认识加工中心的自动换刀装置

加工中心是在数控铣床的基础上加上刀库及自动换刀装置或多个工作台基础上发展起来的，其实用于零件形状复杂、精度要求较高、产品更换频繁的中小型批量生产。加工中心所配置的自动换刀装置根据加工中心形式的不同，自动换刀装置的形式及结构也不同。

1.加工中心自动换刀装置的类型与特点

适用加工中心的自动换刀装置类型及特点如表2-11所示。

表2-11　加工中心的自动换刀装置类型及特点

续 表

2.带机械手的自动换刀装置

带机械手的自动换刀方式的刀具主轴或刀架，需要自动夹紧、松开刀具的机构及其驱动传力机构，还要求有清洁刀柄及刀孔、刀座的装置，因为结构复杂，换刀时间一般也比较长。其换刀动作包括：一个工序加工完毕后，按照数控系统的指令，刀具快速退离工件，从加工位置退到换刀位置（同时主轴准停）；通过机械手进行新旧刀具的交换；松开主轴（消除准停）、变速、主轴启动并快速趋近加工位置，用新的刀具开始下一道工序的加工。

这种自动换刀装置主要包括刀库和换刀机构（机械手）两部分。

（1）刀库的种类与结构

刀库的功能是储存加工工序所需的各种刀具，并按照程序指令，把将要用的刀具准确地送到换刀位置，并接受从主轴送来的已用刀具。刀库的形式不同，其存储刀数量也不同。表2-12列出了不同刀库形式的特点。

表2-12　不同刀库形式的特点

续 表

（2）带机械手的自动换刀装置换刀过程

下面以中国台湾台大公司生产的：DK5024T圆盘刀库（如图2-44所示）为例，介绍带机械手换刀的结构与换刀过程。

① 主要组成部分(www.xing528.com)

a.刀套及刀套支撑部件：刀具通过刀套储存在刀库中，刀套一般为7/24锥孔设计，采用长条肋支撑刀杆。

b.倒刀机构：通过汽缸、连杆的作用实现刀套的翻转。

c.传动原件：电机通过分度凸轮的传动带动刀库旋转选刀。

d.换刀机构：弧面凸轮和平面凸轮组成的复合凸轮控制刀臂的旋转及刀臂的拔刀、装刀动作。

② 自动换刀工作过程

a.系统发出换刀指令，根据就近选刀原则判断刀库旋转方向，进行选刀。

b.选刀结束后，在倒刀汽缸作用下刀套旋转，轴向和刀盘轴向垂直。

c.换刀机构电机运转，带动刀臂旋转75°，进行抓刀。

d.主轴松刀，刀臂下降一段距离拔刀，新旧刀具从刀套机主轴上拔出。

e.刀臂旋转，交换新旧刀具位置。

f.刀臂上升，将新旧刀具分别插入主轴和刀套。

g.刀臂反转，回复原位置。

h.倒刀汽缸动作，刀套旋转回复原位。轴向和刀盘轴向平行。

换刀机械手是机床换刀的执行机构，其结构如图2-45所示。

图2-44　中国台湾台大公司生产的DK5024T圆盘刀库

图2-45　换刀机械手结构

1—刀具定位块；2—涨圈；3—底板；4—涨圈盖；5—定位销；6—止动滑块；7—制动弹簧；8—滑块盖；9—止动销弹簧；10—止动销