毕节自动工具快换装置

① 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。

② 机器人工具快换装置是气动控制吗

是的，换枪盘内置弹簧，当空气供应关闭时，它会自动锁定，以防止工具在切版断供气时掉落。可与各种工具或权夹具结合使用。可以执行机器人的大多数功能（机器人功能多样化）。以我公司的一款换枪盘LH-RTC-0010为例，最大负载10KG，配备有6个M5气路通道。切断气路时，自动钢珠锁定，防止工具掉落。

③ 在机器人焊接中,ATC 是什么意思

ATC是自动刀具交换系统的简称。
ATC=AUTO TOOL CHANGE就是自动换刀功能或理解为刀库。
在刀库上装刀回在刀库一侧答，有一个刀库回转按钮， 每按一次按钮，刀库顺时针转一个刀位，此按钮仅能控制刀库 转动一位，如果因为某种原因刀库不在定位点上，则用此按钮 始终不能使刀库的任何刀套进入换刀位置。遇此情况，必须进行刀库返回参考点操作，然后才能装刀。装刀的操作步骤如下:
①使用刀库转位按钮，转出装刀位置。
②将刀具插入刀套。
③按动刀库转位按钮，依次插入所有的刀具。

④ 气动黄油枪注油机工作原理

原理：

1. 它是由一个陶瓷化锆体在一端用镀薄铂层来封闭。后者被插到保护套中，并安装在一个金属体内。传感器的工作原理是：当温度高于300℃时，所采用的陶瓷材料，用作氧化铁的导体。在此条件下，如果传感器两侧氧的百分比含量不同，就会在两端产生电压变化 。

2. 气动扳手原理是由一个或两个有力的气动马达来驱动带有三层或更多周转齿轮的扭矩倍增器。经由调整气体压力来控制扭矩大小，为允许特定的扭矩需求设定，每台工具都配有专用的气压先对扭矩的对照图表和校正报告。在获得所需的扭矩后可使用合适的回路系统以手动或自动来关闭气源。
   

3. 脉冲式气动扳手工作原理 通过高压气体（一般为6.2Kgf）驱动气动马达机构旋转，再通过转子输出至打击机构，打击机构带动打击轴形成循环往复的前后及旋转运动。

⑤ 机器人快换盘中怎么保证钢球不脱落

你找个问题从物理角度来看，机器人快换盘中，能保证钢球不脱落的方法，增加磁性。保证钢球在不运动是不易脱落。就是这个原理，希望能帮助你。你找个问题从物理角度来看，机器人快换盘中，能保证钢球不脱落的方法，增加磁性。保证钢球在不运动是不易脱落。就是这个原理，希望能帮助你。你找个问题从物理角度来看，机器人快换盘中，能保证钢球不脱落的方法，增加磁性。保证钢球在不运动是不易脱落。就是这个原理，希望能帮助你。

⑥ 快速自动换刀技术都有哪些结构装置

除了在传统换刀装置的基础上提高动作速度外，还出现了一些新方法和新结构换刀装置。
（1）多主轴换刀
这种机床没有传统的刀库和换刀装置，而是采用多个主轴并排固定在主轴架上，一般为3～18个。每个主轴由各自的电动机直接驱动，并且每个主轴上安装了不同的刀具。换刀时不是主轴上的刀具交换，而是安装在夹具上的工件快速从一个主轴的加工位置移动到另一个装有不同刀具的主轴，实现换刀并立即加工。这个移动时间就是换刀时间，而且非常短。由夹具快速移动完成换刀，省去了复杂的换刀机构。这种结构的机床和通常的加工中心结构已大不相同。不仅可以用于需要快速换刀的加工，而且可以多轴同时加工，适合在高效率生产线上使用。
（2）双主轴换刀
加工中心有两个工作主轴，但不是同时用于切削加工。一个主轴用于加工，另一个主轴在此期间更换刀具。但需要换刀时，加工的主轴迅速退出，换好刀具的主轴立即进入加工。由于两个过程可以同时进行，换刀时间实际就是已经装好刀具的两个主轴的换位时间，使辅助时间减到最少，即机床切屑到切屑换刀时间达到最短。由于有两个主轴，这种机床的刀库和换刀机械手可以是一套，也可以是两套。两个主轴可以用1.0～1.5s的时间移动到加工位置并启动加速到加工的最大速度。具体的交换时间取决于机床的尺寸。
（3）刀库布置在主轴周围的转塔方式
这种方式，刀库本身就相当于机械手，即通过刀库拔插刀并采用顺序换刀，使机床切屑到切屑换刀时间较短。这种方式如果要实现任意换刀，则就随所选刀在刀库的位置不同而存在时间长短不等，最远的刀可能切屑到切屑换刀时间较长。因此，这种方式作为高速自动换刀装置只能采用顺序选刀的方式。
（4）多机械手方式
同样，刀库布置在主轴的周围，但采用每把刀有一个机械手的方式使换刀几乎没有时间的损失，并可以采用任意选刀的方式。
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。

⑦ 工具快换装置能快速装卸机器人的末端操作器吗

工具快换装置是可以快速装卸机器人的末端操作器。

机器人工具快换装置使单个机器人能够在制造和装备过程中交换使用不同的末端执行器以增加柔性，被广泛应用于自动点焊、弧焊、材料抓举、冲压、检测、卷边、装配、材料去除、刺清理、包装等操作，具有生产线更换快速、有效降低停I时间等多种优势。

⑧ 刀库的发展趋势

德杰刀库目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速切削、超精密加工等技术的应
用，柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提
出了更高的要求。当今数控机床正在朝着以下几个方向发展：
1．德杰刀库高速度、高精度化。速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关
系到加工效率和产品质量。目前，数控系统采用位数、频率更高的处理器，以提
高系统的基本运算速度。同时，采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以
提高系统的数据处理能力，即提高插补运算的速度和精度，并采用直线电动机直
接驱动机床工作台的直线伺服进给方式，其高速度和动态响应特性相当优越。采
用前馈控制技术，使追踪滞后误差大大减小，从而改善拐角切削的加工精度。
为适应超高速加工的要求，数控机床采用主轴电动机与机床主轴合二为一的
结构形式，实现了变频电动机与机床主轴一体化，主轴电机的轴承采用磁浮轴
承、液体动静压轴承或陶瓷滚动轴承等形式。目前，陶瓷刀具和金刚石涂层刀具
已开始得到应用。
2．德杰刀库多功能化。配有自动换刀机构（德杰刀库容量可达100把以上）的各类加
工中心，能在同一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻
螺纹等多种工序加工，现代数控机床还采用了多主轴、多面体切削，即同时对一
个零件的不同部位进行不同方式的切削加工。数控系统由于采用了多CPU结构
和分级中断控制方式，即可在一台机床上同时进行零件加工和程序编制，实现所
谓的“前台加工，后台编辑”。为了适应柔性制造系统和计算机集成系统的要
求，数控系统具有远距离串行接口，甚至可以联网，实现数控机床之间的数据通
信，也可以直接对多台数控机床进行控制。
3．智能化。现代数控机床将引进自适应控制技术，根据切削条件的变化，
自动调节工作参数，使加工过程中能保持最佳工作状态，从而得到较高的加工精
度和较小的表面粗糙度，同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。具有
自诊断、自修复功能，在整个工作状态中，系统随时对CNC系统本身以及与其
相连的各种设备进行自诊断、检查。一旦出现故障时，立即采用停机等措施，并
进行故障报警，提示发生故障的部位、原因等。还可以自动使故障模块脱机，而
接通备用模块，以确保无人化工作环境的要求。为实现更高的故障诊断要求，其
发展趋势是采用人工智能专家诊断系统。
4．数控编程自动化。随着计算机应用技术的发展，目前CAD／CAM图
形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用CA
D绘制的零件加工图样，再经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从
而自动生成NC零件加工程序，以实现CAD与CAM的集成。随着CIMS技
术的发展，当前又出现了CAD／CAPP／CAM集成的全自动编程方式，它
与CAD／CAM系统编程的最大区别是其编程所需的加工工艺参数不必由人工
参与，直接从系统内的CAPP数据库获得。
5．可靠性最大化。数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。数控
系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成
电路，以减少元器件的数量，来提高可靠性。通过硬件功能软件化，以适应各种
控制功能的要求，同时采用硬件结构机床本体的模块化、标准化和通用化及系列
化，使得既提高硬件生产批量，又便于组织生产和质量把关。还通过自动运行启
动诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序，实现对系统内硬件、软件和各种
外部设备进行故障诊断和报警。利用报警提示，及时排除故障；利用容错技术，
对重要部件采用“冗余”设计，以实现故障自恢复；利用各种测试、监控技术，
当生产超程、刀损、干扰、断电等各种意外时，自动进行相应的保护。
6．控制系统小型化。数控系统小型化便于将机、电装置结合为一体。目前
主要采用超大规模集成元件、多层印刷电路板，采用三维安装方法，使电子元器
件得以高密度安装，较大规模缩小系统的占有空间。而利用新型的彩色液晶薄型
显示器替代传统的阴极射线管，将使数控操作系统进一步小型化。这样可以方便
地将它安装在机床设备上，更便于对数控机床的操作使用。

⑨ 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。