對自動換刀裝置的要求

1. 自動換刀系統都有哪些部分組成

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。
自動換刀系統一般由刀庫和機械手組成。不同機床的自動換刀系統可能不同，這正是體現機床獨具特色的部分。
1、刀庫
顧名思義是存放刀具的倉庫，就是把加工零件所用的刀具都存放在這里，在加工過程中由機械手抓取。刀庫形式主要有盤式刀庫和鏈式刀庫兩種。
(1)盤式刀庫。刀庫容量為30把左右。如果刀庫容量太大，就會造成刀庫的轉動慣量過大。一般中小型加工中心使用盤式刀庫的較多。
(2)鏈式刀庫。刀庫容量較大，可以裝載100把刀具，甚至更多。鏈式刀庫容量較大，主要是因為箱體類零件加工內容多，使用刀具的數量也就相應增加。
2、機械手
形式有單臂、雙臂等多種，有的加工中心甚至沒有機械手，而通過刀庫和主軸的相對運動實現換刀。
自動換刀系統簡稱ATC，是加工中心的重要部件，由它實現零件工序之間連續加工的換刀要求，即在每一工序完成後自動將下一工序所用的新刀具更到主軸上，從而保證了加工中心工藝集中的工藝特點，刀具的交換一般通過機械手、刀庫及機床主軸的協調動作共同完成。

2. 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。

3. 快速自動換刀技術有什麼主要內容

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。
快速自動換刀技術的主要內容：
（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。

4. 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。

(4)對自動換刀裝置的要求擴展閱讀

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。

5. 刀具自動交換裝置應能滿足哪幾個方面的要求

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更換主軸敬族頭換刀
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，它既可安裝在搜燃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亮漏弊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。

6. 數控機床自動換刀裝置的分類和特點及具體應用

數控機床自動換來刀裝置分為轉塔自式和刀庫式
轉塔式分為回轉刀架和轉塔頭
刀庫式分為刀庫與主軸之間直接換刀、用機械手配合刀庫進行換刀和（用機械手、運輸裝置配合刀庫進行換刀）三種
回轉刀架多為順序換刀，換刀時間短，結構緊湊，容納刀具較少 用於數控車床、數控車削中心機床
其它的太多了我打字太慢請諒解～～

7. 快速自動換刀技術的技術方法

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：
在傳統的專自動換刀裝屬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。

8. 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。