转塔式自动换刀装置及结构改进
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。
数控机床自动换刀系统的设计与优化方法
数控机床自动换刀系统的设计与优化方法数控机床自动换刀系统作为现代制造业中的关键设备之一，其设计和优化对于提高生产效率和产品质量至关重要。
本文将讨论数控机床自动换刀系统的设计原理、关键技术以及优化方法，旨在指导工程师和研究人员进行相关工作。
首先，数控机床自动换刀系统的设计原理主要包括以下几个方面：刀具库、刀具传递机构和换刀动作控制。
刀具库是存放刀具的地方，通常设计成可自动旋转、抬升和倾斜的结构，以便于刀具的选择和取放。
刀具传递机构用于将所需刀具从刀具库传递到机床主轴上，并确保刀具的正确位置和方向。
换刀动作控制则通过编程和传感器来实现，保证换刀过程的准确性和稳定性。
在设计数控机床自动换刀系统时，我们需要注意一些关键技术。
首先是刀具库的设计，刀具库的容量和结构需要根据实际工作中所涉及到的刀具种类和数量进行合理规划。
其次是刀具传递机构的设计，传递机构需要具备快速、准确的传递能力，同时要考虑到刀具重量对传递机构的负荷影响，确保稳定性。
换刀动作控制需要精确控制刀具的位置和方向，可以采用光电传感器或编码器等传感器，通过编程实现动作的控制和判断。
为了进一步优化数控机床自动换刀系统的性能，我们可以采取一些优化方法。
首先是刀具库的优化，可以采用高效的刀具存放方案，如采用自动尺寸检测技术，将刀具按照尺寸进行分类存放，方便快速选择和取放。
其次是刀具传递机构的优化，可以采用更先进的传递机构设计，如采用电磁吸盘或气动夹持装置等，提高传递速度和准确性。
此外，还可以通过改进换刀动作控制算法，优化换刀过程的稳定性和精度。
在优化设计过程中，还需要充分考虑数控机床自动换刀系统的可靠性和安全性。
可靠性是指系统在长时间运行中的稳定性和故障率，我们可以通过选用高质量的部件和进行严格的测试来提高可靠性。
安全性是指系统在使用过程中的安全保障，我们需要设置安全装置，如机械锁或密码锁等，防止误操作或意外伤害的发生。
总结起来，数控机床自动换刀系统的设计与优化需要考虑刀具库、刀具传递机构和换刀动作控制等关键技术。
自动换刀系统可靠性分析与维修
价值 工程
自动换 刀系统可靠性分析 与维修
Ｒｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ｃ ａ ｅ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｔｏ ｏ ｌ Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ
石林 Ｓ ＨＩ Ｌ ｉ ｎ
摘要：自 动换 刀系统作为数控加工 中心的重要部件 ， 在极 大提 高 加 工效率的 同时， 也对其 自身可靠性提 出更高的要求 ， 文章主要
根据 自身维修 经验与大量的维修记录 ， 对 自动换７ Ｊ 系统相 关故障进行分析总结 ， 为今后相关故障维修提供借 鉴与参考 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｔ ｏ ｏ ｌ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ａ ｓ ａ ｎ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｐ ａ ｔ ｒ ｏ ｆ ＣＮＣ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ， ｇ ｒ ｅ ａ ｌ ｔ ｙ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ，ｂ ｕ ｔ
② 圆盘式刀库 ， 刀库呈盘状 ， 刀具沿盘面垂直排列 、 径
储 刀 容 量 受 刀 盘 大 小 的 限制 （ 刀盘 太 大 ， 刀库 的 转 动 惯 量
－
① 主轴换 刀点、 刀盘旋 转、 机械 臂移 动位 置不准确造 ② 刀具夹紧装置故 障（ 如拉 刀杆 损坏 ） 造 成换 刀时掉 ③ 刀盘变形造成传感器检测不到或发生碰撞现象 ； ④ 此外常见的还有机械臂减速器损坏无法动作、 刀柄
向排列 或 成锐 角 排 列 ， 此 类 刀 库 结构 简 单 、 紧凑 ， 但 是 由于 成 不 能 正 常换 刀 ；
AK31系列刀台工作原理及维修实例解析
55一、前言A K 31 系列刀架是引进于世界著名的数控转塔刀架生产企业—意大利 Baruffaldi 公司的先进技术，由烟台环球机床附件集团有限公司获得生产许可证而生产制造的。
该系列转塔刀架是普及型及高级系数控车床的核心配套附件，可保证零件通过一次装夹自动完成车削外圆、断面、螺纹和镗孔、切槽、切断等加工工序。
我公司有数十台数控车床配备了该系列数控刀架，数控车床刀架的维修量在数控车床故障维修中占 50%以上，成为数控车床维修中的重要工作。
二、产品结构及传动原理图一 AK31 系列数控转塔刀架结构图1-电机 2-电机齿轮 3-齿轮 4-行星齿轮 5-驱动齿轮 6-滚轮架端齿7-沟槽 8-滚轮架 9-滚轮 10-双联齿盘 11-主轴 12-弹簧 13-插销14-动齿盘 15-定齿盘 16-箱体 17-电磁铁 18-预分度接近开关19-锁紧接近开关 20-蝶形弹簧 21-角度编码器 22-后盖 23-空套齿轮本刀架采用三联齿盘作为分度定位元件。
由电机驱动后，通过一对齿轮和一套行星齿轮系进行分度运动。
工作程序为：主机控制系统发出转位信号后，刀架上的电机制动器松开，电源接通，电机开始工作，通过齿轮 2、3 带动行星齿轮系 4 旋转，这时销齿轮 5 为定齿轮，由于与行星轮 4 啮合的齿轮 5、23 齿数不同，行星轮 4 带动空套齿轮 23旋转，空套齿轮带动滚轮架 8 转过预置角度，使端齿盘后面的断面凸轮松开，端齿盘向后移动脱开端齿啮合，滚轮架 8 受到端齿盘后端面键槽的限制停止转动，这时空套齿轮23 成为定齿轮，行星齿轮 4 通过齿轮 5 带动主轴 11 旋转，实现转位分度，当主轴转到预置位置时，角度编码器 21 发出信号，电磁铁 17 向下将插销 13 压入主轴 11 的凹槽中，主轴 11 停止转动，预分度接近开关 18 给电机发出信号，电机开始发现旋转。
通过齿轮2 与 3，行星齿轮 4 和空套齿轮 23，带动滚轮架 8 反转，滚轮压紧凸轮，使端齿盘向前移动，端齿盘重新啮合，这时锁紧接近开关 19 发出信号，切断电机电源，电机制动器通电刹紧电机，电磁铁断电，插销 13 被弹簧弹回，转位工作结束，主机可以开始工作。
自动换刀装置发展现状及其关键技术
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ Ｔ Ｏ０Ｌ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ Ｉ Ｃ Ｓ
Ｍａ ｒ ． ２ ０ １ ３
Ｖｏ １ ． ４ｌ Ｎｏ ． ５
ＤＯ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １—３ ８ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ４ ４
可实现 自动换刀 的多工序数控机床步入了发展 的黄金 时代 。近几年 ，随着数控 机床行业 向着多功能 、高
加工过程 中的非切削时 间 ，以提高生产率 、降低生产 成本 ，进而提 升机 床乃至 整个 生产 线 的生产 力 。
随着数控 加工 中心向高性能 、高精度 、高速度和高可 靠性方 向发展 ，对 自动换刀装 置的精度 、性 能和可靠 性也提出 了更高的要求 。目前 ，我 国提 出振兴装备制 造业 、自主发展数控机床 的国家战略 ，同时对数控 机
Ｌ Ｉ Ｊ ｉ ａ ｍｉ ｎ ｇ ，Ｔ Ａ ０ Ｗｅ ｉ ｊ ｕ ｎ ，Ｆ Ｅ Ｎ Ｇ Ｈｕ ｔ ｉ ａ ｎ （Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ １ ０ ０ ９ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
自动换刀装置发展现状及其关键技术
李加 明 ，陶卫军 ，冯虎 田
（ 南京理 工 大学机械 工程 学院 ，江 苏南京 ２ １ ０ ０ ９ ４ ）
摘要 ：从 提高国产数控加工中心的 自主化程度出发 ，总结 了国内外 自动换 刀装置 的发展 现状 ，分析 了国产 自动换刀装
ห้องสมุดไป่ตู้
加工中心的自动换刀系统
加工中心自动换刀装置
一、加工中心自动换刀装置的类型 1.转塔式 更换主轴换刀装置 （1）脱开主轴传动 （2）转塔头抬起 （3）转塔头转位 （4）转塔头定位 （5）主轴传动重新接通
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
一、加工中心自动换刀装置的类型 2.成套更换式 （1）更换转塔 （2）更换主轴箱 （3）更换刀库
六、几种典型换刀过程 1、无机械手换刀
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
六、几种典型换刀过程 2、机械手换刀
加工中心自动换刀装置
六、几种典型换刀过程 3、带刀套机械手换刀
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
二、加工中心刀库形式 2.链式刀库
加工中心自动换刀装置
二、加工中心刀库形式 3.格子式刀库
加工中心自动换刀装置
二、加工中心刀库形式 3.格子式刀库
加工中心自动换刀装置
三、加工中心刀库结构
加工中心自动换刀装置
三、加工中心刀库结构
加工中心自动换刀装置
四、JCS-018A加工中心机械手结构 2、机械手抓刀部分的结构
五、其他类型机械手 2、两手互相垂直的回 转式单臂机械手
加工中心自动换刀装置
五、其他类型机械手 3、两手平行的回转式单臂机械手
加工中心自动换刀装置
五、其他类型机械手 4、双手交叉式机械手 （1）机械手移动到机床主轴处-卸装刀具 （2）机械手移动到刀库处送回卸下的刀具
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
四、JCS-018A加工中心 机械手结构 2、机械手抓刀部分的 结构
பைடு நூலகம் 加工中心自动换刀装置
转塔式自动换刀装置及结构改进
自动回转刀架的几种形式
(a)螺母升降转位刀架 (b)利用十字槽轮来转位及锁紧刀架 (c)凸台棘爪式刀架 (d)电磁式刀架 (e)液压式刀架
转塔头式换刀装置
转塔头式换刀装置是带有旋转刀具的数控机床上常用的一种换刀装置，这种换刀 装置的转塔头上装有多个主轴，每个主轴上装一把刀具，加工中，通过转塔头自 动转位实现自动换刀。
转塔式自动换刀装置及结构改进
演讲提纲
1. 自动换刀装置的意义 2. 自动换刀装置的分类 3. 转塔式自动换刀装置的介绍 4. 结构改进 5. 答谢
背景及意义
为进一步提高数控机床的加工效率，实现一次装夹即可 完成多道工序或全部工序加工的方向的发展需求，必须有 自动换刀装置，以便选用不同刀具，完成不同工序的加工 工艺并且减小多次安装工件所带来的误差 。自动换刀装置 应当具备换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具 储备量、占地面积小、安全可靠等特性。
THE END
感谢大家
转塔刀架
图（a）为意大利生产的适用于全功能型数控车床及车削中 心的动力转塔刀架。 （b）为该转塔刀架的传动示意图。
图转塔刀架（a）转塔刀架；（b）为该转塔刀架的传动示意图
转塔动力刀架实物图
转塔式换刀装置的机械结构改进
目前，国内外的数控机床的转塔式自动换刀装置采用的 都是刀具盘分隔机构、连杆机构、传送带等传动机构来传 送动力及实现某些特殊的动作，这种结构不仅结构复杂， 噪音大，而且机件故障多、磨损严重，从而其工作效率低 、成本高、使用寿命短。
•
各类数控机床的自动换刀装置的结构和数控机床的类
型、工艺范围、使用刀具种类和数量有关。数控机床常用
的自动换刀装置的类型、特点、适用范围见下表。
常用的自动换刀装置的类型、特点、适用范围
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8.4.1 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。
自动换刀装置
普通高等教育“十一五”国家级规划教 材数控机床结构及维修 邓三鹏
5.3.1 刀库的形式
THK6370自动换刀数控卧式镗铣床采用链式刀库。其结 构示意图如图5.13所示。刀库由45个刀座组成，刀座就是链 传动的链节，刀座的运动由ZM-40液压马达通过减速箱传到 下链轮轴上，下链轮带动刀座运动。刀库运动的速度通过调 节ZM-40的速度来实现。刀座的定位用正靠的办法将所要的 刀具准确地定位在取刀（还刀）位置上。在刀具进入取刀位 置之前，刀座首先减速。刀座上的燕尾进入刀库立柱的燕尾 导轨，在选刀与定位区域内，刀座在燕尾导轨内移动，以保 持刀具编码环与选刀器的位置关系的一致性。
5.4 更换主轴换刀与更换主轴箱换刀
5.4.1更换主轴换刀
更换主轴换刀是带有旋转刀具的数控机床的一种比较简单的换 刀方式。这种主轴头实际上就是一个转塔刀库如图5.26所示。
立式八轴转塔头的结构，每次转位包括下列动作: (1)脱开主传动 (2)转塔头脱开 (3)转塔头转位 (4)转塔头定位压紧 (5)主轴传动的接通
(3)用手动方式往刀库上装刀时，要确保装到位、装牢靠。检查刀座上 的锁紧是否可靠。
(4)经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是 否到位，并及时调整，否则不能完成换刀动作。
(5)要注意保持刀具刀柄和刀套的清洁。 (6)开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常， 特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。检查机械手液压系统的压力是否 正常，刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常时应及时处理。
5
普通高等教育“十一五”国家级规划教 材数控机床结构及维修 邓三鹏
2.非接触式刀具识别装置 非接触式刀具识别装置没有机械直接接触，因而无磨损、无噪 声、寿命长、反应速度快，适应于高速、换刀频繁的工作场合。常 用的有磁性识别和光电识别。 （1）非接触式磁性识别法 （2）光学纤维刀具识别装置
自动换刀装置的拆装与调整教案
1）自评：学生对本项目的整个实施过程进行评价
2）互评：以小组为单位，分别对其他组做的工作结果进行评价和建议
3）教师评价：教师对学生汇报及成结果进行评价，指出每个小组极其成员的优点，并提出改进建议
学生自做汇报PPT
计算机
投影仪
讲解法
讨论法
教师就节能、环保、安全等问题提出建议
3．资料整理和提升
1、驱动对象
有液压卡盘、静压导轨、变速液压缸、主轴箱液压平衡、液压驱动机械手和主轴松刀液压缸等。
2、液压系统的维护要点
控制油污，保持清洁；
控制温升，减少能耗；
控制液压系统泄漏；
防止液压系统振动与噪声；
严格执行日常点检制度；
严格执行定期紧固、清洗、过滤和更换制度。
3、液压系统的点检
液压阀、缸及管接头是否泄漏；
3、用手动方式装刀时要确保装到位、装牢靠；
4、检查是否回零且换刀点位置是否到位；
5、要注意保持刀具刀柄和刀套的清洁；
6、开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。
二、刀库与换刀机械手的故障诊断（结合实例）
1、刀库中的刀套不能卡紧刀具
检查刀套上的调整螺母
数控机床拆装实训指导书
案例教学法
练习法
在实施过程中，小组对工作计划进行自查，及时修正，并进行工作情况记录。
2．准备好自动换刀拆装的工具及其资料
1）学员准备自动换刀装置拆装所需的工具及资料
2）教师指导
PPT
拆装实训设备
钳工工具
讲授法
3．自动换刀装置的拆装与调整
1）正确的使用工具对自动换刀装置进行拆装和调整
PPT
调转塔式刀塔刀不在中心孔(油机48#)
1．油机刀塔刀架不在中心孔，K4.0=1， K6.0=1，让刀塔松开，用手盘刀架使刀架回到原位置，锁紧.2.若此方法不行，把刀塔后方的的信号盘与免键轴套做个记号，转动刀架到原位置，把信号盘转到原位，重新动作刀架，OK。
3.也可以把后面的齿轮与心轴脱开，动刀架到原位置，把齿轮装上。
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控图6-12 双排回转刀架外形图车床（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。
图6-13是CK3263系列数控车床回转刀架结构简图。
刀架的升起、转位、夹紧等动作都是由液压驱动的。
其工作过程是：当数控装置发出换刀指令以后，液压油进入液压缸1的右腔，通过活塞推动中心轴2将刀盘3左移，使定位副端齿盘4和5脱离啮合状态，为转位作好准备。
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
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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。
数控机床自动换刀装置的研究
１ ９ ５ ８ 年开始了对数控机床的研发工作。
可 以完成 多 道工 序 甚 至全 部 工序 ，这就 需 要 不 同 的刀 具 ， 不同的机床类型，因此选择什么样的数控机床很重要 ， 那
１ ． ２ 数控机床发展趋势
摘 要： 文章对 数控机 床 自动换 刀装 置作 介 绍、 研究， 通过探 究 ， 加 深对机 床 自动 换 刀装 置的 了解 、 认识， 达 到 减 少故障
率、 操作 失误等 可预 防的 目的 ， 帮助提 高生产 效 率。 关键 词 ： 数 控机 床 ； 换 刀装 置 ； 控 制 系统 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｇ ６ ５ ９ 文献标识码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ６ — ８ ９ ３ ７（ ２ ０ １ ４ ） ３ － ０ ０ ８ ４ — ０ １
１ 数控机 床 的发展
１ ． １ 国 内外数 控 机床 发 展状 况
１ ． ２ ． ４ 灵 活 的集 成
为了满足工业 自动化的发展 ， Ｆ ＭＣ ， Ｆ Ｍ Ｓ ， Ｃ Ｉ Ｍ Ｓቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ等提供必
要的基础设施Ｔ Ｎ Ｃ 是不仅能完成正常的处理功能外 ， 还具有 动上下料 ， 自动换刀， 自 动诊断 ， 联 网交流功用 ， 当今世界 ， 制造强国对数控机床的发展都很重视 ， 对 自动测量 自 发展更先进的、 更高精密的 、 更高效 的、 更 自动化的机床投 根据用户不同的要求 ， 数控机床可以灵活的设置和集成。
入 很大 ， 我 国在 这方 面 的研 究还 不 是很 深入 。
世界上第一 台数控机床是 １ ９ ５ ２ 年从麻省理工麻省理
２ 数控机床 自动换刀装置的类型、 特点
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演讲提纲
1. 2. 3. 4. 5. 自动换刀装置的意义 自动换刀装置的分类 转塔式自动换刀装置的介绍 结构改进 答谢
背景及意义
为进一步提高数控机床的加工效率，实现一次装夹即可 完成多道工序或全部工序加工的方向的发展需求，必须有 自动换刀装置，以便选用不同刀具，完成不同工序的加工 工艺并且减小多次安装工件所带来的误差 。自动换刀装置 应当具备换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具 储备量、占地面积小、安全可靠等特性。
THE END
感谢大家
卧式回转刀架典型结构
自动回转刀架的几种形式
(a)螺母升降转位刀架 (b)利用十字槽轮来转位及锁紧刀架 (c)凸台棘爪式刀架 (d)电磁式刀架 (e)液压式刀架
转塔头式换刀装置
转塔头式换刀装置是带有旋转刀具的数控机床上常用的一种换刀装置，这种换刀 装置的转塔头上装有多个主轴，每个主轴上装一把刀具，加工中，通过转塔头自 动转位实现自动换刀。
转塔刀架ห้องสมุดไป่ตู้
图（a）为意大利生产的适用于全功能型数控车床及车削中
心的动力转塔刀架。
（b）为该转塔刀架的传动示意图。
图转塔刀架（a）转塔刀架；（b）为该转塔刀架的传动示意图
转塔动力刀架实物图
转塔式换刀装置的机械结构改进
目前，国内外的数控机床的转塔式自动换刀装置采用的 都是刀具盘分隔机构、连杆机构、传送带等传动机构来传 送动力及实现某些特殊的动作，这种结构不仅结构复杂， 噪音大，而且机件故障多、磨损严重，从而其工作效率低 、成本高、使用寿命短。
•
各类数控机床的自动换刀装置的结构和数控机床的类
型、工艺范围、使用刀具种类和数量有关。数控机床常用
的自动换刀装置的类型、特点、适用范围见下表。
常用的自动换刀装置的类型、特点、适用范围
类型 转 塔 刀 架 回转刀架 转塔头 刀库与主轴之间直 接换刀 刀 库 式 用机械手配合刀库 换刀 用机械手、运输装 置配合刀库换刀 有刀库的转塔头换刀装置 特点 回转刀架多为顺序换刀换刀时间短，结构简单紧凑， 容纳刀具较少 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 换刀运动集中，运动部件少。但刀库运动多。布局不 灵活，适应性差 刀库只有选刀运动，机械手进行换刀运动，比刀库作 换刀运动惯性小，速度快 换刀运动分散，有多个部件实现，运动部件多，但布 局灵活，适应性好 弥补转换刀数量不足的缺点，换刀时间短 适用范围 各种数控车床，车削中心机床 数控钻床、镗床 各种类型的自动换刀数控机床，尤 其是对使用回转类刀具的数控镗铣 ，钻镗类立式、卧式加工中心机床 ，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类型， 用于加工工艺范围的立、卧式车削 中心机床 扩大工艺范围的各类转塔式数控机 床