数控机床换刀控制方式
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。
数控铣床自动换刀化改造(刀库式加工中心)
第一章绪论1.1 数控设备的发展历史>第一代数控系统：1952年至1959年，采川电子管元件。
>第二代数控系统：1959年开始，采刖晶体管元件。
>第三代数控系统：1965年开始，采川集成电路。
>第四代数控系统：1970年开始，采刖人规模集成电路及小型通用计算机。
>第五代数控系统：1974年开始，采用微处理机和微型计算机。
1.2 自动换刀系统的意义从换刀系统发展的历史米看，1956年日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国IBM公司同期也研制成功了“APT”（刀具程序控制装置）。
1958年美国K&T公司研制出带ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。
1967年出现了FMS（柔性制造系统）。
1978年以后，加工中心迅速发展，带有ATC装置，可实现多种工序加工的机床，步入了机床发展的黄金时代。
1.1.1 加工中心加工中心机床的出现，加之CAD技术、信息技术、网络控制技术以及系统工程学的发展，为单机数控自动化向计算机控制的多机制造系统自动化方向发展，创造了必要的条件．计算机群控系统即直接数控(Direct NC-DNC)系统，就是这一发展趋向的具体体观。
DNC系统使用一台较大的计算机，控制与管理多台数控机床和数控加工中心，能进行多品种、多工序的加工。
加工中心机床配备有装载多把刀具的刀具库，有自动更换刀具的功能，一次装夹中可以完成钻、镗、铣、铰等工序，特别适用于箱体类零件的多面、多工序加工。
它能完成车削加工的同时，兼有铣、镗、钻孔、攻丝等功能。
1.1.2 柔性制造单元柔性制造单元(FMC)是由中心控制计算机、加工中心与自动交换工件(AWC，APC)装置所组成。
工件一次装夹后可在柔性制造单元中的加工中心上加工，使得加工的柔性（可编程性）、加工精度和生产效率更高。
在柔性制造单元中，中心控制计算机负责作业调度、自动检测与工况自动监控等功能。
工件装在自动交换工件装置（工作台）上在中心控制计算机控制下传送到加工中心上加工；加工中心接收中心控制计算机传送来的数控程序进行加工，并将工况数据送中心控制计算机处理，如工件尺寸自动检测和补偿，刀具损坏和寿命躲控等。
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。
数控机床自动换刀装置
02
数控机床自动换刀装置 的结构与设计
刀库设计
刀库容量
根据数控机床的加工需求， 合理设计刀库容量，确保 能够存放足够数量的刀具。
刀具存放方式
采用合适的刀具存放方式， 如刀具架、刀具套等，以 便于刀具的存取和管理。
刀库布局
根据数控机床的整体布局 和加工要求，合理布置刀 库的位置和方向，以提高 换刀效率和加工精度。
例如，在发动机缸体的加工中，需要使用不同种类的刀具进行粗加工、半精加工和精加工。数控机床 自动换刀装置可以在加工过程中自动识别需要更换的刀具，并快速、准确地完成换刀操作，保证了加 工过程的连续性和稳定性。
应用案例二：航空航天业
航空航天业对零部件的加工精度和效率要求极高，数控机床自动换刀装置在航空 航天业中也有着广泛的应用。例如，在飞机机身和机翼的制造中，需要使用大型 五轴数控机床进行加工，而大型五轴数控机床的换刀时间较长，影响了加工效率 。
数控机床自动换刀装置的应用，可以大大缩短换刀时间，提高加工效率。同时， 由于航空航天业对零部件的加工精度要求极高，数控机床自动换刀装置的精确性 和稳定性也得到了充分验证，为航空航天业的发展提供了有力支持。
应用案例三：模具制造业
模具制造业是数控机床自动换刀装置的重要应用领域 之一。在模具的制造过程中，需要使用不同种类的刀 具进行粗加工、半精加工和精加工。数控机床自动换 刀装置的应用，可以大大提高模具的加工效率和精度 。
分类与比较
按换刀方式分类
数控机床自动换刀装置可分为机械手换刀和机器人换刀两种 方式。机械手换刀方式具有结构简单、成本低等优点，但换 刀速度较慢；机器人换刀方式具有换刀速度快、精度高等优 点，但结构复杂、成本较高。
按刀库类型分类
数控机床自动换刀装置可分为固定刀库和旋转刀库两种类型 。固定刀库具有容量大、换刀速度快等优点，但结构复杂、 成本较高；旋转刀库具有结构简单、成本低等优点，但容量 较小、换刀速度较慢。
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。
机床数控技术及应用-自动换刀装置相关知识
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
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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。
机械手换刀是利用机械手实现主轴和刀库间刀具交换的方 式。它可以克服无机械手换刀的缺点，刀具交换速度快， 刀具数量多，刀库布局灵活，使用范围广。但其结构通常 较复杂，制造成本高。
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6.4.1自动换刀装置的分类
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பைடு நூலகம்
6.4.1自动换刀装置的分类
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6.4.1自动换刀装置的分类
（3）刀架定位 刀架体7转动时 带动电刷座 10转动，当转到程 序指定的位置时，粗定位销 15 在弹簧力的作用下进入粗定位 盘6的槽中进行粗定位，同时电 刷13接触导体使电动机1反转。 由于粗定位槽的限制，刀架体 7不能转动，使其在该位置垂直 落下，刀架体7和刀架底座5上 的端面齿啮合实现精确定位 ；
（1）刀架抬起 当数控装置发 出换刀指令后，电动机 1起动 正转，并经联轴器 2使蜗杆 3 转动，从而带动蜗轮丝杠4转动 。刀架体 7的内孔加工有螺纹 与丝杠联结，蜗轮4与丝杠为整 体结构。当蜗轮开始转动时， 由于刀架底座5和刀架体 7上的 端面齿处于啮合状态，且蜗轮 丝杠轴向固定，因此刀架体 7 抬起 。
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
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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。
数控机床换刀机械手设计说明(全部)之欧阳学创编
毕业设计（论文）任务书课题信息：课题性质：设计□论文□课题来源：教学□科研□生产□其它□发出任务书日期：指导教师签名：年月日毕业设计开题报告摘要本设计主要是对数控机床换刀机械手的设计。
机械手的种类很多，在本次设计中机械手选用回转式双臂机械手。
此次设计主要是对数控机床换刀机械手手部进行设计，完成手部各参数的计算，以及液压传动系统中相关参数的计算和机械手中轴的计算，还有液压控制系统的设计。
它的主要动作是将机床主轴上的刀具与刀库或刀具传送装置上的刀具进行交换，其动作循环为：拔刀─新旧刀具交换─装刀。
回转式双臂机械手刀具交换装置具有换刀时间短、动作灵活可靠等.应用最为广泛。
本设计也在一定程度上简化了换刀机械手的结构，以方便数控机床换刀机械手的加工制造过程。
关键词: 数控机床；换刀机械手；手部设计ABSTRACTThe design mainly introduces the design of the robot about CNC machine tool change.Many different types ofrobots, in this designuserotaryrobotmanipulatorarms.Thedesign ofCNC machinetool changemainly onhandto designrobotsto completethe calculation ofthe parameters ofthe hand, and the hydraulic systemrelated parametersin thecalculation andthe calculation ofthe robotaxes, as well as hydraulic control systemdesign.Its mainaction isonthemachinetoolspindleandtoollibrary ortoolto sendthe toolexchangedevice, the movementcycleare:his sword——exchange ofold and newtoolloadedknife.Rotarytoolexchange devicemanipulatorarmswith thetool change timeis short,flexible movementand reliable. It has used widely.This designalways simplify thestructure ofthe robottool changera certainextent, CNC machine toolsto facilitate theprocessingrobottool changingprocess.Keywords：CNC machine tools; Robotictool changer; HandDesign目录1绪论111.1数控技术的基本概念111.1.1我国数控技术的发展概况111.1.2数控机床的组成及特点111.2数控技术的产生与发展121.3加工中心的概况121.3.1加工中心的定义121.3.2加工中心的组成131.3.3换刀机械手的发展现状131.3.4换刀机械手的类型151.3.5机械手设计的目的及意义161.3.6确定机械手设计方案172机械手手部的设计182.1机械手手臂和手爪的设计182.1.1手爪口的计算182.1.2手爪锁的设计与计算212.2弹簧的选择与设计232.3手爪的整体尺寸设计243液压传动系统设计253.1液压传动的概述253.2液压缸的设计273.2.1液压缸的载荷组成及计算273.2.2升降缸的设计283.2.3油缸壁厚的设计313.2.4油缸长度的确定313.2.5油口直径的计算313.2.6缸底厚度计算（缸底有油孔）32 3.3液压回转缸的设计333.3.1回转缸内径的计算333.3.2回转缸壁厚的计算353.3.3缸盖联接螺钉计算363.3.4动片输出轴联接螺钉计算374花键轴的设计384.1花键轴的计算384.1.1轴的材料选择384.1.2轴径的初步计算394.1.3花键轴的校核404.2轴承的选择414.2.1升降缸中轴承的选择414.2.2对于回转缸的轴承选择434.3法兰连接的选择434.4升降缸中(液压缸及活塞杆工作)密封元件43 5机械手液压控制系统设计445.1液压系统图的拟定445.2液压控制元件选用46结论48参考文献49致谢501绪论1.1数控技术的基本概念数控技术是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。
数控机床原理、结构与维修 第5章 回转工作台与自动换刀系统
5.1 分度工作台
图5-3 齿盘定位分度工作台 1—螺旋弹簧 2、10、11—轴承 3—蜗杆 4—蜗轮 5、6—减速齿轮 7—管道 8—活塞 9—分度工作台 12—液压缸 13、 14—分度齿盘
5.1 分度工作台
5.1.3 鼠牙盘分度工作台 鼠牙盘式分度工作台主要由工作台面、底座、分度液压缸及鼠牙 盘等零件组成，如图5⁃4所示。鼠牙盘是保证分度精度的关键零件，
图5-8 双蜗杆传动结构 1—轴向固定蜗杆 2—轴向调整蜗杆 3、5—调整垫 4—锁紧螺母
5.2 数控回转工作台
图5-9 数控回转工作台 1—电液脉冲马达 2、4—齿轮 3—偏心环 5—楔形拉紧销 6—压块 7—螺母 8—锁紧螺钉 9—蜗杆 10—蜗轮 11—调整套 12、13—夹紧瓦 14—夹紧液压缸 15—活塞 16—弹簧 17—钢球 18—光栅 19—撞块 20—感应块
5.3 刀架换刀装置
表5-1 自动换刀装置
类
型
回转刀架
特
点
适用范围
各种数控车床，车 削加工中心
转塔式
多为顺序换刀，换 刀时间短，结构简单 紧凑，可容纳的刀具 较少 顺序换刀，换刀时 间短，刀具主轴都集 中在转塔头上，结构 紧凑。但刚性较差， 刀具主轴数受限制
转塔头
数控钻、镗、铣床
5.3 刀架换刀装置
表5-1 自动换刀装置
刀库式
刀具与主轴之间直 接换刀
换刀运动集中，运 动部件少。但刀库容 量受限
用于各种类型的自 动换刀数控机床上， 尤其是对使用回转类 刀具的数控镗铣床类 的立式、卧式加工心。 要根据工艺范围和机 床特点，确定刀库容 量和自动换刀装置形 式
用机械手配合刀库 进行换刀
刀库只有选刀运动， 机械手进行换刀运动， 刀库容量大
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。
数控车床对刀点与换刀点的确定：
第二章 数控加工的工艺分析
2.2.6、对刀点与换刀点的确定： 、对刀点与换刀点的确定： 1.对刀点的确定 对刀点的确定 在使用对刀点确定加工原点时， 在使用对刀点确定加工原点时，就需要进行 对刀” “对刀”。 所谓对刀是指使“刀位点” 对刀点” 所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重 合的操作。 合的操作。每把刀具的半径与长度尺寸都是不同 刀具装在机床上后， 的，刀具装在机床上后，应在控制系统中设置刀 具的基本位置。 刀位点” 具的基本位置。“刀位点”是指刀具的定位基准 如下图所示， 点。如下图所示，圆柱铣刀的刀位点是刀具中心 线与刀具底面的交点； 线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点是球头 的球心点或球头顶点； 的球心点或球头顶点；车刀的刀位点是刀尖或刀 尖圆弧中心；钻头的刀位点是钻头顶点。 尖圆弧中心；钻头的刀位点是钻头顶点。
第二章 数控加工的工艺分析
(a)
(b)
(a) 数控铣床坐标系； (b) 铣削加工零件
第二章 数控加工的工艺分析
第二章 数控加工的工艺分析
2.换刀点的确定 换刀点的确定 换刀点是为加工中心、 换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀 进行加工的机床而设置的， 进行加工的机床而设置的，因为这些机床在加工 过程中要自动换刀。对于手动换刀的数控铣床， 过程中要自动换刀。对于手动换刀的数控铣床， 也应确定相应的换刀位置。 也应确定相应的换刀位置。为防止换刀时碰伤零 刀具或夹具， 件、刀具或夹具，换刀点常常设置在被加工零件 的轮廓之外，并留有一定的安全量。 的轮廓之外，并留有一定的安全量。 2.2.7 刀具走刀路线的确定 走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动 轨迹，它不但包括了工步的内容， 轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步 顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。 顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走 刀路线时应注意以下几点： 刀路线时应注意以下几点：
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。
数控机床的自动换刀装置
《数控机床编程与操作》
山东华宇职业技术学院实训中心
数控机床的自动换刀装置
单元三
刀具系统及刀具选择 一、刀具系统 二、刀具的选择方式 三、刀具识别装置
Exit
《数控机床编程与操作》
山东华宇职业技术学院实训中心
数控机床的自动换刀装置
单元三
刀具系统及刀具选择
刀柄 编码环 销紧螺母
二、刀具的选择方式 1、顺序选择刀具 2、任意选择刀具 a）刀具编码方式 b）刀座编码方式 c）编码附件方式
二、更换主轴换刀
三、更换主轴箱换刀 四、带刀库的自动换刀系统
Exit
《数控机床编程与操作》
山东华宇职业技术学院实训中心
数控机床的自动换刀装置
单元一
自动换刀装置的形式
内装信号盘 上齿盘 开 合 下齿盘 n 螺母 蜗轮副 (a) 刀架 弹簧安全离合器 (b) 转位 刀架 端齿盘定位 电动机 销钉 刀架 销钉
《数控机床编程与操作》
山东华宇职业技术学院实训中心
数控机床的自动换刀装置
单元四
刀具交换装置
1、无机械手换刀 2、机械手换刀
刀库 刀库 (a) 主轴 (b)
一、刀具交换方式
主轴
主轴
主轴 刀库 (c) 刀库
(d)
图6-17 双臂机械手常见的结构形式
Exit
《数控机床编程与操作》
山东华宇职业技术学院实训中心
拉杆
刀座编码块 刀座识别装置
图6-10
刀具编码的结构
图6-11
刀座编码的结构
弹性接触片 导向突起 代码突起 炭刷
钥匙代码凹凸处 弹性接触片
炭刷 代码突起 钥匙代码凹凸处
图6-12 编码钥匙
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
华中世纪星数控车床的对刀操作
华中世纪星数控车床的基本操作1、机床主要技术参数介绍型号 CK6143（系统：华中世纪星HNC21/22T 前置刀架）规格φ430X1000Dmax=φ280mm轴类零件:Lmax= 610mm盘类零件: Dmax=φ430mm主轴转速范围:40～500r/min3400～2000r/min最大行程 X：260mmZ：1000主轴孔锥度 MT5#主轴内孔φ80mm刀架立式四工位(25X25)尾座内孔 MT4#2、机床面版介绍⑴、系统屏幕界面如图2-1所示，从右侧依次为DNC接口、LCD显示屏、十个软键为系统功能键切换键、MDI键盘和机床控制面板。
图2-1 系统屏幕界面⑵主要功能键如图2-1所示为十个软键为系统功能键切换键图2-2 十个软键为系统功能键⑶MDI键盘介绍在华中世纪星数控仿真系统里，它控制面板上的MDI 键盘的数据输入和菜单栏的功能选择可以通过鼠标点击面板上的按键，也可以通过电脑键盘上的按键替代控制面板上的按键输入字符。
①常用的编辑键：如图2-3所示Esc 退出键: 用于取消当前操作。
Tab 换档键: 用于对话框的按钮换档。
SP 空格键：用于空格的输入。
BS 删除键：用于删除光标所在位置前面的内容。
DEL删除键：用于删除光标所在位置后面的内容。
PgUp、PgDn翻页键：翻页和图形显示的缩放功能。
Alt 功能键：它是一个组合键，用它与其他的键组合成一些快捷功能。
UP 上档键：用于每个键上方的字符输入。
Enter 回车键：用于确认当前的操作。
地址/数字键用于字母、数字等的输入。
“”“”“”“”：用于光标的移动。
②机床操作面板键如图2-4所示，为操作人员控制机床运行的主要图2-4 为操作人员控制机床运行的主要 1）、机床工作方式选择键：如图2-5所示图2-5 系统工作方式的切换自动：用于程序的自动加工。
单段：用于程序的单段执行。
手动：用于工作台的手动进给。
由“+X”“-X”“+Z”“-Z”来控制进给轴和进给方向。
8 机床数控技术-第8章 数控机床的刀具与工作交换装置-jin-18
8.1 数控机床的自动换刀装置
8.1.1
自动回转刀架
优点：结构简单紧凑 换刀时间短 缺点：容纳刀具较少。 适用于各种数控车床，车削中心。
8.1 数控机床的自动换刀装置
8.1.2
转塔头式换刀装置
转塔头式换刀装置：转塔头上装有几个主轴，每个主轴上均 装一把刀具，加工过程中转塔头可自动转位实现自动换刀。
绪论
计算机数字控制系统 数控机床的主运动部件 进给伺服系统 数控机床的位置检测装置
第3章 数控机床结构设计与总体布局
第 7章
进给系统的机械传动结构
第8章 数控机床的刀具与工作交换装置
第 9章
数控加工编程
本章知识要点
（1）数控机床的自动换刀装置； （2）数控机床的工作交换装置； （3）数控机床的回转工作台。
机床数控技术
5-6 步进电动机转子有80个齿，采用三相六 拍驱动方式，经丝杠螺母传动副驱动工作做 直线运动，丝杠的导程为5mm，工作台移动 最大速度为6mm/s。求 （1）步进电动机的步距角 （2）工作点的脉冲当量 （3）步进电动机的最高工作频率
目
第 1章
第 2章 第 4章 第 5章 第 6章
录
8.1 数控机床的自动换刀装置
8.1.1
自动回转刀架
换刀过程：刀架松开、抬起-->转位-->落下、压紧
1,17-轴；2-蜗轮；3-刀架;4-密封圈；5,6-齿盘；7-压盖；8-刀架；9，20-套筒； 10-轴套；11-垫圈；12-螺母；13-销；14-底盘；15-轴承；16-联轴套；18-蜗 杆；19-微动开关；21-压缩弹簧；22-电动机
可分为编码钥匙、编码卡片、编码杆和编码盘等，用的最多的编码钥匙。
数控机床自动换刀装置及其控制研究
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。
数控机床手动换刀控制线路的安装与调试
项目三任务三视 频1：数控机床 手动换刀操作演 示
项目三任务三视 频2：数控机床 自动换刀操作演 示
03 数控机床手动换刀控制线路的安装与调试 3.认识新功能指令
（1）前沿检测DIFU（SUB57） 读取输入信号的前沿，扫到1后，输出即为“1”，见图3-3-4所示。
图3-3-4 前沿检测DIFU（SUB57）指令
（前沿号）1～256，指定进行前沿检测的作业区号，其它前沿/后沿检测和号重复时， 就不能进行正确检测，使用示例见图3-3-5所示：
图3-3-5 前沿检测DIFU（SUB57）示例
03 数控机床手动换刀控制线路的安装与调试 3.认识新功能指令
（2）后沿检测DIFD（SUB58） 读取输入信号的后沿，扫到1后，输出即为“1”，见图3-3-6所示。
完成数控机床四工位刀架手动控制线路的安装与调试。
图3-3-12 刀架主电路及控制电路
图3-3-13 刀架电路PMC输入输出电路
03 数控机床手动换刀控制线路的安装与调试
【任务时实施】
1.安装与调试线路 2.编写与调试PMC程序 （1）I/O分配表
序号 PMC地址
1
X0.2
2
X3.0
3
X3.1
4
X3.2
1）无源接近开关 2）涡流式接近开关 3）电容式接近开关 4）霍尔接近开关 5）光电式接近开关 6）热释电式接近开关 7）其它型式的接近开关
图3-3-1 接近开关实物图
03 数控机床手动换刀控制线路的安装与调试 【任务准备】 1.认识接近开关
（2）三线制接近开关的接线 依据接近开关的线数，有两线制与三线制。两线制接近开关与行程开关一样
1.自动换刀方式下的数据处理过程 数控车床在进行自动换刀时，动作与手动换刀时基本相同，但控制流程却相差 很大，其数据处理流程如图3-3-16所示。