加工中心自動化大揭秘，原來加工中心是這樣自動換刀的

刀庫是加工中心的重要組成部分，加工中中的自動換刀系統(tǒng)由刀庫和自動換刀裝置兩部分組成，是否具有自動換刀系統(tǒng)是區(qū)別數(shù)控機床和加工中心的重要標(biāo)志，也是影響加工中心自動化的因素。常見的自動換刀系統(tǒng)中的自動換刀裝置主要分為直接換刀方式、機械手換刀方式和轉(zhuǎn)塔頭方式三種類型。

直接換刀方式

直接換刀方式，就是指換刀過程由刀庫和主軸箱配合完成，這是一種最直接的換刀方式。

按照換刀過程中，刀庫是否發(fā)生位移來區(qū)分，直接換刀方式又可以分為刀庫移位方式和刀庫固定方式兩種。刀庫移位方式中，刀庫是可以移動的，在換刀前，刀庫進(jìn)入換刀工作區(qū)，換刀后再退出該區(qū)域。這種換刀方式由于刀庫發(fā)生的運動較多，布局比較講究，靈活性和適應(yīng)性較差。

刀庫固定方式中，主要通過主軸箱的移動進(jìn)行選刀。刀庫可以是保持靜止的，也可以只進(jìn)行位置旋轉(zhuǎn)。前者只能進(jìn)行順序選刀，適用于刀具數(shù)量較少的加工中心，而后者可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)位選刀。這種選刀方式減少了刀庫的移動，可以大大簡化刀庫的設(shè)計結(jié)構(gòu)，對換刀過程的控制也簡單可靠。

機械手換刀方式

機械手圓盤刀庫

所謂機械手換刀方式，就是指在換刀時，由機械手進(jìn)行操作，負(fù)責(zé)在刀庫和主軸之間傳遞刀具，將需要使用的刀具推送到主軸上，再將替換下來的刀具送回到刀庫內(nèi)。這種換刀方式雖不如前一種來得直接，但避免了刀庫和主軸為換刀進(jìn)行移動，而是由機械手代替。這樣就使機械元件運動幅度減小，完成換刀的速度更快，設(shè)計布局也更加靈活，因此廣泛應(yīng)用于大多數(shù)加工中心。

如果每把刀具使用各自獨立的機械手進(jìn)行切換，稱為專用換刀機械手方式；相反，多把刀具使用公用的機械手進(jìn)行切換，稱為公用換刀機械手方式。后者又有轉(zhuǎn)位式換刀機械手、雙手式換刀機械手和刀具傳送用的機械手三種類型。

轉(zhuǎn)塔頭方式

常見轉(zhuǎn)塔頭

轉(zhuǎn)塔頭方式是通過磚塔的旋轉(zhuǎn)，使需要的刀具移動到相應(yīng)位置的換刀方式。它一般為順序換刀，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，換刀時間極短，一般較多應(yīng)用于加工曲軸類等細(xì)長類工件且需要完成多道工序的零件。

轉(zhuǎn)塔頭方式的自動換刀裝置又分為轉(zhuǎn)塔刀架換刀和磚塔主軸頭換刀兩種方式。轉(zhuǎn)塔刀架換刀方式是在轉(zhuǎn)塔主軸上安裝環(huán)裝刀架，不同刀具依次排列在刀架上，通過轉(zhuǎn)塔頭的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)自動換刀動作，刀具的位置，依靠刀架的旋轉(zhuǎn)分度來定位。這是一種最簡單的自動換刀裝置，結(jié)構(gòu)上具有良好的剛度，可以承受粗加工的切削力度。這種裝置對刀架旋轉(zhuǎn)的定位精度有較高的要求，如果旋轉(zhuǎn)定位精度有誤差，就無法將刀具送到準(zhǔn)確的位置。

轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀方式也需要配備轉(zhuǎn)塔，但轉(zhuǎn)塔主軸上連接的不是刀架，而是多個不同方位，成章魚觸手狀分布的分主軸頭，每個主軸頭上事先安裝有各個工序需要使用的刀具。工作中，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔，各主軸頭按照程序指令，依次轉(zhuǎn)動到加工位置，從而實現(xiàn)自動換刀動作。這種換刀方式，由于各分主軸都集中在一個轉(zhuǎn)塔上，對轉(zhuǎn)塔主軸的剛度有較高的要求，刀具主軸的數(shù)量也有所限制。轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀方式主要應(yīng)用在小型立式加工中心。