❶ 數控機床的自動換刀裝置都有哪些方式
1、刀具交換方式
數控機床的自動換刀裝置中，實現刀庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式和它們的具體結構對機床的生產率和工作可靠性有著直接的影響。
刀具的交換方式很多，一般可分為以下兩大類。
（一）無機械手換刀
無機械手換刀，是由刀庫和機床主軸的相對運動實現的刀具交換。換刀時，必須首先將用過的刀具送回刀庫，然後再從刀庫中取出新刀具，這兩個動作不可能同時進行，因此，換刀時間長。所示的數控立式鏜銑床就是採用這種換刀方式的實例。它的選刀和換刀由三個坐標軸的數控定位系統來完成，因此每交換一次刀具，工作台和主軸箱就必須沿著三個坐標軸作兩次來回運動，因而增加了換刀時間。另外，由於刀庫置於工作台上，減少了工作台的有效使用面積。
（二）機械手換刀
由於刀庫及刀具交換方式的不同，換刀機械手也有多種形式。因為機械手換刀有很大的靈活性，而且還可以減少換刀時間，應用最為廣泛。
在各種類型的機械手中，雙臂機械手全面地體現了以上優點，為了防止刀具掉落，各機械手的活動爪都必須帶有自鎖結構。雙臂回轉機械手的動作比較簡單，而且能夠同時抓取和裝卸機床主軸和刀庫中的刀具，因此換刀時間可以進一步縮短。雙臂回轉機械手，雖不是同時抓取主軸和刀庫中的刀具，但是換刀准備時間及將刀具送回刀庫的時間（圖中實線所示位置）與機械加工時間重合，因而換刀（圖中雙點劃線所示位置）時間較短。
2、機械手形式
在自動換刀數控機床中，機械手的形式也是多種多樣，常見的有以下幾種形式。
1、單臂單爪回轉式機械手
這種機械手的手臂可以回轉不同的角度來進行自動換刀，其手臂上只有一個卡爪，不論在刀庫上或是在主軸上，均靠這個卡爪來裝刀及卸刀，因此換刀時間較長。
2、單臂雙爪回轉式機械手
這種機械手的手臂上有兩個卡爪，兩個卡爪有所分工。一個卡爪只執行從主軸上取下「舊刀」送回刀庫的任務，另一個卡爪則執行由刀庫取出「新刀」送到主軸的任務。其換刀時間較上述單爪回轉式機械手要少。
3、雙臂回轉式機械手
這種機械手的兩臂上各有一個卡爪，兩個卡爪可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，回轉180°後又同時將刀具放回刀庫及裝入主軸。這種機械手換刀時間較以上兩種單臂機械手均短，是最常用的一種形式。
4、雙機械手
這種機械手相當於兩個單臂單爪機械手，它們互相配合進行自動換刀。其中一個機械手從主軸上取下「舊刀」送回刀庫，另一個由刀庫中取出「新刀」裝入機床主軸。
5、雙臂往復交叉式機械手
這種機械手的兩手臂可以往復運動，並交叉成一定的角度。一個手臂從主軸上取下「舊刀」送回刀庫，另一個手臂由刀庫中取出「新刀」裝入主軸。整個機械手可沿某導軌直線移動或繞某個轉軸回轉，以實現由刀庫與主軸間的運刀工作。
6、雙臂端面夾緊式機械手
這種機械手只是在夾緊部位上與前幾種不同。前幾種機械手均靠夾緊刀柄的外圓表面來抓取刀具，這種機械手則是靠夾緊刀柄的兩個端面來抓取的。
3、機械手夾持結構
在換刀過程中，由於機械手抓住刀柄要作快速回轉，要作拔、插刀具的動作，還要保證刀柄鍵槽的角度位置對准主軸上的驅動鍵。因此，機械手的夾持部分要十分可靠，並保證有適當的夾緊力，其活動爪要有鎖緊裝置，以防止刀具在換刀過程中轉動脫落。機械手夾持刀具的方法有以下兩種。
（一）柄式夾持
柄式夾持，也稱軸向夾持或V形槽夾持。其刀柄前端有V形槽，供機械手夾持用，目前我國數控機床較多採用這種夾持方式。機械手手掌結構示意圖。它由固定爪及活動爪組成，活動爪可繞軸回轉，其一端在彈簧柱塞的作用下，支靠在擋銷上，調整螺釘以保持手掌適當的夾緊力，鎖緊銷使活動爪牢固地夾持刀柄，防止刀具在交換過程中松脫。鎖緊銷還可軸向移動，使活動爪放鬆，以便杈刀從刀柄V形槽中退出。
（二）法蘭盤式夾持
法蘭盤式夾持，也稱徑向夾持或碟式夾持。刀柄的前端有供機械手夾持的法蘭盤。採用法蘭盤式夾持的優點是：當採用中間搬運裝置時，可以很方便從一個機械手過渡到另一個輔助機械手上去。對於法蘭盤式夾持方式，其換刀動作較多，不如柄式夾持方式應用廣泛。
4、自動換刀動作順序
由於自動換刀裝置的布局結構多種多樣，其換刀過程動作順序會不盡相同。下面分別以常見的雙臂往復交叉式機械手和鉤刀機械手為例用動作分圖加以說明。
（一）雙臂往復交叉式機械手的換刀過程
（1）開始換刀前狀態。主軸正用T05號刀具進行加工，裝刀機械手已抓住下一工步需用的T09號刀具，機械手架處於最高位置，為換刀做好了准備；
（2）上一工步結束，機床立柱後退，主軸箱上升，使主軸處於換刀位置。接著下一工步開始，其第一個指令是換刀，機械手架回轉180o轉向主軸。
（3）卸刀機械手前伸，抓住主軸上已用過的T05號刀具。
（4）機械手架由滑座帶動，沿刀具軸線前移，將T05號刀具從主軸上拔出。
（5）卸刀機械手縮回原位。
（6）裝刀機械手前伸，使T09號刀具對准主軸。
（7）機械手架後移，將T09號刀具插入主軸。
（8）裝刀機械手縮回原位。
（9）機械手架回轉180o，使裝刀、卸刀機械手轉向刀庫。
（10）機械手架由橫梁帶動下降，找第二排刀套鏈，卸刀機械手將T05號刀具插回P05號刀套中。
（11）刀套鏈轉動把在下一個工步需用的T46號刀具送到換刀位置,機械手一降,找第三排刀鏈,由裝刀機械手將T46號刀具取出。
（12）刀套鏈反轉，把P09號刀套送到換刀位置，同時機械手架上升至最高位置，為再下一工步的換刀做好准備。
（二）鉤刀機械手的換刀過程
作為最常用的一種換刀形式，換刀一次所需的基本動作如下。
1）抓刀。手臂旋轉90?，同時抓住刀庫和主軸上的刀具。
（2）拔刀。主軸夾頭松開刀具，機械手同時將刀庫和主軸上的刀具拔出。
（3）換刀。手臂旋轉180?，新舊刀具更換。
（4）插刀。機械手同時將新舊刀具分別插入主軸和刀庫，然後主軸夾頭夾緊刀具；
（5）復位。轉動手臂，回到原始位置。
❷ 自動換刀系統常見故障原因都有哪些
自動換刀系統常見故障：
1、刀庫常見故障
(1)刀庫不能轉此廳瞎動或轉動不到位
原因有：①連接電動機軸與蝸桿軸的聯軸器松動；②變頻器故障，應查變頻器的輸入、輸出電壓正常與否；③PLC無控制輸出，可能是介面板中的繼電器失效；④機械連接過緊，或黃油黏澀；⑤電網電壓過低（不應低於370V）森空；⑥電機轉動故障；⑦傳動機構誤差。
(2)刀套不能夾緊刀具
原因有：刀套上的調整螺母松動或彈簧太松，造成卡緊力不足；刀具超重。
(3)刀套上下不到位
原因有：裝置調整不當或加工誤差過大而造成撥叉位置不正確；因限位開關安裝不準或調整不當而造成反饋信號錯誤。
(4)刀套不能拆卸或停留一段時間才能拆卸
原因有：刀套90°拆卸氣閥松動，氣壓不足；刀套轉動軸銹蝕。
2、換刀機械手常見故障
(1)刀具夾不緊
原因有：①空氣泵氣壓不足，增壓漏氣，刀具卡緊氣壓漏氣，刀具松開彈簧上的螺帽松動；②拉刀碟簧變形或損壞；③拉力液壓缸動作不到位；④拉釘與刀柄夾頭間的螺紋連接松動；⑤刀柄夾頭與刀柄間的偏心摩擦。
(2)刀具夾緊後松不開
原因有：①碟形彈簧壓合過緊；②松緊刀液壓缸松刀行程不足；③刀柄夾頭不能打開；④刀柄夾頭內松刀壓柱偏移或壓柱偏短。
(3)刀具從機械手中脫落
原因有：①刀具是否超重；②機械手卡緊鎖損壞或沒有彈出來。
(4)刀具交換時掉刀
原因有：①主軸箱沒到換刀點或換刀點漂移；②伏稿機械手沒到位就開始拔刀，都會導致換刀時掉刀。
(5)機械手換刀速度過快或過慢
原因有：①換刀氣閥節流開口太大或太小；②氣壓不穩定。
自動換刀系統是指實現零件工序之間連續加工的換刀要求的加工裝置。自動換刀系統由刀庫和換刀裝置組成。其中，應用最為廣泛的自動換刀系統主要有三種類型，分別是轉塔式換刀系統、帶盤式刀庫的主軸直接換刀系統和帶鏈式刀庫的換刀機械手換刀系統。而刀庫可以是立式的，也可以是卧式的。帶刀庫和自動換刀裝置的數控機床，其主軸箱和轉塔主軸頭相比較，由於主軸箱內只有一個主軸，主軸部件具有足夠剛度，因而能夠滿足各種精密加工的要求。另外，刀庫可以存放數量很多的刀具，以進行復雜零件的多工步加工，可明顯提高數控機床的適應性和加工效率。自動換刀系統特別適用於加工中心。
❸ 在自動化加工生產中,比較完善的工具系統有哪兩大類各自適用於哪些加工設備
1、自動化刀具結構；在以自動生產線為代表的剛性自動化生產中，應盡可能提高刀具的專用化程度，以取得最佳的總體效益。而在以數控機床、加工中心為主體構成的柔性自動化加工系統中，為了提高加工的適應性，同時考慮到加工設備的刀庫容量有限，應盡量減少使用專用刀具，而選用通用標准刀具、刀具標准組合件或模塊式刀具。
2、自動化刀具裝夾機構；在目前自動化加工生產中，比較完善的的工具系統主要有鏜銑類數控機床用工具系統（簡稱」TSG」系統裂謹）和車床類數控機床用工具系統（簡稱「BTS」系統）兩大類，現在也出現了可同時適應數控車削和數控羨握鏜銑加工的工具系統。它們主要由刀具的柄部（刀柄）、接桿（接柄）和夾頭等部分組成。工具系統中規定了刀具與裝夾工具的結構兄源慶、尺寸系列及其連接形式。更完善的工具系統還包括自動換刀裝置、刀庫、刀具識別裝置和刀具自動檢測裝置等。
❹ 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。