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 。
自动换 刀装置可分为 五种基本 形式 ，即转塔 式 、１ ８ ０ 。回转式 、回转插入式 、二轴转动式和主
回原位置 一 后退端
臂
＾ ▲
＾
， ： 、
轴直 接式 。按照换 刀过程有 无机械手参与 ，分成 有机 械手换 刀和 无机械手换 刀两种 情况 。在有机
刀库 中待换 刀具转到待命 位置 。主轴将待 用刀具
从 刀库 中取出 ，并将 刀具插人主轴 。 目前 神龙公 司襄阳工厂 卧式加工 中心换 刀方 法 主要有两种 ：①主轴直接从 刀库取刀 ，这种方 式主要在ＣＯ ＭＡＵ、ＭＡＫ Ｉ Ｏ等加工 中心上。②通
时针旋转１ ８ ０ 。。⑤Ａ Ｔ Ｃ 机械手后 退到位 ，主轴 夹
原位置 一 刀具拔出 一 后退端 后退端 换刀具 一 前进端
１ ８ ０ ￣
般数控机床 的显著区别是对 零件进行多序加 工的
能 力 ，即在 一 次装 夹 中 自动 完成 铣 、镗 、钻 、 扩 、铰 、攻螺纹 等加 工 。之所 以加 工 中Ｊ ｂ …ｌ ｌ ￣ 够广 泛运用 ，是因为其能 够利用 刀库实现 自动换刀 。 因此 自动换刀装置功 能的好坏关系到 整个加 工 中
ｍ刚。 Ｉ
图２ 、图３ 所示 ，凸轮旋转时 ，凸轮外 圆 面上 的凸台推动机械手驱动轴中心的夹
刀 杆 动 作 ，克 服 弹 簧 力 ，从 而 将 刀 具 松
开 ；当凸台转过轴承时 ，由于弹簧力 ，
自动换 刀装 置 （ 以下简称Ａ Ｔ Ｃ）的动作及控制 原
理 、现场维护维修方法进行研究与探讨 。
（ ２ ）ＡＴ Ｃ 机械手的前进和后退运动 机构２ ：
参 磊 籼 旺
荔 ５ １
沫自动 化
ｎ ｅ Ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ
凸轮 沟 槽 ＋ 推杆上１ 个 滚轮 轴承 。 如 图２ 所 示 ， 凸轮 旋 转 时 ，凸轮 端 面 上 的沟 槽 ，带 动 推 杆上 的轴承 在 沟槽 中运 动 ，从 而 将 凸轮 的旋 转 运 动 转换 成 推杆 的
决于Ｒ１ ． ４（ Ａ Ｔ Ｃ Ａ Ｒ Ｍ Ｆ ＷＤ）信号 ，Ｒ １ ． ４ 信号主要
取 决 于Ｒ ３ ． ７（ Ａ Ｔ Ｃ ＤＲ Ｉ ＶＥ Ｃ Ｙ Ｃ Ｌ Ｅ １ ）信号 。Ｒ ４ ． １
和Ｒ ４ ． ３ 为调整使用 ，正常换刀过程中不涉及 ，在此
来回摆动 ，带动Ａ Ｔ Ｃ 机械手驱动轴 的前后运动 。
（ ３ ）Ａ Ｔ Ｃ 夹刀和松刀 机构３ ：凸 轮 外 圆面 凸台 ＋ １ 个轴承 ＋ 连 杆 机 构 。如
Ｒ Ｉ ０ ０ ０ １ ４ Ｒ ０ ０ ０ １ ５
文中也不详述 （ 见图４ ）。
Ｒ ０ １ ｔ ２ ５ Ｙ Ｏ ０ ０ ０ｌ Ｙ ０ ０ ０ ０ ０ｌ
卜 — 卜 — — — ／ ｆ — —
卜 — — — 午 — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
Ａ Ｔ Ｃ Ｆ Ｗ Ｄ
ｌ Ａ Ｆ ｗ Ｔ Ｃ Ｄ Ａ Ｒ Ｍ Ｂ Ａ ｗ Ｔ Ｃ Ｄ Ａ Ｒ Ｍ棚 Ｉ Ｎ Ｖ Ｃ ｃ ０ Ｏ Ｎ Ｆ Ａ Ｔ Ｃ 。
本 文结合襄 阳工厂缸体Ｌ ３ 线应用实 例 ，对东
风 设 备 制 造 厂ＤＭ５ ０ ０ Ｉ 型 卧式 加 工 中 ￣ ＤＭ４ ０ Ａ Ｔ Ｃ
示 ，凸轮旋转时，通过外圆面上的沟槽 ，带动Ａ Ｔ Ｃ 机械手驱动轴上的６ 个滚轮轴承旋 转 ，从 而将 凸轮
的旋转运动转换成与之成９ ０ 。的Ａ Ｔ Ｃ 机械手驱动轴 的旋转运动。
紧 刀具 ，Ａ Ｔ Ｃ 松 开 刀具 。 ⑥Ａ Ｔ Ｃ 机 械手 逆 时 针旋 转 ９ ０ 。返 回原 位 。
２ ． Ａ Ｔ Ｃ 机械 动作原理 （ １ ）Ａ Ｔ Ｃ 机械手的旋转运动 机构 １ ：凸轮沟
槽＋ 机械 手驱动轴上 ６ 个滚轮 轴承 。如 图２ 、图３ 所
过换 刀装置机械手 交换主轴和 刀库 中的刀具 ，这 种方式主要在Ｎ Ｔ Ｃ、Ｄ Ｆ ＭＴ Ｐ 等加工中心上 。