加工中心四刀換刀裝置設計

1. 加工中心自動換刀詳細過程，謝謝

回轉刀架抄換刀工作原理類似分度襲工作台，通過刀架定角度回轉實現新舊刀具的交換。

更換主軸頭換刀方式時首先將刀具放置於各個主軸頭上。通過轉塔的轉動更換主軸頭從而達到更換刀具的目的。這兩種方式設計簡單，換刀時間短，可靠性高。

其缺點是儲備刀具數量有限，尤其是更換主軸頭換刀方式的主軸系統的剛度較差，所以僅僅適應於工序較少、精度要求不太高的機床。

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自動換刀系統特別適用於加工中心。

自動換刀系統應當滿足的基本要求包括：

(1)換刀時間短；

(2)刀具重復定位精度高；

(3)足夠的刀具儲存量；

(4)刀庫佔用空間少。

2. 加工中心機械手換刀的工作原理

下面是以在螺栓數控銑床的自動換刀裝置中採用這種上機械手換刀的工作原理。

該機械手安裝在主軸的左側面，隨同主軸箱一起運動。機械手由機械手臂與45°的斜殼體組成。機械手臂1形狀對稱。固定在回轉軸4上，回轉軸與主軸成45°角，安裝在殼體3上，5為手臂托，可由氣壓缸帶動（圖中未標出），機械手有伸縮、回轉、抓刀、松刀等動作。

伸縮動作：氣壓缸（圖中未標出）帶動手臂托架5沿主軸軸向移動。

回轉動作：氣壓缸2中的齒條輪通過齒輪帶動回轉軸4轉動。從而實現手臂正向和反向180°的旋轉運動。

抓刀、松刀動作：機械手對刀具的夾緊和松開是通過氣壓缸6。碟形彈簧7及拉桿8、杠桿9、活動爪10來實現。碟形彈簧實現夾緊，氣壓缸實現松開。在活動爪中有兩個銷子11，當夾緊刀具時，插入刀柄凸緣的孔內，確保安全、可靠。

2)

機械手的自動換刀過程的動作順序

（a） （b） （c） （d）

圖4-6 換刀機械手的換刀過程

自動換刀裝置的換刀過程由選刀和換刀兩部分組成。

選刀即刀庫按照選刀命令（或信息）自動將要用的刀具移動到換刀位置，完成選刀過程，為下面換刀做好准備，換刀即是機械手把主軸上用過的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸之上。

換刀動作的大致過程為：

1)主軸箱回到最高處（z坐標零點），同時實現「主軸准停」。即主軸停止回轉並准確停止在一個固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個固定的方位，使刀柄上的鍵槽能恰好對正端面鍵。

2)機械手抓住主軸和刀庫上的刀具。

3)把卡緊在主軸和發庫上的刀具松開

4)活塞桿推動機械手下行，從主軸和刀庫上取出刀具

5)機械手回轉180°，交換刀具位置，

6)將更換後的刀具裝入主軸和刀庫

7)分別夾緊主軸和刀庫上的刀具

8)機械手鬆開主軸和刀庫上的刀具

9)當機械手鬆開具後，限位開關發出「換刀完畢」的信號，主軸自由，可以開始加工或其他程序動作。

3. cnc數控機床怎麼換刀 數控機床對刀方法有哪些

cnc數控機床在加工過程中，當需要使用不同的刀具時，就需要進行刀具的更換。cnc數控機床的換刀方式主要有回轉刀架換刀、更換主軸頭換刀和帶刀庫的自動換刀裝置。

回轉刀架換刀是一種簡單的自動換刀裝置，常用於數控自動化機床。它可以通過設計成四方刀架、六角刀架或圓盤式軸向裝刀刀架等多種形式，安裝四把、六把或更多的刀具，並按照數控裝置的指令進行換刀。回轉刀架必須具備良好的強度和剛度，以承受粗加工時的切削抗力。為了保證每次轉位後的高重復定位精度，需要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構。

更換主軸頭換刀是帶有旋轉刀具的數控自動化機床的一種簡單換刀方式。這種主軸頭實際上就是一個轉塔刀庫，通常用轉塔的轉位來更換主軸頭，實現自動換刀。轉塔上的主軸預先安裝有各工序所需的旋轉刀具，當發出換刀指令時，主軸依次地轉到加工位置，並接通主運動，使相應的主軸帶動刀具旋轉。

帶刀庫的自動換刀裝置則通過刀庫和換刀機構實現復雜零件的加工。這種裝置具有較大的容量，可以安裝在主軸箱的側面或上方。自動換刀數控機床的主軸箱內只有一根主軸，主軸部件的剛度要高，以滿足精密加工要求。

數控機床的對刀方法包括試切法、對刀儀對刀、ATC對刀和自動對刀。試切法根據位置檢測裝置不同分為相對式和絕對式。相對式試切法對刀中，可以採用直接測量、刀位點與定位塊對齊後移開刀具至對刀尺寸、先光一刀測出工件尺寸等方法。絕對式試切法則需採用基準刀，通過直接或間接方法測出其他刀具的刀位點與基準刀之間的偏差，作為設定刀補值。

對刀儀對刀分為機內對刀儀對刀和機外對刀儀對刀。機內對刀儀對刀較多用於車削類數控機床，而機外對刀儀對刀則適用於鏜銑類數控機床。對刀儀對刀需添置輔助設備，成本較高，但可以提高對刀精度和效率。

ATC對刀是在機床上利用對刀顯微鏡自動計算出刀具長度的方法。自動對刀則利用CNC裝置的刀具檢測功能，自動精確地測出刀具各個坐標方向的長度，並自動修正刀具補償值，提高對刀精度和效率。

自動對刀亦稱刀尖檢口功能，是在加工中心上一次安裝工件後，利用刀庫中的多把刀具加工工件的多個表面。採用機外對刀儀對刀、ATC對刀和自動對刀等方法，可以提高對刀精度和效率。

4. 數控機床電動四方刀架自動換刀時的動作過程

自動換刀裝置的形式

自動換刀裝置是加工中心的重要執行機構，它的形式多種多樣，目前常見的有以下幾種。

1．回轉刀架換刀

數控機床使用的回轉刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。
回轉刀架必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時要保證回轉刀架在每次轉位的重復定位精度。

圖1為數控車床六角回轉刀架，它適用於盤類零件的加工。在加工軸類零件時，可以用四方回轉刀架。由於兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便。
回轉刀架的全部動作由液壓系統通過電磁換向閥和順序閥進行控制，它的動作分為4個步驟：

(1)刀架抬起 當數控裝置發出換刀指令後，壓力油由a孔進入壓緊液壓缸的下腔，活塞1上升，刀架體2抬起，使定位用的活動插銷10與固定插銷9脫開。同時，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪5結合。

(2)刀架轉位 當刀架抬起後，壓力油從c孔進入轉位液壓缸左腔，活塞6向右移動，通過聯接板帶動齒條8移動，使空套齒輪5作逆時針方向轉動。通過端齒離合器使刀架轉過60º。活塞的行程應等於齒輪5分度圓周長的1/6，並由限位開關控制。

(3)刀架壓緊 刀架轉位之後，壓力油從b孔進入壓緊液壓缸上腔，活塞1帶動刀架體2下降。齒輪3的底盤上精確地安裝有6個帶斜楔的圓柱固定插銷9，利用活動插銷10消除定位銷與孔之間的間隙，實現反靠定位。刀架體2下降時，定位活動插銷10與另一個固定插銷9卡緊，同時齒輪3與齒圈4的錐面接觸，刀架在新的位置定位並夾緊。這時，端齒離合器與空套齒輪5脫開。

(4)轉位液壓缸復位 刀架壓緊之後，壓力油從d孔進入轉位液壓缸的右腔，活塞6帶動齒條復位，由於此時端齒離合器已脫開，齒條帶動齒輪3在軸上空轉。

如果定位和夾緊動作正常，推桿11與相應的觸頭12接觸，發出信號表示換刀過程已經結束，可以繼續進行切削加工。
回轉刀架除了採用液壓缸轉位和定位銷定位之外，還可以採用電動機帶動離合器定位，以及其他轉位和定位機構。

2．更換主軸頭換刀

在帶有旋轉刀具的數控機床中，更換主軸頭是一種簡單換刀方式。主軸頭通常有卧式和立式兩種，而且常用轉塔的轉位來更換主軸頭，以實現自動換刀。在轉塔的各個主軸頭上，預先安裝有各工序所需的旋轉刀具。當發出換刀指令時，各主軸頭依次地轉到加工位置，並接通主軸運動，使相應的主軸帶動刀具旋轉，而其他處於不加工位置上的主軸都與主運動脫開。

圖2為卧式八軸轉塔頭。轉塔頭上徑向分布著八根結構完全相同的主軸7，主軸的回轉運動由齒輪12輸入。當數控裝置發出換刀指令時，先通過液壓撥叉將移動齒輪3與齒輪12脫離嚙合，同時在中心液壓缸14的上腔通壓力油。由於活塞桿和活塞15固定在底座上，因此中心液壓缸14帶著由兩個推力軸承17和16支承的轉塔刀架體18抬起，離合器2和1脫離嚙合。然後壓力油進入轉位液壓缸，推動活塞齒條，再經過中間齒輪使大齒輪4與轉塔刀架體18一起回轉45º，將下一工序的主軸轉到工作位置。轉位結束後，壓力油進入中心液壓缸14的下腔，使轉塔頭下降，離合器2和1重新嚙合，實現了精確的定位。在壓力油的作用下，轉塔頭被壓緊，轉位液壓缸退回原位。最後，通過液壓撥叉移動齒輪3，使它與新換上的主軸齒輪12相嚙合。為了改善主軸結構的裝配工藝性，整個主軸部件裝在套筒5內，只要卸去螺釘10，就可以將整個部件抽出。主軸前軸承9採用錐孔雙列圓柱滾子軸承，調整時，先卸下端蓋6，然後擰緊螺母8，使內環做軸向移動，以便消除軸承的徑向間隙。

圖2 卧式八軸轉塔頭
1、2一離合器 3、4、12一齒輪 5一套筒 6一端蓋 7一主軸 8一螺母
9、16、17一軸承 10一螺釘 1l一推動桿 13一操縱桿 14一液壓缸 15一活塞 18一轉塔刀架體
為了便於卸出主軸錐孔內的刀具，每根主軸都有操縱桿13，只要按壓操縱桿，就能通過斜面推動桿11，頂出刀具。

轉塔主軸頭的轉位、定位和壓緊方式與鼠齒盤式分度工作台極為相似，但因為在轉塔上分布著許多回轉主軸部件，使結構更為復雜。

由於空間位置的限制，主軸部件的結構不可能設計得十分堅實，因而影響了主軸系統的剛度。為了保證主軸的剛度，主軸數目必須加以限制，否則將會使結構尺寸大為增加。

轉塔主軸頭換刀方式的主要優點在於省去了自動松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復雜的操作。從而提高了換刀的可靠性，並顯著地縮短了換刀時間。但由於上述結構上的原因，轉塔主軸頭通常只是用於工序較少、精度要求不太高的機床，例如數控鑽床等。

3．帶刀庫的自動換刀系統

帶刀庫的自動換刀系統由刀庫和刀具交換機構組成。首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標准刀柄上，在機外進行尺寸預調整後，按一定的方式放入刀庫中去。換刀時先在刀庫中進行選刀，並由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具，在進行交換刀具之後，將新刀具裝入主軸，把舊刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側面或上方，也可作為單獨部件安裝到機床以外，並由搬運裝置運送刀具。

與轉塔主軸頭相比較，由於帶刀庫的自動換刀裝置數控機床主軸箱內只有一個主軸，設計主軸部件就有可能充分增強它的剛度，因而能滿足精密加工的要求。另外，刀庫可以存放數量很大的刀具，因而能夠進行復雜零件的多工序加工，這樣就明顯提高了機床的適應性和加工效率。所以帶刀庫的自動換刀裝置特別適用於數控鑽床、數控銑床和數控鏜床。

5. 數控加工中心刀庫的形式有哪兩種

一.盤式刀庫
盤式刀庫為最常用的一種形式，每一刀座均可放一把刀具。盤式刀庫結構緊湊，簡單。取刀也較為方便，因此應用范圍廣泛。由於圓盤尺寸受限制，刀庫的容量較小。（通常裝15-30把刀）
二鏈式刀
鏈式刀庫結構比較靈活，存放刀具的數量也較多，選刀和取刀的動作較為簡單。當鏈條較長時，可以增加支承鏈輪的數目。使鏈條折疊回繞，提高了空間利用率。
在環形鏈條上裝有許多刀座，刀座的孔中裝夾各種刀具，鏈條由鏈輪驅動。鏈接式刀庫適用於刀庫容量較大的場合，且為多軸向取刀。
三、固定型格子盒式刀庫。刀具分為直線排列，由縱橫多向移動的取刀機械手完成選刀運動，將選取的刀具送到固定的換到位置刀座上，由於換刀機械手交換刀具。由於刀具排雷密集。因此空間利用率高、刀庫容量大。
除了上述的三種刀庫形式之外。還有直線式刀庫、多盤式刀庫。
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