
1、利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换
这种自动换刀装置只有一个刀库， 不需要其他装置，结构极为简单，然而 换刀过程却较为复杂。 另外，由于刀库置于工作台上，因 而减少了工作台的有效使用面积。这种 换刀装置多用于小型低价位的加工中心。
转塔头主轴通常只适应于工序较少，精度要求 不太高的机床，如数控钻床、铣床等。
一、自动换刀装置的型式——转塔头式换刀装置
优点： 省去了自动松、夹、装刀、卸刀以及刀具搬运等一系 列的复杂操作，从而缩短了换刀时间（仅为2s左右）， 并提高了换刀的可靠性。
缺点： 由于空间位置的限制，使主轴部件结构不能设计得十 分坚实，因而影响了主轴系统的刚度。为了保证主轴的 刚度，必须限制主轴数目，否则将使结构尺寸大大增加。
自动换刀主轴工作原理
自动换刀主轴工作原理
自动换刀主轴工作原理是指在机床中，主轴上配备了自动换刀装置，可以根据加工需要自主完成刀具的更换。
下面是自动换刀主轴的工作原理：
1. 刀具旋转：主轴驱动着刀具进行旋转，用于加工工件表面。
2. 刀库：机床上设置有刀库，刀库中存放着不同种类的刀具。
每种刀具都有一个唯一的识别编码。
3. 换刀装置：自动换刀装置包含刀库、刀具夹持器和换刀机构等部分。
换刀机构控制着刀夹位置的移动。
4. 刀具传感器：换刀装置上配备有刀具传感器，用于识别刀库中的刀具。
5. 选刀：根据加工任务，通过操作主轴控制系统进行刀具选择。
系统会指定需要哪种刀具进行加工，同时会记录已使用刀具的刀具编码。
6. 刀具识别：换刀装置开始动作，将选择的刀具位置移动到主轴旁边。
刀具传感器会识别刀夹位置是否有刀具。
如果没有刀具，则进入下一步。
7. 刀具更换：选取刀库中的合适刀具，并将其夹持在刀夹器上。
然后，换刀机构将刀夹器移动到主轴，完成刀具更换。
8. 刀具装夹校准：刀具更换后，主轴控制系统会对刀具进行校准，以保证刀具与工件的加工位置精确对应。
9. 加工：完成刀具更换后，主轴继续驱动新的刀具进行加工任务。
通过自动换刀主轴，可以实现高效的刀具更换，提高机床的加工效率和自动化程度。
自动换刀原理
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！。
数控车床一键换刀操作方法
数控车床一键换刀操作方法
1. 将刀柄插入夹头中，夹紧并紧固。
2. 打开数控车床操作界面，进入刀具管理界面，选择要更换的刀具编号。
3. 点击“换刀”按钮，机床自动进入一键换刀模式。
4. 机床自动移动到换刀台附近，将工件定位在换刀台上，以便更换刀具。
5. 机床释放当前刀具，并将其放置在换刀台上，然后移动到刀库位置。
6. 机床从刀库中取出需要更换的刀具，安装到主轴中。
7. 安装完成后，机床返回换刀台，夹紧新刀具。
8. 机床检查刀具是否正确安装，确认后关闭一键换刀模式。
9. 操作员检查机床切削参数是否设置正确，然后启动机床进行下一道加工工序。
10. 更换完成后，将旧刀具放入刀具预留区，备用或进行清理维护。
加工中心弧面凸轮式自动换刀装置_ATC_(1)
加工中心弧面凸轮式自动换刀装置(ATC)Ξ西北轻工业学院 贺 炜 蔚泽峰 陈婵娟 曹巨江 曹西京 摘要 文章在比较加工中心传统的液压式A TC和新兴的凸轮式A TC的基础上,论述了弧面分度凸轮的性能最优,分析了自动换刀装置的基本动作规律及工作循环图,并给出一些主要计算公式及装配图,指出弧面凸轮式A TC可大大缩短换刀时间,是A TC的发展方向。
关键词 加工中心 自动换刀装置 液压式A TC 弧面凸轮式A TC1 液压式与凸轮式ATC的比较 传统的加工中心大多采用液压式A TC,国内厂家目前基本上还采用和生产这种A TC。
根据《加工中心应用与维修》列出的技术参数显示,其换刀时间大多为5～20s,换刀时间较长,大大降低了经济效益。
凸轮式A TC的刀具交换时间已达到2s以内。
如日本滨井产业的D Z216型立式加工中心的换刀时间为1s,日本丰和工业的MM N2400V CJ型超小型高速加工中心的换刀时间为0.8s。
与液压式A TC相比,凸轮式A TC由于动作可重叠、运动规律可选择、几乎无定位误差以及没有中间环节的控制,具有更高的可靠性与较高的自动换刀速度,因而成为目前最为理想的A TC。
2 弧面分度凸轮机构的优缺点 弧面凸轮分度装置的性能优于其他凸轮分度装置,它有以下一些特点:(1)凸轮廓面是按最佳动力性能的运动规律设计的,又在数控机床上按包络原理加工出来,无理论误差,分度准确;(2)中心距可调,能在凸轮与滚子之间施加预紧力,消除了传动间隙;(3)分度盘停歇时,分度盘上相邻两个滚子卡在凸轮的凸脊上,定位准确、可靠;(4)机构刚度大,强度高,寿命长。
弧面凸轮分度机构存在的一个问题是工作曲面复杂,在设计和制造上有很大难度。
因此,在我国生产的加工中心上所配的这种A TC装置,整个部件都是从国外进口的。
要实现凸轮式A TC的国产化,解决该凸轮的设计和加工是关键。
设计和制造问题现已能利用我院开发的凸轮CAD CAM软件,以及我院研制的专用数控机床得到完满的解决。
机床数控技术及应用-自动换刀装置相关知识
6.4.1自动换刀装置的分类
无机械手的换刀装置一般把刀库放在主轴箱可以运动到的位置 ，即整个刀库或刀库的某一刀位能移动到主轴箱可以到达的位置 。刀库中刀具的存放方向一般与主轴箱的装刀方向一致。换刀时 通过主轴和刀库的相对运动执行换刀动作，利用主轴取走或放回 刀具。
无机械手换刀装置的优点是结构简单，成本低，换刀的可靠 性也较高。其缺点是由于结构所限刀库的容量不大，且换刀时间 较长（一般需要10～20s）。因此，多为中、小型加工中心采用。
6.4.1自动换刀装置的分类
转塔主轴头换刀方式的主要优点是： 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 ，明显地减少了换刀时间，提高了 换刀的可靠性；
转塔主轴头换刀方式的缺点是： 但是由于结构上的原因和空间位置 的限制，主轴的数目不可能很多。 因此，转塔主轴头换刀通常只适用 于工序较少、精度要求不太高的数 控机床，例如数控铣床。
6.4.1自动换刀装置的分类
（4）刀架压紧 刀架精确定位 后，电动机1继续反转，夹紧刀 架，当两端面齿增加到一定夹 紧力时，电动机停止转动，从 而完成一次换刀过程。
6.4.1自动换刀装置的分类
2.转塔式自动换刀装置 在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴 头换刀是一种简单的换刀方式，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，各个主 轴头上预先装有各工序加工所需要的旋转 刀具，当收到换刀指令时，各主轴头依次 转到加工位置，并接通主运动使相应的主 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。
6.4.1自动换刀装置的分类
在加工中心上，由于刀具被安装于主轴上，换刀必须在主轴 和刀库之间进行，为此，必须设计专门的自动换刀装置和刀 库，其刀具的交换方式通常可以分为无机械手换刀和带机械 手换刀两大类。
加工中心自动换刀装置
图１ Ａ Ｔ Ｃ 机械手动作过程
换刀准备 ：刀库待调刀具移动到换刀位置 ，主 轴移动到换 刀位置即第二原点 ，主轴定 向。换 刀条 件满足后 ，Ａ Ｔ Ｃ 执行换刀动作 。 Ａ Ｔ Ｃ 动作步骤 ：①Ａ Ｔ Ｃ 机械手在原位 。②Ａ Ｔ Ｃ
机械手 顺时针旋转 ９ ０ 。 ，主 轴 松 开 刀 具 ，Ａ ＴＣ 夹 紧 刀具 。 ③Ａ Ｔ Ｃ 机 械 手 前 进 到位 。④Ａ Ｔ Ｃ 机 械 手 顺
前 ＾ 进
｝ 臂
后 退 丫
械手 换 刀的过程 中 ，使用一个机械 手将加工完毕
的 刀具 从主轴 中拔 出 ，与此 同时 ，另一机械手将 在 刀库 中待命 的刀具 从 刀库拔 出 ，然后两者交换 位置 ，完成换 刀过程 。无机械手换 刀时 ，刀库 中 刀具存 放方 向与主 轴平行 ，刀具放在 主轴可到达 位置换 刀时 ，主轴移 到刀库换 刀位 置 ，利 用主轴 将加 工用 毕 刀具插 人刀库 中要求的空位处 ，然后
加工中心 自动换刀装置
神 龙汽 车有 限公 司襄 阳工厂 （ 湖北 ４ ３ ０ ０ ５ ６ ） 汪 雪松
加 工 中心是 由机械设 备与数控 系统组成 的 ， 适 用于复杂零 件加工 的高效 自动化机床 。它 与一
１ ． ＤＭ４ ０ Ａ Ｔ Ｃ自动换 刀装 置及换刀过程说 明
东风设备制造厂生产的ＤＭ５ ０ ０ Ｉ 卧式加工中心 主轴为 电主轴 ，配置Ｄ Ｍ４ ０ Ａ Ｔ Ｃ 换 刀装置。换刀装 置运动采用变频器控制三相异步电动机 ，通过齿轮 传动带动凸轮旋转 ，利用 凸轮机构控￣ Ｉ ］ Ａ Ｔ Ｃ 机械手 的旋转 、进退和松夹 刀具 （ 见图１ ）。位置控制通 过传感器检查位置输入信号及延时继 电器控制。
心 的性 能 。
加工中心换刀装置的设计
XKA5032A/C数控立式铣床自动换刀装置设计摘要本设计介绍的是XKA5032A/C数控立式升降台铣床自动换刀装置（刀库式）的设计，刀库式的自动换刀装置是由刀库和刀具交换装置（换刀机械手）组成。
它是多工序数控机床上应用最广泛的换刀装置。
换刀时，先在刀库中进行选刀，由机械手从刀库和主轴上取出刀具，然后交换位置，把新刀插入主轴，旧刀放回刀库。
存放刀具的刀库具有较大的容量，其容量为六把刀具,采用盘形结构,安装在机床的左侧立柱上。
设计成采用轴向放置的鼓盘式刀库形式和回转式双臂机械手组成。
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，驱动控制也比较简单，工作可靠。
数控铣床用4把刀就可完成大多数的铣削加工。
所以这个容量为6把刀的刀库，几乎不存在加工过程中需要重复利用刀具的情况，所以刀具的选择方式确定为顺序选择刀具。
两手互相垂直的回转式单臂双手机械手的优点是换刀动作可靠，换好时间短，缺点是刀柄精度要求高，结构复杂，联机调整的相关精度要求高，机械手离加工区较近。
一般来说，这种机械手用于刀库刀座轴线与机床主轴轴线垂直，刀库为径向存取刀具形式的自动换刀装置，因此，在XKA5032A/C数控立式升降铣床的自动换刀装置中可采用这种机械手形式。
关键词：数控铣床，自动换刀装置，刀库，换刀机械手The XKA5032A/C Number Controls The Sign Type Working Panel Miller To Change The Knife DeviceABSTRACTthe introduction is the design that the XKA5032 A/C number controls the sign type working panel lifter miller to change the knife device(the knife database type) automatically.The knife database type automatically change the knife device is have by the knife database and the knife to exchange device(change the knife the machine hand) to constitute.It is many work ordinal numbers to control the top of the tool machine to apply to change the knife device most extensively, it is whole to lead to change the knife process more complicated.First process process in need to be use of all knifes have to install on the haft of the standard, pressing certain way to pack into the knife database after the tool machine carry on size to prepare to adjust outside.Be in the knife database carry on choosing knife first while change the knife, the design becomeses the adoption stalk toward the drum dish type knife database form and the turn-over type double the arm machine hand for place to constitute.The knife has to press to schedule to the work preface insert the knife of the knife database order of sequence, usage turn to take knife position in order.The knife for using puts back the original knife inside, can also press to process sequence to put into the next knife.That method doesn't need the knife to identify device, driving a control also more simple, work credibility. scaled the auto change the knife device.Can know the number controls miller to use 4 make the knife complete most milling and can pare to process.So this capacity is 6 knife databases of knifes, almost the nonentity process to need to make use of the circumstance that the knife have again in the process, so theknife have of the choice method assurance for in proper order choice the knife have.Two hands are mutual perpendicular of the advantage of the turn-over type single arm hands machine hand change the knife action credibility, changing good time short, the weakness is the haft accuracy to have high request, structure complications, the linking machine adjust of the related accuracy have high request, the machine hand leaves to process area nearer.Generally speaking, this kind of machine hand useds for the knife database knife the stalk line and the tool machine principal axis stalk line perpendicular, the knife database has a form to change the knife device automatically toward the access knife for the path, therefore can adopt this kind of machine hand form in the XKA5032 A/C number control the sign type rise and fall miller the auto change the knife the device.KEY WORDS:numerical control milling machines, Automatic tool changer, Tool storage , tool changing-manipulator目录前言 (1)第1章数控机床概述 (2)1.1 数控机床知识 (2)1.1.1 数控铣床的分类 (2)1.1.2 数控铣床的结构特征 (4)1.1.3 数控铣床的主要功能及加工对象 (5)1.1.4 自动换刀装置（ATC）及其形式 (5)1.1.5 自动换刀装置应当满足的基本要求 (7)第2章总体方案的确定 (8)2.1 刀库系统的设计 (8)2.1.1 确定刀库容量 (8)2.1.2 确定刀库形式 (9)2.1.3 刀库结构设计 (9)2.1.4 初选电动机与降速传动装置 (11)2.1.5 初估刀库驱动转矩 (11)2.1.5 刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计 (12)2.1.6 刀库驱动转矩的校核 (17)2.1.7 花键联接的强度计算 (17)2.1.8 夹紧机构插销剪切强度的校核 (18)2.1.9 确定刀具的选择方式 (18)2.10 刀库的定位与刀具的松夹 (19)第3章刀具交换装置的设计 (21)3.1 换刀机械手的设计 (21)3.1.1 确定换刀机械手形式 (21)3.1.2 换刀机械手的工作原理 (23)3.1.3 机械手的自动换刀过程的动作顺序 (23)3.1.4 自动换刀装置的相关技术要求 (25)3.1.5 换刀机械手的安装与调试 (25)第4章自动换刀装置的控制原理 (26)4.1 自动换刀装置的液压系统原理图 (26)4.2 自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程 (26)第五章典型零件的设计 (28)5.1 联轴器的设计 (28)5.1.1 联轴器 (28)5.1.2 联轴器的选用 (28)5.1.3 联轴器的校核 (29)5.1.4 蜗杆蜗轮传动设计的一些相关技术要求 (29)5.1.5 托架的设计 (29)结论 (30)谢辞 (31)参考文献 (32)外文资料翻译 (34)前言数字控制是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是用数字信号进行控制的一种方法。
自动换刀装置的形式---回转刀架换刀
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。
数控机床自动换刀原理
数控机床自动换刀原理数控机床是一种通过数字指令控制刀具运动和加工过程的机床。
在数控机床加工过程中，常常需要根据不同的工件要求，使用不同类型和规格的刀具进行加工。
而自动换刀系统正是为了实现这一需求而设计的。
数控机床自动换刀系统的原理是通过一系列的动作和控制，完成刀具的自动更换。
下面将详细介绍数控机床自动换刀系统的工作原理。
数控机床自动换刀系统由刀库、刀库传动装置、刀库定位装置、刀库夹紧装置、换刀臂、换刀臂传动装置等组成。
刀库内存放着各种不同类型和规格的刀具，而刀库传动装置可以将刀具送到指定位置。
当数控机床需要换刀时，首先通过数控系统发出换刀指令。
接着，刀库定位装置开始工作，将刀库中所需的刀具定位到换刀位置。
换刀臂传动装置接收到信号后，开始执行换刀操作。
换刀臂传动装置通过一定的轨迹，将换刀臂移动到刀库定位装置定位的刀具位置上。
然后，刀库夹紧装置开始工作，将刀具夹紧在换刀臂上。
此时，刀具已经成功更换，可以进行下一步的加工操作。
在整个自动换刀过程中，数控系统起着关键的作用。
它通过控制刀库传动装置、刀库定位装置、刀库夹紧装置以及换刀臂传动装置的工作，实现刀具的自动更换。
数控系统可以根据加工程序的要求，选择合适的刀具进行加工，提高加工效率和质量。
数控机床自动换刀系统的优势在于提高了加工效率和自动化程度。
相比于传统的手动换刀方式，自动换刀系统可以实现快速、准确地更换刀具，节省了换刀时间，降低了人工操作的难度和风险。
同时，自动换刀系统还可以减少刀具磨损，延长刀具寿命，提高了加工的稳定性和一致性。
数控机床自动换刀系统是一项重要的技术创新，为加工行业带来了巨大的变革。
通过数字指令和自动化控制，实现了刀具的快速、准确更换，提高了加工效率和质量。
随着科技的不断发展和应用，相信自动换刀系统会越来越普及，并在数控机床加工中发挥越来越重要的作用。
数控机床的自动换刀装置
数控机床的自动换刀装置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目录1、刀库 (1)1.1刀库的类型 (1)1.2刀库的容量 (1)1.3刀库的转位 (1)2、机械手 (2)2.1机械手的形式 (2)2.2机械手手爪形式与结构原理 (2)2.2.1机械手手爪形式 (2)2.2.2机械手结构原理及驱动机构 (2)3、自动换刀装置 (2)3.1刀具选择方式 (3)3.1.1顺序选刀 (3)3.1.2任选刀具 (3)3.2数控车床刀架 (3)参考文献 (5)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。
XKA5032A数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计
XKA5032A数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计设计概述：本文设计了一种XKA5032A数控立式升降台铣床的自动换刀装置。
该装置通过自动控制系统，实现了铣刀在加工过程中的自动更换，提高了生产效率和加工质量。
设计原理：1. 设计通过改造升降台结构，增加刀库和换刀装置。
刀库中存放不同规格和类型的铣刀，通过控制系统的指令，自动选取合适的铣刀进行加工。
2. 设计采用伺服电机驱动换刀装置，在加工过程中，自动控制换刀装置取出并安装新的铣刀。
3. 设计采用光电开关检测装置的位置，确保刀具的精确定位和安装。
4. 设计采用PLC控制系统，通过人机界面设置加工参数和刀具规格，实时监测工作状态，并根据需要自动控制换刀装置的运动。
设计步骤：1. 设计刀库和换刀装置。
刀库由多个排列整齐的刀位组成，每个刀位可以容纳一把铣刀。
换刀装置通过伺服电机驱动，可自动移动到刀库相应位置，取出或安装铣刀。
2. 设计光电开关检测装置。
将光电开关安装在刀库和换刀装置上，通过检测光电开关信号来确定刀具的位置和状态，确保精确定位和安装。
3. 设计PLC控制系统。
通过人机界面设置加工参数和刀具规格，利用PLC实现换刀装置的自动控制，同时监测工作状态，实现自动化生产。
4. 设计安全保护装置。
通过安装急停开关和限位开关等安全保护装置，确保运行时的安全性。
关键技术：1. 刀库设计：刀库设计需要考虑刀具的规格和类型，同时需保证刀具的放置整齐、易取易放。
2. 换刀装置设计：换刀装置需要具备精确定位功能，并能够可靠地取出和安装铣刀。
3. 光电开关检测装置：通过光电开关检测刀具的位置和状态，为换刀装置提供准确的工作指令。
4. PLC控制系统设计：通过PLC控制系统实现自动化换刀功能，并监测工作状态。
设计优势：1. 提高加工效率：通过自动换刀装置，无需人工干预，节省了换刀时间，提高了生产效率。
2. 保证加工质量：自动换刀装置能够实现精确定位和安装，避免了人工操作误差，提高了加工质量。
三种自动换刀装置常见于型材加工中心
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。
数控机床的自动换刀装置
01
02
03
04
提升换刀速度
通过改进换刀机构和优化换刀 程序，缩短换刀时间，提高生
产效率。
提高刀具定位精度
采用高精度传感器和优化算法 ，确保刀具快速、准确地安装
到机床主轴上。
加强刀具管理
建立完善的刀具管理系统，实 现刀具的快速识别、选择和调
度，提高生产效率。
降低故障率
加强设备维护和保养，定期检 查自动换刀装置的各部件，确
数控机床自动换刀装置 的类型与结构
回转刀架式自动换刀装置
总结词
结构简单、操作方便、换刀时间短
详细描述
回转刀架式自动换刀装置通常由刀架、定位销、转位机构等组成，通过电机驱 动刀架旋转，实现刀具的快速更换。这种装置结构简单，操作方便，换刀时间 短，适用于中小型数控机床。
转塔式自动换刀装置
总结词
换刀速度快、刀具容量大、精度高
详细描述
转塔式自动换刀装置由主轴和多个刀套组成，通过旋转塔体来更换刀具。这种装 置换刀速度快，刀具容量大，精度高，适用于大型数控机床。
机械手式自动换刀装置
总结词
自动化程度高、灵活性好、适应性强
详细描述
机械手式自动换刀装置由机械手、夹爪、传动机构等组成，通过机械手的伸缩、旋转和升降等动作来更换刀具。 这种装置自动化程度高，灵活性好，适应性强，适用于各种类型的数控机床。
数控机床的自动换刀 装置
目录
• 数控机床自动换刀装置概述 • 数控机床自动换刀装置的工作原理 • 数控机床自动换刀装置的类型与结构 • 数控机床自动换刀装置的应用与优化
01
数控机床自动换刀装置 概述
定义与特点
定义
数控机床的自动换刀装置是指在 加工过程中能够自动更换刀具的 装置，是数控机床的重要组成部 分。详细描述
数控机床的自动换刀装置
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。
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。
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1—刀库 2—主轴 3—换刀刀 架 4—驱动电机 5—安装平台 6、7—直线导轨 8—防护门 9—气缸
二、新型数控机床换刀装置结构
二、新型数控机床换刀装置结构
二、新型数控机床换刀装置结构
三、新型数控机床换刀装置主要特点
1、结构简单、能使机床结构紧凑。 2、采用直线导轨结构，可在水平及竖直方向适应机床主轴与刀库距离变化， 通用性好。 3、无需根据不同的数控机床结构进行单独结构设计，缩短设计周期。
由于长期的良好合作，该公 司委托我方负责该机床相关部件 的结构设计，并签署了相关合作 协议。数控机床用换刀机构是合 作项目的一个，由我方主要负责 结构设计。
二、新型数控机床换刀装置结构
根据企业的要 求和设备的实际使 用环境，我方结合 现有数控加工中心 换刀机构优缺点， 和一线数控操作人 员进行探讨，最终 提出采用直线导轨 距离适应式换刀机 构方案。
四、产品影响及意义
装备了该装置的加工中心机床，由广东省原点机床科技有限公司向广
东省佛山市南海区政府申请高新技术资金支持，目前已获得300万元的资 金。已开始销售，销量稳定，具有较好的市场推广价值。
http://keji.nanhai.g /cms/html/94 38/2016/20160628 175830723485001/ 2016062817583072 3485001_1.html
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新型数控机床换刀装置
一、项目背景
现有单臂机械手和双臂机械手结构设计局限性： 1、单臂机械手和双臂机械手在机床中的相对位置及尺寸设 计均需单独考虑，因此其通用性不好，设计周期相对较长。
2、对整体换刀时间有一定局限性。 3、传动结构相对较复杂。 4、对机床结构紧凑性有一定影响。
一、项目背景
2015年3月，广东省原点机床 科技有限公司根据市场调查结论， 计划研发一款用于医疗领域的高 速小型精密数控机床。
四、产品影响及意义
该研发电机驱动换刀刀 架进行回转，重复定位精度高， 可靠性高。
5、换刀卡头为由弹性金属材 料一体成型的C型结构，其具有较 好的自锁性，能够防止刀具滑落。
6、配合特有功能的软件系统， 能有效缩短换刀时间。
四、产品影响及意义
目前该产品已使用到广 东省原点机床科技有限公司 新型加工中心设备上，并移 交客户使用，能很好的满足 现代生产的需求。