A. 數控車床加裝數控刀架有什麼作用
數控車床加裝數控刀架作用：
很多客戶在購買數控車床後都需要在上面加裝一個輔助裝置--數控刀架，數控刀架它可使數控車床在工件一次裝夾中完成多種甚至所有的加工工序，以縮短加工的輔助時間，減少加工過程中由於多次安裝工件而引起的誤差，從而提高機床的加工效率和加工精度。分為排式刀架，回轉刀架和帶刀庫的自動換刀裝置！又分為通用刀架和專用刀架！
數控刀架有什麼作用呢？數控機床上的刀架是安放刀具的重要部件，許多刀架還直接參與切削工作，如卧式車床上的四方刀架，轉塔車床的轉塔刀架，回輪式轉塔車床的回輪刀架，自動車床的轉塔刀架和天平刀架等。這些刀架既安放刀具，而且還直接參與切削，承受極大的切削力作用，所以它往往成為工藝系統中的較薄弱環節。隨著自動化技術的發展，機床的刀架也有了許多變化，特別是數控車床上採用電(液)換位的自動刀架，有的還使用兩個回轉刀盤。加工中心則進一步採用了刀庫和換刀機械手，定現了大容量存儲刀具和自動交換刀具的功能，這種刀庫安放刀具的數量從幾十把到上百把，自動交換刀具的時間從十幾秒減少到幾秒甚至零點幾秒。因此，刀架的性能和結構往往直接影響到機床的切削性能、切削效率和體現了機床的設計和製造技術水平。數控車床刀架原理圖
B. 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。
C. 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。
D. 主軸與刀庫合為一體的自動換刀裝置(轉塔頭式換刀裝置)的用途
1．自動回轉刀架
自動回轉刀架是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。
E. 1.弧面分度凸輪的分度功能在加工中心刀庫換刀機構中是怎麼實現的
弧面分度凸輪在加工中心刀庫換刀機構中的實現方式是：將弧面分度凸輪固定在刀庫的凸輪軸上，通過刀庫換刀時機械手和氣動或液壓裝置等控制凸輪在合適的位置旋轉一定角度，使得換刀機構能夠精準地將所需的刀具從刀庫中取出並安裝到主軸上。
影響分度運動的曲面有以下幾個：
凸輪的基礎圓形曲面
凸輪的分度溝槽曲面
滾子的接觸曲線
這些曲面的形狀、大小和相對位置都會影響分度運動的精度和穩定性。
展成法加工是一種在數控加工中用來加工彎曲、自由曲面的方法。其步驟如下：
根據設計要求，繪制出待加工曲面的二維截面圖，並確定標准尺寸和坐標系。
將二維截面圖進行展開，生成展成圖。
在展成圖上繪制出加工路徑和切削線，確定加工方向和角度。
根據展成圖上的加工路徑和切削線，編寫數控加工程序。
在數控加工中心上進行加工，通過自動化的運動控制系統按照設定的路徑和角度精確地切削加工出所需的三維曲面。
該方法適用於復雜形狀的彎曲曲面，具有高精度、高效率、高靈活性等優點。
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