加工中心自动换刀装置的功率

A. 数控加工中心常见自动换刀方式的特点是什么

数控加工中心除了和其它数控铣削加工设备一样，具有高效加工复杂曲面工件和异形轮廓工件的加工能力以外。它还具有自动更换加工刀具的先进功能。借助于这一加工特性，可以实现机床对各类型工件特别是多工序复杂工件各工序的自动转接加工。可以做到工件在单台加工设备上，集中自动完成其钻、铣、镗、铰和攻丝等多种工序的加工内容。以至于有人说，数控加工中心是多功能的智能化加工设备。
数控加工中心之所以具有上述较高的自动化加工能力，除了机床配置的控制装置和工件的加工程序以外，硬件方面主要配置有刀库和自动换刀装置两部分。有了刀库可使工件各工序加工刀具可以得到较好的存储和管理，自动换刀机构可使机床每完成一道工序加工时，可以及时的更换下刀工序相应的加工刀具，它们是相互独立而又不可分割的一个整体。根据机床配置刀库的不同其换刀机构也不尽相同。本文就简单介绍一下，数控加工中心常见的自动换刀方式及其特点。
根据数控加工中心加工形式和加工要求的不同，常见的刀库形式主要有斗笠式刀库、圆盘机械手刀库、链式刀库等几种。相对应的换刀方式可分为直接换刀方式、机械手换刀方式和转塔头方式几种，具体我们看一下它们各自的特点：
一、机械手换刀方式
一般配置机械手换刀机构的刀库常使用圆盘式刀库。所谓机械手换刀方式，就是指在换刀时，由机械手进行抓刀、选刀及换刀。负责在刀库和数控加工中心的主轴之间传递刀具，将替换下来的刀具送回到刀库内，再将需要使用的刀具推送到主轴上。这种换刀方式的特点是待使用的新刀和已使用的旧刀同时抓取。也就是说抓刀和换刀同时进行，因此相对其它换刀方式来说，具有换刀速度更快、各机械元件的运动幅度更小等特点。是现在比较主流的换刀方式。
二、直接换刀方式
所谓直接换刀方式是指换刀过程由刀库和主轴箱配合完成，这是一种最直接的换刀方式。一般配置的刀库是斗笠式的。按照换刀过程中，刀库有没有发生位移来区分，直接换刀方式又可以分为刀库移位方式和刀库固定方式两种。刀库移位方式中，刀库是可以移动的，在换刀前，刀库进入换刀工作区，换刀后在退出该区域。这种换刀方式由于刀库发生的运动较多，布局比较讲究，灵活性和适应性较差。刀库固定方式中，主要通过主轴箱的移动进行选刀。刀库可以是保持静止的，也可以只进行位置旋转。前者只能进行顺序选刀，适用于刀具数量较少的数控加工中心，而后者可以实现转位选刀。这种选刀方式减少了刀库的移动，可以大大简化刀库的设计结构，对换刀过程的控制也简单可靠。直接换刀方式的特点是换刀速度慢、故障率高，只在早期的机型上使用。
三、转塔头换刀方式
转塔头方式是通过砖塔的旋转，使需要的刀具移动到相应位置的换刀方式。它一般为顺序换刀，优点是结构紧凑，换刀时间极短，一般较多应用于加工曲轴类等细长类工件且需要完成多道工序的复杂工序加工场合。
转塔头方式的自动换刀装置和直接换刀方式类似，又分为转塔刀架换刀和砖塔主轴头换刀两种方式。转塔刀架换刀方式是通过转塔头的旋转，实现自动换刀动作；转塔主轴头换刀方式也需要配备转塔，但转塔主轴上连接的不是刀架，而是多个不同方位，成章鱼触手状分布的分主轴头，每个主轴头上事先安装有各个工序需要使用的刀具。
在数控加工中心加工中，通过旋转转塔，各主轴头按照程序指令，依次转动到加工位置，从而实现自动换刀动作。这种换刀方式，由于各分主轴都集中在一个转塔上，对转塔主轴的刚度有较高的要求，对刀具主轴的数量也有一定的限制。这种换刀方式主要应用在较小型的数控加工中心上。

B. 什么是自动换刀装置

一、自动换刀装置的形式

自动换刀装置是数控机床的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有以下几种：

1．回转刀架换刀；
2．排式刀架换刀；
3．更换主轴头换刀；
4．带刀库的自动换刀系统

在这里我对数控机床常见的这几种换刀系统逐一介绍，首先介绍一下回转刀架换刀系统。

二、回转刀架

数控机床使用的回转刀架是比较简单的自动换刀装置，常用的类型有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。

回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的切削力：同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。下面我们结合一台四工位的四方刀架了解一下其换刀过程及原理。并结合换刀原理分析一下四方刀架的常见故障现象及原因。常见机床四方刀架如图一（左）。
图一数控机床刀架或刀库是由机床PLC来进行控制，对于普通的四工位刀架来说，控制比较简单，一般用于普通的车床。我们分析车床刀架的控制原理其实就是指刀架的整个换刀过程，刀架的换刀过程其实是通过PLC对控制刀架的所有I/O信号进行逻辑处理及计算。实现刀架的顺序控制。另外为了保证换刀能够正确进行，系统一般还要设置一些相应的系统参数来对换刀过程进行调整。下面我们分析PLC控制下的换刀过程。在分析之前，我们首先了解刀架控制的电气部分。刀架电气控制部分如图二所示。图二中的a是刀架控制的强电部分，主要是控制刀架电机的正转和反转，来控制刀架的正转和反转；图b是刀架控制的交流控制回路，主要是控制两个交流接触器的导通和关闭来实现a中的强电控制；图c部分是刀架控制的继电器控制回路及PLC的输入及输出回路，整个过程的控制最终是由这个模块来完成的。 图中各器件的作用如下：

序号 名称 含义
1 M2 刀架电动机
2 QF3 刀架电动机带过载保护的电源空开
3 KM5、KM6 刀架电动机正、反转控制交流接触器
4 KA1 由急停控制的中间继电器
5 KA6、KA7 刀架电动机正、反转控制中间继电器
6 S1~S4 刀位检测霍尔开关
7 SB11 手动刀位选择按钮
8 SB12 手动换刀启动按钮
9 RC3 三相灭弧器
10 RC9、RC10 单相灭弧器

自动刀架控制涉及到的I/O信号如下：

PLC输入信号：

X2.7：刀架电动机过热报警输入；
X3.0~X3.3：1~4号刀到位信号输入；
X30.6：手动刀位选择按钮信号输入；
X30.7：手动换刀启动按钮信号输入；

PLC输出信号：

Y0.6：刀架正转继电器控制输出；
Y0.7：刀架反转继电器控制输出。

我们现在已经清楚了刀架控制的I/O信号，下面我们结合这些信号来分析一下换刀过程，刀架换刀有两种模式，一种是手动换刀，一种是通过T指令进行自动换刀。我们以手动状态为例，介绍一下换刀过程及常见故障。

1、首先我们将机床调至手动状态，通过刀位选择按键进行目的刀位选择，有的系统是利用波段开关的形式进行实现，有的系统是利用记数的形式来实现，比如说通过检测刀位选择信号（X30.6）的状态，如果按下刀位选择按键，X30.6的状态应该会改变一次，计数器的数值会发生改变，系统选择的目的刀具也会发生相应的改变。

2、选择目的刀具完成以后，下面就是将机床刀架的当前刀位转换到目的刀位。我们按下刀位转换按键X30.7以后。这时系统PLC输出一个刀架正转信号Y0.6，KA6吸合；KM5吸合，这时刀架电机开始正向旋转，刀架开始正转。

3、刀架在正向旋转的过程中不停的对刀位输入信号进行检测，如图3所示，每把刀具各有一个霍尔位置检测开关。各刀具按顺序依次经过发磁体位置产生相应的刀位信号。当产生的刀位信号和目的刀位寄存器中的刀位相一致的时候，PLC认为所选刀具已经到位。
图34、刀具到位以后，刀架仍继续正向旋转一段时间，然后停止正向旋转（Y0.6停止输出），延时一段时间以后，刀架反转控制信号Y0.7有效，此时刀架开始反转，反转过程其实就是刀架锁紧的过程，此过程延续一段时间，直到刀架锁紧到位，但反转时间不宜过长或过短。过长就有可能烧坏电机或造成电机过热空开跳闸，时间过短有可能造成刀架不能够锁紧。刀架锁紧以后，整个换刀过程结束。

安全互锁

1、架电动机长时间旋转，而检测不到刀位信号，则认为刀架出现故障，立即停止刀架电动机，以防止将其损坏并报警提示；

2、刀架电动机过热报警时，停止换刀过程，并禁止自动加工；

我们现在已经对此种刀架的换刀原理有所了解，那么对于此种刀架在工作过程中常见的一些故障我们应该很容易分析出他的原因。常见的故障现象如下：

故障现象一：选择了目标刀位，按下刀位转换按钮以后，电动刀架不转；

故障现象二：选择了目标刀位，按下刀位转换按钮以后，电动刀架转个不停；

我们现在就以这两种比较典型的故障现象来分析一下故障原因，希望大家有所收获，比如故障现象一；这是比较常见的一种故障现象，出现此现象后我们应该利用怎样的方法才能够比较容易去解决。

从上面的叙述中我们已经了解了换刀的整个过程， 如图四，如果刀架不动，我们应该怎么样去检修呢？

1、首先我们可以利用现象比较明显，比较容易观察到的地方来进行判断，在这里我们可以把接触器作为一个特殊点，以接触器为分界点，作出一个初步判断，可以观察一下接触器是否动作，如果接触器动作我们可以听到接触器吸合的声音，相反则听不到。

2、接触器吸合的情况下，我们可以判断出换刀过程中的① ④没有问题。那么问题应该在⑤ 或 ⑥上，具体原因如下：

1）电机电源缺相或电压过低；

2）接触器主触点被烧坏或接触不良；

3）刀架电机电源相序错，造成电机旋转方向发生改变，刀架选刀的过程变成刀架锁紧的过程；

4）电机被烧坏；

5）刀架锁得太紧或被机械卡死等。

3、接触器在没有吸合的情况下，我们可以判断出故障原因有可能出在①⑤这几步上，具体分析过程如下：

1）KM5没有吸合的情况下，观察KA6是否吸合，如果KA6已经动作，那么可以测量一下KM5线圈有没有烧坏，控制电缆有没有断线，KA6的触点接触是否良好。

2）如果KA6没有动作，可以通过观察PLC的输入输出寄存器的状态来确定刀架正转信号Y0.6是否有输出，如果有输出，可以检测一下继电器KA6线圈是否被烧坏，PLC输出板是否有问题，系统PLC到KA6的连线是否有问题。如果没有输出，则检查一下是否PLC编写有误，是否有些换刀条件没有满足。

C. 加工中心自动换刀

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;( Diameter: 30.00 )
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;(Date: Mon Jan 02 10:26:05 2012)
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N0018 Z1.
N0019 Z.608
N0020 G01 Z-.392 F1000. M08
N0021 X0.0 Y-46.999
N0022 X-71.461 Y-46.997 F3000.
这是换刀我的一段程序

D. 数控加工中心自动换刀装置

数控换刀，就几个指令，

必须有的功能是 主轴（准停）功能

定位， 机械手， 刀库

其他的 加好友吧，我给你找找资料

E. 加工中心是如何实现自动换刀功能的

通过指令控制机械手来换刀，机械手有很多种。一般都是先在换刀前输入要使用的下一把刀的刀号，刀库动作，将所选的刀具送到换刀处，等待换刀指令，cnc接到换刀指令，主轴运动到与机械手规定的换刀处，机械手动作，换刀完成。

F. 加工中心自动换刀详细过程，谢谢

回转刀架抄换刀工作原理类似分度袭工作台，通过刀架定角度回转实现新旧刀具的交换。

更换主轴头换刀方式时首先将刀具放置于各个主轴头上。通过转塔的转动更换主轴头从而达到更换刀具的目的。这两种方式设计简单，换刀时间短，可靠性高。

其缺点是储备刀具数量有限，尤其是更换主轴头换刀方式的主轴系统的刚度较差，所以仅仅适应于工序较少、精度要求不太高的机床。

(6)加工中心自动换刀装置的功率扩展阅读

自动换刀系统特别适用于加工中心。

自动换刀系统应当满足的基本要求包括：

(1)换刀时间短；

(2)刀具重复定位精度高；

(3)足够的刀具储存量；

(4)刀库占用空间少。

G. 自动换刀装置在加工中心的应用

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H. 数控机床对自动换刀装置有什么基本要求

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，有四方刀架和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少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之后具有较高的重复定位精度（一般为0.001～0.005mm）。图1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6与下端齿盘5分开，完成刀架抬起动作。
1，17—轴；2—蜗轮；3—刀座；4—密封圈；5，6—齿盘；7—压盖；8—刀架；9，20—套简；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；21—压缩弹簧；22—电机
（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°或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。
（3）刀架压紧 刀架转位后，由微动开关发出的信号使电机22反转，销11使刀架8定位而不随轴套10回转，于是刀架8向下移动。上下端齿盘5、6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使电机22停止旋转，从而完成一次转位。
2．转塔头式换刀装置
带有旋转刀具的数控机床常采用转塔头式换刀装置，如数控钻镗床的多轴转塔头等。转塔头上装有几个主轴，每个主轴上均装一把刀具，加工过程中转塔头可自动转位实现自动换刀。主轴转塔头就相当于一个转塔刀库，其优点是结构简单，换刀时间短，仅为2秒左右。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实，影响了主轴系统的刚度，通常只适用于工序较少、精度要求不太高的机床，如数控钻床、数控铣床等。近年来出现了一种用机械手和转塔头配合刀库进行换刀的自动换刀装置，如图2所示。它实际上是转塔头换刀装置和刀库式换刀装置的结合。其工作原理如下：
1—刀库；2—机械手；3，4—刀具主轴；5—转塔头；6—工件；7—工作台
转塔头5上有两个刀具主轴3和4，当用刀具主轴4上的刀具进行加工时，可由机械手2将下一步需用的刀具换至不工作的刀具主轴3上，待本工序完成后，转塔头回转180°，完成换刀。因其换刀时间大部分和加工时间重合，真正换刀时间只需转塔头转位的时间。这种换刀方式主要用于数控钻床和数控铣镗床。
3．带刀库的自动换刀系统
由于回转刀架、转塔头式换刀装置容纳的刀具数量不能太多，不能满足复杂零件的加工需要，因此，自动换刀数控机床多采用带刀库的自动换刀装置。带刀库的自动换刀装置由刀库和换刀机构组成，换刀过程较为复杂。首先要把加工过程中使用的全部刀具分别安装在标准刀柄上，在机外进行尺寸预调整后，按一定的方式放入刀库。换刀时，先在刀库中选刀，再由换刀装置从刀库或主轴上取出刀具，进行交换，将新刀装入主轴，旧刀放回刀库。刀库具有较大的容量，既可安装在主轴箱的侧面或上方。由于带刀库的自动换刀装置的数控机床的主轴箱内只有一根主轴，主轴部件的刚度要高，以满足精密加工要求。
另外，刀库内刀具数量较大，因而能够进行复杂零件的多工序加工，大大提高了机床的适应性和加工效率。带刀库的自动换刀系统适用于数控钻削中心和加工中心。

I. 加工中心自动换刀装置的组成部分是什么

加工中心有是由基础的数控铣床发展而来，它综合了数控铣床的所有的特点和功能，与数控铣床不同的是加工中心拥有自动换刀装置，能实现在加工时自动换刀功能。而数控铣床则没有自动换刀装置，不能实现自动换刀功能，这就是数控铣床与加工中心的区别所在。
加工中心自动换刀装置的组成：
加工中心的自动换刀装置是由刀库、机械手臂和驱动机构等部件组成，刀库是存放着加工时所需要的刀具。刀库的类型有很多，主要是根据形状来分类有斗笠式刀库、圆盘式刀库和链条式刀库等多种类型的刀库，这些刀库的容量几把到几百把刀具。在市场上常见加工中心使用的刀库有斗笠式刀库和圆盘式刀库这两种，而链条式刀库由于价格昂贵所以没有什么厂家使用。
加工中心的换刀方式：
1、斗笠式刀库的换刀方式：
斗笠式刀库的换刀方式比较简单，这类刀库没有机械手臂，所以不需要使用机械手臂来完成换刀。其刀库的换刀方式是这样的：刀库向主轴移动来实现换刀。此类具有性价比高、维护方便、结构简单等优点，而缺点就是换刀速度慢。
2、圆盘式刀库的换刀方式：
圆盘式刀库的换刀方式比较复杂，主要是由机械手臂来完成换刀动作，由机械手从刀库取出刀具180°旋转装入主轴中完成换刀。此类刀库具有换刀速度快的优点，其缺点就是结构复杂，维修不便，而且故障率高。
尽管这些刀库的换刀方式、选刀方式、刀具结构等各不相同，但都是由数控系统来控制的，由电机、气压或者液压和机械手来实现刀具的选择与交换。

J. 加工中心的自动换刀装置由什么组成

，由主轴定向机构、主轴 松刀机构、刀库升降机构、刀库移动机构及刀库组 成，其特回征在于：与弹答性夹头，连接的杠杆，铰连在主 轴箱上，且与装连在立往上的凸轮块工作时相接； 安装在立柱上的曲杆与刀库支架连接，且设置 在与主轴箱装连的凸轮板上；与刀库相连的摆动臂 装在刀库支架上，且设置在与立柱连接的凸轮 板