数控机床刀具交换装置的形式

一.回转刀架换刀
　　回转刀架换刀装置，常用于数控车床。可设计成四方、六方刀架或圆盘式轴向装刀刀架，并相应地安装四把、六把或更多的刀具。　　　　　　
　　　　　　　
它的动作根据数控指令进行，由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，其工作原理如下：
　刀架抬起：当数控装置发出指令后，压力油由a孔进入压紧油缸的下腔，使活塞1上升，刀架2抬起使定位用活动插销10与固定插销9脱开。同时，活塞杆下端的端齿离合器5与空套齿轮7结合。
　刀架转位：当刀架抬起后，压力油从c孔进入转位油缸左腔，活塞6向右移动，通过接板13带动齿条8移动，使空套齿轮7连同端齿离合器5反时针旋转60°，实现刀架转位。活塞的行程应等于齿轮7节圆周长的1／6，并由限位开关控制。
　刀架压紧：刀架转位后，压力油从b孔进入压紧油缸的上腔，活塞1带动刀架体2下降。件3的底盘上精确地安装6个带斜楔的圆柱固定插销9，利用活动销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，定位活动插销与另一个固定插销9卡紧。同时件3与件4的锥面接触，刀架在新的位置上定位并压紧。此时，端面离合器与空套齿轮脱开。
　转位油缸复位 刀架压紧后，压力油从d孔进入转位油缸右腔，活塞6带动齿条复位。由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮在轴上空转。如果定位、压紧动作正常，推杆11与相应的触头12接触，发出信号表示已完成换刀过程，可进行切削加工。
　 回转刀架还可采用电机-马氏机构转位、鼠齿盘定位，以及其他转位和定位机构。
　　这是一种比较简单的换刀方式。这种机床的主轴头就是一个转塔刀库，主轴头有卧式和立式两种。如图6-22所示是TK-5525型数控转塔式镗铣床的外观图，八方形主轴头（转塔头）上装有八根主轴，每根主轴上装有一把刀具。根据工序的要求按顺序自动地将装有所需要的刀具的主轴转到工作位置，以此实现自动换刀，同时接通主传动。不处在工作位置上的主轴便与主传动脱开。转塔头的转位由槽轮机构来实现。
　　　　　　　　　　
　　这种换刀装置的优点在于省去了自动松夹、卸刀、装刀以及刀具搬运等一系列复杂操作，从而缩短了换刀时间，并提高了换刀的可靠性。但是由于空间位置的限制，使主轴部件结构不能设计得十分坚实，因而影响了主轴系统的刚度。为了保证主轴的刚度，必须限制主轴数目，否则将使结构尺寸大大增加。由于这些结构上的原因，转塔主轴头通常只适应于工序较少、精度要求不太高的机床，例如数控钻床、铣床等。

三.更换主轴箱换刀
　　有的数控机床像组合机床一样，采用多主轴主轴箱，利用更换主轴箱达到换刀的目的，如图6-23所示。机床立柱后面的主轴箱库8吊挂着几个备用的主轴箱2～7。主轴箱库两侧的导轨上，装有同步运行的小车I和II，它们在主轴箱库与机床动力头之间进行主轴箱的运输。根据加工要求，先选好所需的主轴箱，待两小车运行至该主轴箱处，将它推上小车I上，小车I载着它与空车II同时运行到机床动力头两侧的更换位置。当上一道工序完成后，动力头带着主轴箱1上升到更换位置，动力头上的夹紧机构将主轴箱松开，定位销也从定位孔中拔出，推杆机构将用过的主轴箱1从动力头上推到小车II上。同时又将待用主轴箱从小车I推到机床动力头上，并进行定位夹紧。然后动力头沿立柱导轨下降开始新的加工。与此同时，两小车返回主轴箱库，停在待换的主轴箱旁。由推杆机构将下次待换的主轴箱推上小车I，并把用过的主轴箱从小车II推入主轴箱库中的空位。小车又一次载着下次待换的主轴箱运行到机床动力头的更换位置处，等待下一次换箱。图示机床还可通过机械手10，在刀库9与主轴箱1之间进行刀具交换，这种形式的换刀，适于加工箱体类零件，可以大大提高生产率。
　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　 图6-23 更换主轴箱换刀

四.更换刀库换刀
　　当加工工艺的范围很广，所需刀具数很多，机床刀库的容量有限时，可以采用多个刀库存刀，先自动更换刀库，再从更换后的刀库中选择所需的刀具。这种机床可以一台单独工作，也可以用多台机床组成自动生产线。
　　图6-24为其示意图，在更换刀库时，机床立柱带着刀库沿纵向导轨移至某一空储存架9前，使立柱上的刀库托板导轨2与储存架9的托板导轨3对准。松开的刀库1由推送装置从立柱推入储存架9上。机床立柱纵向移动到预先选定的刀库储存架前（图6-24中的4，5，6，7或8等某一位置），并使两托板导轨互相对准。刀库推送装置把选定的刀库从储存架托板上拉入机床立柱的刀库座内定位并夹紧。
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　图6-24 更换刀库换刀