刀具自动化基本
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一、换刀装置的类型和组成 1.主轴与刀库合为一体的自动换刀装置 2.主轴与刀库分离的自动换刀装置 二、刀库 1.刀库类型 2.刀具的选择方式 3.刀具运送装置 4.刀具的识别 三、自动化换刀机构 1．回转刀架 2.通过主轴换刀 3.利用机械手换刀
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一、换刀装置的类型和组成
常用的自动换刀装置有如下几种形式：
ISO 7388及
DIN 69871 的A型拉钉
ISO 7388及
DIN 69871 的B型拉钉
MAS BT 拉钉
15
2．数控镗铣加工工具系统
数控镗铣加工工具系统有整体和模块两种不同的结 构型式。
整体式结构的特点：是工具的柄部与夹持工具的工
作部分连成一体；因此不同品种和规格的工作部分
都必须加工出一个能与机床连接的柄部； 缺点：致使工具的规格、品种繁多，给生产、使用
和管理都带来不便。 用途：用于刀具装配中装夹不改变，或不宜使用模
块式刀柄的场合。
16
镗铣类整体式工具系统组成
17
柄杆与刀具的联接 18
模块式工具系统的机构特点：
把工具的柄部和工作部分分割开来，制成各种系列 化的模块，然后经过不同规格的中间模块，可组装 成一套套不同规格的工具。
既便于制造、使用与保Hale Waihona Puke Baidu，又能以最少工具库存来 满足不同零件的加工要求，因而它代表了工具系统 发展的 总趋势。
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➢ 数控铣床、加工中心用刀具
自动化刀具的组成：由与机床主轴孔相适应的工具 柄部、与工具柄部 相联接的工具装夹部分和各种刀 具部分组成
工具柄部
在数控铣床、加工中心类机床上一般都采用 7:24圆锥柄工具。
不自锁，换刀比较方便，并且与直柄相比有较 高的定心精度和较高的刚性。
对于有自动换刀装置的加工中心类机床，在加 工工件时主轴上的工具要频繁地更换，为了达到较 高的换刀精度, 工具柄部必须有较高的制造精度
每道工序所使用的是通用 刀具。为实现刀具的预调和 快速装夹，应具有专用刀夹 和刀夹与主轴的连接基础。
水平转轴自动换刀装置 28
多主轴转塔头结构
8轴立式转塔头
10工位车削中心转塔头 29
可能提高刀具的专用化程度，以取得最佳的效益。 在以数控机床、加工中心为主体构成的柔性自动化
加工系统中，为了提高加工的适应性，同时考虑到 加工设备的刀库容量有限，应尽量减少使用专用刀 具，而选用通用标准刀具、刀具标准组合件或模块 式刀具。
2
常用的种类： 可转位车刀、高 速钢麻花钻、机 夹扁钻、扩孔钻、 铰刀、镗刀、立 铣刀、面铣刀、 丝锥和各种复合 刀具等
第四章 刀具自动化
刀具是金属切削加工中不可缺少的工具之一， 无论是普通机床，还是先进的数控机床、加工中心 机床以及柔性制造系统，都必须通过刀具才能完成 切削加工。 ➢ 刀具自动化：是加工设备在切削过程中自动完成 选刀、换刀、对刀、走刀等工作过程。
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2.自动化刀具的类型及选用
类型：分为标准刀具和专用刀具两大类。 在以自动生产线为代表的刚性自动化生产中，应尽
8
工具系统的组成： 主要由刀具的柄部（刀柄）、
接杆（接柄）和夹头等部分组成。 工具系统中规定了刀具与装夹工具的结构、尺寸
系列及其连接形式。
更完善的工具系统还包括自动换刀装置、刀库、
刀具识别装置和刀具自动检测装置等。
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1.数控车削加工的刀具装夹结构 车削加工的工具系统的组成： 由机床刀架、 刀夹基座及其 快换刀夹和 预调刀头等组成。
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2．数控镗铣加工工具系统 ➢ 刀具的夹持
柄式夹持(轴向夹持)
1-活动爪 2-轴 3-挡销 4-锁紧销 5-调整螺栓 6-弹簧柱塞 7-固定爪
13
法兰盘式夹持
1-拉杆，2-刀柄 3-法兰盘 4-带洼形肩面 14
拉钉： 带螺纹的零件，连接在各种工具柄的尾
端，作为镗铣主轴拉刀固定用。
1.主轴与刀库合为一体的自动换刀装置 ———(转塔头式换刀装置)
若干根主轴安装在一个可以转 动的转塔头上，每根主轴对应 装有一把可以旋转的刀具。 根据加工要求可以依次将装有 所需刀具的主轴转到加工位置， 实现自动换刀， 接通主运动， 主轴带动刀具旋转。
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其工序为：
1—粗车外圆，2—钻孔， 3—精车外圆，4—镗孔， 5—外圆切槽， 6—内孔切槽， 7—车螺纹， 8—精镗孔
5
二、自动化刀具装夹机构
自动化刀具装夹机构的作用：
充分发挥自动化加工设备应有的效率，实现快速 自动换刀。
方法：必须要配备一套标准的装夹机构，建立
一套标准的工具系统。
工具系统：
是针对数控机床要求与之配套的刀具必须可快 换、高效切削而发展起来的，是刀具与机床的接 口。
6
工具系统的分类：
镗铣类数控机床用工具系统（简称”TSG”系统） 车床类数控机床用工具系统（简称“BTS”系统） 可同时适应数控车削和数控镗铣加工的工具系统。
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23
TMG21 工具系统
24
第二节自动化换刀系统
为了提高数控机床的加工效率，除了要提高切削速度， 减少非切削时间也非常重要，现代数控机床正向着工 件在一台机床上一次装夹可完成多道工序或全部工序 加工的方向发展，这些多工序加工的数控机床在加工 过程中需使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置， 以便选用不同的刀具来完成不同工序的加工。 能够自动地更换加工中所用刀具的装置称为自动换 刀装置（Automatic Tool Changer,简称ATC）。
3
刀具的选用要考虑的因素有：
刀具的使用条件； 被加工工件材料与尺寸； 刀具的断屑情况； 刀具和刀片的生产供应； 刀具的结构型式。
4
刀具的选用原则如下：
1）为了提高刀具的耐用度和可靠性，应尽量选用 各种高性能、高效率、长寿命的刀具材料制成的刀 具。 2）应选用机夹可转位刀具的结构。 3）为了集中工序，提高生产率及保证加工精度，应 尽可能采用复合刀具。 4）应尽量采用各种高效刀具。
各模块的联接采用短圆锥定位，中心螺钉拉紧。
属于这类工具系统的还有德国的Komet公司的
ABS工具系统，瑞典Sandvik公司的Varilock工具系
统等。
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镗铣类模块式工具系统组成
20
主柄
工作头
联接杆
模块结构的工具系统
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通过将基本刀柄、 接杆和加长杆(如 需要)进行组合， 能组成很多种类 的刀柄。
一、换刀装置的类型和组成 1.主轴与刀库合为一体的自动换刀装置 2.主轴与刀库分离的自动换刀装置 二、刀库 1.刀库类型 2.刀具的选择方式 3.刀具运送装置 4.刀具的识别 三、自动化换刀机构 1．回转刀架 2.通过主轴换刀 3.利用机械手换刀
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一、换刀装置的类型和组成
常用的自动换刀装置有如下几种形式：
ISO 7388及
DIN 69871 的A型拉钉
ISO 7388及
DIN 69871 的B型拉钉
MAS BT 拉钉
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2．数控镗铣加工工具系统
数控镗铣加工工具系统有整体和模块两种不同的结 构型式。
整体式结构的特点：是工具的柄部与夹持工具的工
作部分连成一体；因此不同品种和规格的工作部分
都必须加工出一个能与机床连接的柄部； 缺点：致使工具的规格、品种繁多，给生产、使用
和管理都带来不便。 用途：用于刀具装配中装夹不改变，或不宜使用模
块式刀柄的场合。
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镗铣类整体式工具系统组成
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柄杆与刀具的联接 18
模块式工具系统的机构特点：
把工具的柄部和工作部分分割开来，制成各种系列 化的模块，然后经过不同规格的中间模块，可组装 成一套套不同规格的工具。
既便于制造、使用与保Hale Waihona Puke Baidu，又能以最少工具库存来 满足不同零件的加工要求，因而它代表了工具系统 发展的 总趋势。
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➢ 数控铣床、加工中心用刀具
自动化刀具的组成：由与机床主轴孔相适应的工具 柄部、与工具柄部 相联接的工具装夹部分和各种刀 具部分组成
工具柄部
在数控铣床、加工中心类机床上一般都采用 7:24圆锥柄工具。
不自锁，换刀比较方便，并且与直柄相比有较 高的定心精度和较高的刚性。
对于有自动换刀装置的加工中心类机床，在加 工工件时主轴上的工具要频繁地更换，为了达到较 高的换刀精度, 工具柄部必须有较高的制造精度
每道工序所使用的是通用 刀具。为实现刀具的预调和 快速装夹，应具有专用刀夹 和刀夹与主轴的连接基础。
水平转轴自动换刀装置 28
多主轴转塔头结构
8轴立式转塔头
10工位车削中心转塔头 29
可能提高刀具的专用化程度，以取得最佳的效益。 在以数控机床、加工中心为主体构成的柔性自动化
加工系统中，为了提高加工的适应性，同时考虑到 加工设备的刀库容量有限，应尽量减少使用专用刀 具，而选用通用标准刀具、刀具标准组合件或模块 式刀具。
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常用的种类： 可转位车刀、高 速钢麻花钻、机 夹扁钻、扩孔钻、 铰刀、镗刀、立 铣刀、面铣刀、 丝锥和各种复合 刀具等
第四章 刀具自动化
刀具是金属切削加工中不可缺少的工具之一， 无论是普通机床，还是先进的数控机床、加工中心 机床以及柔性制造系统，都必须通过刀具才能完成 切削加工。 ➢ 刀具自动化：是加工设备在切削过程中自动完成 选刀、换刀、对刀、走刀等工作过程。
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2.自动化刀具的类型及选用
类型：分为标准刀具和专用刀具两大类。 在以自动生产线为代表的刚性自动化生产中，应尽
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工具系统的组成： 主要由刀具的柄部（刀柄）、
接杆（接柄）和夹头等部分组成。 工具系统中规定了刀具与装夹工具的结构、尺寸
系列及其连接形式。
更完善的工具系统还包括自动换刀装置、刀库、
刀具识别装置和刀具自动检测装置等。
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1.数控车削加工的刀具装夹结构 车削加工的工具系统的组成： 由机床刀架、 刀夹基座及其 快换刀夹和 预调刀头等组成。
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2．数控镗铣加工工具系统 ➢ 刀具的夹持
柄式夹持(轴向夹持)
1-活动爪 2-轴 3-挡销 4-锁紧销 5-调整螺栓 6-弹簧柱塞 7-固定爪
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法兰盘式夹持
1-拉杆，2-刀柄 3-法兰盘 4-带洼形肩面 14
拉钉： 带螺纹的零件，连接在各种工具柄的尾
端，作为镗铣主轴拉刀固定用。
1.主轴与刀库合为一体的自动换刀装置 ———(转塔头式换刀装置)
若干根主轴安装在一个可以转 动的转塔头上，每根主轴对应 装有一把可以旋转的刀具。 根据加工要求可以依次将装有 所需刀具的主轴转到加工位置， 实现自动换刀， 接通主运动， 主轴带动刀具旋转。
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其工序为：
1—粗车外圆，2—钻孔， 3—精车外圆，4—镗孔， 5—外圆切槽， 6—内孔切槽， 7—车螺纹， 8—精镗孔
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二、自动化刀具装夹机构
自动化刀具装夹机构的作用：
充分发挥自动化加工设备应有的效率，实现快速 自动换刀。
方法：必须要配备一套标准的装夹机构，建立
一套标准的工具系统。
工具系统：
是针对数控机床要求与之配套的刀具必须可快 换、高效切削而发展起来的，是刀具与机床的接 口。
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工具系统的分类：
镗铣类数控机床用工具系统（简称”TSG”系统） 车床类数控机床用工具系统（简称“BTS”系统） 可同时适应数控车削和数控镗铣加工的工具系统。
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TMG21 工具系统
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第二节自动化换刀系统
为了提高数控机床的加工效率，除了要提高切削速度， 减少非切削时间也非常重要，现代数控机床正向着工 件在一台机床上一次装夹可完成多道工序或全部工序 加工的方向发展，这些多工序加工的数控机床在加工 过程中需使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置， 以便选用不同的刀具来完成不同工序的加工。 能够自动地更换加工中所用刀具的装置称为自动换 刀装置（Automatic Tool Changer,简称ATC）。
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刀具的选用要考虑的因素有：
刀具的使用条件； 被加工工件材料与尺寸； 刀具的断屑情况； 刀具和刀片的生产供应； 刀具的结构型式。
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刀具的选用原则如下：
1）为了提高刀具的耐用度和可靠性，应尽量选用 各种高性能、高效率、长寿命的刀具材料制成的刀 具。 2）应选用机夹可转位刀具的结构。 3）为了集中工序，提高生产率及保证加工精度，应 尽可能采用复合刀具。 4）应尽量采用各种高效刀具。
各模块的联接采用短圆锥定位，中心螺钉拉紧。
属于这类工具系统的还有德国的Komet公司的
ABS工具系统，瑞典Sandvik公司的Varilock工具系
统等。
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镗铣类模块式工具系统组成
20
主柄
工作头
联接杆
模块结构的工具系统
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通过将基本刀柄、 接杆和加长杆(如 需要)进行组合， 能组成很多种类 的刀柄。