机械换刀装置

⑴ 数控机床的自动换刀装置都有哪些方式

1. 刀具交换方式
数控机床自动换刀装置的刀具交换方式主要分为两大类：一类是无机械手换刀，通过刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换；另一类是机械手换刀，具有很高的灵活性和可靠性，应用广泛。
2. 机械手形式
自动换刀数控机床中的机械手形式多样，常见的有单臂单爪回转式、单臂双爪回转式、双臂回转式、双机械手、往复交叉式和端面夹紧式等。
3. 机械手夹持结构
机械手夹持刀具的方法主要有柄式夹持和法兰盘式夹持两种。柄式夹持通过V形槽夹持刀柄，而法兰盘式夹持则通过碟式夹持刀柄。
4. 自动换刀动作顺序
自动换刀动作顺序因装置结构而异，以双臂往复交叉式机械手和钩刀机械手为例，分别描述了它们的换刀过程。双臂往复交叉式机械手的换刀过程包括主轴后退、机械手回转、拔出旧刀、插入新刀、机械手复位等步骤；钩刀机械手的换刀过程则包括抓刀、拔刀、换刀、插刀和复位等基本动作。

⑵ 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。

⑶ 加工中心自动换刀装置的组成部分是什么

加工中心自动换刀装置的组成部分包括刀库、机械手臂和驱动机构。刀库用于存放加工所需的刀具，根据形状不同可分为斗笠式、圆盘式和链条式等多种类型。市场常见的是斗笠式和圆盘式，链条式因其昂贵的价格而鲜有应用。

换刀方式方面，斗笠式刀库的换刀较为简单，没有机械手臂，通过刀库向主轴移动来实现换刀。这种方式具有性价比高、维护方便和结构简单的优点，但换刀速度相对较慢。

相比之下，圆盘式刀库的换刀更为复杂，需要机械手臂参与。机械手从刀库取出刀具，旋转180°后装入主轴完成换刀。圆盘式刀库的最大优势在于换刀速度快，但同时也带来了结构复杂、维护不便和故障率高的问题。

无论是哪种刀库类型，其换刀方式、选刀方式和刀具结构都各具特点，但均由数控系统进行控制。具体的换刀动作则通过电机、气压或液压系统与机械手共同完成。

总体而言，加工中心自动换刀装置的设计目的是为了提高生产效率和加工精度，通过自动化手段简化操作流程，减少人工干预，实现高效、精确的加工过程。

⑷ 加工中心机械手换刀的工作原理

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。

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⑹ 数控机床自动换刀装置的分类和特点及具体应用

数控机床自动换刀装置分为转塔式和刀库式
转塔式分为回转刀架和转塔头
刀库式分为版刀库与主轴之间直接权换刀、用机械手配合刀库进行换刀和（用机械手、运输装置配合刀库进行换刀）三种
回转刀架多为顺序换刀，换刀时间短，结构紧凑，容纳刀具较少
用于数控车床、数控车削中心机床
其它的太多了我打字太慢请谅解～～

⑺ 数控的ATC是什么意思

数控机床中的自动换刀装置（Automatic Tool Changer, ATC）是实现加工过程自动化的重要设备。它通过精密的机械结构和控制系统，能够在加工过程中快速准确地更换刀具。ATC系统通常包括刀库、机械手、控制系统和定位装置等部分。

刀库是ATC的核心组件之一，它能够存储多种不同类型的刀具，根据加工需求自动选择并更换。机械手则负责从刀库中抓取所需的刀具并将其安装到主轴上，同时还能将用过的刀具从主轴上卸下并放回刀库。在更换刀具的过程中，机械手需要精确地定位，以确保刀具能够准确地安装在主轴上。

控制系统是ATC的另一重要组成部分，它能够接收来自数控机床的指令，并根据指令控制机械手的动作，实现刀具的自动更换。此外，控制系统还能对刀具的更换过程进行监控，确保整个过程的顺利进行。

为了确保ATC系统的稳定运行，定位装置也被广泛应用于其中。它能够帮助机械手精确地定位刀具，从而提高刀具更换的准确性。在更换刀具时，定位装置会将刀具固定在特定的位置，以便机械手进行操作。

自动换刀装置在现代数控机床上的应用十分广泛，能够大大提高生产效率和加工精度。通过自动换刀，可以减少人工干预，降低生产成本，并提高加工质量。

总之，自动换刀装置是数控机床的重要组成部分，它能够实现刀具的快速准确更换，提高加工效率和质量，是现代制造业不可或缺的关键技术。