数控机床自动换刀装置的带刀库自动换刀系统剖析
CNC机床加工中的自动换刀系统设计与应用
CNC机床加工中的自动换刀系统设计与应用自动换刀系统在CNC机床加工中扮演着至关重要的角色。
它能够实现不同工具的快速切换，提高加工效率，并减少人工干预，增强生产线的自动化程度。
本文将探讨CNC机床加工中自动换刀系统的设计原理及其应用。
一、自动换刀系统的设计原理自动换刀系统主要包括刀库、刀座、刀杆、刀具和刀具传感器等组件。
刀库是存放工具刀具的地方，通过电机或气动装置控制刀库的动作。
刀座用于固定刀具，使之能够准确地安装到机床主轴上。
刀杆则是连接刀座和刀库的部件，起到传递力量的作用。
在自动换刀系统中，刀具的选取和检测十分重要。
通过刀具传感器可以实现对刀具的自动识别和检测，确保每次切换的刀具符合要求。
此外，在设计自动换刀系统时需要考虑刀具的存储空间，以及切换过程中的传递力量和定位精度等因素。
二、自动换刀系统的应用自动换刀系统在CNC机床加工中应用广泛，并发挥了重要的作用。
具体应用包括以下几个方面：1. 提高加工效率自动换刀系统能够快速地切换不同的刀具，减少了切换时间，从而提高了机床的加工效率。
在批量生产中，特别是零件种类繁多的情况下，自动换刀系统能够大大缩短加工时间，提高生产效率。
2. 减少人工干预传统的手动换刀需要操作员亲自上机床进行切换，不仅费时费力，还存在危险性。
而自动换刀系统能够通过预设的程序实现自动换刀，减少了人工干预，提高了生产线的安全性和可靠性。
3. 增强机床的自动化程度自动换刀系统的应用使机床实现了自动化生产，减少了人力资源的浪费，提高了生产效率和产品质量。
同时，机床在整个加工过程中减少了停机时间，有效提高了生产线的利用率。
4. 实现更加复杂的加工任务随着科技的发展，工件的加工要求也越来越高。
自动换刀系统能够实现更加复杂的加工任务，满足不同工件的加工需求。
通过切换不同的刀具，可以实现多种不同的加工操作，提高了加工的灵活性和多样性。
总而言之，CNC机床加工中的自动换刀系统设计与应用对于提高加工效率、减少人工干预、增强自动化程度以及实现复杂的加工任务都起着重要的作用。
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。
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。
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。
数控机床自动换刀系统
数控机床自动换刀系统一.概述要实现一次装夹多工序加工，在数控机床上必需具备自动换刀功能。
实现刀库与机床主轴之间刀具的装卸与传递功能的装置称为自动换刀系统。
自动换刀已广泛地用于镗铣床、铣床、钻床、车床、组合机床和其它机床。
使用自动换刀系统，协作精密的数控转台，不仅扩大了数控机床的使用范围，削减了生产面积，还可使机加工时间提高到70% ～80%，显著提高了生产率。
由于零件在一次安装中完成多工序加工，大大削减了零件安装的定位次数，从而进一步提高了加工精度。
自动换刀系统应当满意换刀时间短，刀具重复定位精度高，刀具储存数量足够，结构紧凑，便于制造、修理、调整，应有防屑、防尘装置，布局应合理等要求。
同时也应具有较好的刚性，冲击、振动及噪声小，运转平安牢靠等特点。
自动换刀系统的形式和详细结构对数控机床的总体布局、生产率和工作牢靠性都有直接的影响。
二.组成及其形式自动换刀系统由刀库、选刀机构、刀具交换机构(如机械手)、刀具在主轴上的自动装卸机构等部分组成。
自动换刀系统的形式是多种多样的，换刀的原理及结构的简单程度也不同，但一般可分为以下两大类：由刀库和主轴的相对运动实现刀具交换。
用这种形式交换刀具时，主轴上用过的刀具送回刀库和从刀库中取出新刀，这两个动作不能同时进行，选刀和换刀由数控定位系统来完成，因此换刀时间长，换刀动作也较多。
由机械手进行刀具交换。
由于刀库及刀具交换方式的不同，换刀机械手也有多种形式。
图1 换刀机械手的形式图1（a），（b），（c）为双臂回转机械手，能同时抓取和装卸刀库和主轴（或中间搬运装置）上的刀具，动作简洁，换刀时间短。
图（d）虽然不是同时抓取刀库和主轴上的刀具，但换刀预备时间及将刀具还回刀库的时间与机加工时间重复，因而换刀时间也很短。
抓刀运动可以是旋转运动，也可以是直线运动。
图1（a）为钩手，抓刀运动为旋转运动;图（b）为抱手，抓刀运动为两个手指旋转；（c）和（d）为叉手，抓刀运动为直线运动。
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1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1 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。
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。
数控加工中心自动换刀系统设计机械部分
数控加工中心自动换刀系统设计机械部分数控加工中心是一种高效、精密的加工设备，具有一定的灵活性和自动化程度。
自动换刀系统是数控加工中心的重要部分之一，它能够自动更换加工刀具，从而提高生产效率和加工精度。
本文将重点介绍数控加工中心自动换刀系统的设计机械部分。
一、自动换刀系统设计的基本原理数控加工中心自动换刀系统是由上下两个主要部分组成，即刀库和刀头。
刀库是刀具存储和调度的部分，刀头则是刀具执行加工过程的部分。
系统的基本原理是将刀具存放在刀库中，刀头在需要更换加工刀具时自动到刀库中选取所需刀具，进行更换后继续加工。
这种自动换刀系统一般由以下三部分组成：1. 刀库部分刀库是自动换刀系统中的关键部分，它通常由多层刀架组成。
每层刀架上面都有多个刀位，可安放多种不同的切削工具。
不同的刀具可以在相应的刀位上进行存储和调度。
刀库通常由电机或气缸驱动，可以在加工过程中自动选取刀具。
2. 刀头部分刀头也是自动换刀系统的重要部分。
它可以在加工过程中自动选择所需的切削工具，并进行刀具更换。
刀头一般是由电机或气缸驱动，具有一定的旋转和移动功能。
它通常包括刻度盘、锁紧机构、刀具夹持器等部分。
3. 控制系统控制系统是自动换刀系统的核心，它能够控制刀库和刀头的动作，从而实现自动换刀。
控制系统通常由PLC或CNC控制器控制，其中PLC主要负责控制刀库的动作，CNC控制器主要负责控制刀头的动作。
二、数控加工中心自动换刀系统的机械部分设计1. 刀库设计在自动换刀系统设计中，刀库的结构和布局是关键。
一般来说，刀库通常由多层刀架组成，每层刀架上安放多个刀位用于存储不同种类的刀具。
刀具的存放方式有多种，如竖向放置、横向放置等。
在设计刀库的时候，需要考虑到刀具的类型、尺寸等因素，以实现刀具的有效存储和调度。
此外，还需要针对刀库种类编写相应的程序来控制刀库的运作。
程序需要实现自动提取刀具、释放刀具、刀具的形状检测、植根机构的动作控制等功能。
2. 刀头设计在数控加工中心自动换刀系统的设计中，刀头系统也是至关重要的部分。
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。
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
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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
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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
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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系统与刀库管理
数控机床的自动换刀系统与刀库管理随着科技的不断进步和制造业的快速发展，数控机床在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
而其中一个关键的技术就是自动换刀系统与刀库管理。
本文将探讨数控机床的自动换刀系统以及刀库管理的重要性和应用。
数控机床的自动换刀系统是一种能够实现自动刀具更换的技术。
传统的机床需要人工进行刀具的更换，不仅费时费力，还容易出现误操作和安全隐患。
而自动换刀系统的出现，极大地提高了生产效率和安全性。
自动换刀系统通过机械手臂或者其他自动装置，能够快速准确地更换刀具，大大缩短了换刀时间，提高了生产效率。
同时，自动换刀系统还能够根据加工工艺的要求，自动选择合适的刀具，提高了加工精度和质量。
刀库管理是自动换刀系统的重要组成部分。
刀库是存放刀具的地方，而刀库管理则是指对刀具进行分类、存储和管理的过程。
刀库管理的好坏直接影响到自动换刀系统的使用效果和生产效率。
一个良好的刀库管理系统能够确保刀具的有效利用和及时更换，提高机床的稳定性和可靠性。
同时，刀库管理还能够记录刀具的使用情况和寿命，为刀具维护和更换提供参考依据。
在刀库管理中，刀具的分类和编码是非常重要的环节。
通过对刀具进行分类和编码，可以方便刀具的查找和管理。
常见的刀具分类方式有按照刀具类型、尺寸、材质等进行分类。
而刀具的编码则可以采用数字、字母或者符号等形式，以便于快速识别和查询。
刀具的分类和编码不仅能够提高刀库管理的效率，还能够减少刀具的损耗和误用。
此外，刀具的保养和维护也是刀库管理的重要内容。
刀具在使用过程中会磨损和失效，及时进行保养和更换是保证加工质量和生产效率的关键。
刀库管理系统可以记录刀具的使用寿命和维护情况，提醒操作人员及时更换刀具或进行维修。
同时，刀库管理系统还能够对刀具进行清洗、涂油、防锈等保养工作，延长刀具的使用寿命，减少生产成本。
除了自动换刀系统和刀库管理，数控机床还可以通过其他方式提高生产效率和加工质量。
例如，自动测量系统可以实时监测加工过程中的尺寸和形状，及时调整加工参数，保证产品的一致性和精度。
数控机床的自动换刀装置
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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。
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数控机床自动换刀装置的带刀库自动换刀系统
自动换刀装置是数控机床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。
带刀库的自动换刀数控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王轴上取出刀具,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。