加工中心自动换刀装置的设计

❶ 数控车床自动回转刀架机械结构及控制装置设计选题的意义

数控车床的刀架是机床的重要组成部分刀架用于夹持切削用的刀具,因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。在一定程度上,刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平。随着数控车床的不断发展,刀架结构形式也在不断翻新。其中按换刀方式的不同,数控车床的刀架系统主要有回转刀架、排式刀架和带刀库的自动换刀装置等多种形式。自1958年首次研制成功数控加工中心自动换刀装置以来,自动换刀装置的机械结构和控制方式不断得到改进和完善。自动换刀装置是加工中心的重要执行机构,它的形式多种多样,目前常见的有:回转刀架换刀更换主轴头换刀以与带刀库的自动换刀统。

❷ 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。

(2)加工中心自动换刀装置的设计扩展阅读

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。

❸ 快速自动换刀技术的技术方法

适合于高速加工中心的快速自动换刀技术主要有以下几个方面：
在传统的专自动换刀装属置的基础上提高动作速度，或采用动作速度更快的机构和驱动元件。例如，机械凸轮结构的换刀速度要大大高于液压和气动结构。日本SODIC公司生产的MC450立式加工中心的机械凸轮结构的快速换刀装置，刀到刀换刀时间只有0.6s。
根据高速机床新的结构特点设计刀库和换刀装置的形式和位置。例如，传统的立式加工中心的刀库和换刀装置多装在立柱一侧：而高速加工中心则多为立柱移动的进给方式，为减轻运动件质量，刀库和换刀装置不宜再装在立柱上。
采用新方法进行刀具快速交换。不用刀库和机械手方式，而改用其它方式换刀。例如不用换刀，用换主轴的方法。
利用新开发的加工中心的主轴部件可作6自由度高速运动这一特点，让主轴直接参与换刀过程，不仅可使刀库配置位置灵活，而且可减少刀库运动的自由度，显著简化刀库和换刀装置的结构。
适合于高速加工中心的刀柄。HSK刀柄质量轻，拔插刀行程短，可以使自动换刀装置的速度提高。快速自动换刀装置采用HSK空心短锥柄刀是发展的趋势。

❹ 加工中心换刀机械手的工作原理，急求~~~跪谢~~~

下面是以在螺栓数控铣床的自动换刀装置中采用这种上机械手换刀的工作原理。
该机械手安装在主轴的左侧面，随同主轴箱一起运动。机械手由机械手臂与45°的斜壳体组成。机械手臂1形状对称。固定在回转轴4上，回转轴与主轴成45°角，安装在壳体3上，5为手臂托，可由气压缸带动（图中未标出），机械手有伸缩、回转、抓刀、松刀等动作。
伸缩动作：气压缸（图中未标出）带动手臂托架5沿主轴轴向移动。
回转动作：气压缸2中的齿条轮通过齿轮带动回转轴4转动。从而实现手臂正向和反向180°的旋转运动。
抓刀、松刀动作：机械手对刀具的夹紧和松开是通过气压缸6。碟形弹簧7及拉杆8、杠杆9、活动爪10来实现。碟形弹簧实现夹紧，气压缸实现松开。在活动爪中有两个销子11，当夹紧刀具时，插入刀柄凸缘的孔内，确保安全、可靠。
2)
机械手的自动换刀过程的动作顺序
（a）
（b）
（c）
（d）
图4-6
换刀机械手的换刀过程
自动换刀装置的换刀过程由选刀和换刀两部分组成。
选刀即刀库按照选刀命令（或信息）自动将要用的刀具移动到换刀位置，完成选刀过程，为下面换刀做好准备，换刀即是机械手把主轴上用过的刀具取下，将选好的刀具安装在主轴之上。
换刀动作的大致过程为：
1)主轴箱回到最高处（z坐标零点），同时实现“主轴准停”。即主轴停止回转并准确停止在一个固定不变的角度方位上，保证主轴端面的键也在一个固定的方位，使刀柄上的键槽能恰好对正端面键。
2)机械手抓住主轴和刀库上的刀具。
3)把卡紧在主轴和发库上的刀具松开
4)活塞杆推动机械手下行，从主轴和刀库上取出刀具
5)机械手回转180°，交换刀具位置，
6)将更换后的刀具装入主轴和刀库
7)分别夹紧主轴和刀库上的刀具
8)机械手松开主轴和刀库上的刀具
9)当机械手松开具后，限位开关发出“换刀完毕”的信号，主轴自由，可以开始加工或其他程序动作。

❺ 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内入要使用的下一把刀的刀号容，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。

❻ 换刀装置中常用的双臂机械手有哪几种手爪结构他们在换刀过程中要完成那些基本动作

双臂单爪换刀机械手和链式刀库自动换刀装置设计（自动换刀机械手设计） 加工中心是现代机械加工中用得最多的设备之一，
而自动换刀装置作为加工中心的核心部件，一直处在不断改进之中。
设计一台小型加工中心的刀库及自动换刀装置。
首先，主要针对目前机床上常用的几种类型的刀库（鼓盘式刀库、链式刀库、格子盒式刀库等）进行了比较分析，
最终选用链式刀库结构，
选择伺服电机驱动，
采用蜗杆蜗轮装置减速，
并完成了链条的选择和链轮的设计计算。
另外，选择双臂单爪机械手结构，
对其运动作了详细的分析，
最终将换刀运动分解为手臂的伸缩，
手架的伸缩和回转三个动作。
全部采用液压系统进行控制。
在合理选用液压缸之后，
绘制出了液压系统控制图、
机械手动作原理图，
基本完成了自动换刀装置的设计工作。

❼ 数控加工中心常见的换刀方式及特点是什么

简单来说，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。

❽ 数控机床电动四方刀架自动换刀时的动作过程

自动换刀装置的形式

自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，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

数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，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。

图1为数控车床六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。在加工轴类零件时，可以用四方回转刀架。由于两者底部安装尺寸相同，更换刀架十分方便。
回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，它的动作分为4个步骤：

(1)刀架抬起 当数控装置发出换刀指令后，压力油由a孔进入压紧液压缸的下腔，活塞1上升，刀架体2抬起，使定位用的活动插销10与固定插销9脱开。同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮5结合。

(2)刀架转位 当刀架抬起后，压力油从c孔进入转位液压缸左腔，活塞6向右移动，通过联接板带动齿条8移动，使空套齿轮5作逆时针方向转动。通过端齿离合器使刀架转过60º。活塞的行程应等于齿轮5分度圆周长的1/6，并由限位开关控制。

(3)刀架压紧 刀架转位之后，压力油从b孔进入压紧液压缸上腔，活塞1带动刀架体2下降。齿轮3的底盘上精确地安装有6个带斜楔的圆柱固定插销9，利用活动插销10消除定位销与孔之间的间隙，实现反靠定位。刀架体2下降时，定位活动插销10与另一个固定插销9卡紧，同时齿轮3与齿圈4的锥面接触，刀架在新的位置定位并夹紧。这时，端齿离合器与空套齿轮5脱开。

(4)转位液压缸复位 刀架压紧之后，压力油从d孔进入转位液压缸的右腔，活塞6带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮3在轴上空转。

如果定位和夹紧动作正常，推杆11与相应的触头12接触，发出信号表示换刀过程已经结束，可以继续进行切削加工。
回转刀架除了采用液压缸转位和定位销定位之外，还可以采用电动机带动离合器定位，以及其他转位和定位机构。

2．更换主轴头换刀

在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头是一种简单换刀方式。主轴头通常有卧式和立式两种，而且常用转塔的转位来更换主轴头，以实现自动换刀。在转塔的各个主轴头上，预先安装有各工序所需的旋转刀具。当发出换刀指令时，各主轴头依次地转到加工位置，并接通主轴运动，使相应的主轴带动刀具旋转，而其他处于不加工位置上的主轴都与主运动脱开。

图2为卧式八轴转塔头。转塔头上径向分布着八根结构完全相同的主轴7，主轴的回转运动由齿轮12输入。当数控装置发出换刀指令时，先通过液压拨叉将移动齿轮3与齿轮12脱离啮合，同时在中心液压缸14的上腔通压力油。由于活塞杆和活塞15固定在底座上，因此中心液压缸14带着由两个推力轴承17和16支承的转塔刀架体18抬起，离合器2和1脱离啮合。然后压力油进入转位液压缸，推动活塞齿条，再经过中间齿轮使大齿轮4与转塔刀架体18一起回转45º，将下一工序的主轴转到工作位置。转位结束后，压力油进入中心液压缸14的下腔，使转塔头下降，离合器2和1重新啮合，实现了精确的定位。在压力油的作用下，转塔头被压紧，转位液压缸退回原位。最后，通过液压拨叉移动齿轮3，使它与新换上的主轴齿轮12相啮合。为了改善主轴结构的装配工艺性，整个主轴部件装在套筒5内，只要卸去螺钉10，就可以将整个部件抽出。主轴前轴承9采用锥孔双列圆柱滚子轴承，调整时，先卸下端盖6，然后拧紧螺母8，使内环做轴向移动，以便消除轴承的径向间隙。

图2 卧式八轴转塔头
1、2一离合器 3、4、12一齿轮 5一套筒 6一端盖 7一主轴 8一螺母
9、16、17一轴承 10一螺钉 1l一推动杆 13一操纵杆 14一液压缸 15一活塞 18一转塔刀架体
为了便于卸出主轴锥孔内的刀具，每根主轴都有操纵杆13，只要按压操纵杆，就能通过斜面推动杆11，顶出刀具。

转塔主轴头的转位、定位和压紧方式与鼠齿盘式分度工作台极为相似，但因为在转塔上分布着许多回转主轴部件，使结构更为复杂。

由于空间位置的限制，主轴部件的结构不可能设计得十分坚实，因而影响了主轴系统的刚度。为了保证主轴的刚度，主轴数目必须加以限制，否则将会使结构尺寸大为增加。

转塔主轴头换刀方式的主要优点在于省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作。从而提高了换刀的可靠性，并显著地缩短了换刀时间。但由于上述结构上的原因，转塔主轴头通常只是用于工序较少、精度要求不太高的机床，例如数控钻床等。

3．带刀库的自动换刀系统

带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成。首先把加工过程中需要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中去。换刀时先在刀库中进行选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具，在进行交换刀具之后，将新刀具装入主轴，把旧刀具放回刀库。存放刀具的刀库具有较大的容量，它既可以安装在主轴箱的侧面或上方，也可作为单独部件安装到机床以外，并由搬运装置运送刀具。

与转塔主轴头相比较，由于带刀库的自动换刀装置数控机床主轴箱内只有一个主轴，设计主轴部件就有可能充分增强它的刚度，因而能满足精密加工的要求。另外，刀库可以存放数量很大的刀具，因而能够进行复杂零件的多工序加工，这样就明显提高了机床的适应性和加工效率。所以带刀库的自动换刀装置特别适用于数控钻床、数控铣床和数控镗床。

❾ 快速自动换刀技术有什么主要内容

快速自动换刀技术是以减少辅助加工时间为主要目的，综合考虑机床的各方面因素，在尽可能短的时间内完成刀具交换的技术方法。该技术包括刀库的设置、换刀方式、换刀执行机构和适应高速机床的结构特点等。
快速自动换刀技术的主要内容：
（1）换刀速度指标
衡量换刀速度的方法主要有三种：①刀到刀换刀时间：②切削到切削换刀时间：③切屑到切屑换刀时间。由于切屑到切屑换刀时间基本上就是加工中心两次切削之间的时间，反映了加工中心换刀所占用的辅助时间，因此切屑到切屑换刀时间应是衡量加工中心效率高低的最直接指标。而刀到刀换刀时间则主要反映自动换刀装置本身性能的好坏，更适合作为机床自动换刀装置的性能指标。这两种方法通常用来评价换刀速度。至于换刀时间多少才是高速机床的快速自动换刀装置并没有确定的指标，在技术条件可能的情况下，应尽可能提高换刀速度。
（2）提高换刀速度的基本原则
加工中心自动刀具交换的基本出发点是在多种刀具参与的加工过程中，通过自动换刀，减少辅助加工时间。在高速加工中心上，由于切削速度的大幅度提高，自动换刀装置和刀库的配置要考虑尽可能缩短换刀时间，从而和高速切削的机床相配合。
加工中心的换刀装置通常由刀库和刀具交换机构组成，常用的有机械手式和无机械手式等方式。刀库的形式和摆放位置也不一样。为了适合高速运动的需要，高速加工中心在结构上已和传统的加工中心不同，以刀具运动进给为主，减小运动件的质量已成为高速加工中心设计的主流。因此，设计换刀装置时，要充分考虑到高速机床的新结构特征。
在设置高速加工中心上的换刀装置时，时间并不是唯一的考虑因素。首先，应在换刀动作准确、可靠的基础上提高换刀速度。特别是ATC是加工中心功能部件中故障率相对比较高的部分，这一点尤其重要：其次，要根据应用对象和性能价格比选配ATC。在换刀时间对生产过程影响大的应用场合，要尽可能提高换刀速度。例如，在汽车等生产线上，换刀时间和换刀次数要计入零件生产节拍。而在另外一些地方，如模具型腔加工，换刀速度的选择就可以放宽一些。

❿ 如何设定让加工中心间隔一段时间自动换刀

这个要按照具体的加工内容及子程序情况来进行换刀，或者使用宏变量编写刀具寿命进行报警。