数控机床辅助装置
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? 2. 转塔头式换刀装置
? 一般数控机床常采用转塔头式换刀装置，如数控车床的转塔 刀架，数控钻镗床的多轴转塔头等。在转塔的各个主轴头上，预先 安装有各工序所需要的旋转刀具，当发出换刀指令时，各种主轴头 依次转到加工位置，并接通主运动，使相应的主轴带动刀具旋转， 而其他处于不同加工位置的主轴都与主运动脱开。
? 整个换刀过程较为复杂，首先把加工过程中需要使用的全部 刀具分别安装在标准的刀柄上，在进行尺寸预调整之后，按一定的 方式放入刀库，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。在进行刀具交换之后，将新刀具装入主轴 ，把旧刀具放入刀库。
? 常见的刀库形式有3种，即盘形刀库，链式刀库，格子箱刀库 等。
2.6 自动换刀装置
? 3. 车削中心用动力刀架 ? 如图2-19(a)所示为意大利Baruffaldi公司生产的适用于全功能 数控车床及车削中心的动力转塔刀架。 ? 如图2-19(b)所示为该转塔刀架的传动示意图。
图2-19 动力转塔刀架
带刀库的自动换刀系统装置
? 自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。带刀库的自 动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成，它是多工序数控机床上应 用最广泛的换刀方法。
2.6 自动换刀装置
? (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，实现反向定位。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。
自动换刀装置的形式
?回转刀架 ?无机械手换刀方式 ?机械手换刀方式
2.6 数控机床自动换刀装置的形式 动换?刀装1.置回转刀架换刀
? 数控车床上使用的回转刀架是一种最简单的自动换刀装置， 根据不同加工对象，可以设计成四方刀架和六角刀架等多种形式。 ? 数控车床回转刀架动作的要求是刀架抬起、刀架转位、刀架 定位和刀架夹紧。
数控机床辅助装置设计
主要内容
? 数控机床自动换刀装置（ATC） ? 数控机床回转工作台与分度台 ? 数控机床其他辅助装置
? 高速动力卡盘 ? 尾座 ? 排屑装置
自动换刀装置的基本要求和形式
自动换刀装置的基Hale Waihona Puke Baidu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；14—30把 ?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
? (4) 刀库上升，将新刀具插入刀架装刀孔，接着由刀架中自动 夹紧装置将其夹紧在刀架上。
? (5) 刀架带着换上的新刀具离开刀库，快速移向加工位置。
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－活动插销 11－推杆 12－触头
图2-17 数控车床六角回转刀架
2.6 自动换刀装置
? 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。
2.6 自动换刀装置
? 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：
? (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，通过连接板带动齿条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60°。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。
无机械手自动换刀装置
? 1. 直接在刀库与主轴（或刀架）之间换刀的自动换刀装置 ? 这种换刀装置只具备一个刀库，刀库中储存着加工过程中需 使用的各种刀具，利用机床本身与刀库的运动实现换刀过程。如图 2-20所示为自动换刀数控立式车床示意图。
1-工作台；2-工件；3-立柱 4-横梁；5-刀架滑座 6-刀架滑枕；7-刀库
图2-20 自动换刀数控立式车床示意图
无机械手自动换刀装置
? 机床自动换刀的过程如下：
? (1) 刀架快速右移，使其上的装刀孔轴线与刀库上空刀座的轴 线重合，然后刀架滑枕向下移动，把用过的刀具插入空刀座。
? (2) 刀库下降，将用过的刀具从刀架中拔出。
? (3) 刀库回转，将下一工步所需使用的新刀具轴线对准刀架上 装刀孔轴线。
1-主轴；2-端盖；3-螺母； 4-套筒；5、6、15-齿轮；
7、8-鼠齿盘；9、11-推力轴承； 10-转塔刀架；12-活塞
13-中心液压缸；14-操纵杆； 16-顶杆；17-螺钉； 18-轴承
图2-18 卧式八轴转塔头
2.6 自动换刀装置
? 如图2-18所示为卧式八轴转塔头。转塔头上径向分布着八根 结构完全相同的主轴1，主轴的回转运动由齿轮15输入。当数控装 置发出换刀指令时，通过液压拨叉（图中未示出）将移动齿轮6与 齿轮15脱离啮合，同时在中心液压缸13的上腔通压力油。由于活 塞杆和活塞口固定在底座上，因此中心液压缸13带着由两个推力轴 承9和11支承的转塔刀架10抬起，鼠齿盘7和8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5与 转塔刀架10一起回转45 ，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13的下腔使转塔头下降，鼠齿盘 7和8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。最后通过液压拨叉拨动移动齿轮6， 使它与新换上的主轴齿轮15啮合。
2.6 自动换刀装置
? (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。
2.6 自动换刀装置
? 一般数控机床常采用转塔头式换刀装置，如数控车床的转塔 刀架，数控钻镗床的多轴转塔头等。在转塔的各个主轴头上，预先 安装有各工序所需要的旋转刀具，当发出换刀指令时，各种主轴头 依次转到加工位置，并接通主运动，使相应的主轴带动刀具旋转， 而其他处于不同加工位置的主轴都与主运动脱开。
? 整个换刀过程较为复杂，首先把加工过程中需要使用的全部 刀具分别安装在标准的刀柄上，在进行尺寸预调整之后，按一定的 方式放入刀库，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。在进行刀具交换之后，将新刀具装入主轴 ，把旧刀具放入刀库。
? 常见的刀库形式有3种，即盘形刀库，链式刀库，格子箱刀库 等。
2.6 自动换刀装置
? 3. 车削中心用动力刀架 ? 如图2-19(a)所示为意大利Baruffaldi公司生产的适用于全功能 数控车床及车削中心的动力转塔刀架。 ? 如图2-19(b)所示为该转塔刀架的传动示意图。
图2-19 动力转塔刀架
带刀库的自动换刀系统装置
? 自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。带刀库的自 动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成，它是多工序数控机床上应 用最广泛的换刀方法。
2.6 自动换刀装置
? (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，实现反向定位。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。
自动换刀装置的形式
?回转刀架 ?无机械手换刀方式 ?机械手换刀方式
2.6 数控机床自动换刀装置的形式 动换?刀装1.置回转刀架换刀
? 数控车床上使用的回转刀架是一种最简单的自动换刀装置， 根据不同加工对象，可以设计成四方刀架和六角刀架等多种形式。 ? 数控车床回转刀架动作的要求是刀架抬起、刀架转位、刀架 定位和刀架夹紧。
数控机床辅助装置设计
主要内容
? 数控机床自动换刀装置（ATC） ? 数控机床回转工作台与分度台 ? 数控机床其他辅助装置
? 高速动力卡盘 ? 尾座 ? 排屑装置
自动换刀装置的基本要求和形式
自动换刀装置的基Hale Waihona Puke Baidu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；14—30把 ?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
? (4) 刀库上升，将新刀具插入刀架装刀孔，接着由刀架中自动 夹紧装置将其夹紧在刀架上。
? (5) 刀架带着换上的新刀具离开刀库，快速移向加工位置。
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－活动插销 11－推杆 12－触头
图2-17 数控车床六角回转刀架
2.6 自动换刀装置
? 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。
2.6 自动换刀装置
? 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：
? (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，通过连接板带动齿条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60°。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。
无机械手自动换刀装置
? 1. 直接在刀库与主轴（或刀架）之间换刀的自动换刀装置 ? 这种换刀装置只具备一个刀库，刀库中储存着加工过程中需 使用的各种刀具，利用机床本身与刀库的运动实现换刀过程。如图 2-20所示为自动换刀数控立式车床示意图。
1-工作台；2-工件；3-立柱 4-横梁；5-刀架滑座 6-刀架滑枕；7-刀库
图2-20 自动换刀数控立式车床示意图
无机械手自动换刀装置
? 机床自动换刀的过程如下：
? (1) 刀架快速右移，使其上的装刀孔轴线与刀库上空刀座的轴 线重合，然后刀架滑枕向下移动，把用过的刀具插入空刀座。
? (2) 刀库下降，将用过的刀具从刀架中拔出。
? (3) 刀库回转，将下一工步所需使用的新刀具轴线对准刀架上 装刀孔轴线。
1-主轴；2-端盖；3-螺母； 4-套筒；5、6、15-齿轮；
7、8-鼠齿盘；9、11-推力轴承； 10-转塔刀架；12-活塞
13-中心液压缸；14-操纵杆； 16-顶杆；17-螺钉； 18-轴承
图2-18 卧式八轴转塔头
2.6 自动换刀装置
? 如图2-18所示为卧式八轴转塔头。转塔头上径向分布着八根 结构完全相同的主轴1，主轴的回转运动由齿轮15输入。当数控装 置发出换刀指令时，通过液压拨叉（图中未示出）将移动齿轮6与 齿轮15脱离啮合，同时在中心液压缸13的上腔通压力油。由于活 塞杆和活塞口固定在底座上，因此中心液压缸13带着由两个推力轴 承9和11支承的转塔刀架10抬起，鼠齿盘7和8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5与 转塔刀架10一起回转45 ，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13的下腔使转塔头下降，鼠齿盘 7和8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。最后通过液压拨叉拨动移动齿轮6， 使它与新换上的主轴齿轮15啮合。
2.6 自动换刀装置
? (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。
2.6 自动换刀装置