自动换刀装置的结构原理与维修
自动换刀装置控制原理及故障分析
第27 卷第1期2 0 0 9 年1 月西安航空技术高等专科学校学报Journal of Xi an Aerotechnical CollegeVol 2 7 No 1Jan . 2 0 0 9 自动换刀装置控制原理及故障分析罗庚合1, 黄万长2( 1. 西安航空技术高等专科学校机械工程系, 陕西西安710077; 2. 陕西法士特齿轮有限公司, 陕西西安710077)摘要: 加工中心自动换刀装置提高了数控机床的加工效率, 但由于加工中心换刀装置的动作控制比较复杂, 包含机械、电气与PM C、液压和检测等技术, 所以自动换刀装置的故障率比较高, 主要介绍自动换刀装置的类别和控制,自动换刀装置的故障诊断方法, 列举了自动换刀装置的一些常见故障及维修示例。
关键词: 加工中心; 选刀; 刀具交换; 乱刀与掉刀; PM C 诊断; I/ O 状态诊断中图分类号: T H161+ . 21 文献标识码: A 文章编号: 1008- 9233( 2009) 01- 0014- 051 引言4、6、8、12 工位, 有用电动机驱动的正传和反转, 也有用液压系统通过电磁换相阀和顺序阀进行控制加工中心可分为车削中心、镗铣中心和钻削中心等, 加工中心在加工过程中, 要使用多种刀具, 因此必须有自动换刀装置, 以便选择不同刀具, 完成不同工序的加工工艺。
常用的刀库形式有圆盘式刀库, 链式刀库, 格子盒式刀库。
按有无机械手又可分为不带机械手的自动换刀装置和带机械手的自动换刀装置。
按刀库的旋转和机械手的动作驱动方式可分为有液压、气动控制系统和电气与机械联合控制的驱动系统。
随着加工中心数控机床的普及和应用, 自动换刀装置控制过程中的故障率也比较高。
由于自动换刀装置结构比较复杂、控制为机、电、液联合控制, 复杂系数高等原因。
所以加工中心自动换刀装置的故障维修比较困难。
简要叙述换刀装置的分类和特点, 以立式镗铣中心普遍使用的圆盘式加工中心自动换刀装置为例, 分析自动换刀装置的控制原理及常见故障的维修方法。
第2章自动换刀装置
➢ 这类换刀装置应用最广泛。
刀库装在机床的工作台上 ，这种换刀装置，直接利 用机床本身及刀库的运动 进行换刀。当某一刀具加 工完毕从工件退出后，即 开始进行自动换刀 。
现在的中小型加工中心，刀 库不是装在工作台上，而是 装在立柱上的一个托架上。 采用刀库在托架的导轨上平 行于X方向运动与主轴的上 下运动实现换刀。
2.为什么需要自动换刀装置：
• 缩短非切削时间，提高生产率，可使非切削时间减少到20
％～30％；
• “工序集中”，扩大数控机床工艺范围，减少设备占地面积； • 提高加工精度；
– 数控机床对ATC要求：
• 换刀时间尽可能短； • 刀具重复定位精度高； • 刀具储存量足够； • 结构紧凑，便于制造、维修、调整； • 布局应合理，使机床总布局美观大方； • 较好的刚性，避免冲击、振动及噪声，运转安全可靠； • 防屑、防尘装置。
第2章第三节 数控机床的自动 换刀装置
内容提要
本节将讨论数控机床的自动刀具交换装置的形 式、刀库的类型、刀具系统及选刀方式，最后将介 绍一个自动刀具交换装置的实例。
一、概述
1.什么是自动换刀装置：
• 储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换功能的装置 • ATC：Automatic Tool Changer
当刀库的容量大、刀具较重或机床总体布局等原因， 刀库也可作为一个独立部件，装在机床之外
刀库远离主轴，常常要 附加运输装置，来完成 刀库与主轴之间刀具的 运输。
•为了缩短换刀时间，可采用带刀库的双
主轴或多主轴换刀系统
三、刀 库
• 1、刀库的形式
（1）盘式刀库
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。
数控机床第三章自动换刀装置 PPT课件
箱下降，将主轴上用过的刀具3放回刀
库的空刀座中；
27
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
数控立式镗铣床
(4)主轴箱上升，接着刀库回转，将下 一工步需用的刀具对准主轴；
(5)主轴箱下降，将下一步所需的刀具
插入机床主轴，同时主轴内的刀具夹紧
装置夹紧刀具；
(6)主轴箱及主轴带着刀具上升；
刀具编码方式
刀具编码选刀方式是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 长度加长，制造困难，刚度降低，刀库和机械手结构复杂。
在刀柄1后端的拉杆4上套装 着等间隔的编码环2，由锁紧螺 母3固定。编码环直径有大小两 种，大直径的为二进制的“1”， 小直径的为“0”。通过两种圆环 的不同排列，可以得到一系列的 代码。
单臂双爪回转式机械手 两个夹爪有所分工，一个夹爪只执行
从主轴上取下“旧刀”送回刀库的任务； 另一个执行从刀库取“新刀”的任务。
换 刀时间较单爪回转式机械手要少。
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双臂双爪回转式机械手 手臂两端各有一个夹爪，两个夹爪
可同时抓取刀库及主轴上的刀具，回转 180°后，又同时将刀具放回刀库及装 入主轴。是最常用的一种形式（钩手）
1、顺序选刀
在加工前，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，加工时按顺序调刀称为顺序选刀。
2、任选刀具
刀具在刀库中任意存放，每把刀具（或刀座）都编有 代码，自动换刀时，刀库旋转，每把刀具都经过“刀具识 别装置”接受识别。当某刀具代码与数控指令代码相符时19
任选刀具有三种换刀方式（刀具编码、刀座编码、编码附件）
（5）复位 转动手臂，回到原始位置。
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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！。
自动换刀装置结构与维护
3)PLC令输出端YOD为“1”，KA6继电器线圈得电，使电磁阀YV2、YV3 线圈通电，从而使汽缸动作，令主轴中刀具放松，同时进行主轴锥孔吹 气。此时SQ9被压下，使I／O输入端X36信号有效。
4)PLC令主轴上移直至刀具彻底脱离主轴(一般Z轴上移到参考点位置)。
5)PLC按最短路径判断出刀库的旋转方向，令输出端YOA或YOB有效，使 刀盘中目标刀具转到换刀位置。刀盘每转过一个刀位，SQ5开关被压一次 ，其信号的上升沿作为刀位计数的信号。
(1)圆盘式刀库换刀
换刀时，主轴移动到换刀位置，圆盘 式刀具库转至所需刀槽的位置，将刀具 从“等待”位置移出至换刀位置，并与 装在主轴内的刀夹配合；拉杆从刀夹中 退出，刀具库前移，卸下刀具；然后刀 具库转到所需刀具对准主轴的位置，向 后运动，将刀具插入主轴并固紧；最后 ，刀具库离开主轴向上移动，回到“等 待”位置，换刀完成。
图6—15 回转插入式换刀装置
4、回转插入式换刀装置
接到换刀指令，换刀机构从“等待 ”位置开始运动，夹紧主轴上的刀具并 将其取下，转至刀具库，并将刀具放回 刀具库；从刀具库中取出欲换上的刀具 ，转向主轴，并将刀具装入主轴；然后 返回“等待”位置，换刀完成。
图6—16 二轴转动式换刀装置
5、回转插入式换刀装置
换刀缸
齿轮
作用
每半年检查加 工中心换刀缸润 滑油，不足时需 要及时添加。
每季度检查加 工中心刀臂式换 刀机构齿轮箱油 量，不足时需要 添加齿轮箱油。
名称 铁屑
传动部分
图示
作用
用气枪吹掉刀库内 的铁屑
每季度在刀臂式刀 库传动部分须及时加 润滑油脂，保持刀套 在刀库上能顺畅转动 及刀库能灵活转动。
6)Z轴下移至换刀位置，压下SQ10，令输入端X37信号有效。
3.8自动换刀装置的工作原理
数控机床控制技术精品在线开放课程河南工业职业技术学院加工中心3.8自动换刀装置的工作原理自动换刀装置已广泛应用于加工中心机床，其功能就是储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换。
它应满足换刀时间短、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。
自动换刀装置 自动换刀装置的工作原理带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成，目前这种换刀方法在数控机床上的应用最为广泛。
由于带刀库的自动换刀装置数控机床主轴箱内只有一个主轴，设计主轴部件就有可能充分增强它的刚度，因而能满足精密加工的要求。
这种带刀库的自动换刀装置特别适用加工中心。
链式刀库 盘式刀库加工中心刀库系统盘式刀库盘式刀库的特点是，结构简单，应用较多。
但由于刀具环形排列，空间利用率低，受刀盘尺寸的限制，刀库容量较小，通常容量为15～32把刀。
一般用于小型加工中心。
链式刀库在环形链条上装有许多刀座，刀座孔中装有各种刀具，链条由链轮驱动，链条的形状可以根据机床的布局配置成各种形状，也可以将换刀位置突出以便于换刀。
刀具的选择方式按照数控装置的选择刀具指令，刀具交换装置从刀库中挑选相应工序所需要的刀具的操作称为自动选刀。
常用的刀具选择方法有顺序选刀方式和任意选刀方式两种。
1.顺序选刀方式顺序选刀是在加工之前，将加工零件所需使用的刀具按照工艺要求依次插入刀库的刀套中，顺序不能有差错。
2.任意换刀方式任选刀具的换刀方式可以有刀座编码、刀具编码和刀具记忆等方式。
刀具编码或刀座编码都需要在刀具或刀座上安装用于识别的编码。
1)刀具编码选刀方式2)刀座编码选刀方式3)刀具记忆选刀方式刀具交换装置数控机床的自动换刀系统中，实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。
刀具的交换方式通常分为有机械手换刀和无机械手的换刀。
1.机械手换刀采用机械手进行刀具交换的方式在加工中心中应用较普遍。
刀具交换装置2.无机械手的换刀换刀系统一般是采用把刀库放在主轴箱可以运动到的位置，同时，刀库中刀具的存放方向一般与主轴上的装刀方向一致。
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 。
加工中心自动换刀装置的常见故障及维修
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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
说明JCS-018型自动换刀装置的结构组成、功能及特点。 -回复
说明JCS-018型自动换刀装置的结构组成、功能及特点。
-回复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。
自动换刀原理 -回复
自动换刀原理-回复自动换刀原理：提高生产效率的机械装置自动换刀是一种广泛应用于工业生产中的机械装置，它可以实现自动化的刀具更换，从而提高生产效率和降低人力成本。
本文将详细介绍自动换刀的原理和工作过程，以及它在不同行业和领域中的应用。
第一部分：自动换刀的基本原理自动换刀是通过机械装置和控制系统的配合实现的。
其中，机械装置包括刀库、刀臂、夹具等部件，控制系统则负责指挥机械装置的动作和刀具的更换。
1. 刀库：刀库是自动换刀系统存放刀具的地方。
它通常由多个刀位组成，可以同时容纳多个不同的刀具。
2. 刀臂：刀臂是连接刀库和主轴的组件，其上安装了夹具用于固定刀具。
刀臂能够在刀库和主轴之间移动，从而实现刀具的换取和送达。
3. 夹具：夹具是将刀具固定在刀臂上的装置。
它可以根据刀具的形状和尺寸进行调整，确保刀具在切削时的稳定性和准确性。
4. 控制系统：控制系统是自动换刀的核心部分，它可以通过编程和传感器的反馈实现对自动换刀过程的控制。
控制系统可以提前设定好刀具的使用顺序和换刀时机，实现切削过程中的自动换刀。
第二部分：自动换刀的工作过程自动换刀的工作过程可以分为几个步骤：刀具检测、刀具选取、刀具固定、刀具送达等。
1. 刀具检测：在自动换刀开始之前，系统首先会对刀库中的刀具进行检测。
这个过程主要通过传感器来实现，传感器可以检测刀具的类型、状态和位置等信息。
2. 刀具选取：根据刀具检测的结果，控制系统会选择合适的刀具进行换取。
通常情况下，控制系统会根据加工工艺和产品要求等因素进行判断，选择最为适合的刀具。
3. 刀具固定：选中刀具后，刀臂会移动到刀库中，将夹具固定在刀具上。
固定完成后，刀臂会将刀具从刀库中取出，并抬升到适当的高度。
4. 刀具送达：刀臂将固定好的刀具送达到主轴处。
主轴是切削过程的关键部分，它负责旋转刀具并实现切削操作。
5. 切削过程：在刀具送达到主轴处后，主轴开始旋转，刀具开始进行切削操作。
在切削过程中，控制系统会实时监测刀具的磨损情况，一旦刀具磨损超过设定的阈值，系统会自动发出换刀信号。
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。
自动换刀装置详细介绍
自动换刀装置详细介绍第一篇：自动换刀装置详细介绍加工中心的主要技术参数包括工作台面积、各坐标轴行程、摆角范围、主轴转速范围、切削进给速度范围、刀库容量、换刀时间、定位精度、重复定位精度等自动换刀装置加工中心上的自动换刀装置由刀库和刀具交换装置组成，用于交换主轴与刀库中的刀具或工具。
一、对自动换刀装置的要求加工中心对自动换刀装置有如下具体要求：1、刀库容量适当2、换刀时间短3、换刀空间小4、动作可靠、使用稳定5、刀具重复定位精度高6、刀具识别准确二、刀库在加工中心上使用的刀库主要有两种，一种是盘式刀库，一种是链式刀库。
盘式刀库装刀容量相对较小，一般在1～24 把刀具，主要适用于小型加工中心；链式刀库装刀容量大，一般在1～100 把刀具，主要适用于大中型加工中心。
换刀方式三、加工中心的换刀方式一般有两种：机械手换刀和主轴换刀。
1、机械手换刀由刀库选刀，再由机械手完成换刀动作，这是加工中心普遍采用的形式。
机床结构不同，机械手的形式及动作均不一样。
2、主轴换刀通过刀库和主轴箱的配合动作来完成换刀，适用于刀库中刀具位置与主轴上刀具位置一致的情况。
一般是采用把盘式刀库设置在主轴箱可以运动到的位置，或整个刀库能移动到主轴箱可以到达的位置。
换刀时，主轴运动到刀库上的换刀位置，由主轴直接取走或放回刀具。
多用于采用 40 号以下刀柄的中小型加工中心。
四、刀具识别方法加工中心刀库中有多把刀具，如何从刀库中调出所需刀具，就必须对刀具进行识别，刀具识别的方法有两种。
1、刀座编码在刀库的刀座上编有号码，在装刀之前，首先对刀库进行重整设定，设定完后，就变成了刀具号和刀座号一致的情况，此时一号刀座对应的就是一号刀具，经过换刀之后，一号刀具并不一定放到一号刀座中（刀库采用就近放刀原则），此时数控系统自动记忆一号刀具放到了几号刀座中，数控系统采用循环记忆方式。
2、刀柄编码识别传感器在刀柄上编有号码，将刀具号首先与刀柄号对应起来，把刀具装在刀柄上，再装入刀库，在刀库上有刀柄感应器，当需要的刀具从刀库中转到装有感应器的位置时，被感应到后，从刀库中调出交换到主轴上。
自动换刀装置的结构原理与维修
自动换刀装置的结构原理与维修8.4 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。
机械加工自动换刀的工作原理
机械加工自动换刀的工作原理机械加工中，自动换刀系统的使用可以大幅度提高生产效率和降低操作风险。
通过自动换刀系统，机床可以实现自动完成工件加工过程中所需要的刀具更换操作，而无需人工干预。
本文将介绍机械加工自动换刀的工作原理。
1. 自动换刀系统的组成机械加工自动换刀系统一般包括以下几个主要部分：- 刀库：用于存放各种类型的刀具；- 刀柄：刀柄与刀具连接，用于固定刀具的位置；- 自动换刀装置：通过控制系统，实现刀具的自动更换；- 控制系统：用于控制自动换刀装置的运行。
2. 工作原理机械加工自动换刀系统的工作原理可以分为以下几个步骤：步骤一：刀具选择根据加工要求，通过控制系统选择合适的刀具。
控制系统中存储了各类刀具的信息，可以根据加工要求进行刀具的选择。
步骤二：刀具传递控制系统将选定的刀具信息传递给自动换刀装置。
自动换刀装置根据接收到的指令，通过刀库和刀柄将相应的刀具传递到机床的刀具安装位置。
步骤三：刀柄固定刀柄将刀具固定在机床上的刀具位置。
刀柄通常通过夹紧等方式，确保刀具在加工过程中的稳定性。
步骤四：加工操作一旦刀具安装完成，机床可以进行加工操作。
自动换刀系统不会影响机床的正常工作，它只是在需要更换刀具时提供自动化的支持。
步骤五：刀具退回当刀具不再需要使用时，控制系统会发送退回信号。
自动换刀装置会将刀具退回到刀库中的相应位置，以备下次使用。
3. 自动换刀系统的优势自动换刀系统在机械加工中具有以下几个优势：- 提高生产效率：自动换刀系统可以在加工过程中快速、准确地更换刀具，节省了手动换刀的时间，提高了加工效率。
- 降低操作风险：自动换刀系统减少了人工干预的需求，降低了因操作错误而引起的风险，提高了操作安全性。
- 多样化加工：自动换刀系统可以容纳多种类型的刀具，机床可以根据加工要求自由切换不同的刀具，实现多样化的加工操作。
总结：机械加工自动换刀系统通过控制系统的指令，实现刀具的选择、传递、固定和退回。
它的工作原理简单明了，优势明显。
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
加工中心自动换刀装置结构
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。
- 1 -。
数控加工中的自动换刀系统原理与操作要点
数控加工中的自动换刀系统原理与操作要点随着科技的不断进步，数控加工技术在工业生产中的应用越来越广泛。
而自动换刀系统作为数控加工中的重要组成部分，对于提高加工效率和保证产品质量起着至关重要的作用。
本文将介绍数控加工中的自动换刀系统的原理与操作要点。
一、自动换刀系统的原理自动换刀系统是指通过机械装置和控制系统，实现数控机床上刀具的自动更换。
其原理主要包括以下几个方面：1. 传感器检测：自动换刀系统通常会配备传感器，用于检测当前刀具的状态。
传感器可以检测刀具的长度、直径、磨损程度等参数，以及刀具是否安装正确。
2. 控制系统：自动换刀系统的核心是控制系统，它通过接收传感器的反馈信息，并根据预设的程序进行判断和操作。
控制系统可以根据刀具的使用寿命、加工工艺等因素，自动切换到合适的刀具。
3. 刀库和换刀装置：数控机床上通常会配备一个刀库，用于存放各种规格的刀具。
自动换刀系统通过换刀装置，将需要更换的刀具从刀库中取出，并安装到机床上。
二、自动换刀系统的操作要点在使用自动换刀系统时，需要注意以下几个操作要点：1. 刀库管理：刀库是存放各种规格刀具的地方，因此需要进行刀具的分类和管理。
刀具应按照规格和用途进行分类，并进行编号或标记。
同时，刀具的使用寿命也需要进行记录和管理，及时更换磨损严重的刀具。
2. 刀具安装：在进行刀具更换时，需要确保刀具的正确安装。
刀具的长度、直径等参数应与加工工艺要求相符合。
同时，刀具的固定方式也需要正确，以确保刀具在加工过程中不会松动或脱落。
3. 检测与调试：在使用自动换刀系统前，需要进行系统的检测和调试。
检测主要包括传感器的工作状态和刀具的识别功能是否正常。
调试则包括刀具的安装和换刀过程的调整，以确保换刀的准确性和稳定性。
4. 故障处理：在使用自动换刀系统过程中，可能会遇到一些故障，如刀具卡住、刀具识别错误等。
此时，操作人员需要及时处理故障，并进行相应的维修和调整。
5. 定期维护：自动换刀系统需要定期进行维护，以确保其正常工作。
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自动换刀装置的结构原理与维修
2007-09-26 01:24:39 作者：山特维克来源：互联网文字大小：【大】【中】【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：刀具夹具切削铣削车削机床测量
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。
回转刀架除了采用液压缸转位和定位销定位之外，还可以采用电动机带动离合器定位，以及其他转位和定位机构。
2．更换主轴头换刀
在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头是一种简单换刀方式。
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。
在转塔的各个主轴头上，预先安装有各工序所需的旋转刀具。
当发出换刀指令时，各主轴头依次地转到加工位置，并接通主轴运动，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。
图8-18为卧式八轴转塔头。
转塔头上径向分布着八根结构完全相同的主轴7，主轴的回转运动由齿轮12输入。
当数控装置发出换刀指令时，先通过液压拨叉将移动齿轮3与齿轮12脱离啮合，同时在中心液压缸14的上腔通压力油。
由于活塞杆和活塞15固定在底座上，因此中心液压缸14带着由两个推力轴承1 7和16支承的转塔刀架体18抬起，离合器2和1脱离啮合。
然后压力油进入转位液压缸，推动活塞齿条，再经过中间齿轮使大齿轮4与转塔刀架体18一起回转45º，将下一工序的主轴转到工作位置。
转位结束后，压力油进入中心液压缸14的下腔，使转塔头下降，离合器2和1重新啮合，实现了精确的定位。
在压力油的作用下，转塔头被压紧，转位液压缸退回原位。
最后，通过液压拨叉移动齿轮3，使它与新换上的主轴齿轮12相啮合。
为了改善主轴结构的装配工艺性，整个主轴部件装在套筒5内，只要卸去螺钉10，就可以将整个部件抽出。
主轴前轴承9采用锥孔双列圆柱滚子轴承，调整时，先卸下端盖6，然后拧紧螺母8，使内环做轴向移动，以便消除轴承的径向间隙。
为了便于卸出主轴锥孔内的刀具，每根主轴都有操纵杆13，只要按压操纵杆，就能通过斜面推动杆11，顶出刀具。
转塔主轴头的转位、定位和压紧方式与鼠齿盘式分度工作台极为相似，但因为在转塔上分布着许多回转主轴部件，使结构更为复杂。
1、2一离合器3、4、12一齿轮5一套筒6一端盖7一主轴8一螺母
9、16、17一轴承10一螺钉1l一推动杆13一操纵杆14一液压缸15一活塞18一转塔刀架体由于空间位置的限制，主轴部件的结构不可能设计得十分坚实，因而影响了主轴系统的刚度。
为了保证主轴的刚度，主轴数目必须加以限制，否则将会使结构尺寸大为增加。
转塔主轴头换刀方式的主要优点在于省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作。
从而提高了换刀的可靠性，并显著地缩短了换刀时间。
但由于上述结构上的原因，转塔主轴头通常只是用于工序较少、精度要求不太高的机床，例如数控钻床等。
3．带刀库的自动换刀系统
带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成。
首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准刀柄上，在机外进行尺寸预调整后，按一定的方式放入刀库中去。
换刀时先在刀库中进行选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具，在进行交换刀具之后，将新刀具装入主轴，把旧刀具放回刀库。
存放刀具的刀库具有较大的容量，它既可以安装在主轴箱的侧面或上方，也可作为单独部件安装到机床以外，并由搬运装置运送刀具。
与转塔主轴头相比较，由于带刀库的自动换刀装置数控机床主轴箱内只有一个主轴，设计主轴部件就有可能充分增强它的刚度，因而能满足精密加工的要求。
另外，刀库可以存放数量很大的刀具，因而能够进行复杂零件的多工序加工，这样就明显提高了机床的适应性和加工效率。
所以带刀库的自动换刀装置特别适用于数控钻床、数控铣床和数控镗床。