Ⅰ 自動換刀裝置的常見形式有哪些它們主要區別是什麼各有何優缺點
1、回轉刀架換刀數控來雕刻機上使用的回自轉刀架是一種最簡單的自動換刀系統,根據不同加工對象,可以設計成四方刀架和六角刀架多種形式,回轉刀架上分別安裝多把,並按數控裝置的指令換刀。回轉刀架在結構上必須具有良好的強度和剛性,以承受粗加工時的切削抗力。由於切削加工精度在很大程度上取決於刀尖裝置,於對於數控雕刻機來說,加工過程中刀尖位置不進行人工調整。因此更有必要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構,以保證回轉刀架在每次轉位之後,具有盡可能高的重復定位精度。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,分為刀架抬起、刀架轉位、刀架壓緊和轉位油缸復位四個流程。
Ⅱ 刀庫的發展趨勢
德傑刀庫目前，世界先進製造技術不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術的應
用，柔性製造系統的迅速發展和計算機集成系統的不斷成熟，對數控加工技術提
出了更高的要求。當今數控機床正在朝著以下幾個方向發展：
1．德傑刀庫高速度、高精度化。速度和精度是數控機床的兩個重要指標，它直接關
繫到加工效率和產品質量。目前，數控系統採用位數、頻率更高的處理器，以提
高系統的基本運算速度。同時，採用超大規模的集成電路和多微處理器結構，以
提高系統的數據處理能力，即提高插補運算的速度和精度，並採用直線電動機直
接驅動機床工作台的直線伺服進給方式，其高速度和動態響應特性相當優越。采
用前饋控制技術，使追蹤滯後誤差大大減小，從而改善拐角切削的加工精度。
為適應超高速加工的要求，數控機床採用主軸電動機與機床主軸合二為一的
結構形式，實現了變頻電動機與機床主軸一體化，主軸電機的軸承採用磁浮軸
承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式。目前，陶瓷刀具和金剛石塗層刀具
已開始得到應用。
2．德傑刀庫多功能化。配有自動換刀機構（德傑刀庫容量可達100把以上）的各類加
工中心，能在同一台機床上同時實現銑削、鏜削、鑽削、車削、鉸孔、擴孔、攻
螺紋等多種工序加工，現代數控機床還採用了多主軸、多面體切削，即同時對一
個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。數控系統由於採用了多CPU結構
和分級中斷控制方式，即可在一台機床上同時進行零件加工和程序編制，實現所
謂的「前台加工，後台編輯」。為了適應柔性製造系統和計算機集成系統的要
求，數控系統具有遠距離串列介面，甚至可以聯網，實現數控機床之間的數據通
信，也可以直接對多台數控機床進行控制。
3．智能化。現代數控機床將引進自適應控制技術，根據切削條件的變化，
自動調節工作參數，使加工過程中能保持最佳工作狀態，從而得到較高的加工精
度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率。具有
自診斷、自修復功能，在整個工作狀態中，系統隨時對CNC系統本身以及與其
相連的各種設備進行自診斷、檢查。一旦出現故障時，立即採用停機等措施，並
進行故障報警，提示發生故障的部位、原因等。還可以自動使故障模塊離線，而
接通備用模塊，以確保無人化工作環境的要求。為實現更高的故障診斷要求，其
發展趨勢是採用人工智慧專家診斷系統。
4．數控編程自動化。隨著計算機應用技術的發展，目前CAD／CAM圖
形互動式自動編程已得到較多的應用，是數控技術發展的新趨勢。它是利用CA
D繪制的零件加工圖樣，再經計算機內的刀具軌跡數據進行計算和後置處理，從
而自動生成NC零件加工程序，以實現CAD與CAM的集成。隨著CIMS技
術的發展，當前又出現了CAD／CAPP／CAM集成的全自動編程方式，它
與CAD／CAM系統編程的最大區別是其編程所需的加工工藝參數不必由人工
參與，直接從系統內的CAPP資料庫獲得。
5．可靠性最大化。數控機床的可靠性一直是用戶最關心的主要指標。數控
系統將採用更高集成度的電路晶元，利用大規模或超大規模的專用及混合式集成
電路，以減少元器件的數量，來提高可靠性。通過硬體功能軟體化，以適應各種
控制功能的要求，同時採用硬體結構機床本體的模塊化、標准化和通用化及系列
化，使得既提高硬體生產批量，又便於組織生產和質量把關。還通過自動運行啟
動診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實現對系統內硬體、軟體和各種
外部設備進行故障診斷和報警。利用報警提示，及時排除故障；利用容錯技術，
對重要部件採用「冗餘」設計，以實現故障自恢復；利用各種測試、監控技術，
當生產超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時，自動進行相應的保護。
6．控制系統小型化。數控系統小型化便於將機、電裝置結合為一體。目前
主要採用超大規模集成元件、多層印刷電路板，採用三維安裝方法，使電子元器
件得以高密度安裝，較大規模縮小系統的佔有空間。而利用新型的彩色液晶薄型
顯示器替代傳統的陰極射線管，將使數控操作系統進一步小型化。這樣可以方便
地將它安裝在機床設備上，更便於對數控機床的操作使用。
Ⅲ 誰了解自動換刀電主軸相關知識，有相關鏈接或者推薦書籍也好，麻煩了各位高手啊
[編輯本段]快速自動換刀技術的產生背景高速加工中心是高速機床的典型產品，高速功能部件如電主軸、高速絲杠和直線電動機的發展應用極大地提高了切削效率。為了配合機床的高效率，作為加工中心的重要部件之一的自動換刀裝置（ATC）的高速化也相應成為高速加工中心的重要技術內容。
隨著切削速度的提高，切削時間的不斷縮短，對換刀時間的要求也在逐步提高，換刀的速度已成為高水平加工中心的一項重要指標。
由於加工中心的自動換刀要求可靠准確，而且結構相對比較復雜，提高換刀速度技術難度大。目前國外機床先進企業生產的高速加工中心為了適應高速加工，大都配備了快速自動換刀裝置，很多採用了新技術、新方法。本文將介紹一些提高換刀速度的技術方法和國外先進高速加工中心的快速自動換刀技術，希望對我國高速加工中心的發展有些幫助。 [編輯本段]快速自動換刀技術的基本內容快速自動換刀技術是以減少輔助加工時間為主要目的，綜合考慮機床的各方面因素，在盡可能短的時間內完成刀具交換的技術方法。該技術包括刀庫的設置、換刀方式、換刀執行機構和適應高速機床的結構特點等。
（1）換刀速度指標
衡量換刀速度的方法主要有三種：①刀到刀換刀時間：②切削到切削換刀時間：③切屑到切屑換刀時間。由於切屑到切屑換刀時間基本上就是加工中心兩次切削之間的時間，反映了加工中心換刀所佔用的輔助時間，因此切屑到切屑換刀時間應是衡量加工中心效率高低的最直接指標。而刀到刀換刀時間則主要反映自動換刀裝置本身性能的好壞，更適合作為機床自動換刀裝置的性能指標。這兩種方法通常用來評價換刀速度。至於換刀時間多少才是高速機床的快速自動換刀裝置並沒有確定的指標，在技術條件可能的情況下，應盡可能提高換刀速度。
（2）提高換刀速度的基本原則
加工中心自動刀具交換的基本出發點是在多種刀具參與的加工過程中，通過自動換刀，減少輔助加工時間。在高速加工中心上，由於切削速度的大幅度提高，自動換刀裝置和刀庫的配置要考慮盡可能縮短換刀時間，從而和高速切削的機床相配合。
加工中心的換刀裝置通常由刀庫和刀具交換機構組成，常用的有機械手式和無機械手式等方式。刀庫的形式和擺放位置也不一樣。為了適合高速運動的需要，高速加工中心在結構上已和傳統的加工中心不同，以刀具運動進給為主，減小運動件的質量已成為高速加工中心設計的主流。因此，設計換刀裝置時，要充分考慮到高速機床的新結構特徵。
在設置高速加工中心上的換刀裝置時，時間並不是唯一的考慮因素。首先，應在換刀動作準確、可靠的基礎上提高換刀速度。特別是ATC是加工中心功能部件中故障率相對比較高的部分，這一點尤其重要：其次，要根據應用對象和性能價格比選配ATC。在換刀時間對生產過程影響大的應用場合，要盡可能提高換刀速度。例如，在汽車等生產線上，換刀時間和換刀次數要計入零件生產節拍。而在另外一些地方，如模具型腔加工，換刀速度的選擇就可以放寬一些。 [編輯本段]提高換刀速度的主要技術方法適合於高速加工中心的快速自動換刀技術主要有以下幾個方面：
在傳統的自動換刀裝置的基礎上提高動作速度，或採用動作速度更快的機構和驅動元件。例如，機械凸輪結構的換刀速度要大大高於液壓和氣動結構。日本SODIC公司生產的MC450立式加工中心的機械凸輪結構的快速換刀裝置，刀到刀換刀時間只有0.6s。
根據高速機床新的結構特點設計刀庫和換刀裝置的形式和位置。例如，傳統的立式加工中心的刀庫和換刀裝置多裝在立柱一側：而高速加工中心則多為立柱移動的進給方式，為減輕運動件質量，刀庫和換刀裝置不宜再裝在立柱上。
採用新方法進行刀具快速交換。不用刀庫和機械手方式，而改用其它方式換刀。例如不用換刀，用換主軸的方法。
利用新開發的加工中心的主軸部件可作6自由度高速運動這一特點，讓主軸直接參與換刀過程，不僅可使刀庫配置位置靈活，而且可減少刀庫運動的自由度，顯著簡化刀庫和換刀裝置的結構。
適合於高速加工中心的刀柄。HSK刀柄質量輕，拔插刀行程短，可以使自動換刀裝置的速度提高。快速自動換刀裝置採用HSK空心短錐柄刀是發展的趨勢。 [編輯本段]快速換刀的一些結構方法除了在傳統換刀裝置的基礎上提高動作速度外，還出現了一些新方法和新結構換刀裝置。
（1）多主軸換刀
這種機床沒有傳統的刀庫和換刀裝置，而是採用多個主軸並排固定在主軸架上，一般為3～18個。每個主軸由各自的電動機直接驅動，並且每個主軸上安裝了不同的刀具。換刀時不是主軸上的刀具交換，而是安裝在夾具上的工件快速從一個主軸的加工位置移動到另一個裝有不同刀具的主軸，實現換刀並立即加工。這個移動時間就是換刀時間，而且非常短。由夾具快速移動完成換刀，省去了復雜的換刀機構。奧地利ANGERG公司生產的這種結構的機床，實現了切屑到切屑換刀時間僅為0.4s。是目前世界上切屑到切屑換刀時間最短的機床。這種結構的機床和通常的加工中心結構已大不相同。不僅可以用於需要快速換刀的加工，而且可以多軸同時加工，適合在高效率生產線上使用。
（2）雙主軸換刀
加工中心有兩個工作主軸，但不是同時用於切削加工。一個主軸用於加工，另一個主軸在此期間更換刀具。但需要換刀時，加工的主軸迅速退出，換好刀具的主軸立即進入加工。由於兩個過程可以同時進行，換刀時間實際就是已經裝好刀具的兩個主軸的換位時間，使輔助時間減到最少，即機床切屑到切屑換刀時間達到最短。由於有兩個主軸，這種機床的刀庫和換刀機械手可以是一套，也可以是兩套。如德國Alfing-Kessler公司生產的加工中心採用雙主軸系統，使用一套刀庫和換刀機械手。而德國Hornsberg-Lamb公司生產的HSC-500、HSC-630、HFC-630加工中心有兩個主軸和兩套換刀系統。兩個主軸可以用1.0～1.5s的時間移動到加工位置並啟動加速到加工的最大速度。具體的交換時間取決於機床的尺寸。
（3）刀庫布置在主軸周圍的轉塔方式
這種方式，刀庫本身就相當於機械手，即通過刀庫拔插刀並採用順序換刀，使機床切屑到切屑換刀時間較短。這種方式如果要實現任意換刀，則就隨所選刀在刀庫的位置不同而存在時間長短不等，最遠的刀可能切屑到切屑換刀時間較長。因此，這種方式作為高速自動換刀裝置只能採用順序選刀的方式。
（4）多機械手方式
同樣，刀庫布置在主軸的周圍，但採用每把刀有一個機械手的方式使換刀幾乎沒有時間的損失，並可以採用任意選刀的方式。德國CHIRON公司生產的這種結構的機床，實現了切屑到切屑換刀時間僅為1.5s，是目前世界上單主軸機床切屑到切屑換刀時間最短的加工中心。 [編輯本段]行業動態國內外一些技術先進的機床製造公司開發出了多種採用不同技術的具有快速換刀裝置的高速加工中心，一個很重要的特點是換刀技術的多樣化，其目的都是努力縮短刀具交換時間。下表所列是切屑到切屑換刀時間小於4s的高速加工中心。
金屬切削機床的高速化已成為機床發展的重要方向之一，因此，快速換刀技術已經成為高速加工中心技術的重要組成部分。新技術和新方法在不斷地出現和改進，其目的只有一個，即在准確可靠的基礎上，縮短換刀時間，全面提高高速加工中心的切削效率。我國的高速機床製造業應該及時學習和盡快掌握先進的技術方法，不斷提高國產高速加工中心的製造水平。
http://ke..com/view/1649161.htm
Ⅳ 快速自動換刀技術都有哪些結構裝置
除了在傳統換刀裝置的基礎上提高動作速度外，還出現了一些新方法和新結構換刀裝置。
（1）多主軸換刀
這種機床沒有傳統的刀庫和換刀裝置，而是採用多個主軸並排固定在主軸架上，一般為3～18個。每個主軸由各自的電動機直接驅動，並且每個主軸上安裝了不同的刀具。換刀時不是主軸上的刀具交換，而是安裝在夾具上的工件快速從一個主軸的加工位置移動到另一個裝有不同刀具的主軸，實現換刀並立即加工。這個移動時間就是換刀時間，而且非常短。由夾具快速移動完成換刀，省去了復雜的換刀機構。這種結構的機床和通常的加工中心結構已大不相同。不僅可以用於需要快速換刀的加工，而且可以多軸同時加工，適合在高效率生產線上使用。
（2）雙主軸換刀
加工中心有兩個工作主軸，但不是同時用於切削加工。一個主軸用於加工，另一個主軸在此期間更換刀具。但需要換刀時，加工的主軸迅速退出，換好刀具的主軸立即進入加工。由於兩個過程可以同時進行，換刀時間實際就是已經裝好刀具的兩個主軸的換位時間，使輔助時間減到最少，即機床切屑到切屑換刀時間達到最短。由於有兩個主軸，這種機床的刀庫和換刀機械手可以是一套，也可以是兩套。兩個主軸可以用1.0～1.5s的時間移動到加工位置並啟動加速到加工的最大速度。具體的交換時間取決於機床的尺寸。
（3）刀庫布置在主軸周圍的轉塔方式
這種方式，刀庫本身就相當於機械手，即通過刀庫拔插刀並採用順序換刀，使機床切屑到切屑換刀時間較短。這種方式如果要實現任意換刀，則就隨所選刀在刀庫的位置不同而存在時間長短不等，最遠的刀可能切屑到切屑換刀時間較長。因此，這種方式作為高速自動換刀裝置只能採用順序選刀的方式。
（4）多機械手方式
同樣，刀庫布置在主軸的周圍，但採用每把刀有一個機械手的方式使換刀幾乎沒有時間的損失，並可以採用任意選刀的方式。
根據高速機床新的結構特點設計刀庫和換刀裝置的形式和位置。例如，傳統的立式加工中心的刀庫和換刀裝置多裝在立柱一側：而高速加工中心則多為立柱移動的進給方式，為減輕運動件質量，刀庫和換刀裝置不宜再裝在立柱上。
採用新方法進行刀具快速交換。不用刀庫和機械手方式，而改用其它方式換刀。例如不用換刀，用換主軸的方法。
利用新開發的加工中心的主軸部件可作6自由度高速運動這一特點，讓主軸直接參與換刀過程，不僅可使刀庫配置位置靈活，而且可減少刀庫運動的自由度，顯著簡化刀庫和換刀裝置的結構。
適合於高速加工中心的刀柄。HSK刀柄質量輕，拔插刀行程短，可以使自動換刀裝置的速度提高。快速自動換刀裝置採用HSK空心短錐柄刀是發展的趨勢。
Ⅳ 加工中心自動換刀裝置的組成部分是什麼
加工中心有是由基礎的數控銑床發展而來，它綜合了數控銑床的所有的特點和功能，與數控銑床不同的是加工中心擁有自動換刀裝置，能實現在加工時自動換刀功能。而數控銑床則沒有自動換刀裝置，不能實現自動換刀功能，這就是數控銑床與加工中心的區別所在。
加工中心自動換刀裝置的組成：
加工中心的自動換刀裝置是由刀庫、機械手臂和驅動機構等部件組成，刀庫是存放著加工時所需要的刀具。刀庫的類型有很多，主要是根據形狀來分類有斗笠式刀庫、圓盤式刀庫和鏈條式刀庫等多種類型的刀庫，這些刀庫的容量幾把到幾百把刀具。在市場上常見加工中心使用的刀庫有斗笠式刀庫和圓盤式刀庫這兩種，而鏈條式刀庫由於價格昂貴所以沒有什麼廠家使用。
加工中心的換刀方式：
1、斗笠式刀庫的換刀方式：
斗笠式刀庫的換刀方式比較簡單，這類刀庫沒有機械手臂，所以不需要使用機械手臂來完成換刀。其刀庫的換刀方式是這樣的：刀庫向主軸移動來實現換刀。此類具有性價比高、維護方便、結構簡單等優點，而缺點就是換刀速度慢。
2、圓盤式刀庫的換刀方式：
圓盤式刀庫的換刀方式比較復雜，主要是由機械手臂來完成換刀動作，由機械手從刀庫取出刀具180°旋轉裝入主軸中完成換刀。此類刀庫具有換刀速度快的優點，其缺點就是結構復雜，維修不便，而且故障率高。
盡管這些刀庫的換刀方式、選刀方式、刀具結構等各不相同，但都是由數控系統來控制的，由電機、氣壓或者液壓和機械手來實現刀具的選擇與交換。
Ⅵ 數控機床的自動換刀裝置有哪些形式
各類數控機床的自動換刀裝置的結構取決於機床的形式、工藝范圍以及刀具的種類和數量等，主要可以分為以下幾種形式
①回轉刀架換刀
數控機床上使用的回轉刀架是一種最簡單的自動換刀裝置，根據加工對象的不同，可以設計成四方刀架和六角刀架等多種形式，分別安裝著四把、六把或更多的刀具，並按數控裝置的指令換刀。回轉刀架的結構上必須具有良好的強度和剛性，以承受粗加工時的切削抗力，由於車削加工精度在很大程度上取決於刀尖位置，而加工工程中對刀尖位置一般不進行人工調整，因此更有必要選擇可靠地定位方案和合理的定位結構，以保證回轉刀架在每次轉位之後，具有盡可能高的重復定位精度
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，他的動作分為四個步驟：刀架抬起。刀架轉位。刀架壓緊。轉位油缸復位
回轉刀架除了採用液壓缸驅動轉位和定位銷定位以外，還可以採用電機/馬氏機構轉位和鼠齒定位，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，更換主軸頭是一種比較簡單的換刀方式，主軸頭通常有卧式和立式兩種，而且常用磚塔的轉位來更換主軸頭，以實現自動換刀，在磚塔的各個主軸頭上，預先安裝有各工序所需要的旋轉刀具，當發出換刀指令時，各主軸頭依次的轉到加工位置，並接通主運動，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。
由於空間位置的限制，主軸部件的結構不可能設計的十分堅實，因為影響了主軸系統的剛度，為了保證主軸的剛度，主軸的數目必須加以限制，否則將會使結構尺寸大為增加。磚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能性，並顯著的縮短了換刀時間，但由於結構上的原因，磚塔主軸頭通常只適用於工序較少，精度要求不太敢的數控機床，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裝置如機械手等組成，目前他是多工序數控機床上應用最為廣泛的換刀方法
整個換刀過程較為復雜，首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標準的刀柄上，在機外進行尺寸育調整之後，按一定的方式放入刀庫，換刀時先在到庫中進行選刀，並由刀具交換裝置分別動刀庫和主軸上取出刀具，在進行刀具交換之後，將新道具裝入主軸，把就刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可安裝在主軸箱的側面或上方，也可作為單獨部件安裝的機床以外，並有搬運裝置運動刀具。
帶刀庫的自動換到數控機床主軸箱與磚塔主軸頭相比較，由於主軸箱內只有一個主軸，設計主軸部件時就有可能充分增強它的剛度，因而能夠滿足精密加工的要求，另外刀庫可以存放數量很大的刀具，因為能夠進行復雜零件的多工序加工，這樣就明顯的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、銑、鏜床。但這種換刀方式的整個過程動作較多，換刀時間長，系統較為復雜，降低了工作可靠性。
Ⅶ 自動換刀裝置在加工中心的應用
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Ⅷ 數控機床對自動換刀裝置有什麼基本要求
1．自動回轉刀架
自動回轉刀架是數控車床上使用的一種簡單的自動換刀裝置，有四方刀架和六角刀架等多種形式，回轉刀架上分別安裝有四把、六把或更多的刀具，並按數控指令進行換刀。回轉刀架又有立式和卧式兩種，立式回轉刀架的回轉軸與機床主軸成垂直布置，結構比較簡單，經濟型數控車床多採用這種刀架。
回轉刀架在結構上必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工時切削抗力和減少刀架在切削力作用下的變形，提高加工精度。回轉刀架還要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構，以保證回轉刀架在每次轉位之後具有較高的重復定位精度（一般為0.001～0.005mm）。圖1所示為螺旋升降式四方刀架，它的換刀過程如下：
（1）刀架抬起 當數控裝置發出換刀指令後，電機22正轉，並經聯軸套16、軸17，由滑鍵（或花鍵）帶動蝸桿18、蝸輪2、軸1、軸套10轉動。軸套10的外圓上有兩處凸起，可在套筒9內孔中的螺旋槽內滑動，從而舉起與套筒9相連的刀架8及上端齒盤6，使6與下端齒盤5分開，完成刀架抬起動作。
1，17—軸；2—蝸輪；3—刀座；4—密封圈；5，6—齒盤；7—壓蓋；8—刀架；9，20—套簡；10—軸套；11—墊圈；12—螺母；13—銷；14—底盤；15—軸承；16—聯軸套；18—蝸桿；19—微動開關；21—壓縮彈簧；22—電機
（2）刀架轉位 刀架抬起後，軸套10仍在繼續轉動，同時帶動刀架8轉過90°，180°，270°或360°，並由微動開關19發出信號給數控裝置。具體轉過的度數由數控裝置的控制信號確定，刀架上的刀具位置一般採用編碼盤來確定。
（3）刀架壓緊 刀架轉位後，由微動開關發出的信號使電機22反轉，銷11使刀架8定位而不隨軸套10回轉，於是刀架8向下移動。上下端齒盤5、6合攏壓緊。蝸桿18繼續轉動則產生軸向位移，壓縮彈簧21，套筒20的外圓曲面，微動開關19使電機22停止旋轉，從而完成一次轉位。
2．轉塔頭式換刀裝置
帶有旋轉刀具的數控機床常採用轉塔頭式換刀裝置，如數控鑽鏜床的多軸轉塔頭等。轉塔頭上裝有幾個主軸，每個主軸上均裝一把刀具，加工過程中轉塔頭可自動轉位實現自動換刀。主軸轉塔頭就相當於一個轉塔刀庫，其優點是結構簡單，換刀時間短，僅為2秒左右。由於受空間位置的限制，主軸數目不能太多，主軸部件結構不能設計得十分堅實，影響了主軸系統的剛度，通常只適用於工序較少、精度要求不太高的機床，如數控鑽床、數控銑床等。近年來出現了一種用機械手和轉塔頭配合刀庫進行換刀的自動換刀裝置，如圖2所示。它實際上是轉塔頭換刀裝置和刀庫式換刀裝置的結合。其工作原理如下：
1—刀庫；2—機械手；3，4—刀具主軸；5—轉塔頭；6—工件；7—工作台
轉塔頭5上有兩個刀具主軸3和4，當用刀具主軸4上的刀具進行加工時，可由機械手2將下一步需用的刀具換至不工作的刀具主軸3上，待本工序完成後，轉塔頭回轉180°，完成換刀。因其換刀時間大部分和加工時間重合，真正換刀時間只需轉塔頭轉位的時間。這種換刀方式主要用於數控鑽床和數控銑鏜床。
3．帶刀庫的自動換刀系統
由於回轉刀架、轉塔頭式換刀裝置容納的刀具數量不能太多，不能滿足復雜零件的加工需要，因此，自動換刀數控機床多採用帶刀庫的自動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和換刀機構組成，換刀過程較為復雜。首先要把加工過程中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。換刀時，先在刀庫中選刀，再由換刀裝置從刀庫或主軸上取出刀具，進行交換，將新刀裝入主軸，舊刀放回刀庫。刀庫具有較大的容量，既可安裝在主軸箱的側面或上方。由於帶刀庫的自動換刀裝置的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。
另外，刀庫內刀具數量較大，因而能夠進行復雜零件的多工序加工，大大提高了機床的適應性和加工效率。帶刀庫的自動換刀系統適用於數控鑽削中心和加工中心。
Ⅸ 什麼是自動換刀裝置
一、自動換刀裝置的形式
自動換刀裝置是數控機床的重要執行機構，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；
2．排式刀架換刀；
3．更換主軸頭換刀；
4．帶刀庫的自動換刀系統
在這里我對數控機床常見的這幾種換刀系統逐一介紹，首先介紹一下回轉刀架換刀系統。
二、回轉刀架
數控機床使用的回轉刀架是比較簡單的自動換刀裝置，常用的類型有四方刀架、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。下面我們結合一台四工位的四方刀架了解一下其換刀過程及原理。並結合換刀原理分析一下四方刀架的常見故障現象及原因。常見機床四方刀架如圖一（左）。
圖一數控機床刀架或刀庫是由機床PLC來進行控制，對於普通的四工位刀架來說，控制比較簡單，一般用於普通的車床。我們分析車床刀架的控制原理其實就是指刀架的整個換刀過程，刀架的換刀過程其實是通過PLC對控制刀架的所有I/O信號進行邏輯處理及計算。實現刀架的順序控制。另外為了保證換刀能夠正確進行，系統一般還要設置一些相應的系統參數來對換刀過程進行調整。下面我們分析PLC控制下的換刀過程。在分析之前，我們首先了解刀架控制的電氣部分。刀架電氣控制部分如圖二所示。圖二中的a是刀架控制的強電部分，主要是控制刀架電機的正轉和反轉，來控制刀架的正轉和反轉；圖b是刀架控制的交流控制迴路，主要是控制兩個交流接觸器的導通和關閉來實現a中的強電控制；圖c部分是刀架控制的繼電器控制迴路及PLC的輸入及輸出迴路，整個過程的控制最終是由這個模塊來完成的。 圖中各器件的作用如下：
序號 名稱 含義
1 M2 刀架電動機
2 QF3 刀架電動機帶過載保護的電源空開
3 KM5、KM6 刀架電動機正、反轉控制交流接觸器
4 KA1 由急停控制的中間繼電器
5 KA6、KA7 刀架電動機正、反轉控制中間繼電器
6 S1~S4 刀位檢測霍爾開關
7 SB11 手動刀位選擇按鈕
8 SB12 手動換刀啟動按鈕
9 RC3 三相滅弧器
10 RC9、RC10 單相滅弧器
自動刀架控制涉及到的I/O信號如下：
PLC輸入信號：
X2.7：刀架電動機過熱報警輸入；
X3.0~X3.3：1~4號刀到位信號輸入；
X30.6：手動刀位選擇按鈕信號輸入；
X30.7：手動換刀啟動按鈕信號輸入；
PLC輸出信號：
Y0.6：刀架正轉繼電器控制輸出；
Y0.7：刀架反轉繼電器控制輸出。
我們現在已經清楚了刀架控制的I/O信號，下面我們結合這些信號來分析一下換刀過程，刀架換刀有兩種模式，一種是手動換刀，一種是通過T指令進行自動換刀。我們以手動狀態為例，介紹一下換刀過程及常見故障。
1、首先我們將機床調至手動狀態，通過刀位選擇按鍵進行目的刀位選擇，有的系統是利用波段開關的形式進行實現，有的系統是利用記數的形式來實現，比如說通過檢測刀位選擇信號（X30.6）的狀態，如果按下刀位選擇按鍵，X30.6的狀態應該會改變一次，計數器的數值會發生改變，系統選擇的目的刀具也會發生相應的改變。
2、選擇目的刀具完成以後，下面就是將機床刀架的當前刀位轉換到目的刀位。我們按下刀位轉換按鍵X30.7以後。這時系統PLC輸出一個刀架正轉信號Y0.6，KA6吸合；KM5吸合，這時刀架電機開始正向旋轉，刀架開始正轉。
3、刀架在正向旋轉的過程中不停的對刀位輸入信號進行檢測，如圖3所示，每把刀具各有一個霍爾位置檢測開關。各刀具按順序依次經過發磁體位置產生相應的刀位信號。當產生的刀位信號和目的刀位寄存器中的刀位相一致的時候，PLC認為所選刀具已經到位。
圖34、刀具到位以後，刀架仍繼續正向旋轉一段時間，然後停止正向旋轉（Y0.6停止輸出），延時一段時間以後，刀架反轉控制信號Y0.7有效，此時刀架開始反轉，反轉過程其實就是刀架鎖緊的過程，此過程延續一段時間，直到刀架鎖緊到位，但反轉時間不宜過長或過短。過長就有可能燒壞電機或造成電機過熱空開跳閘，時間過短有可能造成刀架不能夠鎖緊。刀架鎖緊以後，整個換刀過程結束。
安全互鎖
1、架電動機長時間旋轉，而檢測不到刀位信號，則認為刀架出現故障，立即停止刀架電動機，以防止將其損壞並報警提示；
2、刀架電動機過熱報警時，停止換刀過程，並禁止自動加工；
我們現在已經對此種刀架的換刀原理有所了解，那麼對於此種刀架在工作過程中常見的一些故障我們應該很容易分析出他的原因。常見的故障現象如下：
故障現象一：選擇了目標刀位，按下刀位轉換按鈕以後，電動刀架不轉；
故障現象二：選擇了目標刀位，按下刀位轉換按鈕以後，電動刀架轉個不停；
我們現在就以這兩種比較典型的故障現象來分析一下故障原因，希望大家有所收獲，比如故障現象一；這是比較常見的一種故障現象，出現此現象後我們應該利用怎樣的方法才能夠比較容易去解決。
從上面的敘述中我們已經了解了換刀的整個過程， 如圖四，如果刀架不動，我們應該怎麼樣去檢修呢？
1、首先我們可以利用現象比較明顯，比較容易觀察到的地方來進行判斷，在這里我們可以把接觸器作為一個特殊點，以接觸器為分界點，作出一個初步判斷，可以觀察一下接觸器是否動作，如果接觸器動作我們可以聽到接觸器吸合的聲音，相反則聽不到。
2、接觸器吸合的情況下，我們可以判斷出換刀過程中的① ④沒有問題。那麼問題應該在⑤ 或 ⑥上，具體原因如下：
1）電機電源缺相或電壓過低；
2）接觸器主觸點被燒壞或接觸不良；
3）刀架電機電源相序錯，造成電機旋轉方向發生改變，刀架選刀的過程變成刀架鎖緊的過程；
4）電機被燒壞；
5）刀架鎖得太緊或被機械卡死等。
3、接觸器在沒有吸合的情況下，我們可以判斷出故障原因有可能出在①⑤這幾步上，具體分析過程如下：
1）KM5沒有吸合的情況下，觀察KA6是否吸合，如果KA6已經動作，那麼可以測量一下KM5線圈有沒有燒壞，控制電纜有沒有斷線，KA6的觸點接觸是否良好。
2）如果KA6沒有動作，可以通過觀察PLC的輸入輸出寄存器的狀態來確定刀架正轉信號Y0.6是否有輸出，如果有輸出，可以檢測一下繼電器KA6線圈是否被燒壞，PLC輸出板是否有問題，系統PLC到KA6的連線是否有問題。如果沒有輸出，則檢查一下是否PLC編寫有誤，是否有些換刀條件沒有滿足。