数控机床自动换刀装置的主要类型、特点及适用范围见表7-1。
表7-1 自动换刀装置的主要类型、特点及适用范围
1）自动回转刀架
自动回转刀架是数控车床上使用的一种简单的自动换刀装置，有四方刀架、六角刀架等多种形式，回转刀架上分别安装有四把、六把或更多的刀具，并按数控指令进行换刀。回转刀架又有立式和卧式两种，立式回转刀架的回转轴与机床主轴成垂直布置，结构比较简单，经济型数控车床多采用这种刀架。
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变形，提高加工精度。回转刀架还要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位后具有较高的重复定位精度（一般为0.001～0.005 mm）。图7-24所示为螺旋升降式四方刀架，它的换刀过程如下。
（1）刀架抬起。当数控装置发出换刀指令后，电动机22正转，并经联轴套16、轴17，由滑键（或花键）带动蜗杆18、蜗轮2、轴1、轴套10转动。轴套10的外圆上有两处凸起，可在套筒9内孔中的螺旋槽内滑动，从而举起与套筒9相连的刀架8及上端齿盘6，使上端齿盘6与下端齿盘5分开，完成刀架抬起动作。
（2）刀架转位。刀架抬起后，轴套10仍在继续转动，同时带动刀架8转过90°、180°、270°和360°，并由微动开关19发出信号给数控装置。具体转过的度数由数控装置的控制信号确定，刀架上的刀具位置一般采用编码盘来确定。
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图7-24 螺旋升降式四方刀架结构
1、17—轴；2—蜗轮；3—刀座；4—密封圈；5—下端齿盘；6—上端齿盘；7—压盖；8—刀架；9—套筒；10—轴套；11—垫圈；12—螺母；13—销；14—底盘；15—轴承；16—联轴套；18—蜗杆；19—微动开关；20—套筒；21—压缩弹簧；22—电动机
（3）刀架压紧。刀架转位后，由微动开关发出的信号使电动机22反转，销13使刀架8定位而不随轴套10回转，于是刀架8向下移动。上、下端面齿盘6、5合拢压紧。蜗杆18继续转动则产生轴向位移，压缩弹簧21，套筒20的外圆曲面，微动开关19使电动机22停止旋转，从而完成一次转位。
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。转塔头上装有几个主轴头，在各个主轴头上，预先安装有各工序所需要的旋转刀具，加工过程中转塔头可自动转位实现自动换刀。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。主轴转塔头相当于一个转塔刀库，其换刀方式的主要优点在于省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂操作，缩短了换刀时间，仅为2 s左右，提高了换刀可靠性，由于受空间位置的限制，主轴数目不能太多，主轴部件结构不能设计得十分坚固，影响了主轴系统的刚度，它通常只适用于工序较少，精度要求不高的数控机床，如数控钻床、数控铣床等。如图7-25所示为卧式八轴转塔头。
图7-25 卧式八轴转塔头
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—转塔刀架体；12—活塞；13—中心液压缸；14—操纵杆；16—顶杆；17—螺钉；18—轴承
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